KR100916488B1 - Power supply synchronized with input power switching - Google Patents

Power supply synchronized with input power switching Download PDF

Info

Publication number
KR100916488B1
KR100916488B1 KR1020070093771A KR20070093771A KR100916488B1 KR 100916488 B1 KR100916488 B1 KR 100916488B1 KR 1020070093771 A KR1020070093771 A KR 1020070093771A KR 20070093771 A KR20070093771 A KR 20070093771A KR 100916488 B1 KR100916488 B1 KR 100916488B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
switching
power
output
power supply
signal
Prior art date
Application number
KR1020070093771A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090028287A (en
Inventor
김종해
사공석진
한상규
노정욱
김종선
홍성수
오동성
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020070093771A priority Critical patent/KR100916488B1/en
Publication of KR20090028287A publication Critical patent/KR20090028287A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100916488B1 publication Critical patent/KR100916488B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/285—Single converters with a plurality of output stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters

Abstract

본 발명은 전원장치, 특히 전류 공진형 전원장치에 있어서 입력 전원의 스위칭에 동기화되어 출력 전원을 스위칭하는 입력 전원 스위칭과 동기화된 전원장치에 관한 것이다.

본 발명은 상용 AC 전원을 스위칭하여 DC 전원으로 변환하고, 상기 DC 전원을 스위칭하여 사전에 설정된 출력 전원을 출력하는 전원부와, 상기 AC 전원 스위칭에 동기화된 동기 신호를 제공하는 동기부와, 상기 동기부로부터의 상기 동기 신호에 따라 상기 DC 전원의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Figure R1020070093771

전원 장치(Power Supply), 전류 공진형, 영전류 스위칭(Zero Current Switching), 동기화(Synchronize)

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply, in particular a current resonant power supply, which is synchronized with the input power switching to switch the output power in synchronization with the switching of the input power.

The present invention provides a power supply unit for switching commercial AC power to DC power, switching the DC power to output a preset output power, a synchronization unit for providing a synchronization signal synchronized with the AC power switching, and the same. And a switching controller for controlling the switching of the DC power supply in accordance with the synchronization signal from the base.

Figure R1020070093771

Power Supply, Current Resonant, Zero Current Switching, Synchronize

Description

입력 전원 스위칭과 동기화된 전원장치{POWER SUPPLY SYNCHRONIZED WITH INPUT POWER SWITCHING}Power supply synchronized with input power switching {POWER SUPPLY SYNCHRONIZED WITH INPUT POWER SWITCHING}

본 발명은 전원장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 전원장치, 특히 전류 공진형 전원장치에 있어서 입력 전원의 스위칭에 동기화되어 출력 전원을 스위칭하는 입력 전원 스위칭과 동기화된 전원장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply device, and more particularly, to a power supply device, in particular a current resonant power supply device, and a power supply device synchronized with an input power switching to switch output power in synchronization with switching of input power.

상용 AC 전원을 사전에 설정된 DC 전원을 변환하여 전자장치의 구동에 필요한 구동 전원을 공급하는 전원장치는 근래 들어 많은 방식들이 개발되어져 왔다.Recently, many methods have been developed for converting commercial AC power into a predetermined DC power to supply driving power for driving an electronic device.

이러한 방식에는 이중 스위치 포워드(Two Switch Forward) 방식, 풀브릿지(Full Bridge) 방식, 하프 브리지(Half Bridge) 방식 등이 있다.Such methods include a double switch forward method, a full bridge method, a half bridge method, and the like.

상술한 방식들은 전원을 스위칭하는 방식에 있어서, 스위칭 턴 온 시에 손실이 발생하는 문제점과 이에 따른 높은 스위칭 주파수를 갖는 것에 한계가 발생하는 문제점을 갖는다.The above-described methods have a problem in that a loss occurs at the time of switching turn-on, and thus a limit occurs in having a high switching frequency in switching power.

이러한 문제점을 해결하기 위한 일환으로 공진형 전원방식이 전원장치에 사용되었으나, 상술한 공진형 전원방식은 입력측의 스위칭 손실은 줄일 수 있으나, 출력측의 스위칭시 손실이 발생하는 문제점이 있다.In order to solve this problem, the resonant power method has been used in the power supply, but the above-described resonant power method can reduce the switching loss on the input side, but there is a problem in that loss occurs when switching on the output side.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 전류 공진형 전원장치에 있어서 입력 전원의 스위칭에 동기화되어 출력 전원을 스위칭하는 입력 전원 스위칭과 동기화된 전원장치를 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a power supply device synchronized with the input power switching to switch the output power in synchronization with the switching of the input power in the current resonant power supply.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전원 장치는 상용 AC 전원을 스위칭하여 DC 전원으로 변환하고, 상기 DC 전원을 스위칭하여 사전에 설정된 출력 전원을 출력하는 전원부와, 상기 AC 전원 스위칭에 동기화된 동기 신호를 제공하는 동기부와, 상기 동기부로부터의 상기 동기 신호에 따라 상기 DC 전원의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the power supply device of the present invention is to switch the commercial AC power to a DC power source, the power supply unit for switching the DC power to output a predetermined output power, and synchronized with the AC power switching And a switching controller for controlling the switching of the DC power supply in accordance with the synchronization signal from the synchronization unit.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 전원부는 상기 상용 AC 전원을 정류하는 정류기와, 상기 정류기로부터의 정류된 전원의 스위칭을 제어하는 제1 및 제2 스위칭 신호를 제공하는 메인 스위칭 제어기와, 상기 제1 스위칭 신호에 따라 상기 정류된 전원을 스위칭하는 제1 스위치와, 상기 제2 스위칭 신호에 따라 상기 정류된 전원을 상기 제1 스위치와 상보적으로 스위칭하는 제2 스위치를 갖는 스위치 그룹과, 상기 스위치 그룹으로부터 스위칭된 전원을 사전에 설정된 레벨을 갖는 DC 전원으로 변환하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머로부터의 DC 전원을 스위칭하여 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 제1 출력 전원을 출력하는 제1 출력회로를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the power supply unit includes a rectifier for rectifying the commercial AC power, a main switching controller for providing first and second switching signals for controlling switching of the rectified power from the rectifier, and A switch group having a first switch for switching the rectified power according to a first switching signal, a second switch for complementarily switching the rectified power with the first switch according to the second switching signal, and A transformer for converting the power switched from the switch group into a DC power source having a preset level, and a first output circuit for switching the DC power source from the transformer to output a first output power source having a preset voltage level. can do.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 동기부는 상기 메인 스위칭 제어기로부터의 상기 제1 및 제2 스위칭 신호의 신호 레벨을 전달하는 펄스 트랜스포머와, 상기 펄스 트랜스포머로부터의 상기 제1 스위칭 신호와 제2 스위칭 신호의 데드 타임시에 펄스를 발생하고, 상기 펄스에 따라 동기 신호를 발생하는 신호 발생기를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the synchronizer includes a pulse transformer for transmitting signal levels of the first and second switching signals from the main switching controller, and the first switching signal and the second switching from the pulse transformer. It may include a signal generator for generating a pulse at the dead time of the signal, and generates a synchronization signal according to the pulse.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 스위칭 제어부는 상기 제1 출력 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압의 전압 레벨을 비교하는 비교기와, 상기 비교기로부터의 비교 결과를 피드백 받고, 상기 펄스 발생기로부터의 펄스에 따라 상기 제1 출력 전원의 스위칭을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the switching control unit is a comparator for comparing the voltage level of the first output power supply and the voltage level of a preset reference voltage, and the feedback of the comparison result from the comparator, the feedback from the pulse generator It may include a controller for controlling the switching of the first output power in accordance with the pulse of.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 신호 발생기는 상기 펄스 트랜스포머로부터의 신호 레벨을 전달하는 저항과, 상기 펄스 신호에 따라 스위칭 온/오프하는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 스위칭 온/오프에 따라 상기 저항으로부터의 신호 레벨을 충방전하여 상기 동기 신호를 출력하는 캐패시터를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the signal generator includes a resistor for transmitting a signal level from the pulse transformer, a transistor for switching on / off according to the pulse signal, and the resistor for switching on / off of the transistor And a capacitor for charging and discharging the signal level from the output signal.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 전원부는 상기 트랜스포머로부터의 DC 전원을 상기 제1 출력 전원과 다른 전압 레벨을 갖는 제2 출력 전원으로 변환하 여 출력하는 제2 출력회로를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the power supply unit may further include a second output circuit for converting the DC power from the transformer into a second output power having a voltage level different from the first output power. .

본 발명에 따르면, 본 발명의 전원 장치는 입력 전원의 스위칭에 동기되어 출력 전원의 스위칭을 제어함으로써 출력 전원의 영전류 스위칭 및 레귤레이션을 보장하여 출력 전원의 스위칭시에 발생하는 손실을 저감할 수 있고, 복잡한 수동 소자를 사용하지 않아 제품의 단가를 저감할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the power supply device of the present invention can control the switching of the output power in synchronization with the switching of the input power to ensure the zero current switching and regulation of the output power to reduce the loss occurring during the switching of the output power As a result, it is possible to reduce the unit cost of the product by not using a complicated passive element.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 전원 장치의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a power supply apparatus of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 전원 장치(100)는 전원부(110), 동기부(120) 및 스위칭 제어부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the power supply apparatus 100 of the present invention includes a power supply unit 110, a synchronizer 120, and a switching controller 130.

전원부(110)는 정류기(111), 메인 스위칭 제어기(112), 스위치 그룹(113), 트랜스포머(114) 및 제1 출력 회로(115)를 포함한다.The power supply unit 110 includes a rectifier 111, a main switching controller 112, a switch group 113, a transformer 114, and a first output circuit 115.

정류기(111)는 상용 AC 전원을 정류 및 평활한다. 더하여 정류 및 평활시에 역률 보정 기능을 수행할 수도 있다.The rectifier 111 rectifies and smoothes commercial AC power. In addition, power factor correction may be performed at rectification and smoothing.

메인 스위칭 제어기(112)는 정류기(111)로부터의 정류된 전원의 스위칭을 제어하며, 제1 스위칭 신호(VGSH) 및 제2 스위칭 신호(VGSL)를 출력한다.The main switching controller 112 controls the switching of the rectified power from the rectifier 111 and outputs a first switching signal V GSH and a second switching signal V GSL .

스위치 그룹(113)은 제1 스위치(MH) 및 제2 스위치(ML)를 포함하며, 제1 스 위치(MH)는 제1 스위칭 신호(VGSH)에 따라 스위칭 온/오프하며, 제2 스위치(ML)는 제2 스위칭 신호(VGSL)에 따라 제1 스위치(MH)와 상보적으로 스위칭한다.The switch group 113 includes a first switch M H and a second switch M L , and the first switch M H switches on / off according to the first switching signal V GSH . The second switch M L switches complementarily with the first switch M H according to the second switching signal V GSL .

트랜스포머(114)는 스위치 그룹(113)으로부터 스위칭된 전원을 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 DC 전원으로 변환한다.The transformer 114 converts the power switched from the switch group 113 into a DC power supply having a preset voltage level.

제1 출력 회로(115)는 트랜스포머(114)로부터의 상기 DC 전원을 스위칭하여 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 제1 출력 전원으로 변환하여 출력한다. The first output circuit 115 switches the DC power supply from the transformer 114 to convert the DC power supply into a first output power source having a preset voltage level and outputs the first output power source.

동기부(120)는 메인 스위칭 제어기(112)로부터의 제1 스위칭 신호(VGSH) 및 제2 스위칭 신호(VGSL)의 신호 레벨을 전달하는 펄스 트랜스포머(121)와, 펄스 트랜스포머(121)로부터의 제1 스위칭 신호(VGSH) 및 제2 스위칭 신호(VGSL)간의 데드 타임시에 펄스를 발생하고, 상기 펄스에 따라 동기 신호(Vsaw)를 발생하는 신호 발생기(122)를 포함한다.The synchronizing unit 120 includes a pulse transformer 121 for transmitting signal levels of the first switching signal V GSH and the second switching signal V GSL from the main switching controller 112, and the pulse transformer 121 from the pulse transformer 121. The signal generator 122 generates a pulse at a dead time between the first switching signal V GSH and the second switching signal V GSL , and generates a synchronization signal Vsaw according to the pulse.

신호 발생기(122)는 펄스 트랜스포머(121)로부터의 신호 레벨을 전달하는 저항(Rsaw)과, 상기 펄스에 따라 스위칭 온/오프하는 트랜지스터(BJT)와, 트랜지스터(BJT)의 스위칭 온/오프에 따라 저항(Rsaw)으로부터의 신호 레벨을 충방전하여 동기 신호(Vsaw)를 출력하는 캐패시터(Csaw)를 포함한다.The signal generator 122 includes a resistor (Rsaw) for transmitting a signal level from the pulse transformer 121, a transistor (BJT) for switching on and off according to the pulse, and the switching on / off of the transistor (BJT) And a capacitor (Csaw) for charging and discharging the signal level from the resistor (Rsaw) to output the synchronizing signal (Vsaw).

스위칭 제어부(130)는 제1 출력 회로(115)로부터의 제1 출력 전원의 전압 레 벨과 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 기준 전압의 전압 레벨을 비교하는 비교기(131)와, 비교기(131)로부터의 비교 결과와, 펄스 발생기(122)로부터의 펄스에 따라 제1 출력 회로(115)의 스위칭을 제어하는 제어기(132)를 포함한다.The switching control unit 130 compares the voltage level of the first output power supply from the first output circuit 115 with the comparator 131 for comparing the voltage level of the reference voltage having a preset voltage level from the comparator 131. And a controller 132 that controls the switching of the first output circuit 115 according to the comparison result and the pulse from the pulse generator 122.

더하여, 본 발명의 전원 장치(100)는 전원부(110)에 트랜스포머(114)로부터의 DC 전원을 변환하여 상기 제1 출력 전원과 다른 전압 레벨을 갖는 제2 출력 전원을 출력하는 제2 출력 회로(116)를 더 포함할 수 있다.In addition, the power supply apparatus 100 of the present invention converts the DC power from the transformer 114 to the power supply 110 to output a second output power having a voltage level different from that of the first output power. 116 may be further included.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 동작 및 작용에 관하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail with respect to the operation and operation of the present invention.

도 2는 본 발명의 전원 장치의 각 구성 요소의 신호 파형을 나타내는 타이밍 챠트이다.2 is a timing chart showing the signal waveform of each component of the power supply apparatus of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제2 스위치(ML)가 t0 시점에서 턴-오프 됨으로써 제1 스위치(MH)가 제2 스위치(ML)와 상보적으로 턴-온 되고, 인덕터(Lr)의 전류(iLr)가 커진다. 초기에는 트랜스포머(114)의 자화 전류가 음의 값을 가지고 있으므로, 제2 스위치(ML)의 역방향 병렬 다이오드를 통해서 흐르게 된다. 1 and 2, when the second switch M L is turned off at a time t 0 , the first switch M H is turned on complementarily with the second switch M L , and the inductor The current iLr of (Lr) becomes large. Initially, since the magnetization current of the transformer 114 has a negative value, it flows through the reverse parallel diode of the second switch M L.

트랜스포머(114)의 1차측에는 정류기의 캐패시터의 전압(VPFC)과 트랜스포머(114)의 캐패시터의 전압(Vcr)의 차에 해당하는 전압이 걸리게 되고 이 전압은 트랜스포머(114)의 권선비와 이에 해당하는 전압의 곱인 (NP/NM)VO 보다 크므로, 제2 출력 회로의 다이오드(D11, D12 ) 가 도통 된다. The primary side of the transformer 114 is subjected to a voltage corresponding to the difference between the voltage (V PFC ) of the capacitor of the rectifier and the voltage (Vcr) of the capacitor of the transformer 114, and this voltage corresponds to the turns ratio of the transformer 114 and the corresponding voltage. (N P / N M ) V O which is the product of the voltages Is greater than a second diode (D 11, D 12) of the output circuit is turned on.

동시에 트랜스포머(114)의 1차측 캐패시터(Cr)와 1차측 인덕터(Lr)는 공진을 시작하며 트랜스포머(114)의 자화 인덕터(Lm)에는 상술한 (NP/NM)VO 의 전압이 걸려 자화 전류(iLm)는 선형적으로 증가한다. At the same time, the primary capacitor Cr and the primary inductor Lr of the transformer 114 start resonance, and the magnetizing inductor Lm of the transformer 114 is subjected to the above-mentioned voltage of (N P / N M ) V O. The magnetization current iLm increases linearly.

상술한 구간 동안 제1 출력 회로(120)의 스위치는 차단인 상태로 제1 출력 전원의 전류는 0이 된다. 이때, 1차측 전류는 트랜스포머의 턴비에 의해 2차측 제2 출력 회로로만 전력이 전달된다. 제1 출력 전원의 전류와 제2 출력 전원의 전류는 다음의 수식과 같다. During the above-described period, the switch of the first output circuit 120 is turned off and the current of the first output power is zero. At this time, the primary current is transmitted only to the secondary second output circuit by the turn ratio of the transformer. The current of the first output power and the current of the second output power are as follows.

수식) 시간(t)에 따른 제1 출력 전원의 전류=(Np/Nm)iLr, Equation) Current of first output power according to time t = (Np / Nm) iLr,

시간(t)에 따른 제2 출력 전원의 전류=0      Current of the second output power over time t = 0

다음으로, t=t1에서 제2 출력 회로의 스위치는 도통되어 제2 출력 회로(115)로 전력이 전달되기 시작한다.Next, at t = t 1 , the switch of the second output circuit is turned on and power begins to be delivered to the second output circuit 115.

이때, 트랜스포머(114)에 의해 제1 출력회로(115)와 제2 출력회로(116)는 서로 커플링(Coupling)되어 있는 상태이기 때문에 제2 출력 전원(Vm ) 은 n과 제1 출력 전원(Vs)의 곱이 된다. 여기서 n은 Nm/Ns로 정의 할 수 있다.At this time, since the first output circuit 115 and the second output circuit 116 is a state in which each coupling (Coupling) by the transformer 114, the second output power (V m) is n, and the first output power Is the product of (V s ). N can be defined as N m / N s .

즉, 제1 출력회로의 스위치 온시, 제1 출력 회로(116)의 트랜스포머(114)에 인가되는 양단 전압(Vm)이 (V1 x (Nm/Ns))= Vm이 되어, 제2 출력 회로(116)의 출력 전압(V2)보다 변압기 양단간 전압(Vm) 이 적게 걸려 제2 출력 회로(116)의 정류다이오드(D11, D12)가 역바이어스 되어 제2 출력 회로의 출력 전류(I2)의 크기가 0이 된다.That is, when the first output circuit is switched on, the voltage V m at both ends applied to the transformer 114 of the first output circuit 116 becomes (V1 x (N m / N s )) = Vm, and the second less the output voltage (V2) than the transformer between both ends voltage (V m) of the output circuit 116 takes a second rectifying diode of the output circuit 116 (D 11, D 12) is reverse-biased second output current in the output circuit The magnitude of (I2) becomes zero.

즉, 트랜스포머(114)의 제2 출력 회로에 연결된 2차측 리키지 인덕터(Llkg .m) 양단에는 (V1 x (Nm/Ns))-V2의 전압이 걸리게 되므로 트랜스포머(114)의 2차측 리키지 인덕터(Llkg .m)에 흐르는 전류는 ((V1 x (Nm/Ns))-V2)x(1/Llkg .m)의 기울기로 감소하게 되며, 마찬가지로, 트랜스포머(114)의 제1 출력 회로에 연결된 2차측 리키지 인덕터(Llkg.s)에는 ((V1 x (Nm/Ns))-V2)x(1/Llkg .s)의 기울기로 증가하는 전류가 생성되기 시작한다. 즉, 2차측의 리키지(Leakage)로 인해 생성된 기울기가 스너빙(Snubbing) 효과를 가져올 수 있다. 이후에 상술한 스너빙 효과는 도 5를 참조하여 보다 자세히 설명하도록 한다.That is, a voltage of (V1 x (N m / N s ))-V2 is applied across the secondary side inductor L lkg .m connected to the second output circuit of the transformer 114. The current flowing in the secondary leakage inductor (L lkg .m ) is reduced by the slope of ((V1 x (N m / N s ))-V2) x (1 / L lkg .m ) and similarly, transformer 114 The secondary side leakage inductor (L lkg.s ) connected to the first output circuit of) has an increasing current with a slope of ((V1 x (N m / N s ))-V2) x (1 / L lkg .s ) Will begin to be created. That is, the slope generated due to the leakage of the secondary side may have a snubbing effect. Hereinafter, the above-mentioned snubing effect will be described in more detail with reference to FIG. 5.

한편, 제2 출력 회로(116)의 출력 전류(I2)가 0에 도달하면 제2 출력 회로(116)의 정류 다이오드는 턴 오프 되어 전류가 흐르지 못하며, 이 구간에서는 트랜스포머(114)의 1차측 전류(iLr)가 제1 출력 회로(115)로만 넘어가게 된다. 이때 제1 출력 회로의 출력 전류(I1(t))는 (Nm/Ns) x iLr(t)가 되어 제2 출력 회로(115)에만 전력이 전달된다.On the other hand, when the output current I2 of the second output circuit 116 reaches zero, the rectifier diode of the second output circuit 116 is turned off so that no current flows. In this section, the primary side current of the transformer 114 iLr passes only to the first output circuit 115. At this time, the output current I1 (t) of the first output circuit becomes (N m / N s ) x iLr (t), so that power is transmitted only to the second output circuit 115.

다음으로, 트랜스포머(114)의 1차측 인덕터(Lr)가 캐패시터(Cr)와 공진하여 t3 시점에서 전류(iLr) 와 전류(iLM)이 같아지게 된다. 트랜스포머(114)의 2차측으로는 전류가 흐르지 않으므로, 2차측 다이오드 D1 과 D2 는 턴 오프 된다. 트랜스포머의 1차측 전압(VPFC-VCr)은 대부분 자화 인덕터(LM)에 걸리게 되고, 전류(iLr) 와 전류(iLM)이 같아지게 되어 캐패시터(Cr)와 공진하면서 증가한다.Next, the primary inductor Lr of the transformer 114 resonates with the capacitor Cr so that the current i Lr and the current i LM become equal at the time t 3 . Since no current flows to the secondary side of the transformer 114, the secondary diodes D 1 and D 2 Is turned off. The primary side voltage (V PFC -V Cr ) of the transformer is mostly applied to the magnetizing inductor (L M ), and the current (i Lr ) and the current (i LM ) become equal to each other and increase while resonating with the capacitor (Cr).

제1 출력 회로(115)의 스위치는 스위칭 제어 신호(VGS)t1시점에서 제1 출력 전류(I1)이 0일때 스위칭 온 하고, t4시점에서 제1 출력 전류(I1)이 0일때 스위칭 오프하는 영전류 스위칭 동작(Zero Current Switching)을 한다.A first output switch circuit 115 has a first output current (I1) to zero when the switching-on and, t the first output current (I1) to zero when the switching from the 4 point in time t 1, the time switching control signal (V GS) Zero current switching operation to turn off.

도 3은 입력 전원 스위칭과 출력 전원 스위칭의 동기화를 나타내는 타이밍 챠트이다.3 is a timing chart illustrating synchronization of input power switching and output power switching.

도 1 및 도 3을 참조하면, 먼저 동기를 맞춰주기 위해서는 동기 신호(CLK)가 필요하게 되는데, 본 발명의 전원장치는 동기 신호(CLK)를 기호 CLK1, CLK2와 같이 2가지 방법으로 만들 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 3, first, a synchronization signal CLK is required in order to synchronize, and the power supply apparatus of the present invention can make the synchronization signal CLK in two ways such as symbols CLK1 and CLK2. .

동기 신호(CLK1)을 사용할 경우에는 동기 신호(CLK1)의 라이징 엣지(Rising Edge)에서, 동기 신호(CLK2)을 사용할 경우에는 동기 신호(CLK2)의 폴링 엣지(Falling Edge)에서 제1 출력 회로(115)의 스위치의 스위칭 오프 동작이 수행되어야만 영 전류 스위칭 동작을 보장한다. The first output circuit at the rising edge of the sync signal CLK1 when the sync signal CLK1 is used, and at the falling edge of the sync signal CLK2 when the sync signal CLK2 is used. A switch-off operation of the switch of 115 is performed only to ensure zero current switching operation.

또한, 제1 출력 회로(115)의 스위치를 제어하는 PWM제어를 위해서는 제1 및 제2 스위칭 신호와 동기가 일치하는 동기 신호(Vsaw )가 필요하게 되는데, 동기 신호(Vsaw )를 만들어주기 위해서 신호 발생기(122)는 트랜지스터(BJT)와 캐패시터(Csaw), 저항(Rsaw)을 포함하여 구성될 수 있다. 펄스 트랜스포머(121)로부터의 신호 레벨이 하이(High)가 되면, 인버터를 통해 트랜지스터(BJT)의 베이스에 로우(Low)신호가 인가되며 캐패시터(Csaw)는 저항(Rsaw)을 통하여 흐르는 전류에 의해 서서히 충전을 하게 된다. 캐패시터(Csaw)의 충전은 트랜지스터(BJT)가 스위칭 온되기 전까지 계속 수행되며, 펄스 트랜스포머(121)로부터의 신호 레벨이 로우(Low)가 되면, 인버터를 통해 트랜지스터(BJT)의 베이스에 하이(High)신호가 인가되어 트랜지스터(BJT)가 도통하며, 캐패시터(Csaw)에 충전되어 있던 전하가 트랜지스터(BJT)를 통하여 빠른 속도로 방전을 한다. 이러한 동작을 반복적으로 수행함으로써 제1 및 제2 스위칭 신호와 동기가 일치하는 동기 신호(Vsaw )가 만들어진다.In addition, for PWM control to control the switch of the first output circuit 115, a synchronization signal (V saw) in synchronization with the first and second switching signals. ), The sync signal (V saw) The signal generator 122 may include a transistor BJT, a capacitor C saw , and a resistor R saw . When the signal level from the pulse transformer 121 becomes high, a low signal is applied to the base of the transistor BJT through the inverter, and the capacitor C saw is a current flowing through the resistor R saw . It is gradually charged by. Charging of the capacitor C saw is continued until the transistor BJT is switched on. When the signal level from the pulse transformer 121 becomes low, the capacitor C saw is driven high to the base of the transistor BJT through the inverter. The high signal is applied to the transistor BJT to conduct the charge, and the charge charged in the capacitor C saw discharges rapidly through the transistor BJT. By repeatedly performing such an operation, a synchronization signal V saw having synchronization with the first and second switching signals is synchronized. ) Is made.

도 4는 출력 전원의 스위칭을 나타내는 타이밍 챠트이다.4 is a timing chart showing switching of output power.

도 1 및 도 4를 참조하면, 제1 출력 회로(115)의 출력 전압을 제어하는 제어부(130)는 PWM 제어 방식을 사용한다. 1 and 4, the controller 130 controlling the output voltage of the first output circuit 115 uses a PWM control scheme.

비교기(131)는 출력 전압의 피드백 전압과 사전에 설정된 기준전압(Vref)을 비교하고, 제어기(132)는 비교기(131)로부터의 비교결과와 동기부(120)에서 생성된 기준 신호(Vsaw)를 비교하여 스위치를 제어하는 스위칭 제어 신호를 생성시킨다. The comparator 131 compares the feedback voltage of the output voltage with a preset reference voltage Vref, and the controller 132 compares the comparison result from the comparator 131 with the reference signal V saw generated by the synchronizer 120. ) To generate a switching control signal that controls the switch.

제1 출력 회로(115)의 출력 전압은 상기 스위칭 제어 신호의 시비율을 조정함으로써 이루어지며, 이렇게 생성된 스위칭 제어 신호는 폴링 엣지(Falling Edge) 의 동기가 제1 및 제2 스위칭 신호와 일치하므로, 스위치의 영 전류 오프 동작을 가능하게 한다.The output voltage of the first output circuit 115 is achieved by adjusting the rate of the switching control signal, and the switching control signal generated in this way has the same synchronization with the falling edge as the first and second switching signals. This enables zero current off operation of the switch.

도 5의 (a)는 종래의 전원 장치의 출력 전원 그래프이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 전원 장치의 출력 전원 그래프이다.FIG. 5A is a graph of output power of a conventional power supply device, and FIG. 5B is a graph of output power of a power supply device of the present invention.

도 1 및 도 5의 (a), (b)를 참조하면, 전원 공급 장치의 고효율 동작을 위해서는 1차 측 스위치들의 턴 온/턴 오프 손실뿐만 아니라, 2차 측 스위치들의 턴 온/턴 오프 손실도 중요하다. Referring to FIGS. 1 and 5 (a) and (b), not only turn-on / turn-off loss of the primary side switches but also turn-on / turn-off loss of the secondary side switches for high efficiency operation of the power supply. Is also important.

도 5의 (a)에 대비하여 도 5의 (b)에 도시된 그래프를 참조하면, 본 발명의 전원장치(100)는 영 전류 스위칭 및 리키지 인덕턴스(Leakage Inductance)에 의한 스너빙(Snubbing) 효과를 사용하여 효율을 개선하고자 한다. Referring to the graph shown in (b) of FIG. 5 in contrast to (a) of FIG. The effect is used to improve efficiency.

즉, 제1 출력회로(115)에 스위치 턴 온/턴 오프 구간 모두 영 전류 스위칭 동작을 하여 스위칭 제어 신호가 하이(High)로 바뀌었을 경우 도 5의(b)와 같은 전압-전류 파형을 가지게 된다. That is, when the switching control signal is changed to high by performing zero current switching operation in both the switch turn on / turn off periods of the first output circuit 115 to have a voltage-current waveform as shown in FIG. do.

이때, 전압과 전류가 겹치는 구간에서 스위칭 손실이 발생하게 되며, 제안된 방식에서 전류는 리키지 인덕턴스에 의해 더 작은 기울기를 가지게 된다. 따라서 스위칭 제어 신호와 겹치는 부분에서의 전류의 크기가 작아지므로, 결국 리키지 인덕턴스에 의한 스너빙(snubbing) 효과를 기대할 수 있다. 또한, 스위치의 도통 시(t=t1), 제1 출력 전류(I1)는 0A인 순간 턴온(Turn-on)되고, 스위치의 차단 시(t=t4), 제1 출력 전류(I1)는 0A인 순간 턴오프(Turn-off)되는 영전류 스위칭 동작(Zero Current Switching)을 보장하므로, 스위치 소자의 전력 손실을 억제하여 전력 변환 효율의 극대화를 이룰 수 있다.At this time, switching loss occurs in a section where the voltage and current overlap, and in the proposed method, the current has a smaller slope due to the leakage inductance. Therefore, since the magnitude of the current at the portion overlapping the switching control signal is reduced, a snubing effect due to the leakage inductance can be expected. Further, when the switch is turned on (t = t 1 ), the first output current I1 is turned on at an instant of 0A, and when the switch is shut off (t = t 4 ), the first output current I1 is turned on. Since 0A guarantees zero-current zero-current switching operation which is turned off, the power loss of the switch element can be suppressed to maximize the power conversion efficiency.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, but is defined by the claims below, and the configuration of the present invention may be modified in various ways without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be changed and modified.

도 1은 본 발명의 전원 장치의 회로도.1 is a circuit diagram of a power supply device of the present invention.

도 2는 본 발명의 전원 장치의 각 구성 요소의 신호 파형을 나타내는 타이밍 챠트.2 is a timing chart showing signal waveforms of components of the power supply apparatus of the present invention.

도 3은 입력 전원 스위칭과 출력 전원 스위칭의 동기화를 나타내는 타이밍 챠트.3 is a timing chart showing synchronization of input power switching and output power switching.

도 4는 출력 전원의 스위칭을 나타내는 타이밍 챠트.4 is a timing chart showing switching of output power.

도 5의 (a)는 종래의 전원 장치의 출력 전원 그래프이고, 도 5의 (b)는 본 발명의 전원 장치의 출력 전원 그래프.5A is a graph of output power of a conventional power supply device, and FIG. 5B is a graph of output power of a power supply device of the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명><Detailed Description of Major Symbols in Drawing>

100...전원 장치 110...전원부100 Power unit 110 Power unit

111...정류기 112...메인 스위칭 제어기111 ... rectifier 112 ... main switching controller

113...스위치 그룹 114...트랜스포머113 switch group 114 transformers

115...제1 출력회로 116...제2 출력회로115 ... first output circuit 116 ... second output circuit

120...동기부 121...펄스 트랜스포머120 ... Sync 121 ... Pulse transformer

122...신호 발생기 130...스위칭 제어부122 ... Signal Generator 130 ... Switching Control

131...비교기 132...제어기131 Comparators 132 Controllers

Claims (6)

전류 공진 방식으로 상용 AC 전원을 스위칭하여 DC 전원으로 변환하고, 상기 DC 전원을 스위칭하여 사전에 설정된 출력 전원을 출력하는 전원부;A power supply unit for converting a commercial AC power source into a DC power source by a current resonance method, and switching the DC power source to output a preset output power source; 상기 AC 전원 스위칭에 동기화된 동기 신호를 제공하는 동기부; 및A synchronization unit for providing a synchronization signal synchronized with the AC power switching; And 상기 동기부로부터의 상기 동기 신호에 따라 상기 DC 전원의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어부를 포함하고,A switching controller for controlling the switching of the DC power supply according to the synchronization signal from the synchronization unit, 상기 전원부는The power supply unit 상기 상용 AC 전원을 정류하는 정류기;A rectifier for rectifying the commercial AC power; 상기 정류기로부터의 정류된 전원의 스위칭을 제어하는 제1 및 제2 스위칭 신호를 제공하는 메인 스위칭 제어기;A main switching controller providing first and second switching signals for controlling switching of rectified power from the rectifier; 상기 제1 스위칭 신호에 따라 상기 정류된 전원을 스위칭하는 제1 스위치와, 상기 제2 스위칭 신호에 따라 상기 정류된 전원을 상기 제1 스위치와 상보적으로 스위칭하는 제2 스위치를 갖는 스위치 그룹A switch group having a first switch for switching the rectified power according to the first switching signal and a second switch for complementarily switching the rectified power with the first switch according to the second switching signal 상기 스위치 그룹으로부터 스위칭된 전원을 사전에 설정된 인덕턴스와 캐패시턴스에 의한 공진에 의해 사전에 설정된 레벨을 갖는 DC 전원으로 변환하는 전류 공진형 트랜스포머; 및A current resonant transformer for converting the power switched from the switch group into a DC power source having a predetermined level by resonance by a predetermined inductance and capacitance; And 상기 전류 공진형 트랜스포머로부터의 DC 전원을 스위칭하여 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 제1 출력 전원을 출력하는 제1 출력회로A first output circuit for switching a DC power supply from the current resonant transformer to output a first output power source having a preset voltage level 를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 전원 스위칭과 동기화된 전원장치.A power supply synchronized with input power switching, characterized in that it comprises a. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 동기부는 The method of claim 1, wherein the synchronization unit 상기 메인 스위칭 제어기로부터의 상기 제1 및 제2 스위칭 신호의 신호 레벨을 전달하는 펄스 트랜스포머; 및A pulse transformer delivering a signal level of the first and second switching signals from the main switching controller; And 상기 펄스 트랜스포머로부터의 상기 제1 스위칭 신호와 제2 스위칭 신호의 데드 타임시에 펄스를 발생하고, 상기 펄스에 따라 동기 신호를 발생하는 신호 발생기A signal generator for generating a pulse at a dead time of the first switching signal and the second switching signal from the pulse transformer and generating a synchronization signal according to the pulse 를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 전원 스위칭과 동기화된 전원장치.A power supply synchronized with input power switching, characterized in that it comprises a. 제3항에 있어서, 상기 스위칭 제어부는The method of claim 3, wherein the switching control unit 상기 제1 출력 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압의 전압 레벨을 비교하는 비교기; 및A comparator for comparing the voltage level of the first output power supply with a voltage level of a preset reference voltage; And 상기 비교기로부터의 비교 결과와 상기 신호 발생기로부터의 동기 신호를 비교하여 상기 제1 출력 전원의 스위칭을 제어하는 제어기A controller for controlling switching of the first output power by comparing a comparison result from the comparator with a synchronization signal from the signal generator 를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 전원 스위칭과 동기화된 전원장치.A power supply synchronized with input power switching, characterized in that it comprises a. 제3항에 있어서, 상기 신호 발생기는 4. The signal generator of claim 3, wherein the signal generator 상기 펄스 트랜스포머로부터의 신호 레벨을 전달하는 저항;A resistor delivering a signal level from the pulse transformer; 상기 펄스에 따라 스위칭 온/오프하는 트랜지스터; 및A transistor for switching on / off according to the pulse; And 상기 트랜지스터의 스위칭 온/오프에 따라 상기 저항으로부터의 신호 레벨을 충방전하여 상기 동기 신호를 출력하는 캐패시터A capacitor for charging and discharging the signal level from the resistor according to switching on / off of the transistor to output the synchronization signal 를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 스위칭과 동기화된 전원 장치.And a power supply synchronized with the input switching. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전원부는 상기 트랜스포머로부터의 DC 전원을 상기 제1 출력 전원과 다른 전압 레벨을 갖는 제2 출력 전원으로 변환하여 출력하는 제2 출력회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 전원 스위칭과 동기화된 전원장치.The power supply unit may further include a second output circuit configured to convert the DC power from the transformer into a second output power having a voltage level different from that of the first output power, and output the second output circuit. .
KR1020070093771A 2007-09-14 2007-09-14 Power supply synchronized with input power switching KR100916488B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070093771A KR100916488B1 (en) 2007-09-14 2007-09-14 Power supply synchronized with input power switching

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070093771A KR100916488B1 (en) 2007-09-14 2007-09-14 Power supply synchronized with input power switching

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090028287A KR20090028287A (en) 2009-03-18
KR100916488B1 true KR100916488B1 (en) 2009-09-08

Family

ID=40695602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070093771A KR100916488B1 (en) 2007-09-14 2007-09-14 Power supply synchronized with input power switching

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100916488B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110043410A (en) 2010-06-04 2011-04-27 고영산 Intense pulsed light apparatus capable of controlling enegy level with scr
KR101275399B1 (en) 2010-12-13 2013-06-17 삼성전기주식회사 Light emitting diodes driver

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000044127A (en) * 1998-12-30 2000-07-15 이형도 Dc/dc converter
KR20050114157A (en) * 2004-05-31 2005-12-05 삼성에스디아이 주식회사 Power supply device for plasma display panel and plasma display pane comprising the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000044127A (en) * 1998-12-30 2000-07-15 이형도 Dc/dc converter
KR20050114157A (en) * 2004-05-31 2005-12-05 삼성에스디아이 주식회사 Power supply device for plasma display panel and plasma display pane comprising the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TI사 UCC28521 데이터 쉬트(2005.11)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090028287A (en) 2009-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107979288B (en) Forced zero-voltage switch flyback converter
CN109247081B (en) Half-bridge resonant converter, circuit using same, and corresponding control method
US11005361B2 (en) Control circuit and method of a switching power supply
JP5397024B2 (en) Switching power supply device, switching power supply control circuit, and switching power supply device control method
JP4910525B2 (en) Resonant switching power supply
JP5532121B2 (en) Switching power supply
US6469913B2 (en) Switching power supply device having series capacitance
US20080037293A1 (en) Forward power converter controllers
Fang et al. Energy channeling LED driver technology to achieve flicker-free operation with true single stage power factor correction
US7113411B2 (en) Switching power supply
US20100172159A1 (en) Multiple-output switching power supply unit
US7414864B2 (en) Switching power supply apparatus
JP6667750B1 (en) DC-DC converter
US11611228B2 (en) Power cycle modulation control for power converters
US20160172988A1 (en) Electronic apparatus and control method of electronic apparatus
US20060119185A1 (en) Soft switched secondary side post regulator for DC to DC converter
KR20140145830A (en) Power supplying device
JP5042881B2 (en) Switching power supply
KR100966966B1 (en) Dc/dc converter with multi-output
KR101397728B1 (en) Power supplying apparatus
KR100966965B1 (en) Dc/dc converter with multi-output
KR100916488B1 (en) Power supply synchronized with input power switching
Sato et al. Improved digital control scheme of synchronous rectification for resonant converter at light load conditions
CN108365766B (en) LLC quasi-resonance switch power supply
KR102212816B1 (en) Dc-dc converter and switching method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130624

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140701

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee