KR101023316B1 - Power supply - Google Patents

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최성욱
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김종필
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김정은
김동중
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Abstract

본 발명에 따른 전원 장치는, 입력 전원에 연결되어 고조파 규제를 만족시키는 PFC부; 상기 PFC부를 구동시키는 PFC 제어부; 상기 PFC부에 연결된 DC/DC부; 상기 PFC부와 DC/DC부 사이에 위치하는 링크 커패시터의 출력 전류를 검출하여 부하 정보를 획득한 후 부하에 따라 링크 커패시터 전압을 조절하는 제어 신호를 상기 PFC 제어부에 제공하는 링크 전압 가변 회로부; 를 포함할 수 있다.The power supply apparatus according to the present invention includes: a PFC unit connected to an input power source to satisfy harmonic regulation; A PFC controller for driving the PFC unit; A DC / DC unit connected to the PFC unit; A link voltage variable circuit unit configured to detect an output current of a link capacitor located between the PFC unit and the DC / DC unit, obtain load information, and provide a control signal to the PFC controller to control a link capacitor voltage according to a load; It may include.

링크 커패시터, PFC, 고조파 규제, 저대역 통과 필터, 시비율 Link Capacitors, PFC, Harmonic Regulation, Low Pass Filter, Rate

Description

전원 장치{Power supply}Power supply

본원은 전원 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부하에 따라 링크 커패시터의 전압을 제어하는 전원 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply, and more particularly to a power supply for controlling the voltage of the link capacitor according to the load.

일반적으로 전원 장치는 고조파 규제를 만족시키기 위한 PFC부(Power Factor Correction)와 DC/DC부로 이루어져 있다. In general, a power supply device includes a PFC unit and a DC / DC unit to satisfy harmonic regulation.

이러한 전원 장치는 교류 입력 전압이 불시에 차단 되더라도 시스템의 안정성을 위해 일정 시간 동안 출력 전압을 유지시켜 주어야 하는데, 이 시간을 통상 홀드 업 타임(hold up time)이라고 한다. 보통 홀드 업 타임으로 통상 입력 라인 주파수(50Hz~60Hz)의 한 주기인 16.67~20 ms가 요구된다.Such a power supply must maintain the output voltage for a certain period of time for the stability of the system even though the AC input voltage is unexpectedly interrupted. This time is commonly referred to as a hold up time. Normally hold-up time requires 16.67 to 20 ms, a period of input line frequency (50 Hz to 60 Hz).

홀드 업 타임 구간에는 입력 전원이 존재하지 않기 때문에 PFC부의 출력 전압을 저장하는 링크 커패시터가 DC/DC부의 입력 전원 역할을 대신하게 되며, 출력 전류를 공급하기 위해서 DC/DC부가 링크 커패시터에서 계속 전류를 가져가기 때문에 링크 커패시터의 전압이 급격히 감소하게 된다.Since there is no input power in the hold-up time period, the link capacitor that stores the output voltage of the PFC part takes over as the input power of the DC / DC part, and the DC / DC part continues to draw current from the link capacitor to supply the output current. As a result, the voltage on the link capacitors is drastically reduced.

그러므로, 큰 입력 전압 변화에도 출력 전압을 일정하게 유지시킬 수 있도록 DC/DC부가 설계되어야 하며, 이는 고효율이 요구되는 DC/DC부의 효율을 떨어뜨리는 주요 요인이 된다.Therefore, the DC / DC unit should be designed to keep the output voltage constant even with a large input voltage change, which is a major factor in reducing the efficiency of the DC / DC unit requiring high efficiency.

즉, 최대 부하 조건에서 홀드 업 타임을 만족하도록 설계를 하기 때문에 부하가 작아질 경우 링크 커패시터에 과도한 에너지가 존재하게 되어 홀드 업 타임이 과도하게 커지게 된다. 이는 경부하 조건에서 과도한 도통손실을 유발하여 전체 시스템이 낮은 효율을 갖도록 하는 문제점이 있다.That is, because the design is designed to satisfy the hold up time at the maximum load conditions, when the load is small, excessive energy is present in the link capacitor, and the hold up time is excessively large. This causes excessive conduction loss at light load conditions, so that the entire system has a low efficiency.

본원은 링크 커패시터의 출력 전류를 검출하여 부하 정보를 획득한 후 이 부하 정보에 따라 링크 커패시터의 전압을 조절하는 전원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a power supply device that detects an output current of a link capacitor to obtain load information and then adjusts the voltage of the link capacitor according to the load information.

본 발명에 따른 전원 장치는, 입력 전원에 연결되어 고조파 규제를 만족시키는 PFC부; 상기 PFC부를 구동시키는 PFC 제어부; 상기 PFC부에 연결된 DC/DC부; 상기 PFC부와 DC/DC부 사이에 위치하는 링크 커패시터의 출력 전류를 검출하여 부하 정보를 획득한 후 부하에 따라 링크 커패시터 전압을 조절하는 제어 신호를 상기 PFC 제어부에 제공하는 링크 전압 가변 회로부; 를 포함할 수 있다.The power supply apparatus according to the present invention includes: a PFC unit connected to an input power source to satisfy harmonic regulation; A PFC controller for driving the PFC unit; A DC / DC unit connected to the PFC unit; A link voltage variable circuit unit configured to detect an output current of a link capacitor located between the PFC unit and the DC / DC unit, obtain load information, and provide a control signal to the PFC controller to control a link capacitor voltage according to a load; It may include.

본 발명에 따르면, 상기 입력 전원과 PFC부 사이에, 고주파 노이즈를 제거하는 입력 필터; 를 더 포함할 수 있다.According to the present invention, an input filter for removing high frequency noise between the input power supply and the PFC unit; It may further include.

본 발명에 따르면, 상기 입력 전원과 PFC부 사이에, 상기 입력 전원을 정류하여 상기 PFC부에 제공하는 정류부; 를 더 포함할 수 있다.According to the present invention, between the input power and the PFC unit, rectifying the input power to provide the PFC unit; It may further include.

본 발명에 따르면, 상기 PFC부는 부스트 컨버터를 포함하여 이루어질 수 있다.According to the present invention, the PFC unit may include a boost converter.

본 발명에 따르면, 상기 DC/DC부는 위상 천이 풀 브리지 컨버터를 포함하여 이루어질 수 있다.According to the present invention, the DC / DC unit may include a phase shift full bridge converter.

본 발명에 따르면, 상기 링크 전압 가변 회로부는, 상기 검출된 링크 커패시 터 출력 전류의 노이즈를 제거하는 저대역 통과 필터; 상기 저대역 통과 필터를 통과한 신호를 증폭하여 이 증폭 신호로부터 부하 정보를 획득 한 후 부하에 따라 링크 커패시터 전압을 조절하는 제어신호를 발생하는 가변 제어기; 를 포함할 수 있다.According to the present invention, the link voltage variable circuit unit includes: a low pass filter for removing noise of the detected link capacitor output current; A variable controller for amplifying a signal passing through the low pass filter to obtain load information from the amplified signal and generating a control signal for adjusting a link capacitor voltage according to the load; It may include.

본 발명에 따르면, 상기 저대역 통과 필터는, 양의 입력단, 음의 입력단 및 출력단을 갖는 제 1 OP-AMP; 상기 양의 입력단에 연결된 제 1 저항; 상기 제 1 저항에 연결된 제 2 저항; 일단이 상기 양의 입력단과 제 1 저항 사이의 노드에 연결되고, 타단이 접지에 연결된 제 1 커패시터; 일단이 상기 제 1 저항과 제 2 저항 사이의 노드에 연결되고, 타단이 상기 출력단에 연결된 제 2 커패시터;를 포함하며, 상기 음의 입력단은 상기 제 2 커패시터의 타단에 연결될 수 있다.According to the present invention, the low pass filter comprises: a first OP-AMP having a positive input, a negative input and an output; A first resistor coupled to the positive input terminal; A second resistor coupled to the first resistor; A first capacitor having one end connected to a node between the positive input terminal and the first resistor and the other end connected to ground; And a second capacitor having one end connected to a node between the first resistor and the second resistor and the other end connected to the output terminal. The negative input terminal may be connected to the other end of the second capacitor.

본 발명에 따르면, 상기 가변 제어기는, 양의 입력단, 음의 입력단 및 출력단을 갖는 제 2 OP-AMP; 일단이 상기 저대역 통과 필터에 연결되고, 타단이 상기 음의 입력단에 연결된 제 3 저항; 일단이 상기 제 2 OP-AMP 구동 전원과 연결되고, 타단이 상기 양의 입력단에 연결된 제 4 저항; 일단이 상기 양의 입력단과 제 4 저항의 타단 사이의 노드에 연결되고, 타단이 접지에 연결된 제 5 저항; 일단이 상기 음의 입력단과 제 3 저항의 타단 사이의 노드에 연결되고, 타단이 상기 출력단에 연결된 제 6 저항; 일단이 상기 제 6 저항의 타단과 연결되고, 타단이 접지에 연결된 제 7 저항; 상기 제 6 저항에 병렬 연결된 제 3 커패시터; 를 포함할 수 있다.According to the invention, the variable controller comprises: a second OP-AMP having a positive input, a negative input and an output; A third resistor connected at one end to the low pass filter and at the other end to the negative input end; A fourth resistor having one end connected to the second OP-AMP driving power supply and the other end connected to the positive input terminal; A fifth resistor, one end of which is connected to a node between the positive input terminal and the other end of the fourth resistor and the other end of which is connected to ground; A sixth resistor, one end of which is connected to a node between the negative input terminal and the other end of the third resistor and the other end of which is connected to the output terminal; A seventh resistor having one end connected to the other end of the sixth resistor and the other end connected to ground; A third capacitor connected in parallel with the sixth resistor; It may include.

본 발명에 따른 전원 장치는, 입력 전원에 연결되어 고주파 노이즈를 제거하는 입력 필터; 상기 입력 필터에 연결된 정류부; 상기 정류부에 연결되어 고조파 규제를 만족시키는 PFC부; 상기 PFC부를 구동시키는 PFC 제어부; 상기 PFC부에 연결된 DC/DC부; 상기 PFC부와 DC/DC부 사이에 위치하는 링크 커패시터의 출력 전류를 검출하는 전류 검출부; 상기 전류 검출부에서 검출한 전류의 노이즈 성분을 제거하는 저대역 통과 필터; 상기 저대역 통과 필터를 통과한 신호를 증폭하여 이 증폭 신호로부터 부하 정보를 획득 한 후 부하에 따라 링크 커패시터 전압을 조절하는 제어신호를 발생하는 가변 제어기; 를 포함할 수 있다.The power supply apparatus according to the present invention comprises: an input filter connected to an input power source to remove high frequency noise; A rectifier connected to the input filter; A PFC unit connected to the rectifying unit to satisfy harmonic regulation; A PFC controller for driving the PFC unit; A DC / DC unit connected to the PFC unit; A current detector detecting an output current of a link capacitor positioned between the PFC unit and the DC / DC unit; A low pass filter for removing noise components of the current detected by the current detector; A variable controller for amplifying a signal passing through the low pass filter to obtain load information from the amplified signal and generating a control signal for adjusting a link capacitor voltage according to the load; It may include.

본 발명에 따르면, 부하에 따라 링크 커패시터의 전압을 제어함으로써 경부하시 링크 커패시터의 전압을 낮추고 유효 시비율을 크게하여 고효율의 전원 장치를 제공하는 효과가 있다. According to the present invention, by controlling the voltage of the link capacitor according to the load, there is an effect of providing a high-efficiency power supply device by lowering the voltage of the link capacitor and increasing the effective application ratio at light load.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 본 발명에 따른 전원 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the power supply apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and duplicate description thereof. Will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 전원 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a power supply device according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 저대역 통과 필터의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a low pass filter in accordance with the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 가변 제어기의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a variable controller according to the present invention.

이하, 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명한다.Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 1 to 3.

본 발명에 따른 전원 장치는 PFC부(11), PFC 제어부(12), DC/DC부(13), 링크 전압 가변 회로부(14)를 포함할 수 있다.The power supply apparatus according to the present invention may include a PFC unit 11, a PFC control unit 12, a DC / DC unit 13, and a link voltage variable circuit unit 14.

PFC부(11)는 입력 전원에 연결되어 고조파 규제를 만족시키는 역할을 수행할 수 있다. The PFC unit 11 may be connected to an input power source and serve to satisfy the harmonic regulation.

PFC 제어부(12)는 PFC부(11)에 연결되어 PFC부(11)를 구동시키고 제어하는 역할을 수행할 수 있다.The PFC controller 12 may be connected to the PFC unit 11 to drive and control the PFC unit 11.

또한, PFC부(11)는 항상 출력 전압이 입력 전압보다 높은 부스트 컨버터가 주로 사용될 수 있다.In addition, the PFC unit 11 may mainly use a boost converter whose output voltage is always higher than the input voltage.

DC/DC부(13)는 PFC부(11)에 연결될 수 있다. 또한, DC/DC부(13)는 위상 천이 풀 브리지 컨버터(Phase Shift Full Bridge Converter;PSFB)를 포함하여 이루어질 수 있다.The DC / DC unit 13 may be connected to the PFC unit 11. In addition, the DC / DC unit 13 may include a phase shift full bridge converter (PSFB).

링크 전압 가변 회로부(14)는 PFC부(11)와 DC/DC부(13) 사이에 위치하는 링크 커패시터의 출력 전류를 검출하여 부하 정보를 획득한 후 부하에 따라 링크 커패시터의 전압을 조절하는 제어 신호를 PFC 제어부(12)에 제공하는 역할을 수행할 수 있다.The link voltage variable circuit unit 14 detects the output current of the link capacitor located between the PFC unit 11 and the DC / DC unit 13 to obtain load information, and then controls the voltage of the link capacitor according to the load. It may serve to provide a signal to the PFC control unit 12.

또한, 링크 전압 가변 회로부(14)는 저대역 통과 필터(Low Pass Filter;LPF;141)와 가변 제어기(142)를 포함할 수 있다.In addition, the link voltage variable circuit unit 14 may include a low pass filter (LPF) 141 and a variable controller 142.

저대역 통과 필터(141)는 링크 커패시터의 출력단에서 검출한 출력 전류의 노이즈를 제거하는 역할을 수행할 수 있다.The low pass filter 141 may serve to remove noise of the output current detected at the output terminal of the link capacitor.

도 2를 참고하여 저대역 통과 필터(141)를 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.The low pass filter 141 will be described in more detail with reference to FIG. 2.

본 발명의 일 실시예에 따른 저대역 통과 필터(141)는 제 1 OP-AMP(OP1), 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2), 제 1 커패시터(C1), 제 2 커패시터(C2)를 포함할 수 있다.The low pass filter 141 according to an embodiment of the present invention may include a first OP-AMP (OP1), a first resistor (R1), a second resistor (R2), a first capacitor (C1), and a second capacitor ( C2).

제 1 OP-AMP(OP1)는 양의 입력단, 음의 입력단 및 출력단을 가질 수 있다. 또한, 제 1 저항(R1)은 제 1 OP-AMP(OP1)의 양의 입력단에 연결될 수 있고, 제 2 저항(R2)은 제 1 저항(R1)에 연결될 수 있다. The first OP-AMP OP1 may have a positive input terminal, a negative input terminal, and an output terminal. In addition, the first resistor R1 may be connected to the positive input terminal of the first OP-AMP OP1, and the second resistor R2 may be connected to the first resistor R1.

제 1 커패시터(C1)는 일단이 제 1 OP-AMP(OP1)의 양의 입력단과 제 1 저항(R1) 사이의 노드에 연결될 수 있고, 타단이 접지에 연결될 수 있다.One end of the first capacitor C1 may be connected to a node between the positive input terminal of the first OP-AMP OP1 and the first resistor R1, and the other end may be connected to ground.

제 2 커패시터(C2)는 일단이 제 1 저항(R1)과 제 2 저항(R2) 사이의 노드에 연결될 수 있고, 타단이 제 1 OP-AMP(OP1)의 출력단에 연결될 수 있다. One end of the second capacitor C2 may be connected to a node between the first resistor R1 and the second resistor R2, and the other end thereof may be connected to an output terminal of the first OP-AMP OP1.

또한, OP-AMP(OP1)의 음의 입력단은 제 2 커패시터(C2)의 타단에 연결될 수 있다.In addition, the negative input terminal of the OP-AMP (OP1) may be connected to the other end of the second capacitor C2.

가변 제어기(142)는 저대역 통과 필터(141)를 통과한 신호를 증폭하고, 이 증폭 신호로부터 부하 정보를 획득한 후 부하에 따라 링크 커패시터의 전압을 조절하게 하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다. The variable controller 142 may amplify a signal passing through the low pass filter 141, obtain load information from the amplified signal, and generate a control signal for adjusting the voltage of the link capacitor according to the load.

그리고 이 제어 신호는 PFC 제어부(12)에 인가되어 PFC부(11)의 게이트 듀티를 조절함으로써 PFC부(11)의 출력에 위치하는 링크 커패시터 전압을 조절하게 된다.The control signal is applied to the PFC controller 12 to adjust the link capacitor voltage located at the output of the PFC unit 11 by adjusting the gate duty of the PFC unit 11.

한편, 부하 정보는 링크 커패시터의 출력 전류로부터 획득할 수 있는데, 이는 링크 커패시터의 출력 전류를 검출하면 링크 커패시터에 연결된 일정한 권선비를 갖는 DC/DC부(13)를 통과한 부하 전류를 예측할 수 있기 때문이다. On the other hand, the load information can be obtained from the output current of the link capacitor, because detecting the output current of the link capacitor can predict the load current passed through the DC / DC unit 13 having a constant turns ratio connected to the link capacitor. to be.

도 3을 참고하여 가변 제어기(142)를 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Looking at the variable controller 142 in more detail with reference to Figure 3 as follows.

본 발명의 일 실시예에 따른 가변 제어기(142)는 제 2 OP-AMP(OP2), 제 3 저 항(R3), 제 4 저항(R4), 제 5 저항(R5), 제 6 저항(R6), 제 7 저항(R7), 제 3 커패시터(C3)를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the variable controller 142 may include a second OP-AMP (OP2), a third resistor (R3), a fourth resistor (R4), a fifth resistor (R5), and a sixth resistor (R6). ), A seventh resistor R7, and a third capacitor C3.

제 2 OP-AMP(OP2)는 양의 입력단, 음의 입력단 및 출력단을 가질 수 있다.The second OP-AMP OP2 may have a positive input terminal, a negative input terminal, and an output terminal.

제 3 저항(R3)은 일단이 저대역 통과 필터(141)에 연결될 수 있고, 타단이 제 2 OP-AMP(OP2)의 음의 입력단에 연결될 수 있다.One end of the third resistor R3 may be connected to the low pass filter 141, and the other end thereof may be connected to the negative input terminal of the second OP-AMP OP2.

제 4 저항(R4)은 일단이 제 2 OP-AMP 구동 전원과 연결될 수 있고, 타단이 제 2 OP-AMP(OP2)의 양의 입력단에 연결될 수 있다.One end of the fourth resistor R4 may be connected to the second OP-AMP driving power supply, and the other end thereof may be connected to the positive input terminal of the second OP-AMP OP2.

제 5 저항(R5)은 일단이 제 2 OP-AMP(OP2)의 양의 입력단과 제 4 저항(R4)의 타단 사이의 노드에 연결될 수 있고, 타단이 접지에 연결될 수 있다.One end of the fifth resistor R5 may be connected to a node between the positive input terminal of the second OP-AMP OP2 and the other end of the fourth resistor R4, and the other end may be connected to ground.

제 6 저항(R6)은 일단이 제 2 OP-AMP(OP2)의 음의 입력단과 제 3 저항(R3) 사이의 노드에 연결될 수 있고, 타단이 제 2 OP-AMP(OP2)의 출력단에 연결될 수 있다.One end of the sixth resistor R6 may be connected to a node between the negative input terminal of the second OP-AMP OP2 and the third resistor R3, and the other end may be connected to the output terminal of the second OP-AMP OP2. Can be.

제 7 저항(R7)은 일단이 제 6 저항(R6)의 타단과 연결될 수 있고, 타단이 접지에 연결될 수 있다.One end of the seventh resistor R7 may be connected to the other end of the sixth resistor R6, and the other end thereof may be connected to the ground.

제 3 커패시터(C3)는 제 6 저항(R6)에 병렬 연결 될 수 있다.The third capacitor C3 may be connected in parallel to the sixth resistor R6.

본 발명에 따른 전원 장치에 따르면, 링크 커패시터의 출력 전류를 통해 획득한 부하 정보에 따라, 부하가 경부하인 경우 가변 제어기(142)에서 제어신호를 PFC 제어부(12)에 인가하여 링크 커패시터 전압을 낮추게 된다.According to the power supply apparatus according to the present invention, according to the load information obtained through the output current of the link capacitor, when the load is light load, the variable controller 142 applies a control signal to the PFC control unit 12 to lower the link capacitor voltage do.

결국, 경부하의 경우 링크 커패시터 전압을 낮춤으로써 유효 시비율을 크게 가져가 시스템의 효율을 높이게 되는 것이다.As a result, for light loads, the link capacitor voltage is lowered to increase the effective ratio and increase the efficiency of the system.

링크 커패시터의 전압을 낮추어 시비율을 늘리게 되면 효율 측면에서는 유리하게 작용한다. 하지만, 링크 커패시터의 전압이 너무 낮을 경우, 링크 커패시터에 저장된 에너지가 작아져 홀드 업 타임을 만족하지 못하게 될 수 있으므로 부하에 따라 링크 커패시터 전압을 제어하기 위해서는 우선 사용가능한 커패시터의 전압 범위를 정하고, 그 후 홀드 업 타임과 효율을 모두 고려하여 설계하여야 한다.Lowering the link capacitor's voltage increases the ratio, which is advantageous in terms of efficiency. However, if the voltage of the link capacitor is too low, the energy stored in the link capacitor may become small so that the hold-up time may not be satisfied. Therefore, in order to control the link capacitor voltage according to the load, the voltage range of the available capacitor is first determined. After designing, both hold up time and efficiency should be considered.

이때, 최소 링크 커패시터 전압을 살펴보면, 링크 커패시터의 경우 PFC부(11)의 출력으로 사용되는데 PFC부(11)는 그 특성상 출력 전압이 입력 전압보다 높은 부스트 컨버터가 주로 사용된다. 따라서, 90Vac~265Vac의 상용라인이 PFC부(11)의 입력으로 사용될 경우, PFC부(11)가 제대로 동작하기 위해서는 최소 380Vac 이상의 전압이 링크 커패시터에 인가되어야 한다.At this time, looking at the minimum link capacitor voltage, in the case of the link capacitor is used as the output of the PFC unit 11, PFC unit 11 is mainly used as a boost converter whose output voltage is higher than the input voltage. Therefore, when a commercial line of 90 Vac to 265 Vac is used as the input of the PFC unit 11, a voltage of at least 380 Vac or more must be applied to the link capacitor in order for the PFC unit 11 to operate properly.

또한, 본 발명에 따른 전원장치에 있어서, 입력 전원과 PFC부(11) 사이에는 고주파 노이즈를 제거하는 입력 필터(15)를 더 포함할 수 있다. In addition, in the power supply apparatus according to the present invention, an input filter 15 for removing high frequency noise may be further included between the input power supply and the PFC unit 11.

또한, 본 발명에 따른 전원장치에 있어서, 입력 전원과 PFC부(11) 사이에는 입력 전원을 정류하여 PFC부(11)에 제공하는 정류부(16)를 더 포함할 수 있다. In addition, the power supply apparatus according to the present invention may further include a rectifying unit 16 for rectifying the input power supply to the PFC unit 11 between the input power supply and the PFC unit 11.

또한, 본 발명에 따른 전원장치에 있어서, 입력 전원과 PFC부(11) 사이에는 고주파 노이즈를 제거하는 입력 필터(15)와 이 입력 필터(15)에 연결된 정류부(16)를 더 포함할 수 있다.In addition, in the power supply apparatus according to the present invention, an input filter 15 for removing high frequency noise and a rectifier 16 connected to the input filter 15 may be further included between the input power supply and the PFC unit 11. .

도 4(a)는 본 발명에 따른 전원 장치와 기존의 전원 장치의 효율을 나타낸 그래프이고, 도 4(b)는 본 발명에 따른 전원 장치의 부하별 홀드 업 타임을 나타낸 표이다.Figure 4 (a) is a graph showing the efficiency of the power supply and the conventional power supply according to the present invention, Figure 4 (b) is a table showing the hold-up time for each load of the power supply according to the present invention.

도 4(a) 및 4(b)를 참고하면, 본 발명에 따른 전원 장치는 부하에 따라 링크 커패시터 전압을 낮게 해줌으로써 도통 손실과 코어 손실을 줄여 기존 전원 장치에 비해 경부하에서 높은 효율을 보임을 알 수 있다. 4 (a) and 4 (b), the power supply device according to the present invention shows a higher efficiency at light load than the existing power supply device by reducing the conduction loss and core loss by lowering the link capacitor voltage according to the load. Able to know.

또한, 모든 부하에서 20ms 이상의 홀드 업 타임을 확보할 수 있음을 알 수 있다.In addition, it can be seen that a hold-up time of 20 ms or more can be obtained at all loads.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.Many embodiments other than the above-described embodiments are within the scope of the claims of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 전원 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a power supply device according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 저대역 통과 필터의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a low pass filter in accordance with the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 가변 제어기의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a variable controller according to the present invention.

도 4(a)는 본 발명에 따른 전원 장치와 기존의 전원 장치의 효율을 나타낸 그래프이고, 도 4(b)는 본 발명에 따른 전원 장치의 부하별 홀드 업 타임을 나타낸 표이다.Figure 4 (a) is a graph showing the efficiency of the power supply and the conventional power supply according to the present invention, Figure 4 (b) is a table showing the hold-up time for each load of the power supply according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

11: PFC부11: PFC Department

12: PFC 제어부12: PFC control unit

13: DC/DC부13: DC / DC section

14: 링크 전압 가변 회로부14: link voltage variable circuit

15: 입력 필터15: input filter

16: 정류부16: rectifier

141: 저대역 통과 필터141: low pass filter

142: 가변 제어기142: variable controller

Claims (11)

입력 전원에 연결되어 고조파 규제를 만족시키는 PFC부;A PFC unit connected to an input power source to satisfy harmonic regulation; 상기 PFC부를 구동시키는 PFC 제어부;A PFC controller for driving the PFC unit; 상기 PFC부에 연결된 DC/DC부;A DC / DC unit connected to the PFC unit; 상기 PFC부와 DC/DC부 사이에 위치하는 링크 커패시터의 출력 전류를 검출하여 부하 정보를 획득한 후 부하에 따라 링크 커패시터 전압을 조절하는 제어 신호를 상기 PFC 제어부에 제공하는 링크 전압 가변 회로부;A link voltage variable circuit unit configured to detect an output current of a link capacitor located between the PFC unit and the DC / DC unit, obtain load information, and provide a control signal to the PFC controller to control a link capacitor voltage according to a load; 를 포함하는 전원 장치.Power device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입력 전원과 PFC부 사이에,Between the input power supply and the PFC unit, 고주파 노이즈를 제거하는 입력 필터;An input filter for removing high frequency noise; 를 더 포함하는 전원 장치.Power device further comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입력 전원과 PFC부 사이에,Between the input power supply and the PFC unit, 상기 입력 전원을 정류하여 상기 PFC부에 제공하는 정류부;A rectifier for rectifying the input power and providing the rectified power to the PFC unit; 를 더 포함하는 전원 장치.Power device further comprising a. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,4. The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 PFC부는 부스트 컨버터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 장치.And the PFC unit includes a boost converter. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,4. The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 DC/DC부는 위상 천이 풀 브리지 컨버터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 장치.And the DC / DC unit comprises a phase shift full bridge converter. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,4. The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 링크 전압 가변 회로부는,The link voltage variable circuit unit, 상기 검출된 링크 커패시터 출력 전류의 노이즈를 제거하는 저대역 통과 필터;A low pass filter for removing noise of the detected link capacitor output current; 상기 저대역 통과 필터를 통과한 신호를 증폭하여 이 증폭 신호로부터 부하 정보를 획득 한 후 부하에 따라 링크 커패시터 전압을 조절하는 제어신호를 발생하는 가변 제어기;A variable controller for amplifying a signal passing through the low pass filter to obtain load information from the amplified signal and generating a control signal for adjusting a link capacitor voltage according to the load; 를 포함하는 전원 장치.Power device comprising a. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 저대역 통과 필터는,The low pass filter, 양의 입력단, 음의 입력단 및 출력단을 갖는 제 1 OP-AMP;A first OP-AMP having a positive input, a negative input and an output; 상기 양의 입력단에 연결된 제 1 저항;A first resistor coupled to the positive input terminal; 상기 제 1 저항에 연결된 제 2 저항;A second resistor coupled to the first resistor; 일단이 상기 양의 입력단과 제 1 저항 사이의 노드에 연결되고, 타단이 접지에 연결된 제 1 커패시터;A first capacitor having one end connected to a node between the positive input terminal and the first resistor and the other end connected to ground; 일단이 상기 제 1 저항과 제 2 저항 사이의 노드에 연결되고, 타단이 상기 출력단에 연결된 제 2 커패시터;를 포함하며,A second capacitor having one end connected to a node between the first resistor and the second resistor and the other end connected to the output terminal; 상기 음의 입력단은 상기 제 2 커패시터의 타단에 연결되는 전원 장치.And the negative input terminal is connected to the other end of the second capacitor. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 가변 제어기는,The variable controller, 양의 입력단, 음의 입력단 및 출력단을 갖는 제 2 OP-AMP;A second OP-AMP having a positive input, a negative input and an output; 일단이 상기 저대역 통과 필터에 연결되고, 타단이 상기 음의 입력단에 연결된 제 3 저항;A third resistor connected at one end to the low pass filter and at the other end to the negative input end; 일단이 상기 제 2 OP-AMP 구동 전원과 연결되고, 타단이 상기 양의 입력단에 연결된 제 4 저항;A fourth resistor having one end connected to the second OP-AMP driving power supply and the other end connected to the positive input terminal; 일단이 상기 양의 입력단과 제 4 저항의 타단 사이의 노드에 연결되고, 타단이 접지에 연결된 제 5 저항;A fifth resistor, one end of which is connected to a node between the positive input terminal and the other end of the fourth resistor and the other end of which is connected to ground; 일단이 상기 음의 입력단과 제 3 저항의 타단 사이의 노드에 연결되고, 타단이 상기 출력단에 연결된 제 6 저항;A sixth resistor, one end of which is connected to a node between the negative input terminal and the other end of the third resistor and the other end of which is connected to the output terminal; 일단이 상기 제 6 저항의 타단과 연결되고, 타단이 접지에 연결된 제 7 저항;A seventh resistor having one end connected to the other end of the sixth resistor and the other end connected to ground; 상기 제 6 저항에 병렬 연결된 제 3 커패시터;A third capacitor connected in parallel with the sixth resistor; 를 포함하는 전원 장치.Power device comprising a. 입력 전원에 연결되어 고주파 노이즈를 제거하는 입력 필터;An input filter connected to an input power source to remove high frequency noise; 상기 입력 필터에 연결된 정류부;A rectifier connected to the input filter; 상기 정류부에 연결되어 고조파 규제를 만족시키는 PFC부;A PFC unit connected to the rectifying unit to satisfy harmonic regulation; 상기 PFC부를 구동시키는 PFC 제어부;A PFC controller for driving the PFC unit; 상기 PFC부에 연결된 DC/DC부;A DC / DC unit connected to the PFC unit; 상기 PFC부와 DC/DC부 사이에 위치하는 링크 커패시터의 출력 전류를 검출하는 전류 검출부;A current detector detecting an output current of a link capacitor positioned between the PFC unit and the DC / DC unit; 상기 전류 검출부에서 검출한 전류의 노이즈 성분을 제거하는 저대역 통과 필터;A low pass filter for removing noise components of the current detected by the current detector; 상기 저대역 통과 필터를 통과한 신호를 증폭하여 이 증폭 신호로부터 부하 정보를 획득 한 후 부하에 따라 링크 커패시터 전압을 조절하는 제어신호를 발생하는 가변 제어기;A variable controller for amplifying a signal passing through the low pass filter to obtain load information from the amplified signal and generating a control signal for adjusting a link capacitor voltage according to the load; 를 포함하는 전원 장치.Power device comprising a. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 저대역 통과 필터는,The low pass filter, 양의 입력단, 음의 입력단 및 출력단을 갖는 제 1 OP-AMP;A first OP-AMP having a positive input, a negative input and an output; 상기 양의 입력단에 연결된 제 1 저항;A first resistor coupled to the positive input terminal; 상기 제 1 저항에 연결된 제 2 저항;A second resistor coupled to the first resistor; 일단이 상기 양의 입력단과 제 1 저항 사이의 노드에 연결되고, 타단이 접지에 연결된 제 1 커패시터;A first capacitor having one end connected to a node between the positive input terminal and the first resistor and the other end connected to ground; 일단이 상기 제 1 저항과 제 2 저항 사이의 노드에 연결되고, 타단이 상기 출력단에 연결된 제 2 커패시터;를 포함하며,A second capacitor having one end connected to a node between the first resistor and the second resistor and the other end connected to the output terminal; 상기 음의 입력단은 상기 제 2 커패시터의 타단에 연결되는 전원 장치.And the negative input terminal is connected to the other end of the second capacitor. 제 9 항 또는 제 10항에 있어서,The method of claim 9 or 10, 상기 가변 제어기는,The variable controller, 양의 입력단, 음의 입력단 및 출력단을 갖는 제 2 OP-AMP;A second OP-AMP having a positive input, a negative input and an output; 일단이 상기 저대역 통과 필터에 연결되고, 타단이 상기 음의 입력단에 연결된 제 3 저항;A third resistor connected at one end to the low pass filter and at the other end to the negative input end; 일단이 상기 제 2 OP-AMP 구동 전원과 연결되고, 타단이 상기 양의 입력단에 연결된 제 4 저항;A fourth resistor having one end connected to the second OP-AMP driving power supply and the other end connected to the positive input terminal; 일단이 상기 양의 입력단과 제 4 저항의 타단 사이의 노드에 연결되고, 타단이 접지에 연결된 제 5 저항;A fifth resistor, one end of which is connected to a node between the positive input terminal and the other end of the fourth resistor and the other end of which is connected to ground; 일단이 상기 음의 입력단과 제 3 저항의 타단 사이의 노드에 연결되고, 타단이 상기 출력단에 연결된 제 6 저항;A sixth resistor, one end of which is connected to a node between the negative input terminal and the other end of the third resistor and the other end of which is connected to the output terminal; 일단이 상기 제 6 저항의 타단과 연결되고, 타단이 접지에 연결된 제 7 저항;A seventh resistor having one end connected to the other end of the sixth resistor and the other end connected to ground; 상기 제 6 저항에 병렬 연결된 제 3 커패시터;A third capacitor connected in parallel with the sixth resistor; 를 포함하는 전원 장치.Power device comprising a.
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