KR101209101B1

KR101209101B1 - 전원장치

Info

Publication number: KR101209101B1
Application number: KR1020080125127A
Authority: KR
Inventors: 다카에 시마다; 기미아키 다니구치; 히로유키 쇼지
Original assignee: 히다찌 컴퓨터 기끼 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2012-12-06
Also published as: US20090147541A1; EP2071596A2; EP2071596A3; CN101552119B; US8203855B2; KR20090061593A; CN101552119A; TWI396211B; TW200937463A; JP2009146955A

Abstract

본 발명은 전류에 의해 자기 결합 극성이 변화하는 복합 리액터를 제공하는 것이다.

이를 위한 복합 리액터는, 자성부재(1)에 권선(101, 103)을 권회하고, 자성부재(2)에 권선(102, 104)을 권회하며, 권선(101, 102)을 접속하여 리액터(11), 권선(103, 104)을 접속하여 리액터(21)로서 구성된다. 자성부재(1, 2)의 자성재료는, 자속밀도가 클수록 투자율이 작아지는 성질로 하였다. 권선(101, 102)을, 리액터(21)에 흐르는 전류가 생성한 유기전압을 서로 약화시키는 방향으로 접속함으로써, 리액터(11, 21) 사이의 자기 결합 극성은 리액터에 흐르는 전류에 의하여 변화하고, 한쪽이 에너지를 축적할 때 다른쪽의 전류가 증가하고, 한쪽이 에너지를 방출할 때 다른쪽의 전류가 감소하는 방향으로 자기 결합하도록 하였다.

Description

전원장치{POWER SUPPLY}

본 발명은, 전원회로 등에 사용하는 복합 리액터 및 전원장치에 관한 것이다.

최근, 전자기기의 소형화, 고효율화, 저비용화에 따라, 전원장치에도 소형화, 고효율화, 저비용화가 요구되고 있다. 하기의 특허문헌 1에는, 2개의 인덕터로 자기 루프의 일부를 공용하고, 저비용화를 도모한 인덕터가 개시되어 있다. 이 특허문헌 1에는, 하나의 코어부재를 사용하여, 자기적으로 독립된 2개의 인덕터를 제공하는 기술이 개시되어 있다.

또, 하기 특허문헌 2에는, 복수의 폐자로(閉磁路)에 복수의 권선을 권회하여 구성한, 공진용 리액터와 평활용 리액터가 개시되어 있다. 이 특허문헌 2에 개시된 공진용 리액터는, 평활용 리액터와 자기적으로 결합하고 있고, 평활용 리액터에 흐르는 전류를 감소시키는 것이다.

또, 하기의 특허문헌 3에는, 하나의 폐자로에 2개의 권선을 실시한 초크코일이 개시되어 있다. 이 특허문헌 3에 개시된 초크코일은, 기설정된 인덕턴스를 용이하게 얻을 수 있어 소형이고 저렴한 초크 코일이나, 폐자로를 형성하는 자성부재 에 협자로부(狹磁路部)를 설치하여 인덕턴스에 비선형성을 가지게 한 초크 코일을 제공하는 것이다.

또, 하기의 비특허문헌 1에는, 탭이 있는 인덕터형 필터를 사용한 절연형 DC-DC 컨버터가 개시되어 있다. 이 비특허문헌 1에 개시된 DC-DC 컨버터는, 평활인덕터가 에너지를 방출하는 기간에, 트랜스에 흐르는 순환 전류를 저감하여, 고효율의 DC-DC 컨버터를 제공하는 것이다.

[특허문헌 1]

일본국 특개평8-298219호 공보

[특허문헌 2]

일본국 특개2005-176540호 공보

[특허문헌 3]

일본국 특개2001-319817호 공보

[비특허문헌 1]

전자정보통신학회 기술연구 보고. EE, 전자통신 에너지기술 Vo1. 102, No. 475(20021018)pp. 73-78

특허문헌 1에 개시된 종래의 인덕터에서는, 2개의 인덕터는 자기적으로 독립하고 있고, 전원회로의 설계 자유도를 제한하는 경우가 있었다.

또, 특허문헌 2에 개시된 종래의 리액터에서는, 2개의 리액터의 자기 결합 극성은, 리액터에 흐르는 전류의 방향이나 크기에 의하지 않고 동일 극성이며, 역시 전원회로의 설계 자유도를 제한하는 경우가 있었다.

또, 특허문헌 3에 개시된 종래의 초크코일에서도, 2개의 권선의 자기 결합 극성은, 권선에 흐르는 전류의 방향이나 크기에 의하지 않고 동일 극성이며, 역시 전원회로의 설계 자유도를 제한하는 경우가 있었다.

또, 비특허문헌 1에 개시된 종래의 DC-DC 컨버터에서는, 순환 전류를 저감하기 위하여 프리필링 다이오드가 필요하고, 비용을 증가시키는 요인이 있는 단점이 있었다.

본 발명의 목적의 하나는, 2개의 리액터에 흐르는 전류의 방향이나 크기에 의하여, 이 2개의 리액터의 자기 결합 극성이 변화하는 복합 리액터를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 다른 목적의 하나는, 본 발명의 복합 리액터를 사용하여, 소형, 고효율, 저비용의 전원장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 복합 리액터는 그 일면(一面)에서, 적어도 제 1 및 제 2 폐 자로를 형성하고, 상기 각 폐자로를 지나는 자속의 증가에 따라 자기저항이 증가하도록 구성된 자성부재와, 각각 상기 제 1 및 제 2 폐자로의 적어도 일부를 권회하는 1 또는 복수의 권선을 포함하고, 상기 각 권선을 접속하여 이루어지는 제 1 리액터와, 각각 상기 제 1 및 제 2 폐자로의 적어도 일부를 권회하는 1 또는 복수의 권선을 포함하고, 상기 각 권선을 접속하여 이루어지는 제 2 리액터를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 리액터에 동시에 전류가 흐르는 경우에, 상기 제 1 리액터에 흐르는 전류가 생성한 자속과, 상기 제 2 리액터에 흐르는 전류가 생성한 자속이, 상기 제 1 또는 제 2 폐자로 중 한쪽의 상기 폐자로에 대해서는 자속을 서로 강화시키고, 다른쪽의 상기 폐자로에 대해서는 자속을 서로 약화시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 전원장치는 그 일면에서, 복합 리액터와, 제 1 및 제 2 스위칭소자를 직렬 접속한 제 1 스위칭 레그와, 제 3 및 제 4 스위칭 소자를 직렬 접속한 제 2 스위칭 레그와, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 레그와 직류전원에 병렬 접속된 제 1 평활 콘덴서와, 상기 제 1 및 제 2 스위칭소자의 직렬 접속점과 상기 제 3 및 제 4 스위칭소자의 직렬 접속점과의 사이에 접속된, 공진 리액터와 트랜스포머 1차 권선과의 직렬 접속체와, 상기 트랜스포머 1차 권선과 트랜스포머 2차 권선을 자기 결합하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머 2차 권선에 생긴 전압을 정류하는 정류회로와, 상기 정류회로에 의해 정류된 전압을 평활하는 평활 리액터 및 제 2 평활 콘덴서를 포함하고, 상기 제 2 평활 콘덴서에 병렬 접속된 부하에 전력을 공급하는 전원장치에 있어서, 상기 복합 리액터는, 적어도 제 1 및 제 2 폐자로를 형성하고, 상기 각 폐자로를 지나는 자속의 증가에 따라 자기저항이 증가하도록 구성된 자성부재와, 각각 상기 제 1 및 제 2 폐자로의 적어도 일부를 권회하는 1 또는 복수의 권선을 포함하고, 상기 각 권선을 접속하여 이루어지는 제 1 리액터와, 각각 상기 제 1 및 제 2 폐자로의 적어도 일부를 권회하는 1 또는 복수의 권선을 포함하고, 상기 각 권선을 접속하여 이루어지는 제 2 리액터를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 리액터에 동시에 전류가 흐르는 경우에, 상기 제 1 리액터에 흐르는 전류가 생성한 자속과, 상기 제 2 리액터에 흐르는 전류가 생성한 자속이, 상기 제 1 또는 제 2 폐자로 중 한쪽의 상기 폐자로에 대해서는 자속을 서로 강화시키고, 다른쪽의 상기 폐자로에 대해서는 자속을 서로 약화시키도록 구성되고, 상기 평활 리액터와 상기공진 리액터에, 상기 제 1 리액터와 상기 제 2 리액터를 사용한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 제 1 및 제 2 리액터에 흐르는 전류의 방향이나 크기에 따라 제 1 및 제 2 리액터를 구성하는 각 권선의 자기 결합의 강도가 변화함으로써, 각 리액터의 극성이 변화하는 복합 리액터를 제공할 수 있다. 그리고, 본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 제 1 및 제 2 리액터에 흐르는 전류의 방향에 의하지 않고, 한쪽의 리액터가 에너지를 방출할 때에, 다른쪽의 리액터의 전류가 감소하는 방향으로 자기 결합한 복합 리액터를 제공할 수 있다. 또, 본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 제 1 또는 제 2 리액터 중 어느 한쪽에만 전류가 흐르는 경우에는, 각 리액터의 자기 결합을 독립으로 한 복합 리액터 를 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 본 발명의 복합 리액터를 전원장치의 평활 리액터와 공진 리액터에 적용함으로써, 절연형 DC-DC 컨버터의 평활 리액터가 에너지를 방출하는 기간에, 공진 리액터 및 트랜스포머 권선에 흐르는 순환 전류를 저감하고, 소형, 고효율, 저비용의 전원장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 의한 그 밖의 목적과 특징은, 이하에 설명하는 실시예 중에서 분명하게 한다.

본 발명의 실시형태(이하, 실시형태)에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면에서는, 동일 또는 상당부분에는 동일부호를 붙이고 있다. 또, 본 실시형태에서는, 정류소자의 일례로서 다이오드를 사용하는 것으로 하나, 그것에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

도 1은, 본 발명의 실시예 1에 의한 복합 리액터의 구성도이다. 도 1에서, 실시예 1에 의한 복합 리액터는, 제 1, 제 2 폐자로를 형성하는 자성부재(1, 2)를 구비한다. 자성부재(1)에는 권선(101, 103)이 권회되고, 자성부재(2)에는 권선(102, 104)이 권회되어 있다. 권선(103)의 한쪽 끝과 권선(104)의 한쪽 끝을 접속하고, 권선(103)의 다른쪽 끝을 단자(123)로 하고, 권선(104)의 다른쪽 끝을 단자(124)로 하고, 단자(123, 124) 사이를 리액터(21)로 한다. 권선(101)과 권선(102)은, 리액터(21)에 흐르는 전류를 변화시킨 경우에 생기는 권선(101)의 유기 전압과 권선(102)의 유기전압을 서로 약화시키는 방향으로 접속된다. 그리고, 권선(101)의 다른쪽 끝을 단자(121)로 하고, 권선(102)의 다른쪽 끝을 단자(122)로 하고, 단자(121, 122) 사이를 리액터(11)로 한다.

도 1에는, 단자(121)에서 단자(122)로 전류가 흘렀을 때에 권선(101, 102)이 생성하는 자속의 방향(111, 112)과, 단자(123)에서 단자(124)로 전류가 흘렀을 때에 권선(103, 104)이 생성하는 자속의 방향(113, 114)을 나타내고 있다.

여기서 실시예 1에 의한 복합 리액터의 작용을 설명한다. 단, 이하의 설명에서는, 권선(101)과 권선(102)의 권수는 동일하게 하고, 권선(103)과 권선(104)의 권수는 동일하게 한다. 또, 자성부재(1)와 자성부재(2)의 형상 및 자성재료는 동일하게 한다. 자성부재(1, 2)를 형성하는 자성재료에는, 자속밀도의 증가에 따라 서서히 투자율이 감소하여 가는 특성을 가지는 재료를 사용함으로써, 각 자성부재를 지나는 자속이 증가함에 따라 서서히 자기저항이 증가하여 가도록 하고 있다.

먼저, 리액터(11, 21)의 한쪽에만 전류가 흐르고 있는 경우에 대하여 설명한다.

리액터(11)에 전류가 흐르고 있지 않은 경우에 있어서, 리액터(21)에 전류가 흐르면, 권선(103, 104)이 제 1, 제 2 폐자로에 동일한 기자력(起磁力)을 일으키고, 자성부재(1, 2)에는 동일한 자속이 유기된다. 권선(101, 102)에 생기는 유기전압은 동일하게 양자의 유기전압은 상쇄되기 때문에, 리액터(11)의 양쪽 끝에는 전압을 일으키지 않는다. 따라서, 이 조건하에서는 리액터(11)와 리액터(21)는, 자기적으로 독립된 특성을 나타낸다.

마찬가지로, 리액터(21)에 전류가 흐르고 있지 않은 경우에는, 리액터(11)에 전류가 흘러도 리액터(21)의 양쪽 끝에는 전압을 일으키지 않는 것을 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 리액터(11, 21)의 한쪽에만 전류가 흐르는 경우에는, 리액터(11)와 리액터(21)는, 자기적으로 독립된 특성을 나타낸다.

다음에, 리액터(11, 21)의 양쪽에 전류가 흐르고 있는 경우를 설명한다.

먼저, 리액터(11)에는 단자(121)에서 단자(122)로, 리액터(21)에는 단자(123)에서 단자(124)로 전류가 흐르고 있는 경우를 설명한다. 권선(101～104)이 생성하는 자속의 방향(111～114)에서도 분명한 바와 같이, 자성부재(1)에서는 자속을 서로 약화시키고, 자성부재(2)에서는 자속을 서로 강화시키기 때문에, 자성부재(2)의 쪽이 자성부재(1)보다 자속밀도가 커진다. 상기한 바와 같이, 자성재료(1, 2)는, 자속밀도가 클수록 투자율이 작은 특성을 가지기 때문에, 제 2 폐자로쪽이 제 1 폐자로보다 자기저항이 커진다. 따라서, 권선(102)과 권선(104)의 자기 결합보다 권선(101)과 권선(103)의 자기 결합쪽이 강해지고, 리액터(11)와 리액터(21)의 자기 결합 극성은, 권선(101)과 권선(103)의 자기 결합 극성에 의거하여 결정된다. 이 경우에는, 리액터(11)와 리액터(21)는, 단자(121)와 단자(124)가 동일 극성이 되도록 자기 결합한다.

따라서, 상기의 조건하에서는 리액터(11)와 리액터(21)는 이하의 상호 관계를 가진다. 먼저, 단자(121)에 양(+), 단자(122)에 음(-)의 전압을 인가하면, 단자(124)에 양, 단자(123)에 음의 전압이 생기는, 즉 리액터(11)가 에너지를 축적하면, 리액터(21)가 자신의 전류를 증가시키는 방향으로 전압을 일으킨다. 반대로 단자(121)에 음, 단자(122)에 양의 전압을 인가하면, 단자(124)에 음, 단자(123)에 양의 전압이 생기는, 즉 리액터(11)가 에너지를 방출하면 리액터(21)가 자신의 전류를 감소시키는 방향으로 전압을 일으킨다. 또, 단자(123)에 양, 단자(124)에 음의 전압을 인가하면, 단자(122)에 양, 단자(121)에 음의 전압이 생기는, 즉 리액터(21)가 에너지를 축적하면 리액터(11)가 자신의 전류를 증가시키는 방향으로 전압을 일으킨다. 또 반대로, 단자(123)에 음, 단자(124)에 양의 전압을 인가하면, 단자(122)에 음, 단자(121)에 양의 전압이 생기는, 즉 리액터(21)가 에너지를 방출하면 리액터(11)가 자신의 전류를 감소시키는 방향으로 전압을 일으킨다.

다음에, 리액터(11)에는 단자(121)에서 단자(122)로 전류가 흐르고 있는 상태 그대로, 리액터(21)에는 반대로 단자(124)에서 단자(123)로 전류가 흐르고 있는 경우를 설명한다. 이 경우에는, 자성부재(2)로 자속을 서로 약화시키고, 권선(102)과 권선(104)의 자기 결합이 강해지기 때문에, 리액터(11)와 리액터(21)의 자기 결합 극성은, 권선(102)과 권선(104)의 자기 결합 극성으로 결정된다. 이 경우에는, 리액터(11)와 리액터(21)는, 단자(121)와 단자(123)가 동일 극성이 되도록 자기 결합한다. 따라서, 리액터(11)가 에너지를 축적하면, 리액터(21)가 자신의 전류를 증가시키는 방향으로 전압을 일으킨다. 반대로, 리액터(11)가 에너지를 방출하면, 리액터(21)가 자신의 전류를 감소시키는 방향으로 전압을 일으킨다. 또, 리액터(21)가 에너지를 축적하면, 리액터(11)가 자신의 전류를 증가시키는 방향으로 전압을 일으킨다. 또 반대로, 리액터(21)가 에너지를 방출하면 리액터(11)가 자신의 전류를 감소시키는 방향으로 전압을 일으킨다.

마찬가지로, 리액터(11)에 단자(122)에서 단자(121)로, 리액터(21)에 단자(123)에서 단자(124)로 전류가 흐르고 있는 경우는, 리액터(11)와 리액터(21)의 자기 결합 극성은, 권선(102)과 권선(104)의 자기 결합 극성으로 결정하고, 단자(121)와 단자(123)가 동일 극성이 되도록 자기 결합한다. 이 경우에도, 리액터(11)가 에너지를 축적하면, 리액터(21)가 자신의 전류를 증가시키는 방향으로 전압을 일으키고, 리액터(11)가 에너지를 방출하면, 리액터(21)가 자신의 전류를 감소시키는 방향으로 전압을 일으킨다. 또, 리액터(21)가 에너지를 축적하면, 리액터(11)가 자신의 전류를 증가시키는 방향으로 전압을 일으키고, 리액터(21)가 에너지를 방출하면, 리액터(11)가 자신의 전류를 감소시키는 방향으로 전압을 일으킨다.

또한 마찬가지로, 리액터(11)에 단자(122)에서 단자(121)로, 리액터(21)에 단자(124)에서 단자(123)로 전류가 흐르고 있는 경우는, 리액터(11)와 리액터(21)의 자기 결합 극성은, 권선(101)과 권선(103)의 자기 결합 극성으로 결정하고, 단자(121)와 단자(124)가 동일 극성이 되도록 자기 결합한다. 이 경우에도, 리액터(11)가 에너지를 축적하면, 리액터(21)가 자신의 전류를 증가시키는 방향으로 전압을 일으키고, 리액터(11)가 에너지를 방출하면, 리액터(21)가 자신의 전류를 감소시키는 방향으로 전압을 일으킨다. 또, 리액터(21)가 에너지를 축적하면, 리액터(11)가 자신의 전류를 증가시키는 방향으로 전압을 일으키고, 리액터(21)가 에너지를 방출하면, 리액터(11)가 자신의 전류를 감소시키는 방향으로 전압을 일으킨다.

이상의 것에서, 리액터(11, 21)의 양쪽에 전류가 흐르고 있는 경우는, 리액터(11)와 리액터(21)는 자기적으로 결합한 특성을 나타내고, 한쪽의 전류의 방향을 반전하면 자기 결합 극성이 변화하고, 양쪽의 전류의 방향을 반전하면 자기 결합 극성은 변화하지 않는다. 또, 리액터(11, 21)에 흐르는 전류의 방향에 의하지 않고, 한쪽이 에너지를 축적할 때 다른쪽의 전류가 증가하는 방향으로 자기 결합하고, 한쪽이 에너지를 방출할 때 다른쪽의 전류가 감소하는 방향으로 자기 결합하고 있다.

이상 설명한 실시예 1에 의한 복합 리액터의 작용은, 권선(101)과 권선(102)의 권수가 동일하고, 권선(103)과 권선(104)의 권수가 동일하며, 자성부재(1)와 자성부재(2)의 형상 및 자성재료가 동일한 경우이다. 이들 조건이 변화하면, 리액터(11, 21)의 한쪽에 전류가 흐르고 있지 않은 경우에도 리액터(11)와 리액터(21)가 자기적으로 결합한 특성을 나타내는 것이나, 리액터(11, 21)의 양쪽에 전류가 흐르고 있는 경우에 리액터(11, 21)의 자기 결합 극성이 변화하는 전류 문턱값이 제로가 아니게 되는 것 등은, 용이하게 이해할 수 있다.

또, 도 1에 있어서, 자성부재(2)는, 제 1 폐자로가 형성하는 평면으로부터 대략 수직하게, 자성부재(1)를 평행 이동시킨 위치에 배치되어 있다. 자성부재(1, 2)를 이와 같은 상대 위치 관계로 배치함으로써, 본 발명의 실시형태에 관한 복합 리액터를 소형화할 수 있다. 또, 상기한 실시형태에 관한 복합 리액터를 전원장치에 적용하는 경우에는, 자성부재(1)와 자성부재(2)의 사이에, 트랜스포머 등, 다른 회로부품을 배치함으로써, 전원장치의 소형화를 한층 더 기대할 수 있다.

또, 도 1에서, 제 1, 제 2 폐자로가 형성하는 평면의 형상은 사각형이나, 이른바 토로이달 코어 등의 원형 형상을 한 자성부재를 사용하여도 동일한 효과가 얻어지는 것은 당연하다. 또, 제 1, 제 2 폐자로가 분기점을 가진, 이른바 EE 코어나 EI 코어 등의 자성부재를 사용하여도 동일한 효과가 얻어지는 것은 당연하다. 또한, 페라이트 등과 같이, 투자율이 비교적 높은 자성재료를 사용한 경우나, 자속밀도의 증감에 대하여 투자율의 변화가 적고, 기설정된 문턱값보다 자속밀도가 증가하면 급격하게 투자율이 감소하는 바와 같은 자성재료를 사용한 경우에는, 제 1,제 2 폐자로를 지나는 자속의 증가에 따라 서서히 자기저항이 증가하도록 갭을 설치하여도 된다.

(실시예 2)

다음에, 본 발명의 실시예 2에 관한 복합 리액터에 대하여 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는, 본 발명의 실시예 2에 의한 복합 리액터의 구성도이다. 도 2에서, 실시예 2에 의한 복합 리액터는, 제 1, 제 2 폐자로를 형성하는 자성부재(1, 2)를 구비한다. 자성부재(1)에는 권선(201)이 권회되고, 자성부재(2)에는 권선(202)이 권회되고, 자성부재(1, 2)를 묶도록 권선(203)이 권회되어 있다. 권선(201)에 흐른 전류가 생성한 자속과, 권선(202)에 흐른 전류가 생성한 자속이, 권선(203)과 역방향으로 쇄교하도록, 권선(201)의 한쪽 끝과 권선(202)의 한쪽 끝을 접속하고, 권선(201)의 다른쪽 끝을 단자(221)로 하고, 권선(202)의 다른쪽 끝을 단자(222)로 하고, 단자(221, 222) 사이를 리액터(12)로 한다. 또, 권선(203)의 양쪽 끝을 단자(223, 224)로 하고, 단자(223, 224) 사이를 리액터(22)로 한다.

도 2에는, 단자(221)에서 단자(222)로 전류가 흘렀을 때에 권선(201, 202)이 생성하는 자속의 방향(211, 212)과, 단자(223)에서 단자(224)로 전류가 흘렀을 때에 권선(203)이 자성부재(1, 2)에 생성하는 자속의 방향(213, 214)을 나타내고 있다.

이 실시예 2에 의한 복합 리액터가 구비한 리액터(12, 22)의 작용은, 도 1의 실시예 1에 의한 복합 리액터가 구비한 리액터(11, 21)의 작용과 동일한 것을 이해할 수 있다. 실시예 2에 의한 복합 리액터는, 실시예 1에 의한 복합 리액터와 비교하여, 리액터(22)의 구성을 간소화할 수 있는 효과가 있다.

(실시예 3)

도 3은, 본 발명의 실시예 3에 의한 복합 리액터의 구성도이다. 도 3에서, 실시예 3에 의한 복합 리액터는, 폐자로(331, 332, 333)를 형성하는 자성부재(3)를 구비한다. 폐자로(331, 333)의 공통부분에 권선(301)이 권회되고, 폐자로(332, 333)의 공통부분에 권선(302)이 권회되고, 폐자로(331, 332)의 공통부분에 권선(303)이 권회되어 있다. 권선(303)의 양쪽 끝을 단자(323, 324)로 하고, 단자(323, 324) 사이를 리액터(23)로 한다. 리액터(23)에 흐른 전류가 생성한 권선(301)의 유기전압과 권선(302)의 유기전압을 서로 약화시키는 방향으로 권선(301)의 한쪽 끝과 권선(302)의 한쪽 끝을 접속하고, 권선(301)의 다른쪽 끝을 단자(321)로 하고, 권선(302)의 다른쪽 끝을 단자(322)로 하고, 단자(321, 322) 사이를 리액터(13)로 한다.

폐자로(331, 333)의 공통부분과 폐자로(332, 333)의 공통부분에는, 각각 갭(341, 342)이 설치되어 있다. 이 갭은, 자성부재의 통상의 부위에 비하여 단면적이 작은 부위로 되어 있고, 자성부재를 지나는 자속의 증가에 따라 서서히 자기저항이 증가하도록, 자로에 대하여 수직방향에 대하여 서서히 단면적이 변화하는 형상으로 하고 있다. 물론, 자성부재(3)로서 자속밀도의 증가에 따라 서서히 투자율이 감소하여 가는 성질의 자성재료를 사용하는 것으로 하여도 되고, 그 경우에는 갭을 설치하지 않아도 상관없다. 또, 갭은, 도 3에 나타나 있는 형태에 한정되지 않고, 자성부재에 1 또는 복수개 설치하는 것으로 하여도 된다.

이 실시예 3에 의한 복합 리액터의 폐자로(331, 332)가, 실시예 1에 의한 복합 리액터의 제 1, 제 2 폐자로에 상당하고, 어느 쪽도 자속의 증가에 따라 서서히 자기저항이 증가하는 것을 고려하면, 실시예 3에 의한 복합 리액터가 구비한 리액터(13, 23)의 작용은, 도 1의 실시예 1에 의한 복합 리액터가 구비한 리액터(11, 21)의 작용과 동일한 것을 이해할 수 있다. 또한 실시예 3에 의한 복합 리액터는, 실시예 1에 의한 복합 리액터와 비교하여, 자성부재의 수를 줄이는 효과가 있다.

(실시예 4)

다음에 도 4를 참조하면서, 본 발명의 실시예 4에 관한 복합 리액터에 대하여 설명한다. 도 4는, 본 발명의 실시예 4에 의한 복합 리액터의 구성도이다. 도 4에서, 실시예 4에 의한 복합 리액터는, 제 1, 제 2 폐자로를 형성하는 자성부재(1, 2)를 구비한다. 자성부재(1)에는 권선(401, 4O3)이 권회되고, 자성부재(2)에는 권선(4O2, 404)이 권회되어 있다. 권선(403)의 양쪽 끝을 단자(423, 424)로 하고, 단자(423, 424) 사이를 리액터(34)로 한다. 권선(404)의 양쪽 끝을 단 자(425, 426)로 하고, 단자(425, 426) 사이를 리액터(44)로 한다. 단자(423)에서 단자(424)로 흐른 전류가 생성한 권선(401)의 유기전압과, 단자(425)에서 단자(426)로 흐른 전류가 생성한 권선(402)의 유기전압을 서로 약화시키는 방향으로, 권선(401)의 한쪽 끝과 권선(402)의 한쪽 끝을 접속하고, 권선(401)의 다른쪽 끝을 단자(421)로 하고, 권선(402)의 다른쪽 끝을 단자(422)로 하고, 단자(421, 422) 사이를 리액터(14)로 한다.

도 4에는, 단자(421)에서 단자(422)로 전류가 흘렀을 때에 권선(401, 402이 생성하는 자속의 방향(411, 412)과, 단자(423)에서 단자(424)로 전류가 흘렀을 때에 권선(403)이 생성하는 자속의 방향(413)과, 단자(425)에서 단자(426)로 전류가 흘렀을 때에 권선(404)이 생성하는 자속의 방향(414)을 나타내고 있다.

실시예 4에 의한 복합 리액터의 작용을 설명한다. 단, 이 설명에서는, 권선(401)과 권선(402)의 권수는 동일하게 하고, 권선(403)과 권선(404)의 권수는 동일하게 한다. 또, 자성부재(1)와 자성부재(2)의 형상 및 자성재료는 동일하게 한다. 자성부재(1, 2)를 지나는 자속의 증가에 따라 서서히 자기저항이 증가하여 가 도록, 이 자성부재(1, 2)를 구성하는 자성재료에는, 자속밀도의 증가에 따라 서서히 투자율이 감소하여 가는 특성을 가지는 재료를 사용한다.

이 실시예 4에 의한 복합 리액터의 구성은, 도 1의 실시예 1에 의한 복합 리액터의 구성에 있어서, 리액터(21)를 분리하여 2개의 리액터(34, 44)로 한 것을 이해할 수 있다. 따라서, 리액터(34)에 단자(423)에서 단자(424)로 전류가 흐르고, 리액터(44)에 단자(425)에서 단자(426)로 전류가 흐르고, 양자의 전류와 전류변화 가 대략 동일하고, 동시에 에너지를 방출할 때, 리액터(14)의 전류가 감소하는 방향으로 자기 결합하고 있는 것은 용이하게 이해할 수 있다.

리액터(34, 44)가, 동시에 에너지를 방출할 때에도, 리액터(34)와 리액터(44)에 흐르는 전류의 크기가 다르면, 리액터(14)에 흐르는 전류의 방향에 의하여, 리액터(14)의 전류가 감소하는 효과의 대소(大小)가 바뀌는 경우도 있다. 예를 들면, 리액터(34, 44)의 전류의 방향은 상기와 같이, 리액터(34)의 전류보다 리액터(44)의 전류쪽이 크고, 권선(404)이 생성하는 기자력보다 권선(4O1, 4O2)이 생성하는 기자력 쪽이 작은 경우는, 리액터(14)에는 단자(421)에서 단자(422)로 전류가 흐른 쪽이, 역방향으로 전류가 흐르는 것보다, 자성부재(1, 2)의 자속밀도의 차가 커지기 때문에, 제 1, 제 2 폐자로의 자기저항의 차가 현저해지고, 더욱 리액터(14)의 전류가 감소하는 효과가 얻어진다.

(실시예 5)

다음에 도 5를 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 관한 복합 리액터를 적용한 전원장치에 대하여 설명한다. 도 5는, 본 발명의 실시예 5에 의한 전원장치의 회로 구성도이다. 도 5에서, 다이오드가 역병렬 접속된 스위칭소자(Ql, Q2)를 직렬 접속한 제 1 스위칭 레그와, 다이오드가 역병렬 접속된 스위칭소자(Q3, Q4)를 직렬 접속한 제 2 스위칭 레그와, 평활 콘덴서(C1)가 직류전원(V)에 병렬로 접속되어 있다. 여기서, 스위칭소자로서 MOSFET를 사용한 경우는, 역병렬 다이오드를 생략하고, MOSFET의 바디 다이오드를 이용할 수 있다. 스위칭소자(Q1, Q2)의 직렬 접속점과, 스위칭소자(Q3, Q4)의 직렬 접속점과의 사이에, 권선(N1)과 공진 리액터 (Lr)가 직렬 접속되어 있다.

트랜스포머(Tr1)는, 권선(N1, N21, N22)을 자기 결합하고 있다. 권선(N21)의 한쪽 끝과 권선(N22)의 한쪽 끝이 접속되고, 권선(N21)의 다른쪽 끝은 다이오드(D1)의 한쪽 끝에 접속되고, 권선(N22)의 다른쪽 끝은 다이오드(D2)의 한쪽 끝에 접속되고, 다이오드(D1)의 다른쪽 끝과 다이오드(D2)의 다른쪽 끝이 접속되어 있다. 다이오드(Dl, D2)의 접속점에 평활 리액터(L)의 한쪽 끝이 접속되고, 평활 리액터 (L)의 다른쪽 끝에 평활 콘덴서(C2)의 한쪽 끝이 접속되고, 평활 콘덴서(C2)의 다른쪽 끝에 권선(N21, N22)의 접속점이 접속되어 있다.

이 실시예 5에 의한 전원장치는, 스위칭소자(Q1～Q4)를 온/오프하고, 평활 콘덴서(C2)에 병렬 접속된 부하(R)에, 직류전원(V)의 에너지를 공급한다.

여기서, 공진 리액터(Lr)와 평활 리액터(L)로서, 도 1의 본 발명의 실시예 1에 관한 복합 리액터를 사용하고 있다. 여기서는, 공진 리액터(Lr)에 리액터(11)를 적용하고, 평활 리액터(L)에 리액터(21)를 적용하고 있다.

먼저, 상세한 동작설명에 앞서, 도 5의 회로도에서 전압, 전류를 나타내는 기호를 정의한다. 스위칭소자(Q1～Q4)를 온/오프시키기 위한 제어신호를 게이트신호(VgQ1～VgQ4)로 하고, 논리 "H"에서 온상태, 논리 "L"에서 오프상태로 한다. 또, 스위칭소자(Q1～Q4)와, 각각 역병렬로 접속된 다이오드에 흐르는 합성전류는, 각각 IQ1 내지 IQ4로 하고, 스위칭소자의 순방향을 양으로 한다. 다이오드(D1, D2)의 전류(ID1, ID2)는, 다이오드의 순방향을 양으로 한다.

권선(N1)의 양쪽 끝의 전압(VN1)은, 제 2 스위칭 레그에서 제 1 스위칭 레그 로 향하는 방향을 양으로 한다. 또, 공진 리액터(Lr)의 전류(ILr)는, 제 1 스위칭 레그에서 제 2 스위칭 레그로 흐르는 방향을 양으로 한다. 평활 리액터(L)의 전류(IL)는, 다이오드(Dl, D2)의 접속점에서 평활 콘덴서(C2)로 흐르는 방향을 양으로 한다.

도 10은, 실시예 5의 동작을 설명하는 전압?전류 파형도이다. 이하, 도 10을 참조하면서 실시예 5에 관한 전원장치의 동작을 상세하게 설명한다. 단, 도 10에서, (a) 내지 (g)는, 모드 a～g를 나타낸다.

(모드 a)

먼저, 모드 a에서는, 스위칭소자(Q1, Q4)가 온상태, 스위칭소자(Q2, Q3)가 오프상태이고, 직류전원(V)의 전압이, 스위칭소자(Ql, Q4), 공진 리액터(Lr)를 거쳐 트랜스포머(Tr1)의 권선(N1)에 인가되어 있다. 다이오드(D2)는 저지상태이고, 권선(N21)에 생긴 전압이, 다이오드(D1), 평활 콘덴서(C2)를 거쳐 평활 리액터(L)에 인가되어 전류(IL)가 서서히 증가하고, 부하(R)에 에너지가 공급된다.

(모드 b)

스위칭소자(Q4)를 오프하면, Q4를 흐르고 있던 전류(ILr)는, 스위칭소자(Q3)의 역병렬 다이오드를 도통한다. 이때, 스위칭소자(Q3)를 온한다. 전류(ILr)는, 공진 리액터(Lr), 권선(N1), 스위칭소자(Q3)의 역병렬 다이오드, 스위칭소자(Q1)를 지나는 경로에서 환류한다. 이와 같이, 모드 b에서 공진 리액터(Lr)와 권선(N1)을 흐르는 전류를, 이후, 순환 전류로 한다.

권선(N1)에는 직류전원(V)의 전압이 인가되어 있지 않다. 따라서, 평활 리 액터(L)에 축적되어 있는 에너지는 부하(R)에 공급되고, 전류(IL)는 서서히 감소하여 간다.

이 실시예 5에서는, 공진 리액터(Lr)와 평활 리액터(L)로서, 도 1의 실시예 1에 의한 복합 리액터를 사용하고 있다. 여기서는, 공진 리액터(Lr)로서 리액터(11)를 사용하고, 평활 리액터(L)로서 리액터(21)를 사용하고 있다. 상기한 바와 같이, 실시예 1의 복합 리액터는, 리액터(21)가 에너지를 방출할 때, 리액터(11)의 전류가 감소하는 방향으로 자기 결합하고 있다.

따라서, 리액터(Lr)의 전류(ILr)는 서서히 감소하고, 순환 전류는 감소하여 간다. 순환 전류가 감소하면, 순환 전류가 흐르는 경로에서 손실되는 에너지를 저감할 수 있다.

또, 순환 전류의 저감에 따라, 권선(N21)과 다이오드(D1)를 지나는 경로에 흐르고 있던 전류는, 권선(N22)과 다이오드(D2)를 지나는 경로에도 분류(分流)한다. 순환 전류를 저감할수록, 이 2개의 경로에 균등하게 전류를 분류하게 되기 때문에, 도통 손실을 저감할 수 있다.

또한, 순환 전류를 저감하면, 뒤에서 설명하는 모드 b에서 모드 c로의 변환에서, 스위칭소자(Q1)의 차단전류가 저감하고, 스위칭 손실도 저감할 수 있다.

이와 같이, 순환 전류를 저감하면 도통 손실과 스위칭 손실을 저감할 수 있고, 전원장치의 효율을 향상하는 효과가 있다.

(모드 c)

스위칭소자(Q1)를 오프하면, Q1을 흐르고 있던 순환 전류는, 평활 콘덴 서(C1)를 거쳐 스위칭소자(Q2)의 역병렬 다이오드를 도통한다. 이때, 스위칭소자 (Q2)를 온한다. 스위칭소자(Q2)의 역병렬 다이오드, 공진 리액터(Lr), 권선(N1), 스위칭소자(Q3)의 역병렬 다이오드를 흐르고, 평활 콘덴서(C1)로 전류가 흐른다. 공진 리액터(Lr)에는, 직류전원(V)의 전압이 인가되고, 전류(ILr)는 감소하여 간다.

스위칭소자(Q2, Q3)는 온상태이기 때문에, 전류(ILr)가 제로에 도달한 후에는, 역방향으로 전류(ILr)가 증가하여 간다. 이것에 따라, 권선(N21)과 다이오드 (D1)를 지나는 전류(ID1)는 감소하고, 권선(N22)과 다이오드(D2)를 지나는 전류 (ID2)가 증가하여 간다.

(모드 d)

전류(ID1)가 제로에 도달하면, 모드 d로 이행한다. 이 모드 d는, 모드 a의 대칭동작이다. 이후, 모드 e, f 다음에, 모드 a로 되돌아간다. 모드 d～f는, 모드 a～c의 대칭동작이고, 용이하게 이해할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이, 실시예 5에 의한 전원장치에서는, 실시예 1에 의한 복합 리액터를 사용하여 순환 전류를 저감하고, 도통 손실과 스위칭 손실을 저감하여, 전원장치의 효율을 향상하고 있다. 또, 손실이 저감하기 때문에 방열구조를 간소화할 수있고, 전원장치의 소형화나 저비용화에도 효과가 있다.

이 실시예 5에 의한 전원장치에서는, 실시예 1에 의한 복합 리액터를 사용하고, 공진 리액터(Lr)로서 리액터(11)를 사용하고, 평활 리액터(L)로서 리액터(21) 를 사용하고 있으나, 반대로 공진 리액터(Lr)로서 리액터(21)를 사용하고, 평활 리액터(L)로서 리액터(11)를 사용하여도 된다. 또, 실시예 2나 실시예 3에 의한 복합 리액터를 사용하여도 된다. 물론, 2개의 리액터에 흐르는 전류의 방향에 의하지 않고, 한쪽이 에너지를 방출할 때 다른쪽의 전류가 감소하는 방향으로 자기 결합된 다른 복합 리액터를 사용하여도 된다.

또, 도 5에 나타낸 실시예 5에 의한 전원장치의 회로 구성에서는, 2개의 다이오드(Dl, D2)를 사용한 정류회로로 하고 있으나, 4개의 다이오드를 사용하여 다이오드 브리지 정류회로를 구성하여도, 동일한 원리로 순환 전류를 저감하면, 도통 손실과 스위칭 손실을 저감할 수 있는 것은 용이하게 이해할 수 있다.

(실시예 6)

다음에 도 6을 참조하면서, 본 발명의 일 실시형태에 관한 복합 리액터를 적용한 실시예 6의 전원장치에 대하여 설명한다. 도 6은, 본 발명의 실시예 6에 의한 전원장치의 회로 구성도이다. 도 6에서, 도 5의 실시예 5에 의한 전원장치의 회로 구성과 다른 점을 설명한다. 먼저, 실시예 6의 전원장치는, 실시예 5의 공진 리액터(Lr)를, 2개의 공진 리액터(Lr1, Lr2)의 직렬 접속으로 하고 있는 점에서 상위하고 있다.

트랜스포머(Tr2)는, 권선(Nl, N2)을 자기 결합하고 있다. 권선(N2)의 한쪽 끝에 다이오드(D1)의 한쪽 끝과 평활 리액터(L2)의 한쪽 끝이 접속되고, 권선(N2)의 다른쪽 끝에 다이오드(D2)의 한쪽 끝과 평활 리액터(L1)의 한쪽 끝이 접속되고, 평활 리액터(L1)의 다른쪽 끝과 평활 리액터(L2)의 다른쪽 끝이 접속되고, 다이오 드(D1)의 다른쪽 끝과 다이오드(D2)의 다른쪽 끝이 접속되어 있다. 평활 리액터 (L1, L2)의 접속점과, 다이오드(Dl, D2)의 접속점과의 사이에 평활 콘덴서(C2)가 접속되어 있다.

이 실시예 6에 의한 전원장치도, 스위칭소자(Q1～Q4)를 온/오프하고, 평활 콘덴서(C2)에 병렬 접속된 부하(R)에, 직류전원(V)의 에너지를 공급한다.

여기서, 공진 리액터(Lr1)와 평활 리액터(L1)로서, 또 공진 리액터(Lr2)와 평활 리액터(L2)로서, 각각 도 1의 본 발명의 실시예 1에 의한 복합 리액터를 사용하고 있다. 즉, 실시예 6에 의한 전원장치는, 2개의 복합 리액터를 사용하고 있고, 각각을 제 1 리액터, 제 2 리액터로 한다. 여기서는, 제 1 복합 리액터의 리액터(11, 21)를 각각 공진 리액터(Lr1), 평활 리액터(L1)로 하고, 제 2 복합 리액터의 리액터(11, 21)를 각각 공진 리액터(Lr2), 평활 리액터(L2)로 하고 있다. 또, 제 1 및 제 2 복합 리액터에서 각 리액터를 각각 교체하여도 되는 것은, 실시예 5와 동일하다.

실시예 6에 의한 전원장치에서는, 실시예 5에 의한 전원장치에 일반적인 커런트 더블러 정류회로를 적용하고 있고, 동작은 용이하게 이해할 수 있다. 또, 순환 전류가 흐르는 기간에는, 평활 리액터(L1, L2)가 동시에 에너지를 방출하는 것, 이때 공진 리액터(Lr1, Lr2)가 동시에 전류가 감소하는 방향으로 자기 결합하고 있는 것에 주의하면, 실시예 5에 의한 전원장치와 마찬가지로, 순환 전류를 저감할 수 있는 것은 용이하게 이해할 수 있다.

이 실시예 6에 의한 전원장치에서는, 커런트 더블러 정류회로를 적용하고 있 고, 출력전류가 비교적 큰 경우에도 고효율을 얻기 쉬운 효과가 있다.

(실시예 7)

다음에 도 7을 참조하면서, 본 발명의 일 실시형태에 관한 복합 리액터를 적용한 실시예 7의 전원장치에 대하여 설명한다. 도 7은, 본 발명의 실시예 7에 의한 전원장치의 회로 구성도이다. 도 7에서, 도 6의 실시예 6에 의한 전원장치의 회로 구성과 다른 점을 설명한다. 먼저, 실시예 7의 전원장치는, 실시예 6의 공진리액터(Lrl, Lr2)의 직렬 접속을, 하나의 공진 리액터(Lr3)로 하고 있는 점에서 상위하고 있다.

이 실시예 7에 의한 전원장치도, 스위칭소자(Q1～Q4)를 온/오프하고, 평활 콘덴서(C2)에 병렬 접속된 부하(R)에, 직류전원(V)의 에너지를 공급한다.

여기서, 공진 리액터(Lr3)와 평활 리액터(L3, L4)로서, 도 4의 본 발명의 실시예 4에 의한 복합 리액터를 사용하고 있다. 여기서는, 공진 리액터(Lr3)로서 리액터(14)를 사용하고, 평활 리액터(L3)로서 리액터(44)를 사용하고, 평활 리액터(L4)로서 리액터(34)를 사용하고 있다. 리액터(34, 44)의 극성은, 단자(424)와 단자(426)를 도 7에 나타내는 형태로 접속된 경우의 것으로 되어 있다. 또, 리액터(14)의 극성은, 단자(421)가 제 1 스위칭 레그에 접속된 경우의 것으로 되어 있다. 이와 같이 접속하면, 전류(ILr)가 양의 방향으로 순환 전류가 흐르는 기간에, 평활 리액터(L4)보다 평활 리액터(L3)쪽이 전류가 크고, 동시에 에너지를 방출하기 때문에, 실시예 4에서 설명한 원리에 의하여 순환 전류를 저감할 수 있다.

실시예 6에 의한 전원장치에서는, 커런트 더블러 정류회로를 구성하기 위하 여 2개의 복합 리액터를 사용하고 있었으나, 이 실시예 7에 의한 전원장치에서는, 실시예 4에 의한 복합 리액터를 적용하고, 하나의 복합 리액터로 커런트 더블러 정류회로를 구성할 수 있어, 소형화, 저비용화에 효과가 있다.

(실시예 8)

다음에 도 8을 참조하면서, 본 발명의 일 실시형태에 관한 복합 리액터를 적용한 실시예 8의 전원장치에 대하여 설명한다. 도 8은, 본 발명의 실시예 8에 의한 전원장치의 회로 구성도이다. 도 8에서, 도 7의 실시예 7에 의한 전원장치의 회로 구성과 다른 점을 설명한다. 실시예 7에서는, 공진 리액터(Lr3)로서, 도 4의 실시예 4의 복합 리액터의 리액터(14)를 사용하고 있으나, 실시예 8에서는, 리액터(14)를 구성하는 권선(401)과 권선(402)을 분리하고, 권선(401)을 공진 리액터 (Lr31)로 하고, 권선(402)을 공진 리액터(Lr32)로 하고, 권선(401, 402) 사이에 트랜스포머(Tr2)의 권선(N1)을 접속하고 있다. 즉, 실시예 7에서는, 제 1 스위칭 레그로부터 제 2 스위칭 레그를 향하여, 권선(401), 권선(402), 권선(N1)의 순으로 직렬 접속되어 있으나, 실시예 8에서는 접속순서가 달라, 권선(401), 권선(N1), 권선(402)의 순으로 직렬 접속되어 있다.

도 4의 실시예 4의 권선과, 도 8의 실시예 8의 회로도와의 대응관계를 정리한다. 먼저, 권선(401, 402) 사이는, 접속이 분리되어, 권선(N1)이 접속되어 있다. 권선(401)을 공진 리액터(Lr31)로 하고, 단자(421)를 제 1 스위칭 레그와 접속함과 동시에, 권선(402)을 공진 리액터(Lr32)로 하고, 단자(422)를 제 2 스위칭 레그와 접속하고 있다. 또, 권선(404)을 평활 리액터(L3)로 하고, 단자(426)를 평 활 콘덴서(C2)와 접속함과 동시에, 권선(403)을 평활 리액터(L4)로 하고, 단자(424)를 평활 콘덴서(C2)와 접속하고 있다.

실시예 4의 복합 리액터는, 자기 결합 극성이 변화하지 않는 2개의 복합 리액터[권선(401, 403)과, 권선(402, 404)]로 구성되어 있다고 생각하여도 된다. 도 8에는, 자기 결합 극성을 나타내고 있다.

이상과 같이, 실시예 7, 8을 비교하면, 제 1, 제 2 스위칭 레그 사이에 접속되어 있는 직렬 접속체를 구성하는 요소의 직렬 접속 순서가 다를 뿐이며, 회로동작이 동일한 것은 용이하게 이해할 수 있다.

이 실시예 8에 의한 전원장치에서는, 실시예 7에 의한 전원장치와 비교하여, 제 1, 제 2 스위칭 레그 사이에 접속되어 있는 직렬 접속체를 구성하는 요소의 직렬 접속 순서를 자유롭게 선택할 수 있고, 부품 배치를 최적화할 수 있기 때문에, 소형화, 저비용화에 효과가 있다.

(실시예 9)

도 9는, 본 발명의 실시예 9에 의한 전원장치의 회로 구성도이다. 도 9에서, 도 5의 실시예 5에 의한 전원장치의 회로 구성과 다른 점에 대하여 설명한다.

트랜스포머(Tr2)는, 권선(Nl, N20)을 자기 결합하고 있다. 권선(N20)의 한쪽 끝에 다이오드(D11, D12)의 한쪽 끝이 접속되고, 권선(N20)의 다른쪽 끝에 다이오드(D13, D14)의 한쪽 끝이 접속되고, 다이오드(Dl1, D13)의 다른쪽 끝에 평활 리액터(L)의 한쪽 끝이 접속되고, 다이오드(D12, D14)의 다른쪽 끝에 평활 콘덴서(C2)의 한쪽 끝이 접속되고, 평활 리액터(L)의 다른쪽 끝과 평활 콘덴서(C2)의 다른쪽 끝이 접속되어 있다.

이 실시예 9에 의한 전원장치도, 스위칭소자(Q1～Q4)를 온/오프하고, 평활 콘덴서(C2)에 병렬 접속된 부하(R)에, 직류전원(V)의 에너지를 공급한다.

여기서, 공진 리액터(Lr)와 평활 리액터(L)로서, 각각 도 1의 본 발명의 실시예 1에 의한 복합 리액터를 사용하고 있다. 여기서는, 제 1 복합 리액터의 리액터(11, 21)를 각각 공진 리액터(Lr), 평활 리액터(L)로 하고 있다. 또, 다른 리액터로 하여도 되는 것은, 실시예 5와 동일하다.

실시예 9에 의한 전원장치에서는, 실시예 5에 의한 전원장치에 일반적인 브리지 정류회로를 적용하고 있고, 동작은 용이하게 이해할 수 있다. 또, 순환 전류가 흐르는 기간에는, 평활 리액터(L)가 에너지를 방출하는 것, 이때 공진 리액터 (Lr)는 전류가 감소하는 방향으로 자기 결합하고 있는 것에 주의하면, 실시예 5에 의한 전원장치와 마찬가지로, 순환 전류를 저감할 수 있는 것은, 용이하게 이해할 수 있다.

이 실시예 9에 의한 전원장치에서는, 브리지 정류회로를 적용하여 정류소자의 내압을 저감할 수 있고, 출력 전압이 비교적 높은 경우에도 저비용, 고효율을 얻기 쉬운 효과가 있다.

또한, 본 발명에 관하여, 상기 리액터로서 표현한 소자를 인덕터와 치환하여도 상관없다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 복합 리액터의 구성도,

도 2는 본 발명의 실시예 2에 관한 복합 리액터의 구성도,

도 3은 본 발명의 실시예 3에 관한 복합 리액터의 구성도,

도 4는 본 발명의 실시예 4에 관한 복합 리액터의 구성도,

도 5는 본 발명의 실시예 5에 관한 전원장치의 회로 구성도,

도 6은 본 발명의 실시예 6에 관한 전원장치의 회로 구성도,

도 7은 본 발명의 실시예 7에 관한 전원장치의 회로 구성도,

도 8은 본 발명의 실시예 8에 관한 전원장치의 회로 구성도,

도 9는 본 발명의 실시예 9에 관한 전원장치의 회로 구성도,

도 10은 본 발명의 실시예 5에 관한 전원장치의 동작을 설명하는 전압?전류파형도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1～3 : 자성부재

11～14, 21～23, 34, 44 : 리액터

101～104, 201～203, 301～303, 401～404, Nl, N2, N21, N22 : 권선

111～114, 211～214, 411～414 : 자속의 방향

121～124, 221～224, 321～324, 421～426 : 단자

331～333 : 폐자로 341, 342 : 갭

V : 직류전원 R : 부하

C1, C2 : 평활 콘덴서 L, L1～L4 : 평활 리액터

Lr, Lr1～Lr3, Lr31, Lr32 : 공진 리액터

Trl, Tr2 : 트랜스포머 Q1～Q4 : 스위칭소자

D1, D2 : 다이오드

Claims

제 1 및 제 2 스위칭소자를 직렬 접속한 제 1 스위칭 레그와,

제 3 및 제 4 스위칭소자를 직렬 접속한 제 2 스위칭 레그와,

상기 제 1 및 제 2 스위칭 레그와 직류전원에 병렬 접속된 제 1 평활 콘덴서와,

상기 제 1 및 제 2 스위칭소자의 직렬 접속점과 상기 제 3 및 제 4 스위칭소자의 직렬 접속점과의 사이에 접속된, 공진 리액터와 트랜스포머 1차 권선과의 직렬 접속체와,

상기 트랜스포머 1차 권선과 트랜스포머 2차 권선을 자기 결합하는 트랜스포머와,

상기 트랜스포머 2차 권선에 생긴 전압을 정류하는 정류회로와,

상기 정류회로에 의하여 정류된 전압을 평활하는 평활 리액터 및 제 2 평활 콘덴서를 포함하고, 상기 직류전원으로부터 상기 제 2 평활 콘덴서에 병렬 접속된 부하에 전력을 공급하는 전원장치에 있어서,

상기 평활 리액터와 상기 공진 리액터를, 상기 평활 리액터에 흐르는 전류의 방향에 따라 자기적 결합 극성이 역전하도록 자기적으로 결합시킨 것을 특징으로 하는 전원장치.
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제 1항에 있어서,

상기 평활 리액터의 에너지에 의하여 부하에 전류가 흐르는 구간에, 상기 공진 리액터의 전류가 감소하는 방향으로, 상기 평활 리액터와 상기 공진 리액터를 자기적으로 결합시킨 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,

상기 제 1 내지 제 4 스위칭소자의 각각에, 역병렬 접속된 다이오드를 구비한 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,

상기 정류회로는, 제 1 및 제 2 다이오드를 직렬 접속한 제 1 다이오드 레그와, 제 3 및 제 4 다이오드를 직렬 접속한 제 2 다이오드 레그를 포함하고,

상기 제 1 및 제 2 다이오드의 직렬 접속점과 상기 제 3 및 제 4 다이오드의 직렬 접속점과의 사이에 상기 트랜스포머 2차 권선을 접속하고, 상기 제 1 및 제 2 다이오드 레그의 한쪽 끝과 상기 평활 리액터의 한쪽 끝을 접속하고, 상기 평활 리액터의 다른쪽 끝에 상기 제 2 평활 콘덴서의 한쪽 끝을 접속하고, 상기 제 2 평활 콘덴서의 다른쪽 끝에 상기 제 1 및 제 2 다이오드 레그의 다른쪽 끝을 접속한 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,

상기 정류회로는, 제 1 및 제 2 다이오드를 포함하고,

상기 트랜스포머 2차 권선은, 제 1 트랜스포머 2차 권선의 한쪽 끝과 제 2 트랜스포머 2차 권선의 한쪽 끝과의 접속체를 포함하고,

상기 제 1 트랜스포머 2차 권선의 다른쪽 끝에 상기 제 1 다이오드의 한쪽 끝을 접속하고, 상기 제 2 트랜스포머 2차 권선의 다른쪽 끝에 상기 제 2 다이오드의 한쪽 끝을 접속하고, 상기 제 1 다이오드의 다른쪽 끝과 상기 제 2 다이오드의 다른쪽 끝을 접속하고, 상기 제 1 및 제 2 다이오드의 접속점과 상기 제 1 및 제 2 트랜스포머 2차 권선의 접속점과의 사이에, 상기 평활 리액터와 상기 제 2 평활 콘덴서의 직렬 접속체를 접속한 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,

상기 정류회로는, 제 1 및 제 2 다이오드를 포함하고,

상기 평활 리액터는, 제 1 평활 리액터의 한쪽 끝과 제 2 평활 리액터의 한쪽 끝과의 접속체를 포함하고,

상기 트랜스포머 2차 권선의 한쪽 끝에 상기 제 1 다이오드의 한쪽 끝과 상기 제 1 평활 리액터의 다른쪽 끝을 접속하고, 상기 트랜스포머 2차 권선의 다른쪽 끝에 상기 제 2 다이오드의 한쪽 끝과 상기 제 2 평활 리액터의 다른쪽 끝을 접속하고, 상기 제 1 다이오드의 다른쪽 끝과 상기 제 2 다이오드의 다른쪽 끝을 접속하고, 상기 제 1 및 제 2 다이오드의 접속점과 상기 제 1 및 제 2 평활 리액터의 접속점과의 사이에, 상기 제 2 평활 콘덴서를 접속한 것을 특징으로 하는 전원장치.
제 7항에 있어서,

상기 공진 리액터는, 상기 트랜스포머 1차 권선을 사이에 두고 직렬로 접속된 제 1 및 제 2 공진 리액터를 포함하고,

상기 제 1 및 제 2 공진 리액터와 상기 제 1 및 제 2 평활 리액터는, 제 1 및 제 2 폐자로를 각각 형성하는 제 1 및 제 2 자성부재를 포함하고,

상기 제 1 공진 리액터는, 상기 제 1 폐자로를 권회하는 제 1 권선으로 구성되고,

상기 제 2 공진 리액터는, 상기 제 2 폐자로를 권회하는 제 2 권선으로 구성되고,

상기 제 1 평활 리액터는, 상기 제 1 폐자로를 권회하는 제 3 권선으로 구성되고,

상기 제 2 평활 리액터는, 상기 제 2 폐자로를 권회하는 제 4 권선으로 구성된 것을 특징으로 하는 전원장치.
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