KR100963024B1 - 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로 - Google Patents

플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라이백 컨버터의 변압기 2차측 코일의 전압레벨에 의거하여 생성한 동기화펄스신호를 이용하여 플라이백 컨버터의 2차측 동기정류기를 구동시킬 수 있도록 하는 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 동기저항과 동기다이오드로 구성되어 동기정류기의 구동시점을 동기시키기 위한 동기화펄스신호를 발생시키되, 플라이백 컨버터 2차측 코일의 전압레벨에 따라 동기다이오드에 걸리는 전압레벨이 다이오드 턴온 전압보다 높은 경우에는 동기다이오드를 턴온시켜 음(-)논리의 동기화펄스신호를 발생시키고, 플라이백 컨버터 2차측 코일의 전압레벨에 따라 동기다이오드에 걸리는 전압레벨이 다이오드 턴온 전압보다 낮은 경우에는 동기다이오드를 턴오프시켜 양(+)논리의 동기화펄스신호를 발생시키는 동기펄스발생회로부와; 동기펄스발생회로부로부터 인가되는 음(-)논리의 동기화펄스신호에 의거하여 턴온되어 동기정류기의 게이트 단자로 동기정류기 구동전압을 인가하는 턴온구동전압발생부와; 동기펄스발생회로부로부터 인가되는 양(+)논리의 동기화펄스신호에 의거하여 턴온되어 동기정류기의 게이트에 충전된 전압을 접지로 방전시키는 턴오프구동전압방전부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명은 동기정류기가 적용된 플라이백 컨버터의 2차측 정류회로의 구조를 보다 간략화할 수 있게 되고, 최소한의 부품을 이용하여 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로를 구현함으로써 제작비용을 감소시킬 수 있게 된다.
플라이백 컨버터, 동기정류기, 구동

Description

플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로{DRIVING CIRCUIT OF SYNCHRONOUS RECTIFIER FOR FLYBACK CONVERTER}
본 발명은 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로에 관한 것으로서, 특히 플라이백 컨버터의 변압기 2차측 코일의 전압레벨에 의거하여 생성한 동기화펄스신호를 이용하여 플라이백 컨버터의 2차측 동기정류기를 구동시킬 수 있도록 하는 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로에 관한 것이다.
최근 노트북, PC 등의 많은 전기, 전자, 통신 장비에서 플라이백 컨버터(Flyback converter)가 광범위하게 이용되고 있는데, 이는 전원회로의 소형화가 가능하고, 제작비용이 저렴하다는 장점이 있다.
그러나, 최근의 전기, 전자, 통신 장비들이 점차로 고성능화되면서 전력용량이 증가함에 따라, 도 1에 도시하는 바와 같이 정류용 다이오드를 플라이백 컨버터의 2차측 정류기로 이용하는 전력구조에서는 정류용 다이오드에 의한 전압강하 손실이 크고, 이로 인해 전체 전원회로의 효율이 저하되는 문제점이 있다.
전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 도 2에 도시하는 바 와 같이, 전력 효율이 좋은 동기정류기(Synchronous Rectifier)를 고안하여 플라이백 컨버터의 2차측 정류기로 이용한다.
도 2는 종래 동기정류기를 2차측 정류기로 이용하는 플라이백 컨버터의 내부 회로도로, 동기정류기를 2차측 정류기로 이용하는 플라이백 컨버터는 펄스폭변조 방식에 의해 스위칭하는 전력반도체스위치(MOSFET)(Q1), 전력반도체스위치(MOSFET)(Q1)의 스위칭으로써 입력전압(Vin)이 인가되는 1차 코일(L1), 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)의 권선비(=2차 코일(L2)의 권선수/1차 코일(L1)의 권선수)로 전압이 유도되는 2차 코일(L2), 동기정류기 구동회로 내에 포함된 보조 코일들로 구성된 변압기(T), 동기정류기(SR)와 출력 캐패시터(Co)를 구비하여 이루어진다.
전술한 바와 같이, 종래 동기정류기를 2차측 정류기로 이용하는 플라이백 컨버터는 전력반도체스위치(MOSFET)(Q1)가 턴온되면 1차측 전류(i1)가 흐르게 되어 변압기(T)의 1차 코일(L1)에 입력전압(Vin)과 같은 1차측 전압(Vin)이 인가된다. 이때 2차측 동기정류기(SR)는 구동회로에 의해 턴오프된다.
반면에 전력반도체스위치(MOSFET)(Q1)가 턴오프되면 변압기(T)를 통해 1차 코일(L1)의 에너지가 2차 코일(L2)로 유도되어 2차측 전류(i2)가 흐르면서 출력캐패시터(Co)로 전달되고, 동시에 1차 코일(L1)의 에너지가 보조 코일(L3)에 유도되어 2차측 동기정류기(SR)가 구동전원을 공급받아 동기정류기가 정류동작을 하게 된다.
그러나 전술한 바와 같이 종래의 플라이백 컨버터의 동기정류기 구동회로에 있어서는, 동기정류기 구동회로에 별도의 코일들을 플라이백 컨버터의 변압기(T)에 부가적으로 설치해야 하므로 변압기의 구조가 복잡해질 뿐만 아니라, 동기정류기(SR) 전력반도체스위치(MOSFET) 드라이브를 위한 회로도 복잡하여 소자수가 많아지게 되며, 이에 따른 인쇄회로기판의 면적도 넓어지게 되어 제작비용이 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 플라이백 컨버터 변압기의 2차측 코일(L2)의 전압레벨을 검출하여 검출된 전압레벨에 따른 동기화펄스신호를 발생시키고, 발생시킨 동기화펄스신호로 턴온구동전압발생부의 포토커플러와 턴오프구동전압방전부의 트랜지스터를 제어하여 플라이백 컨버터 2차측 동기정류기를 구동시킬 수 있도록 하는 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 동기정류기 구동회로를 단순화하여, 제작비용을 저감시킬 수 있도록 하는 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로를 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로는, 동기저항과 동기다이오드로 구성되어 동기정류기의 구동시점을 동기시키기 위한 동기화펄스신호를 발생시키되, 플라이백 컨버터 2차측 코일의 전압레벨에 따라 상기 동기다이오드에 걸리는 전압레벨이 다이오드 턴온 전압보다 높은 경우에는 상기 동기다이오드를 턴온시켜 음(-)논리의 동기화펄스신호를 발생시키고, 플라이백 컨버터 2차측 코일의 전압레벨에 따라 상기 동기다이오드에 걸리는 전압레벨이 다이오드 턴온 전압보다 낮은 경우에는 상기 동기다이오드를 턴오프시켜 양(+)논리의 동기화펄스신호를 발생시키는 동기펄스발생회로부와; 상기 동기펄스발생회로부로부터 인가되는 음(-)논리의 동기화펄스신호에 의거하여 턴온되어 상기 동기정류기의 게이트 단자로 동기정류기 구동전압을 인가하는 턴온구동전압발생부와; 상기 동기펄스발생회로부로부터 인가되는 양(+)논리의 동기화펄스신호에 의거하여 턴온되어 상기 동기정류기의 게이트에 충전된 전압을 접지로 방전시키는 턴오프구동전압방전부를 포함하여 이루어지며, 상기 동기펄스발생회로부는, 상기 동기저항의 일측단자와 동기다이오드의 애노드 단자가 직렬 접속되어 구성되며, 상기 동기다이오드와 접속되지 않은 상기 동기저항의 타단은 플라이백 컨버터 출력전압의 양(+)단자에 연결하여 사용하거나, 변압기에서 보조 코일과 정류용 다이오드로써 별도의 구동전원을 형성하고 이에 연결하여 사용하거나, 플라이백 컨버터의 외부회로에서 공급되는 별도의 구동전원에 연결하여 사용하도록 탄력적으로 구성할 수 있는 동기정류기 구동전원에 접속되고, 상기 동기다이오드의 캐소드 단자는 플라이백 컨버터의 변압기 2차 코일의 일측단자와 상기 동기정류기의 드레인 단자에 공통으로 접속되고, 상기 턴온구동전압발생부는, 제1저항과 제2저항 및 포토커플러를 구비하여 이루어지되, 상기 제1저항의 일측단자와 상기 제2저항의 일측단자는 상기 동기펄스발생회로부의 상기 동기저항의 타단과 함께 동기정류기 구동전원에 공통으로 접속되고, 상기 제1저항의 타단은 상기 포토커플러 1차측의 광다이오드의 애노드 단자에 접속되고, 상기 포토커플러 1차측의 광다이오드의 캐소드 단자는 상기 동기펄스발생회로부의 동기저항과 동기다이오드의 직렬연결 접속점에 공통으로 접속되고, 상기 포토커플러 2차측의 광트랜지스터의 컬렉터 단자에는 상기 제2저항의 타단이 접속되며, 상기 포토커플러 2차측 광트랜지스터의 에미터 단자는 상기 동기정류기의 게이트 단자에 접속되며, 상기 턴오프구동전압방전부는, 베이스저항과 트랜지스터를 구비하여 이루어지되, 상기 베이스저항의 일측단자는 상기 턴온구동전압발생부의 포토커플러 광다이오드의 캐소드 단자와 함께 상기 동기펄스발생회로부의 동기저항과 동기다이오드의 직렬연결 접속점에 공통으로 접속되고, 상기 베이스저항의 타단은 상기 트랜지스터의 베이스 단자에 접속되고, 상기 트랜지스터의 컬렉터 단자는 상기 포토커플러 2차측의 광트랜지스터의 에미터 단자와 함께 상기 동기정류기의 게이트 단자에 공통으로 접속되고, 상기 트랜지스터의 에미터 단자는 접지에 접속되는 것이 바람직하다.
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본 발명의 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로에 따르면, 플라이백 컨버터의 1차측으로부터 전압의 정보를 받지 않으면서도 2차측의 동기정류기를 구동할 수 있도록 함으로써, 동기정류기가 적용된 플라이백 컨버터의 2차측 정류회로의 구조를 보다 간략화할 수 있게 된다.
또한, 최소한의 부품을 이용하여 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로를 구현함으로써 제작비용을 감소시킬 수 있게 된다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로에 대해서 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명 함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
먼저, 본 발명에서의 동기정류기는 정류용 다이오드를 2차측 정류기로 이용하는 종래기술 방식에서 2차측 정류용 다이오드의 전압강하에 의한 전력손실을 줄이기 위해 정류용 다이오드를 대신하여 도통저항이 작은 전력반도체스위치(바람직하게는 금속산화물반도체 전계효과트랜지스터:MOSFET)를 사용함으로써 전력손실을 저감하는 정류기를 지칭한다.
도 3은 본 발명에 따른 동기정류기 구동회로가 적용된 플라이백 컨버터의 전체 개념 회로도이다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 동기정류기 구동회로가 적용된 플라이백 컨버터는 변압기(T)의 1차측 회로와 2차측 회로로 이루어지는데, 1차측 회로는 1차측의 펄스폭변조(PWM)회로에 의한 펄스폭변조(PWM)신호에 따라 동작하는 전력반도체스위치(MOSFET)(Q1), 전력반도체스위치(MOSFET)(Q1)의 동작으로 1차측 전압을 1차 코일(L1)과 2차 코일(L2)의 권선비(=2차 코일(L2)의 권선수/1차 코일(L1)의 권선수)로 2차측으로 유도시키는 변압기(T)의 1차 코일(L1)을 포함하여 이루어지고, 2차측 회로(10)는 변압기(T)의 2차 코일(L2), 2차 코일(L2)에 접속되는 동기정류기(SR), 출력캐패시터(Co) 및 동기정류기(SR)를 구동시키는 본 발명에 따른 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로(20)를 포함하여 이루어진다.
도 4는 본 발명에 따른 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로도로, 동기펄스발생회로부(201), 턴온구동전압발생부(202), 턴오프구동전압방전부(203)를 포함하여 이루어진다.
이와 같은 구성에 있어서, 동기펄스발생회로부(201)는 동기저항(Rsync)의 일측단자와 동기다이오드(Dsync)의 애노드 단자가 직렬 접속되어 구성되고, 동기다이오드(Dsync)와 접속되지 않은 동기저항(Rsync)의 타단은 동기정류기 구동전원(Vdrv)에 접속되며, 동기다이오드(Dsync)의 캐소드 단자는 플라이백 컨버터의 변압기 2차 코일(L2)의 일측단자와 동기정류기(SR)의 드레인 단자에 공통 접속된다.
전술한 바와 같은 구성의 동기펄스발생회로부(201)는 동기정류기(SR)의 구동시점을 동기시키기 위한 동기화펄스신호를 발생시키되, 플라이백 컨버터 2차측 코일(L2)에 전류가 흐르게 되는 경우에는 플라이백 컨버터 2차측 코일(L2)의 전압레벨에 따라 동기다이오드(Dsync)에 걸리는 전압레벨이 다이오드 턴온 전압보다 높게 되며, 이러한 경우에는 동기다이오드(Dsync)가 턴온되어 동기화펄스신호를 발생시키는 동기저항(Rsync)과 동기다이오드(Dsync)의 직렬연결 접속점(
Figure 112008039247434-pat00001
)에서 음(-)논 리의 동기화펄스신호가 발생되고, 플라이백 컨버터 2차측 코일(L2)에 전류가 흐르지 않게 되는 경우에는 플라이백 컨버터 2차측 코일(L2)의 전압레벨에 따라 동기다이오드(Dsync)에 걸리는 전압레벨이 다이오드 턴온 전압보다 낮게 되며, 이러한 경우에는 동기다이오드(Dsync)가 턴오프되어 동기화펄스신호를 발생시키는 동기저항(Rsync)과 동기다이오드(Dsync)의 직렬연결 접속점(
Figure 112008039247434-pat00002
)에서 양(+)논리의 동기화펄스신호가 발생된다.
한편, 턴온구동전압발생부(202)는 제1저항(R1)과 제2저항(R2) 및 포토커플러(Uon)로 구성되며, 제1저항(R1)의 일측단자 및 제2저항(R2)의 일측단자는 동기펄스발생회로부(201) 동기저항(Rsync)의 타단과 함께 동기정류기 구동전원(Vdrv)에 공통으로 접속되고, 제1저항(R1)의 타단은 포토커플러(Uon) 1차측의 광다이오드의 애노드 단자에 접속되고, 포토커플러(Uon) 1차측의 광다이오드의 캐소드 단자는 동기펄스발생회로부(201)의 동기저항(Rsync)과 동기다이오드(Dsync)의 직렬연결 접속점(
Figure 112008039247434-pat00003
)에 공통으로 접속된다.
또한, 포토커플러(Uon) 2차측의 광트랜지스터의 컬렉터 단자에는 제2저항(R2)의 타단이 접속되고, 포토커플러(Uon) 2차측 광트랜지스터의 에미터 단자는 동기정 류기(SR)의 게이트 단자에 접속된다.
전술한 바와 같은 구성의 턴온구동전압발생부(202)는 동기펄스발생회로부(201)의 동기다이오드(Dsync)가 턴온되면, 동기펄스발생회로부(201)로부터 인가되는 음(-)논리의 동기화펄스신호에 따라 포토커플러(Uon)의 광다이오드 및 광트랜지스터를 턴온시켜 동기정류기(SR)의 게이트 단자로 동기정류기 구동전압을 인가한다.
한편, 턴오프구동전압방전부(203)는 베이스저항(Rb)과 트랜지스터(TRoff)로 구성되며, 베이스저항(Rb)의 일측단자는 턴온구동전압발생부(202)의 포토커플러(Uon) 광다이오드의 캐소드 단자와 함께 동기펄스발생회로부(201)의 동기저항(Rsync)과 동기다이오드(Dsync)의 직렬연결 접속점(
Figure 112008039247434-pat00004
)에 공통으로 접속되고, 베이스저항(Rb)의 타단은 트랜지스터(TRoff)의 베이스 단자에 접속되며, 트랜지스터(TRoff)의 컬렉터 단자는 포토커플러(Uon) 2차측의 광트랜지스터의 에미터 단자와 함께 동기정류기(SR)의 게이트 단자에 공통으로 접속되고, 트랜지스터(TRoff)의 에미터 단자는 접지에 접속된다.
이와 같은 구성의 턴오프구동전압방전부(203)는 동기펄스발생회로부(201)의 동기다이오드(Dsync)가 턴오프되면, 동기펄스발생회로부(201)로부터 인가되는 양(+) 논리의 동기화펄스신호에 따라 트랜지스터(TRoff)를 턴온시켜 동기정류기(SR)의 게이트에 충전된 전압을 접지로 방전시킨다.
전술한, 동기정류기 구동전원(Vdrv)은 도 4에 도시한 동기정류기 구동회로(20)의 구동전원으로 플라이백컨버터 출력전압(Vo)의 양(+)단자에 연결하여 사용하거나, 변압기(T)에서 보조 코일과 정류용 다이오드로써 별도의 구동전원을 형성하고 이에 연결하여 사용하거나, 아예 플라이백 컨버터의 외부회로에서 공급되는 별도의 구동전원에 연결하여 사용하도록 탄력적으로 구성할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로의 이론적 동작파형을 보인 도이다.
도 5에서, VGS1의 파형은 펄스폭변조를 통해 1차측 전력반도체스위치(MOSFET)(Q1)의 게이트 단자에 인가되는 게이트-소스 전압의 이론적 파형을 나타내며 i1은 전력반도체스위치(MOSFET)(Q1)가 펄스폭변조 신호에 따라 턴온 될 때 선형적으로 증가하는 1차측 전류의 이론적 파형을 나타낸다.
V1의 파형은 변압기(T)의 1차 코일(L1)에 인가되는 전압을 나타내고,
Figure 112008039247434-pat00005
의 파형은 동기펄스발생회로부(201)의 동기저항(Rsync)와 동기다이오드 (Dsync)의 직렬연결 접속점(
Figure 112008039247434-pat00006
)에서 발생되는 전압파형을 나타내며, VGSS의 파형은 동기정류기(SR)의 게이트 단자에 인가되는 게이트-소스 전압의 이론적 파형이다.
i2는 동기정류기(SR)가 턴온구동전압발생부(202)에 의해 턴온 될 때 선형적으로 감소하는 2차측 전류의 이론적 파형을 나타내고, V2는 변압기(T)의 2차 코일(L2)에 유도된 전압의 이론적 파형이다.
이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로의 동작상태를 설명한다.
우선, 동기펄스발생회로부(201)는 플라이백 컨버터의 1차측 펄스폭변조(PWM)회로에 의한 펄스폭변조신호에 따라 동작하는 전력반도체스위치(MOSFET)(Q1)가 턴온되면, 1차측 전류(i1)가 흐르게 되어 변압기(T)의 1차 코일(L1)에 입력전압(Vin)과 같은 1차측 전압이 인가되고, 전력반도체스위치(MOSFET)(Q1)가 턴오프되면, 변압기(T)를 통해 1차 코일(L1)의 에너지가 2차 코일(L2)로 유도되어 2차측 전류(i2)가 흐르게 된다.
전술한 바와 같이, 플라이백 컨버터의 1차측 펄스폭변조(PWM)회로에 의한 펄스폭변조신호에 따라 턴온 또는 턴오프되는 전력반도체스위치(MOSFET)(Q1)의 동작에 의해 1차측 전압이 2차측 전압으로 유기되면, 동기펄스발생회로부(201)의 동기다이오드(Dsync)의 애노드와 캐소드 단자 간에 수학식 1과 같은 전압(VAK)이 인가된다.
Figure 112008039247434-pat00007
수학식 1에서 Vdrv는 동기정류기 구동전압, Vo는 출력전압이며, Isync는 동기펄스발생회로부(201)의 직렬 연결된 동기저항(Rsync)과 동기다이오드(Dsync)를 흐르는 동기전류로써 Isync=(Vdrv-Vo+V2-VAK)/Rsync이고, RsyncIsync는 동기저항(Rsync)에서 나타나는 옴의 법칙을 따르는 전압강하이다.
또한, 수학식 1에서 동기정류기 구동전압(Vdrv), 출력전압(Vo), 동기저항(Rsync)의 전압강하(RsyncIsync)는 상수 전압이거나 거의 상수 전압으로 간주할 수 있으므로, 수학식 1에서 Vdrv-RsyncIsync-Vo의 전압을 상수 전압 K[V]로 정의하면, 수학식 1을 하기의 수학식 2와 같이 다시 표현할 수 있다.
Figure 112008039247434-pat00008
수학식 2로부터 알 수 있듯이, 플라이백 컨버터의 1차측 펄스폭변조(PWM)회로에 의한 펄스폭변조신호에 따라 턴온 또는 턴오프하는 전력반도체스위치(MOSFET)(Q1)의 동작에 의해 1차 코일(L1)의 에너지가 2차 코일(L2)로 유도됨에 따라, 2차측 전압(V2)이 변화하여 동기다이오드(Dsync)의 애노드와 캐소드 단자 간의 전압(VAK)도 변하게 된다. 이때, 전력반도체스위치(MOSFET)(Q1)가 턴오프되어 변압기(T)를 통해 1차 코일(L1)의 에너지가 2차 코일(L2)로 유도되어 2차측 전류(i2)가 흐르게 되면, 동기다이오드(Dsync)의 애노드와 캐소드 단자 간의 전압(VAK)이 동기다이오드(Dsync)의 턴온 전압(VAK ,on)보다 크게 되어 동기다이오드(Dsync)는 턴온되고, 이로 인해 동기펄스발생회로부(201)의 동기저항(Rsync)과 동기다이오드(Dsync)의 직렬연결 접속점(
Figure 112008039247434-pat00009
)의 전압은 (Vo-V2)+VAK ,on가 된다.
그리고, 전력반도체스위치(MOSFET)(Q1)가 턴온되어 2차 코일(L2)에 2차측 전류(i2)가 흐르지 않게 되면, 동기다이오드(Dsync)의 애노드와 캐소드 단자 간의 전압(VAK)이 동기다이오드(Dsync)의 턴온 전압(VAK ,on)보다 작게 되어, 동기다이오드(Dsync)는 턴오프되고, 이로 인해 동기펄스발생회로부(201)의 동기저항(Rsync)과 동기다이오드(Dsync)의 직렬연결 접속점(
Figure 112008039247434-pat00010
)의 전압은 동기정류기 구동전압(Vdrv)이 된다.
한편, 턴온구동전압발생부(202)는 동기펄스발생회로부(201)의 동기저항(Rsync)과 동기다이오드(Dsync)의 직렬연결 접속점(
Figure 112008039247434-pat00011
)의 전압이 (Vo- V2)+VAK,on과 같이 되어 동기다이오드(Dsync)가 턴온될 때 동작한다. 동기펄스발생회로부(201)의 동기저항(Rsync)과 동기다이오드(Dsync)의 직렬연결 접속점(
Figure 112008039247434-pat00012
)의 전압이 (Vo-V2)+VAK ,on과 같이 되어 동기다이오드(Dsync)가 턴온 되면, 동기정류기 구동전원(Vdrv)으로부터 제1저항(R1)을 통하여 동기전류(Isync)가 흐르게 되고, 포토커플러(Uon)의 광다이오드는 턴온 되며, 이것은 다시 포토커플러(Uon)의 광트랜지스터를 턴온시킨다.
그러면, 동기정류기(SR)의 구동전원(Vdrv)으로부터 동기정류기 구동전류가 제2저항(R2)을 거쳐 포토커플러(Uon)의 광트랜지스터를 통하여 흘러, 동기정류기(SR)의 게이트와 소스 단자 사이의 전압을 턴온구동전압으로 충전시켜 동기정류기(SR)을 턴온한다.
이때, 턴오프구동전압방전부(203)의 베이스저항(Rb)으로는 전류가 흐르지 않게 되므로 트랜지스터(TRoff)는 턴오프되어 동기정류기(SR)의 충전된 게이트와 소스 단자 사이의 전압은 방전되지 않는다.
한편, 턴오프구동전압방전부(203)는 동기펄스발생회로부(201)의 동기저항(Rsync)과 동기다이오드(Dsync)의 직렬연결 접속점(
Figure 112008039247434-pat00013
)의 전압이 동기정류기 구동전압(Vdrv)이 될 때 동작한다.
동기펄스발생회로부(201)의 동기저항(Rsync)과 동기다이오드(Dsync)의 직렬연결 접속점(
Figure 112008039247434-pat00014
)의 전압이 동기정류기 구동전압(Vdrv)이 되면 베이스저항(Rb)으로 전류가 흐르게 되고, 이것은 트랜지스터(TRoff)를 턴온시킨다. 그러면, 턴온구동전압발생부(202)에 의해 충전되어 있던 동기정류기(SR)의 게이트와 소스 단자 사이의 턴온구동전압을 접지로 방전시키게 되고, 동기정류기(SR)을 턴오프하게 된다.
이때, 턴온구동전압발생부(202)는 포토커플러(Uon)의 광다이오드가 턴오프 되어, 포토커플러(Uon)의 광트랜지스터를 턴온시키지 않으므로, 동기정류기(SR)의 게이트와 소스 단자 사이의 전압은 충전되지 않는다.
본 발명의 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
도 1은 종래 정류용 다이오드를 2차측 정류기로 이용하는 플라이백 컨버터의 내부 회로도.
도 2는 종래 동기정류기를 2차측 정류기로 이용하는 플라이백 컨버터의 내부 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 동기정류기 구동회로가 적용된 플라이백 컨버터의 전체 개념 회로도.
도 4는 본 발명에 따른 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로도.
도 5는 본 발명에 따른 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로의 이론적 동작파형을 보인 도면.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
10. 플라이백 컨버터의 2차측 회로, 20. 동기정류기 구동회로,
201. 동기펄스발생회로부, 202. 턴온구동전압발생부,
203. 턴온구동전압방전부

Claims (4)

  1. 동기저항과 동기다이오드로 구성되어 동기정류기의 구동시점을 동기시키기 위한 동기화펄스신호를 발생시키되, 플라이백 컨버터 2차측 코일의 전압레벨에 따라 상기 동기다이오드에 걸리는 전압레벨이 다이오드 턴온 전압보다 높은 경우에는 상기 동기다이오드를 턴온시켜 음(-)논리의 동기화펄스신호를 발생시키고, 플라이백 컨버터 2차측 코일의 전압레벨에 따라 상기 동기다이오드에 걸리는 전압레벨이 다이오드 턴온 전압보다 낮은 경우에는 상기 동기다이오드를 턴오프시켜 양(+)논리의 동기화펄스신호를 발생시키는 동기펄스발생회로부와;
    상기 동기펄스발생회로부로부터 인가되는 음(-)논리의 동기화펄스신호에 의거하여 턴온되어 상기 동기정류기의 게이트 단자로 동기정류기 구동전압을 인가하는 턴온구동전압발생부와;
    상기 동기펄스발생회로부로부터 인가되는 양(+)논리의 동기화펄스신호에 의거하여 턴온되어 상기 동기정류기의 게이트에 충전된 전압을 접지로 방전시키는 턴오프구동전압방전부를 포함하여 이루어지며,
    상기 동기펄스발생회로부는, 상기 동기저항의 일측단자와 동기다이오드의 애노드 단자가 직렬 접속되어 구성되며, 상기 동기다이오드와 접속되지 않은 상기 동기저항의 타단은 플라이백 컨버터 출력전압의 양(+)단자에 연결하여 사용하거나, 변압기에서 보조 코일과 정류용 다이오드로써 별도의 구동전원을 형성하고 이에 연결하여 사용하거나, 플라이백 컨버터의 외부회로에서 공급되는 별도의 구동전원에 연결하여 사용하도록 탄력적으로 구성할 수 있는 동기정류기 구동전원에 접속되고, 상기 동기다이오드의 캐소드 단자는 플라이백 컨버터의 변압기 2차 코일의 일측단자와 상기 동기정류기의 드레인 단자에 공통으로 접속되고,
    상기 턴온구동전압발생부는, 제1저항과 제2저항 및 포토커플러를 구비하여 이루어지되, 상기 제1저항의 일측단자와 상기 제2저항의 일측단자는 상기 동기펄스발생회로부의 상기 동기저항의 타단과 함께 상기 동기정류기 구동전원에 공통으로 접속되고, 상기 제1저항의 타단은 상기 포토커플러 1차측의 광다이오드의 애노드 단자에 접속되고, 상기 포토커플러 1차측의 광다이오드의 캐소드 단자는 상기 동기펄스발생회로부의 동기저항과 동기다이오드의 직렬연결 접속점에 공통으로 접속되고, 상기 포토커플러 2차측의 광트랜지스터의 컬렉터 단자에는 상기 제2저항의 타단이 접속되며, 상기 포토커플러 2차측 광트랜지스터의 에미터 단자는 상기 동기정류기의 게이트 단자에 접속되며,
    상기 턴오프구동전압방전부는, 베이스저항과 트랜지스터를 구비하여 이루어지되, 상기 베이스저항의 일측단자는 상기 턴온구동전압발생부의 포토커플러 광다이오드의 캐소드 단자와 함께 상기 동기펄스발생회로부의 동기저항과 동기다이오드의 직렬연결 접속점에 공통으로 접속되고, 상기 베이스저항의 타단은 상기 트랜지스터의 베이스 단자에 접속되고, 상기 트랜지스터의 컬렉터 단자는 상기 포토커플러 2차측의 광트랜지스터의 에미터 단자와 함께 상기 동기정류기의 게이트 단자에 공통으로 접속되고, 상기 트랜지스터의 에미터 단자는 접지에 접속되는 플라이백 컨버터용 동기정류기 구동회로.
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