KR100811840B1 - method for boosting DC to DC and DC to DC booster for performing the same - Google Patents
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Abstract
출력전압에 따라 스위칭 회로의 스위칭 횟수를 가감시켜 출력전압을 안정화시키고, 커패시터 소자외의 모든 부품을 하나의 집적 회로 구성할 수 있도록 하기 위한 직류 전원 승압 방법 및 이를 수행하기 위한 직류 전원 승압기가 개시된다. 본 발명은 DC 전원을 입력받아 스위칭하여 제 1 커패시터에 제 1 전압을 충전시키는 제 1 스위칭단계; 제 1 스위칭 단계후에 제 1 스위칭 동작과 교번하여 DC전원을 스위칭 하여 제 2 커패시터에 제 2 전압을 충전시키는 제 2 스위칭 단계; 제 2 스위칭단계후에 출력되는 DC전압을 감지하는 출력 전압 감지단계; 및 출력전압 감지단계에서 출력되는 DC 전압에 비례하는 주파수를 출력함으로써, 출력된 주파수에 의하여 제 1 스위칭단계 및 제 2 스위칭단계의 스위칭 주기를 증감시키도록 제어하여 출력 전원을 안정화시키는 스위칭제어단계를 포함한다.Disclosed are a DC power boosting method for stabilizing an output voltage by adding or subtracting a switching frequency of a switching circuit according to an output voltage, and enabling all components other than a capacitor element to be configured in one integrated circuit, and a DC power booster for performing the same. The present invention comprises a first switching step of charging a first voltage to the first capacitor by switching the DC power input; A second switching step of switching a DC power supply to charge a second voltage in the second capacitor after alternating with the first switching operation after the first switching step; An output voltage sensing step of sensing a DC voltage output after the second switching step; And a switching control step of outputting a frequency proportional to the DC voltage output in the output voltage sensing step to increase or decrease the switching period of the first switching step and the second switching step according to the output frequency. Include.
Description
도 1은 종래의 PWM 제어방식을 이용한 직류-직류 변환장치의 일예를 보여주기 위한 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an example of a DC-DC converter using a conventional PWM control method.
도 2는 본 발명에 따른 직류 전원 승압기의 제 1 실시예인 접지 분리 방식의 2배 전압 승압기의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating the operation of the double voltage booster of the ground separation method as the first embodiment of the DC power booster according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 직류 전원 승압기의 다른 실시예인 접지 공통 방식의 3배 전압 승압기의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 3 is a conceptual diagram illustrating the operation of the triple voltage booster of the common ground method of another embodiment of the DC power booster according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 직류 전원 승압기에서 접지 공통 방식의 N배 전압 승압기의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an operation of an N-times voltage booster having a common ground type in a DC power booster according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 직류 전원 승압기의 제 1 실시예인 접지 분리 방식의 2배 전압 승압기의 동작을 설명하기 위한 회로도이다. FIG. 5 is a circuit diagram illustrating an operation of a double voltage booster of a ground separation method, which is a first embodiment of a DC power booster according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
102 : 전류제한기 110 : 스위칭부102: current limiter 110: switching unit
120 : 공통 접지부 121 : 충전 커패시터120: common ground portion 121: charging capacitor
130 : 스위칭제어부 201~20N : 출력 커패시터 130:
본 발명은 직류 전원 승압 방법 및 이를 수행하기 위한 직류 전원 승압기에 관한 것으로, 특히, 출력전압에 따라 스위칭 회로의 스위칭 횟수를 가감시켜 출력전압을 안정화시키고, 커패시터 소자외의 모든 부품을 하나의 집적 회로 구성할 수 있도록 하기 위한 직류 전원 승압 방법 및 이를 수행하기 위한 직류 전원 승압기에 관한 것이다.The present invention relates to a DC power boosting method and a DC power booster for performing the same, in particular, by stabilizing the output voltage by adding or subtracting the number of switching of the switching circuit in accordance with the output voltage, all components other than the capacitor element in one integrated circuit The present invention relates to a method for boosting a DC power supply and to a DC power booster for performing the same.
일반적으로, 직류-직류 변환장치는 직류전압을 감압 또는 승압하여 원하는 직류전압으로 변환하는데, 이러한 직류-직류 변환장치는 벅 컨버터(buck converter)와 부스트 컨버터(boost converter)가 있다. 벅 컨버터(buck converter)는 감압(step down) 컨버터로서, 높은 직류전압을 상대적으로 낮은 직류전압을 변환하는 컨버터이고, 부스트 컨버터(boost converter)는 승압(step up) 컨버터로서, 낮은 직류전압을 상대적으로 높은 직류전압을 변환하는 컨버터이다. In general, a DC-DC converter converts a DC voltage to a desired DC voltage by reducing or boosting the DC voltage. The DC-DC converter includes a buck converter and a boost converter. The buck converter is a step down converter, which converts a high DC voltage into a relatively low DC voltage, and the boost converter is a step up converter, which is a relatively low DC voltage. This converter converts high DC voltage.
이러한 직류전원을 감압 및 승압하여 부하단에 공급하는 전원공급장치에서 널리 사용되는 것이 PWM(Pulse Width Modulation; 펄스 폭 변조) 제어방식이다. PWM 제어방식은 PWM제어부에서 출력되는 펄스폭(Duty)에 따라 입력되는 직류(DC)전압을 스위칭방식으로 변환하여 일정한 전압으로 출력시킨다. The pulse width modulation (PWM) control method is widely used in a power supply device for supplying a DC load to a load stage by decompressing and boosting a DC power. The PWM control method converts the DC voltage input according to the pulse width (Duty) output from the PWM control unit into a switching method and outputs it with a constant voltage.
도 1은 종래의 PWM 제어방식을 이용한 직류-직류 변환장치의 일 예를 보여주는 데, PWM 제어방식을 이용한 직류-직류 변환장치는 배터리 등의 입력전압(Vin)을 승압하는 승압회로부(11)의 출력전압을 검출하여 피드백전압을 출력하는 피드백 제 어부(12)를 구비한다. 또한, 피드백 제어부(12)의 출력측에는 피드백 전압(Vfd)에 따라 클럭신호(Sclk)의 듀티비를 제어하여 승압회로부(11)로 제공하는 PWM 제어부(13)가 접속된다. 승압회로부(11)는 코일(L1), 다이오드(D1), 커패시터(C1) 및 스위칭 소자(Q1)를 포함한다.Figure 1 shows an example of a DC-DC converter using a conventional PWM control method, DC-DC converter using a PWM control method of the
이와 같이 구성된 PWM 제어방식을 이용한 직류-직류 변환장치는 PWM 제어부(13)에서 스위칭소자(Q1)을 "온(ON)"시키는 경우에 입력되는 직류전압이 코일(L1)에 축적되며, PWM제어부(13)에서 스위칭소자(Q1)를 "오프(OFF)"시키는 경우에는 직류전압의 입력이 차단되아 코일(L1)에 축적된 전력이 된다. 이때, 출력 전압은 PWM제어부에서 출력되는 PWM펄스신호의 펄스폭에 따라 결정된다.In the DC-DC converter using the PWM control scheme configured as described above, the DC voltage input when the switching element Q1 is "ON" by the
그러나, 위와 같은 종래의 PWM 제어방식을 이용한 직류-직류 변환장치에서는 스위칭 소자의 스위칭시에 스위칭 노이즈와 순간적인 러쉬 전류로 인하여 변환 효율이 저하되고, 전원을 축적하기 위한 코일의 열을 방출하기 위해 전원회로에 부착되는 방열 혹은 냉각시스템의 크기가 커지게 되어 전체적인 전원회로의 규모가 커지게 되는 문제점이 있었다. However, in the DC-DC converter using the conventional PWM control method as described above, the switching efficiency is lowered due to switching noise and instantaneous rush current during switching of the switching element, so as to dissipate heat of the coil to accumulate power. There was a problem that the size of the heat dissipation or cooling system attached to the power circuit is increased so that the size of the overall power circuit.
본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 승압형 직류-직류 변환장치에서 충전 커패시터 및 스위칭 소자의 동작만으로 안정된 직류전원을 부하에 공급함으로서 입력 및 출력단에 가해지는 스위칭 노이즈를 방지하며, 커패시터를 제외한 전원변환장치를 하나의 IC로 구현할 수 있어서 변환효율이 증진되는 직류전원 승압방법 및 이를 수행하기 위한 직류 전원 승압기를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been invented to solve the above problems, in the step-up DC-DC converter by supplying a stable DC power to the load only by the operation of the charging capacitor and the switching element to prevent the switching noise applied to the input and output stage, It is an object of the present invention to provide a DC power boosting method and a DC power booster for performing the same.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
DC 전압을 입력받아 전류를 제한하여 노이즈의 발생을 경감시키고, 스위칭 소자(SW1, SW2)에 의하여 입력 DC 전압을 충전 커패시터에 충전시키는 공통접지단계;The present invention for achieving such an object,
A common grounding step of reducing the occurrence of noise by receiving a DC voltage and limiting current, and charging the input DC voltage to the charging capacitor by the switching elements SW1 and SW2;
공통접지단계의 스위칭 소자(SW1, SW2)와 연동하여 입력 DC 전압을 스위칭하여 제 1 커패시터에 제 1 전압을 충전시키는 제 1 스위칭단계;
제 1 스위칭 단계후에 제 1 스위칭 동작과 교번하고, 공통접지단계의 스위칭 소자(SW1, SW2)와 연동하여 입력 DC전압을 스위칭 하여 제 2 커패시터에 제 2 전압을 충전시키는 제 2 스위칭 단계;
제 2 스위칭단계후에 출력되는 DC전압을 감지하는 출력 전압 감지단계; 및
출력전압 감지단계에서 출력되는 DC 전압에 비례하는 주파수를 출력함으로써, 출력된 주파수에 의하여 제 1 스위칭단계 및 제 2 스위칭단계의 스위칭 주기를 증감시키기도록 제어하여 출력전원을 안정화시키는 스위칭제어단계를 포함한다. A first switching step of charging an first voltage to the first capacitor by switching an input DC voltage in cooperation with the switching elements SW1 and SW2 of the common grounding step;
A second switching step of alternately with the first switching operation after the first switching step and switching the input DC voltage in cooperation with the switching elements SW1 and SW2 of the common grounding step to charge the second capacitor with the second voltage;
An output voltage sensing step of sensing a DC voltage output after the second switching step; And
And a switching control step of stabilizing the output power by controlling the output period to be increased in proportion to the DC voltage output in the output voltage sensing step to increase or decrease the switching period of the first switching step and the second switching step according to the output frequency. do.
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이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도면중 도 2는 본 발명에 따른 직류 전원 승압기의 제 1 실시예인 접지 분리 방식의 2배 전압 승압기의 동작을 설명하기 위한 개념도이고, 도 3은 본 발명에 따른 직류 전원 승압기의 다른 실시예인 접지 공통 방식의 3배 전압 승압기의 동작을 설명하기 위한 개념도이다. 또한, 도 4는 본 발명에 따른 직류 전원 승압기에서 접지 공통 방식의 N배 전압 승압기의 동작을 설명하기 위한 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 직류 전원 승압기의 제 1 실시예인 접지 분리 방식의 2배 전압 승압기의 동작을 설명하기 위한 회로도이다. 2 is a conceptual diagram illustrating the operation of the double voltage booster of the ground separation method as the first embodiment of the DC power booster according to the present invention, and FIG. 3 is another embodiment of the DC power booster according to the present invention. This is a conceptual diagram illustrating the operation of the triple voltage booster of the common ground method. In addition, Figure 4 is a block diagram for explaining the operation of the N times voltage booster of the common ground method in the DC power booster according to the present invention, Figure 5 is a ground separation method of the first embodiment of the DC power booster according to the present invention This is a circuit diagram for explaining the operation of the double voltage booster.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 접지 분리 방식의 2배 전압 승압기는 출력되는 DC 전압에 따라 입력 DC전압을 스위칭 하기 위한 스위칭 회로(110)와 스위칭 회로(110)의 스위칭 동작에 따라 순차적으로 전하를 충전하기 위한 제 1 커패시터(120) 및 제 2 커패시터(130)로 구성된다. Referring to FIG. 2, the double voltage booster of the ground separation method according to the present invention may be sequentially operated according to the switching operation of the
본 발명에 따른 접지 분리 방식의 2배 전압 승압기는 스위칭 회로(110)의 SW1, SW2를 연동시켜 1번 단자에 접점이 연결되면 입력된 DC전압이 제 1 커패시터(201)에 충전되고, 2번 단자에 접점이 연결되면 입력된 DC전압이 제 2 커패시터(202)에 충전되어, 제 1 커패시터 및 제 2커패시터와 직렬 연결되는 출력 DC 전압은 입력 DC 전압의 2배가 된다. 부하단의 전력 소모가 많을 수록 스위칭 회로(110)의 SW1, SW2를 동작을 빠르게 하면 출력단의 DC 전압은 입력전압의 2배가 된다. 저항(R1)은 스위칭 회로(110)의 접점 보호를 위한 전류 제한용으로 수 옴(Ω) 이내의 낮은 저항을 사용하며, 도 2의 구성은 접지 분리 방식임으로 독립 전원용이 승압기에서 사용이 가능하다. 본 발명에 따른 2배 전압 승압기는 스위칭 동작만으로 승압기의 동작함으로 하나의 단일 칩(Monolithic IC)로 회로의 구성이 가능하다. 전원의 승압을 위한 트랜스 및 코일이 필요하지 않음으로 가볍고 경제성이 높고 간단한 전압 승압기를 제공할 수 있다.The double voltage booster of the ground separation method according to the present invention is connected to SW1, SW2 of the
도 3은 접지 공통 방식의 3배 전압 승압기의 동작을 설명하기 위한 개념도로, 스위칭 회로(110)의 단자가 각각의 제 1 , 제 2 및 제 3커패시터(201, 202, 203)에 접속되기 위하여 3개로 구성되는 점과 공통접지부(120)를 더 형성한다는 점을 제외하고는 도 2의 구성과 동일하므로 동일부분에 대하여는 동일부호를 사용한 다. 3 is a conceptual diagram illustrating the operation of the triple voltage booster of the ground common method, in which terminals of the
공통접지부(120)는 회로내에 접지문제를 해결하기 위하여 입력 DC 전압의 일단에 전류제한용 저항(R1)을 형성하고, 입력 DC 전압용 양단에 스위칭 소자(SW1, SW2)를 각각 형성하며, 이 스위칭 소자(SW1, SW2)의 출력측으로 충전 커패시터(121)를 형성한다. 공통접지부(120)의 스위칭 소자(SW1, SW2)는 연동되면서 스위칭회로(110)의 스위치(SW3, SW4)들이 단자 1의 위치에 있는 경우에만 공통접지부(120)의 스위칭 소자(SW1, SW2)들도 단자 1의 위치에 있도록 동작됨으로서 접지문제를 해결하게 된다. The
스위칭회로(110)의 스위치(SW3, SW4)들은 단자1,2 및 3을 순차적으로 반복하여 연결시키도록 동작되는 데, 공통접지부(120)의 스위칭 소자(SW1, SW2)들이 단자 1의 위치에서 스위칭회로(110)의 스위치(SW3, SW4)들도 단자 1에 위치하여 입력 DC 전압은 충전 커패시터(121) 및 제 1 커패시터(201)에 충전된다. The switches SW3 and SW4 of the
이후에, 공통접지부(120)의 스위칭 소자(SW1, SW2)들이 단자 2 에 위치하면, 스위칭회로(110)의 스위치(SW3, SW4)도 단자 2에 위치하여 충전 커패시터(121)의 충전전압을 제 2 커패시터(202)에 충전시키게 된다. Afterwards, when the switching elements SW1 and SW2 of the
여기서, 충전 커패시터(121)의 용량이 1000uF이고, 제 1 , 제 2 및 제 3커패시터(201, 202, 203)의 용량이 100uF고 구성되어 있다면, 공통접지부(120)의 스위칭 소자(SW1, SW2) 및 스위칭회로(110)의 스위치(SW3, SW4)들이 모두 단자 2의 위치에 있는 경우에는 충전 커패시터(121)에 충전된 전압중 일부가 제 2 커패시터(202)에 충전된다. Here, if the capacitance of the
그리고, 스위칭회로(110)의 스위치(SW3, SW4)들이 단자 3의 위치에서 공통접지부(120)의 스위칭 소자(SW1, SW2)들은 단자 2의 위치에 있으므로, 충전 커패시터(121)에 충전된 전압중 남아 있는 전압이 제 3 커패시터(203)에 충전된다. 도 3의 구성에서 저항(R1, R2)은 스위치들의 접점 보호를 위한 전류제한 용으로 수 옴 이내의 낮은 저항으로 반드시 필요하며, 접지 공통 방식은 접지를 동일하게 한 구성이다. Since the switches SW3 and SW4 of the
도 4는 본 발명에 따른 직류 전원 승압기에서 접지 공통 방식의 N배 전압 승압기의 동작을 설명하기 위한 블록도로, 접지 공통 방식의 N배 승압기의 경우에도 도 3의 3배 승압기와 구조가 거의 동일하다. 즉, 도 4의 접지 공통 방식의 N배 승압기는 입력 DC 전압의 일단에 형성된 전류제한기(122)와 입력 DC 전압용 양단에 형성된 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자(SW1, SW2) 및 제 1 및 제 2 스위칭 소자(SW1, SW2)의 출력측에 형성된 충전 커패시터(121)로 구성된 공통접지부(120)를 구비한다. FIG. 4 is a block diagram illustrating the operation of the N common voltage booster of the common ground method in the DC power booster according to the present invention. In the case of the N common voltage booster of the common ground method, the structure of FIG. . That is, the N-times booster of the common ground method of FIG. 4 includes the
공통 접지부(120)의 출력측에는 공통접지부(120)의 제 1 및 제 2 스위칭 소자(SW1, SW2)와 연동되면서 DC 입력 전압 및 충전 커패시터(121)에 충전된 전압을 스위칭 하기 위한 복수의 스위치부(SW3~SW N)로 구성된 스위칭회로(110)가 형성된다. On the output side of the
스위칭 회로(110)를 구성하는 복수의 스위치부(SW3~SW N)와 공통접지부(120)의 제 1 및 제 2 스위칭 소자(SW1, SW2)는 출력되는 전압을 감지하여 설정된 전압에 따라 스위칭 온/오프 듀티를 변환시키기 위한 스위칭 제어부(130)의 제어에 의 하여 스위칭 동작된다. The plurality of switch units SW3 to SW N constituting the
스위칭 회로(110)를 구성하는 복수의 스위치부(SW3~SW N)의 출력측에는 스위칭 회로(110)의 스위칭 동작에 따라 순차적으로 전하를 충전하기 위한 제 1 출력 커패시터(201)~ 제 N 출력 커패시터(20N)가 각각 형성된다.On the output side of the plurality of switch units SW3 to SW N constituting the
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 접지 공통 방식의 N배 전압 승압기는 DC 입력단에서 DC 입력을 받아 전류 제한기(122)를 통과하면 스위칭 제어부(130)에서 제 1 및 제 2 스위칭 소자(114)의 동작과 스위칭회로(110)의 각 스위치부(SW3 ~ SWN)들을 순차적으로 동작시키도록 연동하여 입력 DC 전압을 충전 커패시터(121) 및 제 1 출력 커패시터(201)에 충전시킨다. The N-fold voltage booster of the common ground type according to the present invention configured as described above receives the DC input from the DC input terminal and passes the
이후에, 스위칭 제어부(130)는 공통접지부(120)의 스위칭 소자(SW1, SW2)들를 개방시킨 상태에서 스위칭회로(110)의 각 스위치부(SW3 ~ SWN)들을 순차적으로 동작시켜 충전 커패시터(121)의 충전전압을 제 2 출력 커패시터(202)로부터 제 N 출력 커패시터(20N)까지 순차적으로 충전시키게 된다. Subsequently, the switching
여기서, 출력 커패시터(202~20N)들은 인덕턴스 성분이 적은 커패시터를 사용하며, 충전 커패시터(121)는 인덕턴스 성분이 큰 커패시터를 사용함으로서 스위칭시 스파이크성 노이즈가 적어진다. 스위칭 제어부(130)는 DC 출력전압을 감지하여 스위칭 동작을 제어하는 데, 출력 전압이 설정된 전압보다 낮으면 스위칭 듀티를 가변시켜 더 빠르게 DC 입력단으로부터 출력 커패시터(202~20N)들을 충전시키게 된다. 설정된 전압를 넘어서면 스위칭 제어부(130)는 스위칭 동작을 멈추어 설정전류이상이 출력되지 못하게 된다. 근래에는 고압 스위칭 소자들의 발달로 효율적인 스위칭 동작이 가능하며, 본 발명에서는 단순 고압 스위칭으로 구성 되어있어 충전 커패시터(120, 130)을 제외하고는 하나의 반도체로 구현이 가능함으로 커패시터를 제외한 나머지 소자를 하나의 반도체 소자로 구성할 수 있어서 직류전원공급이 가능해진 새로운 방식인 것이다. Here, the
도 2에서 도시된 본 발명에 따른 접지 분리 방식의 2배 전압 승압기는 도 5의 회로로도 구현할 수 있는 데, 제 1 커패시터(201)의 양단에는 PNP형 제 5 트랜지스터(Q5) 및 NPN형 제 7트랜지스터(Q7)의 콜렉터단이 접속되며, 제 5 트랜지스터(Q5) 및 제 7트랜지스터(Q7)의 에미터단은 각각 DC 입력단의 양단에 각각 접속된다. The double voltage booster of the ground separation method according to the present invention shown in FIG. 2 may also be implemented in the circuit of FIG. 5, and the PNP type fifth transistor Q5 and the NPN type transistors are provided at both ends of the
제 5트랜지스터(Q5)의 베이스단은 저항(R9)을 통하여 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단과 접속되고, 제 7 트랜지스터(Q7)의 베이스단은 저항(R11)을 통하여 제 3 트랜지스터(Q3)의 에미터단과 접속된다. The base terminal of the fifth transistor Q5 is connected to the collector terminal of the first transistor Q1 through the resistor R9, and the base terminal of the seventh transistor Q7 is connected to the third transistor Q3 through the resistor R11. It is connected to the emitter stage of.
또한, 제 1 트랜지스터(Q1) 및 제 3 트랜지스터(Q3)의 베이스단은 각각 제 1 저항(R1) 및 제 3 저항(R3)을 통하여 스위칭제어부(130)의 버퍼(134)의 일측 출력단에 접속된다. In addition, the base terminals of the first transistor Q1 and the third transistor Q3 are connected to one output terminal of the
마찬가지로, 제 2 커패시터(202)의 양단에는 PNP형 제 6 트랜지스터(Q6) 및 NPN형 제 8 트랜지스터(Q8)의 콜렉터단이 접속되며, 제 6 트랜지스터(Q6) 및 제 8트랜지스터(Q8)의 에미터단은 각각 DC 입력단의 양단에 각각 접속된다. Similarly, collector terminals of the PNP type sixth transistor Q6 and the NPN type eighth transistor Q8 are connected to both ends of the
제 6트랜지스터(Q6)의 베이스단은 저항(R10)을 통하여 제 2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터단과 접속되고, 제 8 트랜지스터(Q8)의 베이스단은 저항(R12)을 통하여 제 4 트랜지스터(Q4)의 에미터단과 접속된다. The base terminal of the sixth transistor Q6 is connected to the collector terminal of the second transistor Q2 through the resistor R10, and the base terminal of the eighth transistor Q8 is connected to the fourth transistor Q4 through the resistor R12. It is connected to the emitter stage of.
또한, 제 2 트랜지스터(Q2) 및 제 4 트랜지스터(Q4)의 베이스단은 각각 제 2 저항(R2) 및 제 4 저항(R4)을 통하여 스위칭제어부(130)의 버퍼(134)의 타측 출력단에 접속된다. In addition, the base terminal of the second transistor Q2 and the fourth transistor Q4 is connected to the other output terminal of the
스위칭 제어부(130)의 버퍼(134)는 V/F변환기(132)에 접속되는 데 , V/F변환기(132)의 입력단자중 하나는 DC 출력단과 접속되어, 출력되는 DC 전압신호에 따른 주파수 신호를 출력시킨다. The
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 2배 승압기에서는 설명을 간략히 하여 이해를 돕기 위하여 공통접지부을 제외시킨 것이다. 스위칭 제어부(130)의 V/F 변환기(132)는 출력되는 DC전압을 감지하여, 출력 DC접압이 낮아지면 스위칭 횟수를 증가시켜 출력전압이 증가시키게 된다. 즉, V/F 변환기(132)에서 출력되는 주파수 신호를 받은 버퍼(134)는 제 1 커패시터(201) 및 제 2 커패시터(202)의 스위칭 동작이 서로 교대로 이루어지게 하기 위하여 비반전 출력과 반전된 출력을 생성한다. 버퍼(134)의 비반전 Q단자가 하이(High)출력되면 저항(R1)을 통하여 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스단에 신호가 인가되어 제 1 트랜지스터(Q1)가 도통되며, 제 1 트랜지스터(Q1)가 동작되면, 저항(R9)을 통하여 제 5 트랜지스터(Q5)의 베이스단에 신호가 인가되어 제 5 트랜지스터(Q5)가 도통된다. 이와 동시에 버퍼(134)의 비반전 Q단자가 하이(High)출력되면 저항(R3)을 통하여 제 3 트랜지스터(Q3)의 베이스단에도 신호가 인가되어 제 3 트랜지스터(Q3)가 도통되며, 제 3 트랜지스터(Q3)가 동작되면, 저항(R11)을 통하여 제 7 트랜지스터(Q7)의 베이스단에 신호가 인가되어 제 7 트랜지스터(Q7)가 도통된다.In the double booster according to the present invention configured as described above, the common grounding portion is excluded to simplify the description and help the understanding. The V /
따라서, 버퍼(134)의 비반전 Q단자가 하이(High)출력되면, 제 5 트랜지스터(Q5) 및 제 7 트랜지스터(Q7)가 도통되어 입력되는 DC 전압을 제 1 커패시터(201)에 충전시키게 된다. Therefore, when the non-inverting Q terminal of the
이와 동일한 방법으로, 버퍼(134)의 반전 Q단자가 하이(High)출력되면, 제 6 트랜지스터(Q6) 및 제 8 트랜지스터(Q8)가 도통되어 입력되는 DC 전압을 제 2 커패시터(202)에 충전시키게 됨으로서, 직렬 연결된 제 1 커패시터(C1) 및 제 2 커패시터(C2)의 출력단에서는 입력 DC 전압의 두배인 DC 전압을 출력할 수 있는 것이다. In the same way, when the inverting Q terminal of the
즉, 출력되는 DC 전압신호에 따른 주파수 신호를 출력하는 스위칭 제어부(130)의 V/F 변환기(132)에서 출력되는 주파수 신호를 받은 버퍼(134)가 제 1 트랜지스터(Q1) 및 제 3 트랜지스터(Q3)에 신호를 출력하면 이에 따라 제 5 트랜지스터(Q5) 및 제 7트랜지스터(Q7)가 동작하여 제 1 커패시터(201)에 입력 DC 전압을 축전 시키고, 버퍼(134)가 제 2 트랜지스터(Q2) 및 제 4 트랜지스터(Q4)에 신호를 출력하면 이에 따라 제 6 트랜지스터(Q6) 및 제 8트랜지스터(Q8)가 동작하여 제 2 커패시터(202)에 입력 DC 전압을 축전 시키는데 제 1 커패시터(C1) 및 제 2 커패시터( C2)가 직렬 접속되어있어 입력 DC 전압의 2배의 DC 전압을 출력시킬 수 있는 것이다.That is, the
이와 같은 본 발명의 구현 회로에서는 최종단의 스위칭 전류를 충분하게 해주기 위하여는 트랜지스터의 이득이 높은 것을 사용하거나 증폭단수를 늘이면 좋으며, 일반적인 회로경우보다 10배 이상의 이득과 고 전류 규격을 가지는 소자이어야 한다.In the implementation circuit of the present invention, in order to make the switching current of the final stage sufficient, it is good to use a high gain of the transistor or increase the number of amplification stages, and a device having a gain and a high current specification of 10 times or more than a general circuit case. do.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전원변환장치는 전원단에서 공급되는 직류/교류 전원을 스위칭만으로 승압시켜 안정된 직류전원을 부하에 공급할 수 있도록 하기 위하여 패시터를 이용하여 입력단의 전원을 부하단으로 펌핑(pumping)하도록 함으로서 입력 및 출력단에 가해지는 스위칭 노이즈를 방지하며 커패시터를 제외한 전원공급장치를 하나의 IC로 구현할 수 있어서 변환효율이 증진된다.As described above, the power conversion device according to the present invention is to boost the DC / AC power supplied from the power supply terminal only by switching to supply a stable direct current power to the load using a capacitor to the load terminal Pumping prevents switching noise on the input and output stages, and improves conversion efficiency by allowing a single IC to supply power supplies other than capacitors.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto and may be improved or modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.
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