KR100966965B1 - 다중출력 직류/직류 컨버터 - Google Patents

다중출력 직류/직류 컨버터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 출력 정류단에 강압 쵸퍼 회로를 사용하지 않고 전력 변환에 사용되는 스위칭 신호에 동기되어 정류단의 스위칭을 제어하는 다중출력 직류/직류 컨버터에 관한 것으로, 입력 직류 전원을 교번 스위칭하여 교류 전원으로 변환하는 스위칭부와, 상기 스위칭부의 교번 스위칭에 따라 상기 스위칭부로부터의 상기 교류 전원을 사전에 설정된 권선비에 따른 전압 레벨을 갖는 제1 전원 및 제2 전원으로 변환하여 상기 제1 전원 및 제2 전원을 교대로 출력하는 단일 트랜스포머를 갖는 변환부와, 상기 변환부로부터의 상기 제1 전원을 정류하여 제1 직류 전원을 출력하는 제1 정류부와, 상기 변환부로부터의 상기 제2 전원을 정류하고, 정류된 전원을 스위칭하여 제2 직류 전원을 출력하는 제2 정류부와, 상기 스위칭부의 스위칭에 동기되어 상기 제2 정류부의 스위칭을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 직류/직류 컨버터를 포함한다.
Figure R1020080028240
컨버터(Converter), 다중 출력(Multi Output), 스위칭 동기(Switching Synchronization)

Description

다중출력 직류/직류 컨버터{DC/DC CONVERTER WITH MULTI-OUTPUT}
본 발명은 다중출력 직류/직류 컨버터에 관한 것으로 보다 상세하게는 출력 정류단에 강압 쵸퍼 회로를 사용하지 않고 전력 변환에 사용되는 스위칭 신호에 동기되어 정류단의 스위칭을 제어하는 다중출력 직류/직류 컨버터에 관한 것이다.
전원 장치 특히 직류/직류 컨버터는 종래로부터 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 기기, 에어컨, 오디오 및 비주얼 기기 등의 가정 전자제품 등에 많이 사용되고 있다.
이러한 직류/직류 컨버터는 적용되는 전자제품에 따라 복수의 출력 전원을 제공할 수도 있다.
일반적인 다중출력 직류/직류 컨버터는 입력 직류 전원을 단일 트랜스포머를 통해 각각 교류 전원으로 변환하고, 이를 다시 정류하여 복수의 직류 전원을 출력한다. 그러나, 일반적인 다중출력 직류/직류 컨버터는 단일 트랜스포머에 의해 복수의 직류 전원 중 하나의 직류 전원의 전압 레벨이 변동하는 경우 다른 직류 전원에 영향을 미쳐 크로스-레귤레이션(Cross-Regulation)이 유지되지 않는 문제점이 있다. 이를 위해 출력단에 강압 쵸퍼 회로가 채용된 다중 출력 직류/직류 컨버터가 사용된다.
도 1은 종래의 다중출력 직류/직류 컨버터의 구성도이다.
도 1을 참조하면 종래의 다중출력 직류/직류 컨버터는 스위칭부(11)에서 입력 직류 전원(Vin)을 교번 스위칭하여 교류 전원으로 변환하고, 변환된 교류 전원은 단일 트랜스포머(12)의 일차 권선(L1)에 전달한다.
일차 권선(L1)과의 사전에 설정된 권선비에 따라 제1 및 제2 이차 권선(L2,L3)은 제1 및 제2 정류부(13,14)에 교류 전원을 전달하고, 제1 및 제2 정류부(13,14)는 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 출력한다.
이때, 제1 정류부(13)는 제1 직류 전원(Vs)를 출력하고, 제2 정류부(14)는 강압 쵸퍼 회로(15)에 직류 전원을 전달한다. 강압 쵸퍼 회로(15)는 제어기(15a)의 제어에 따라 제2 정류부(14)로부터의 직류 전원을 스위칭하여 상기 직류 전원의 전압 레벨보다 낮은 전압 레벨을 갖는 제2 직류 전원(Va)를 출력한다.
상술한 강압 쵸퍼 회로(15)는 스위치(S), 프리 휠링용 다이오드(D) 및 필터(L)로 구성된다.
이에 따라, 종래의 다중출력 직류/직류 컨버터는 1차적인 전원 변환 이후에 상술한 강압 쵸퍼 회로(15)에 의해 다시 전원을 재변환하여 전력 변환 효율이 떨어지는 문제점이 있으며, 상술한 바와 같이 구성된 강압 쵸퍼 회로(15)에 의해 부품 개수가 증가하여 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 출력 정류단에 강압 쵸퍼 회로를 사용하지 않고 전력 변환에 사용되는 스위칭 신호에 동기되어 정류단의 스위칭을 제어하는 다중출력 직류/직류 컨버터를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 입력 직류 전원을 교번 스위칭하여 교류 전원으로 변환하는 스위칭부와, 상기 스위칭부의 교번 스위칭에 따라 상기 스위칭부로부터의 상기 교류 전원을 사전에 설정된 권선비에 따른 전압 레벨을 갖는 제1 전원 및 제2 전원으로 변환하여 상기 제1 전원 및 제2 전원을 교대로 출력하는 단일 트랜스포머를 갖는 변환부와, 상기 변환부로부터의 상기 제1 전원을 정류하여 제1 직류 전원을 출력하는 제1 정류부와, 상기 변환부로부터의 상기 제2 전원을 정류하고, 정류된 전원을 스위칭하여 제2 직류 전원을 출력하는 제2 정류부와, 상기 스위칭부의 스위칭에 동기되어 상기 제2 정류부의 스위칭을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 직류/직류 컨버터를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1 정류부로부터 피드백받은 상기 제1 직류 전원의 전압 레벨에 따라 상기 스위칭부의 교번 스위칭을 제어하기 위한 제1 및 제2 스위칭 신호를 제공하는 메인 스위칭 제어기 와, 상기 메인 스위칭 제어기로부터의 상기 제1 및 제2 스위칭 신호에 동기된 삼각파를 발생하는 신호 발생기와, 상기 제2 정류부로부터의 상기 제2 직류 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압간의 비교 결과와 상기 신호 발생기로부터의 삼각파 신호에 따라 상기 제2 정류부의 스위칭을 제어하는 출력 스위칭 제어기를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 신호 발생기는 상기 메인 스위칭 제어기로부터의 상기 제1 및 제2 스위칭 신호의 펄스를 전달하는 펄스 트랜스포머와, 상기 신호 동기용 트랜스포머로부터의 상기 제1 및 제2 스위칭 신호의 데드 타임시에 클럭 신호를 발생하고 상기 클럭 신호에 따라 상기 삼각파 신호를 발생하는 삼각파 발생 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 삼각파 발생 회로는 상기 제1 및 제2 스위칭 신호의 데드 타임시에 하이(High) 신호를 갖는 클럭 신호를 발생할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 삼각파 발생 회로는 상기 제1 및 제2 스위칭 신호의 데드 타임시에 로우(Low) 신호를 갖는 클럭 신호를 발생할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 출력 스위칭 제어기는 상기 제2 직류 전원의 전압 레벨과 상기 기준 전압의 전압 레벨을 비교하는 비교 소자와, 상기 비교 소자로부터의 비교 결과에 따라 상기 제2 정류부의 스위칭을 제어하기 위한 제3 스위칭 신호를 제공하는 출력 스위칭 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 변환부는 스위칭된 전원을 충방전하는 공진 캐패시턴스, 스위칭된 에너지를 충전하는 공진 인덕터 및 자화 인덕터를 더 포함하여 LLC 방식으로 공진할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 다중 출력 직류/직류 컨버터는 상용 AC 전원을 정류하고 정류된 전원을 역률 보정하여 상기 입력 직류 전원을 제공하는 역률 보정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전원 변환단의 스위칭신호에 동기되어 출력단의 스위칭을 제어하게 됨에 따라 종래의 다중출력 직류/직류 컨버터에서 사용되었던 강압 쵸퍼 회로가 불필요하게 되므로 강압 쵸퍼 회로의 강압 쵸퍼 회로의 부품 소요 수에 해당하는 제조 비용 저감의 효과가 있으며, 전원 변환단의 스위칭신호에 동기되어 출력단을 영 전류 스위칭 제어하므로 강압 쵸퍼 회로의 스위칭 손실 및 도통 손실에 의한 전력손실을 저감할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터는 스위칭부(100), 변환부(200), 제1 및 제2 정류부(300,400) 및 제어부(500)을 포함한다. 더하여, 상용 교류 전원을 정류한 후 역률 보정하여 스위칭부(100)에 입력 직류 전원(Vin)을 제공하는 역률 보정부(PFC)를 더 포함할 수 있다.
스위칭부(100)은 입력 직류 전원(Vin)을 교번 스위칭하는 제1 및 제2 스위치(Q1,Q2)를 포함한다. 제1 및 제2 스위치(Q1,Q2)에 의해 스위칭된 교류 전원은 변환부(200)에 전달된다.
변환부(200)는 일차 권선(L1) 및 복수의 이차 권선(L2,L3)을 갖는 단일 트래스포머를 포함할 수 있다. 더하여 변환부(200)는 스위칭부(100)의 제1 스위치(Q1)의 입력단에 직렬 연결된 공진 캐패시터(Cr) 및 공진 인덕터(Lr)와 단일 트랜스포머의 일차 권선(L1)에 병렬 연결된 자화 인덕터(Lm)로 구성된 LLC 공진 방식을 채택할 수 있다. 변환부(200)로부터 변환된 교류 전원을 각각 제1 및 제2 정류부(300,400)에 전달된다. 이때, 변환부(200)는 스위칭부(100)의 교번 스위칭에 따라 제1 정류부(300) 및 제2 정류부(400)에 교대로 전달한다.
제1 및 제2 정류부(300,400)는 변환부(200)로부터 변환된 교류 전원을 각각 정류하여 제1 및 제2 직류 전원(Vs, Va)을 출력한다. 이때, 제2 정류부(400)는 상기 교류 전원을 정류한 후 제어부(500)의 제어에 따라 스위칭하여 정류된 전원을 제2 직류 전원(Va)으로 변환한다. 제1 및 제2 정류부(300,400)로부터의 제1 및 제2 직류 전원(Vs,Va)은 제어부(500)에 전달된다.
제1 및 제2 정류부(300,400)로부터의 제1 및 제2 직류 전원(Vs,Va)은 제어부(500)에 전달되고, 제1 및 제2 직류 전원(Vs,Va)의 전압 레벨에 따라 제어부(500)는 스위칭부(100)의 교번 스위칭 및 제2 정류부(400)의 스위칭을 제어한다.
이를 위해, 제어부(500)는 스위칭부(100)의 교번 스위칭을 제어하는 제1 및 제2 스위칭 신호(sw1,sw2)를 제공하는 메인 스위칭 제어기(510)와, 제1 및 제2 스위칭 신호(sw1,sw2)에 동기된 삼각파 신호를 발생하는 신호 발생기(520)와, 제2 정류부(400)의 출력 스위칭을 제어하는 제3 스위칭 신호를 제공하는 출력 스위칭 제어기(530)를 포함한다.
메인 스위칭 제어기(510)는 제1 직류 전원(Vs)을 피드백 받아 제1 직류 전원(Vs)의 전압 레벨에 따라 스위칭 듀티를 제어하는 제1 및 제2 스위칭 신호(sw1,sw2)를 스위칭부(100)의 제1 및 제2 스위치(Q1,Q2)에 제공한다. 제1 및 제2 스위칭 신호(sw1,sw2)는 또한 신호 발생기(520)에도 제공된다.
신호 발생기(520)는 메인 스위칭 제어기(510)로부터의 제1 및 제2 스위칭 신 호(sw1,sw2)의 신호 레벨을 전달하는 펄스 트랜스포머(521)와 펄스 트랜스포머(521)로부터의 제1 및 제2 스위칭 신호(sw1,sw2)의 신호 레벨에 따라 클럭 신호(CLK)를 발생시키고, 클럭 신호(CLK)에 따라 삼각파(Vsaw)를 발생하는 삼각파 발생 회로(522)를 포함한다.
클럭 신호(CLK)는 제1 및 제2 스위칭 신호(sw1,sw2)의 데드 타임시에 하이(High) 신호 또는 로우(Low) 신호를 갖도록 발생될 수 있다. 이에 따라 삼각파 발생 회로(522)는 두 가지의 실시형태로 구성될 수 있다.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터에 채용된 삼각파 발생 회로의 실시형태들을 나타내는 구성도이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 삼각파 발생 회로(522)는 펄스 트랜스포머(521)로부터의 결합된 제1 및 제2 스위칭 신호(sw1,sw2)의 신호 레벨을 반전하고(Isaw), 그 반전 결과를 클럭 신호(CLK1)로 사용한다. 클럭 신호(CLK1)에 따라 저항(Rsaw)을 거쳐 캐패시터(Csaw)에 충전된 전압을 스위칭(Qsaw)하여 삼각파 신호(Vsaw)를 발생하는 구조로 구성될 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 삼각파 발생 회로(522)는 펄스 트랜스포머(521)로부터의 결합된 제1 및 제2 스위칭 신호(sw1,sw2)의 신호 레벨을 클럭 신호(CLK2)로 사용한다. 결합된 제1 및 제2 스위칭 신호(sw1,sw2)의 신호 레벨은 반전하여(Isaw), 저항(Rsaw)을 거쳐 캐패시터(Csaw)에 충전된 전압을 스위칭(Qsaw)하여 삼각파 신호(Vsaw)를 발생하는 구조로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이 도시된 도 3의 (a) 또는 (b)의 삼각파 발생 회로의 구성에 따른 삼각파 신호(Vsaw)는 동일한 신호 파형을 갖는다.
도 4는 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 삼각파 발생 회로에 의한 신호 파형도이다.
도 4를 참조하면, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 클럭 신호(CLK1,CLK2)는 제1 및 제2 스위칭 신호(sw1,sw2)의 데드 타임시에 하이(High) 신호를 가질 수도 있으며(CLK1), 로우(Low) 신호를 가질 수도 있다(CLK2). 이에 따라 삼각파 신호(Vsaw)는 제1 및 제2 스위칭 신호(sw1,sw2)에 동기된다.
즉, 노드 VA가 하이(High)가 되면, 스위치(Qsaw)의 베이스(base) 단자에 로우(Low) 신호가 인가되며 캐패시터(Csaw)는 저항(Rsaw)을 통하여 흐르는 전류에 의해 서서히 충전을 하게 된다. 캐패시터(Csaw)의 충전은 스위치(Qsaw)가 도통되기 전까지 계속 수행되며, 노드 VA가 로우(Low)로 변하면, 스위치(Qsaw)의 베이스(base) 단자에는 하이(High) 신호가 인가되어 스위치(Qsaw)가 도통하며, 캐패시터(Csaw)에 충전되어 있던 전하가 스위치(Qsaw)를 통하여 빠른 속도로 방전을 한다. 이러한 동작을 반복적으로 수행함으로써 스위칭부(100)의 스위칭과 동기가 일치하는 삼각파 신호(Vsaw)신호가 발생된다.
다시 도 2를 참조하면, 신호 발생기(520)로부터의 삼각파 신호(Vsaw)는 출력 스위칭 제어기(530)에 전달된다.
출력 스위칭 제어기(530)는 제2 직류 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압(Vref)의 전압 레벨을 비교하는 비교 소자(531)와, 비교 소자(532)로부터의 비교 결과와 삼각파 신호(Vsaw)에 따라 제2 정류부(400)의 제3 스위치(Q3)의 스위칭을 제어하는 제3 스위칭 신호(sw3)를 제공한다.
도 5는 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터에 채용된 제어부의 신호 파형도이다.
도 5를 참조하면, 제어부(500)의 출력 스위칭 제어기(530)의 제3 스위칭 신호(sw3)는 비교 소자(532)로부터의 비교 결과와 삼각파 신호(Vsaw)에 따라 제공되는 것을 볼 수 있다.
즉, 삼각파 신호(Vsaw)의 전압 레벨이 비교 결과의 전압 레벨보다 높을 때에 제3 스위칭 신호(sw3)는 제3 스위치(Q3)를 도통시키는 하이(High) 신호로 전환되고, 삼각파 신호(Vsaw)의 전압 레벨이 비교 결과의 전압 레벨보다 낮을 때에 제3 스위칭 신호(sw3)는 제3 스위치(Q3)를 차단시키는 로우(Low) 신호로 전환된다. 상술한 제3 스위칭 신호(sw3)의 폴링 에지(Falling Edge)는 스위칭부(100)의 스위칭 동기와 일치하여 제3 스위치(Q3)의 영 전류 스위칭 오프 동작이 가능하게 된다.
도 6은 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터에 채용된 제어부에 의한 스위 칭 동작 파형도이다.
도 6을 참조하면, 입력 전압이나 출력 부하의 변동에 따른 제2 정류부(400)의 제2 직류 전원(Va)의 변동은 제3 스위치(Q3)를 온으로 전환하는 시점을 변동시키고, 제3 스위치(Q3)가 온으로 전환하는 시점의 전류 초기치에 의해 변환부(200)의 제2 이차 권선(L3)으로 공급되는 공진 전류(Isec2)의 크기가 결정된다.
즉, 제2 정류부(400)의 제2 직류 전원(Va)의 전압 레벨이 기준 전압(Vref)의 전압 레벨보다 낮을 경우, 제3 스위치(Q3)의 온으로 전환하는 시점을 빠르게 하여, 공진 전류(Ipri2)의 초기치를 크게 하고 이에 따른 변환부(400)의 제2 이차권선(L2b)으로 공급되는 공진 전류(Isec2)의 크기를 크게 하여 제2 정류부(400)의 제2 직류 전원(Va)의 전압 레벨을 상승시킨다. 반대로, 제2 정류부(400)의 제2 직류 전원(Va)의 전압 레벨이 기준 전압(Vref)의 전압 레벨보다 높을 경우, 상술한 동작의 역과정으로 동작한다.
도 7은 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터의 동작 파형도이다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 스위칭부(100)의 제1 및 제2 스위치(Q1,Q2)의 교번 스위칭에 의해 변환부(200)의 일차 권선(L1)으로부터의 공진 전류(Ipri)는 교대로 제1 및 제2 이차권선(L2,L3)에 공진 전류(Isec1,Isec2)를 유도한다. 즉, 일차 권선(L1)으로부터의 공진 전류(Ipri)의 반주기에 제1 이차권선(L2)에 공진 전류(Isec1)이 유도되고, 일차 권선(L1)으로부터의 공진 전류(Ipri)의 나머지 반주기에 제2 이차권선(L3)에 공진 전류(Isec2)이 유도된다. 이때, 스위칭부(100)의 스위 칭에 동기된 제어부(500)로부터의 제3 스위칭 신호(sw3)가 제3 스위치(Q3)에 인가되고, 제3 스위치(Q3)가 턴온으로 전환하는 시점부터 변환부(200)의 일차 권선(L1)으로부터 제2 정류부(400)로 전력을 공급하게 된다.
제3 스위치(Q3)가 턴 오프로 전환하는 시점은 변환부(200)의 일차 권선(L1)으로부터 제2 정류부(400)로 전력 공급이 끝난 이후의 시점이다. 이로써 제3 스위치(Q3)는 영 전류 스위칭(ZCS)을 달성하여, 스위칭 손실을 저감하고 전력 변환 효율을 개선할 수 있다.
변환부(200)의 일차 권선(L1)으로부터 이차 권선(L2,L3)으로 전력을 공급하는 기간은, 공진 캐패시터(Cr), 공진 인덕터(Lr) 및 자화 인덕터(Lm)에 의해 설정되는 공진 주파수에 의해 결정되므로, 출력단의 부하가 변동하여도 변환부(200)의 일차 권선(L1)으로부터 이차 권선(L2,L3)으로 전력을 공급하는 기간이 변화하지 않는다. 이에 따라, 변환부(200)의 제1 이차 권선(L2)의 부하의 변동에 관계없이, 변환부(200)의 제2 이차 권선(L3)으로부터 제2 정류부(400)를 통하여 제2 직류 전원(Va)을 출력할 수 있다.
또한, 제어부(500)는 제1 및 제2 스위치(Q1, Q2)의 스위칭 신호(sw1,sw2)에 동기되고 제2 직류 전원(Va)의 전압 레벨에 기초하여 제3 스위치(Q3)를 온/오프시켜, 변환부(200)의 제2 이차 권선(L3)으로부터 제2 정류부(400)에 전류(Isec2)가 흐르는 기간을 제어하므로, 제2 정류부(400)로부터 출력되는 제2 직류 전원(Va)의 전압 레벨을 고정밀도로 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제3 스위치(Q3)의 온/오프 동작에 의해 제2 정류부(400) 로부터 출력되는 제2 DC 직류 전원(Va)을 직접 제어하므로, 전력 변환 손실이 적고, 또한 제2 정류부(400)에 제3 스위치(Q3)를 추가하는 정도의 간단하고 쉬운 회로 변경으로 고도로 안정적인 제2 직류 전원(Va)를 얻을 수 있으므로, 전력 변환 효율이 높일 수 있으며 또한 고정밀도의 직류 전원을 발생하는 저가의 다중 출력 직류/직류 컨버터를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 다중출력 직류/직류 컨버터에서 제어부(500)는, 제3 스위치(Q3)의 스위칭 동작을 제1 및 제2 스위치(Q1, Q2)의 스위칭 동작에 동기시켜, 영 전류 스위칭(Zero Current Switching;ZCS)을 달성하여, 제3 스위치(Q3)에서의 스위칭 손실을 저감할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전원 변환단의 스위칭신호에 동기되어 출력단의 스위칭을 제어하게 됨에 따라 종래의 다중출력 직류/직류 컨버터에서 사용되었던 강압 쵸퍼 회로가 불필요하게 되므로 강압 쵸퍼 회로의 강압 쵸퍼 회로의 부품 소요 수에 해당하는 제조 비용 저감의 효과가 있으며, 전원 변환단의 스위칭신호에 동기되어 출력단을 영 전류 스위칭 제어하므로 강압 쵸퍼 회로의 스위칭 손실 및 도통 손실에 의한 전력손실을 저감할 수 있는 효과가 있다.
한편, 종래의 다중 출력 직류/직류 컨버터에 비해 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터는 제어부(500)의 구성이 다소 복잡할 수 있으나 제어부(500)의 경우 상술한 기능을 하나의 IC에 집적화할 수 있으므로 소요 부품 증가 및 제조 비용 상승의 문제점은 발생하지 않는다.
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.
도 1은 종래의 다중 출력 직류/직류 컨버터의 구성도.
도 2는 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터의 구성도.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터에 채용된 삼각파 발생 회로의 실시형태들을 나타내는 구성도.
도 4는 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 삼각파 발생 회로에 의한 신호 파형도.
도 5는 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터에 채용된 제어부의 신호 파형도.
도 6은 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터에 채용된 제어부에 의한 스위칭 동작 파형도.
도 7은 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터의 동작 파형도.
<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>
100...스위칭부 200...변환부
300...제1 정류부 400...제2 정류부
500...제어부 510...메인 스위칭 제어기
520...신호 발생기 521...펄스 트랜스포머
522...삼각파 발생 회로 530...출력 스위칭 제어기
531...비교소자 532...출력 스위칭 회로

Claims (9)

  1. 입력 직류 전원을 교번 스위칭하여 교류 전원으로 변환하는 스위칭부;
    상기 스위칭부의 교번 스위칭에 따라 상기 스위칭부로부터의 상기 교류 전원을 사전에 설정된 권선비에 따른 전압 레벨을 갖는 제1 전원 및 제2 전원으로 변환하여 상기 제1 전원 및 제2 전원을 교대로 출력하는 단일 트랜스포머를 갖는 변환부;
    상기 변환부로부터의 상기 제1 전원을 정류하여 제1 직류 전원을 출력하는 제1 정류부;
    상기 변환부로부터의 상기 제2 전원을 정류하고, 정류된 전원을 스위칭하여 제2 직류 전원을 출력하는 제2 정류부; 및
    상기 스위칭부의 스위칭에 동기되어 상기 제2 정류부의 스위칭을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 변환부는 스위칭된 전원을 충방전하는 공진 캐패시턴스, 스위칭된 에너지를 충전하는 공진 인덕터 및 자화 인덕터를 포함하여 LLC 방식으로 공진하며,
    상기 제어부는 상기 제2 정류부의 제2 직류 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압의 전압 레벨을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 상기 제2 정류부의 스위칭 온 시점을 조절하여 상기 변환부의 공진 전류를 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 직류/직류 컨버터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 제1 정류부로부터 피드백받은 상기 제1 직류 전원의 전압 레벨에 따라 상기 스위칭부의 교번 스위칭을 제어하기 위한 제1 및 제2 스위칭 신호를 제공하는 메인 스위칭 제어기;
    상기 메인 스위칭 제어기로부터의 상기 제1 및 제2 스위칭 신호에 동기된 삼각파를 발생하는 신호 발생기; 및
    상기 제2 정류부로부터의 상기 제2 직류 전원의 전압 레벨과 상기 기준 전압간의 비교 결과와 상기 신호 발생기로부터의 삼각파 신호에 따라 상기 제2 정류부의 스위칭을 제어하는 출력 스위칭 제어기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 직류/직류 컨버터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 신호 발생기는
    상기 메인 스위칭 제어기로부터의 상기 제1 및 제2 스위칭 신호의 펄스를 전달하는 펄스 트랜스포머; 및
    상기 신호 동기용 트랜스포머로부터의 상기 제1 및 제2 스위칭 신호의 데드 타임시에 클럭 신호를 발생하고 상기 클럭 신호에 따라 상기 삼각파 신호를 발생하는 삼각파 발생 회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 직류/직류 컨버터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 삼각파 발생 회로는 상기 제1 및 제2 스위칭 신호의 데드 타임시에 하이(High) 신호를 갖는 클럭 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 직류/직류 컨버터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 삼각파 발생 회로는 상기 제1 및 제2 스위칭 신호의 데드 타임시에 로우(Low) 신호를 갖는 클럭 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 직류/직류 컨버터.
  6. 제2항에 있어서, 상기 출력 스위칭 제어기는
    상기 제2 직류 전원의 전압 레벨과 상기 기준 전압의 전압 레벨을 비교하는 비교 소자; 및
    상기 비교 소자로부터의 비교 결과에 따라 상기 제2 정류부의 스위칭을 제어하기 위한 제3 스위칭 신호를 제공하는 출력 스위칭 회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 직류/직류 컨버터.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다중 출력 직류/직류 컨버터는 상용 AC 전원을 정류하고 정류된 전원을 역률 보정하여 상기 입력 직류 전원을 제공하는 역률 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 직류/직류 컨버터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 정류부의 상기 제2 직류 전원의 전압 레벨이 상기 기준 전압의 전압 레벨보다 낮으면 상기 제2 정류부의 스위칭 온 시점을 이전의 스위칭 온 시점보다 빠르게 하여 상기 변환부의 공진 전류의 전류 레벨을 상승시키고,
    상기 제어부는 상기 제2 정류부의 상기 제2 직류 전원의 전압 레벨이 상기 기준 전압의 전압 레벨보다 높으면 상기 제2 정류부의 스위칭 온 시점을 이전의 스위칭 온 시점보다 느리게 하여 상기 변환부의 공진 전류의 전류 레벨을 하강시키는 것을 특징으로 하는 다중 출력 직류/직류 컨버터.
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