KR101441275B1 - Control Device for Generating a High Voltage Pulse Wave and Low Voltage Pulse Wave to complex and Drive Method of the Same - Google Patents

Control Device for Generating a High Voltage Pulse Wave and Low Voltage Pulse Wave to complex and Drive Method of the Same Download PDF

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Abstract

Disclosed is a dielectric heat technique relating to electromagnetism. A control device for generating a high voltage pulse wave and a low voltage pulse wave and a method of driving the same according to the embodiment of the present invention control an output voltage in a driving frequency range (100 khz to 4 MHz) by using self resonance which is the parasitic element of a transformer having a primary wire (1 to 5 turns) and a secondary wire (50 to 80 turns), and matches the intrinsic impedance element of the transformer by adjusting magnetizing inductance. The present invention controls a link voltage in a driving frequency range (100 khz to 4 MHz) by using self resonance which is the parasitic element of a transformer having a primary wire (1 to 5 turns) and a secondary wire (50 to 80 turns), prevents the droping phenomenon of an analog voltage signal due to frequency increment included in the intrinsic impedance element of the transformer, and stabilizes a total system.

Description

고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치 및 그 구동방법{Control Device for Generating a High Voltage Pulse Wave and Low Voltage Pulse Wave to complex and Drive Method of the Same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a high-voltage pulse-wave sparge and a low-voltage pulse-wave-

본 발명은 전자기 관련 유전가열 기술에 관한 것으로, 특히 1차측 권선량(1 내지 5턴), 2차측 권선량(50 내지 80턴)을 갖는 트랜스포머의 기생성분인 자기공진(Self resonance)을 이용해 구동 주파수 대역(100khz 내지 4MHz)에서의 링크전압을 제어하는 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetic induction heating technique and, more particularly, to an electromagnetic induction heating technique using electromagnetic resonance (self resonance) which is a parasitic component of a transformer having a primary winding amount (1 to 5 turns) and a secondary winding amount (50 to 80 turns) To a high voltage pulse wave and low voltage pulse wave spa combined generation control device for controlling a link voltage in a frequency band (100 kHz to 4 MHz) and a driving method thereof.

종래의 트랜스포머의 제작방법, 즉 전압변환비에 따른 1~2차측간의 권선비로 출력전압을 결정하는 설계방식에서는 시스템의 안정성을 위한 1차측의 권선량이 높고, 이 권선량에 의해서 2차측 권선비 및 권선회수가 결정되는 관계로 트랜스포머의 크기가 커지며, 이로 인한 기생용량이 자연적으로 증가하는 이유로 인해 트랜스포머의 설계가 쉽지않고 더욱이 높은 주파수 대역에서 1차측의 임피던스를 낮게하기 위해서 공극을 과하게 적용하여야 하는 문제점이 있어 설계가 쉽지 않았다.In a conventional method of manufacturing a transformer, that is, a design method for determining an output voltage at a winding ratio between primary and secondary sides in accordance with a voltage conversion ratio, the winding amount of the primary winding for securing the system is high, and the secondary winding ratio and the winding It is difficult to design a transformer because the size of the transformer is increased due to the determination of the number of turns and the parasitic capacitance naturally increases due to the increase of the size of the transformer. In addition, the problem that the gap is excessively applied in order to lower the impedance of the primary side in the high frequency band It was not easy to design.

모든 트랜스포머는 특정 주파수 대역에서 현격한 직렬공진 형태의 이득증폭 값을 가지며, 그 공진주파수는 트랜스포머의 1, 2차측간 권선비율 및 1차측의 자화인덕턴스에 의해서 결정되어지며 트랜스포머와 스위치 및 회로패턴에 의해서 미세하게 결정정수가 변동한다. All transformers have gain amplification values in the form of series resonance in a specific frequency band whose resonance frequency is determined by the ratio between the primary and secondary windings of the transformer and the magnetizing inductance of the primary, So that the crystal constant fluctuates finely.

기생성분은 주파수 영역에 따라서 현격한 변화를 보임으로 트랜스포머의 자기공진 주파수는 경험적 측면에 의해서 설계하는 것이 가장 좋은 방법이며 일반화가 어려운 것이 사실이다.The parasitic component shows a remarkable change according to the frequency domain. It is the fact that the self resonant frequency of the transformer is the best way to design by the empirical aspect and it is difficult to generalize it.

또한, 권선기법은 종래의 권선기법을 그대로 적용시키면 되며, 특별한 권선기법이 적용됨으로 인하여 자기공진이 발생되는 것은 아니며, 모든 트랜스포머에서 동일하게 나타나는 현상으로 실험적으로 확인할 수 있는 사실이다.In addition, the winding technique requires the conventional winding technique to be applied as it is. It is experimentally confirmed that the self-resonance does not occur due to the application of the special winding technique, and the same phenomenon occurs in all the transformers.

다만, 일례로 1~2Mhz 대역에서 공진하도록 트랜스포머를 설계하기 위해서는 트랜스포머의 1차측의 자화인덕턴스(Lm)을 1~3uH, 1-2차측간 권선비는 1:30~40범위로 하는 것이 좋으며, 이보다 더 높은 주파수 대역에서 공진이 일어나도록 하기 위해서는 부유용량을 줄이고 2차측 권선량을 줄이는 방법이 있다.However, for example, in order to design a transformer to resonate in the band of 1 to 2 MHz, it is preferable to set the magnetization inductance (Lm) of the primary side of the transformer to 1 to 3 uH and the ratio of the primary winding to the secondary winding to 1: 30 to 40 In order to cause the resonance to occur in the higher frequency band, there is a method of reducing the stray capacitance and reducing the amount of secondary winding.

아울러, 2차측 권선을 유지하기 위해서는 1차측의 자화인덕턴스를 낮추는 방법을 적용하여 1차측의 권선량을 줄이는 방법과 코어의 공극을 줄이는 방법을 적용함으로써 간단히 해결할 수 있다.In addition, in order to maintain the secondary side winding, a method of lowering the magnetization inductance of the primary side may be applied to reduce the amount of the primary side winding and to reduce the gap of the core.

또한, 공진점을 기점으로 더 높은 주파수영역에서는 출력이득값이 급격히 감소함으로 가급적 최대 구동주파수의 근접구간에 트랜스포머의 공진주파수가 결정이 되도록 설계하는 것이 중요하다.It is also important to design the resonance frequency of the transformer so that the resonance frequency of the transformer is determined as close as possible to the maximum drive frequency because the output gain value decreases sharply in the higher frequency region from the resonance point.

즉, 1, 2차측 권선비, 1차측의 자화인덕턴스를 복합적으로 고려함과 동시에 경험적 방법을 동시에 고려하면 다양한 실시예를 만들어 낼 수 있다 할 것이며, 이는 공공연히 실시할 수 있는 기술의 범위에 해당된다 하겠다.That is, it is possible to create various embodiments by simultaneously considering the first and second winding ratios and the magnetizing inductance of the primary side, and at the same time considering the empirical method, which is applicable to a range of technologies that can be publicly practiced.

트랜스포머의 설계기법이 종래의 방식을 따를 경우, 고역에서의 실효값이 현격히 낮거나, 저역에서의 실효값이 과다하게 높아 제어가 용이하지 않을 뿐만 아니라 저역에서의 낮은 임피던스로 인하여 트랜스포머 및 이와 연결되는 각종 부속소자의 과도한 전류유입으로 회로자체가 소손되는 문제가 발생될 수 있다.When the transformer design method follows the conventional method, the rms value at the high frequency is remarkably low or the rms value at the low frequency is excessively high, so that the control is not easy, and the low impedance at the low frequency causes the transformer The circuit itself may be damaged due to excessive current inflow of various accessory elements.

더욱이, 단일 트랜스포머를 이용하여 100kHz~수Mhz 까지 비교적 광범위한 대역에 대해서 균일한 실효값을 갖는 고전압 펄스를 만들기는 기술적으로 쉽지 않은 문제점이 있었다.
Furthermore, there is a problem in that it is not technically easy to make a high voltage pulse having a uniform effective value for a relatively wide band from 100 kHz to several Mhz using a single transformer.

한국특허공개번호 : 10-2006-0059172Korean Patent Publication No. 10-2006-0059172 한국특허공개번호 : 10-2001-0034023Korean Patent Publication No. 10-2001-0034023 한국특허공개번호 : 10-2012-0096453Korean Patent Publication No. 10-2012-0096453

본 발명의 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치 및 그 구동방법은 앞서 본 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은 1차측 권선량(1 내지 5턴), 2차측 권선량(50 내지 80턴)을 갖는 트랜스포머의 기생성분인 자기공진(Self resonance)을 이용해 구동 주파수 대역(100khz 내지 4MHz)에서의 링크전압을 제어하여 트랜스포머의 고유임피던스 성분에 함유된 주파수 상승 증가분에 의한 아날로그 전압신호의 절하현상 방지 및 전체 시스템의 안정화를 도모하기 위함이다.A first object of the present invention is to provide a high voltage pulse wave sputtering apparatus and a low voltage pulse wave sputtering apparatus which are capable of controlling the primary winding amount (1 to 5 turns) (100 kHz to 4 MHz) using self resonance, which is a parasitic component of a transformer having a secondary side winding amount (50 to 80 turns), to control a frequency contained in the intrinsic impedance component of the transformer To prevent falling of the analog voltage signal due to an increase in the rise and to stabilize the entire system.

또한, 본 발명의 제 2 목적은 트랜스포머의 고유임피턴스를 매칭을 통한 저전압 펄스파-고전압 펄스파 복합발생을 유도하여 심부투열 깊이를 제어할 뿐만 아니라 의료기기 분야 특히, 의료용 심부투열기, 온열 의료기기, 유전가열 기기 또는 암치료용 온열치료기의 유전가열을 원활히 제어해 이에 따른 다양한 기능성을 더욱 확대 구현시키기 위함이다.The second object of the present invention is to provide a method of controlling the depth of deep cavitation by inducing the generation of a low voltage pulse wave-high voltage pulse wave complex by matching the intrinsic impedance of a transformer, This is to further control the dielectric heating of the device, the dielectric heating device, or the thermal therapy device for cancer treatment, thereby further expanding the various functions.

또한, 본 발명의 제 3 목적은 트랜스포머의 1차측, 2차측 권선비 혹은 권선량에 대한 턴값을 감소시키더라도 코어 공극 조정 및 자화 인턱턴스 조정시 트랜스포머의 고유임피턴스 매칭을 원활히 수행하고 트랜스포머에 감긴 코어가 경량화된 상태이더라도 그에 따른 전압 증폭의 변화율은 일정하되 전류 증폭은 증대시킴으로써, 심부투열 깊이가 조절 가능한 의료용 심부투열기, 온열 의료기기, 유전가열 기기 또는 암치료용 온열치료기를 양상하고 이를 통해 의료기기 관련 산업발전에 이바지하기 위함이다.
It is a third object of the present invention to provide a transformer which can smoothly perform intrinsic impedance matching of a transformer during adjustment of core gap adjustment and magnetization inductance even if the turn value of the primary side, secondary side winding ratio, or winding amount of the transformer is reduced, And the thermal amplification depth can be adjusted by increasing the current amplification while maintaining a constant change rate of the voltage amplification according to the weight of the medical device, This is to contribute to the development of the related industry.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 구성을 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention includes the following configuration.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치는 필요주파수 대역 상에 제 1 클럭파와 제 1 클럭파와 180도의 위상차를 갖는 제 2 클럭파를 생성하는 클럭 제네레이터; 상기 클럭 제너레이터를 제어해 상기 제 1 클럭파를 제 1 삼각파로 변환하고, 상기 제 1 삼각파와 180도의 위상차를 갖도록 제 2 클럭파를 제 2 삼각파로 변환하는 마이크로 컨트롤러; 상기 마이크로 컨트롤러와 기연결된 버스로부터 특정주파수에 대한 디지털 전압신호를 아날로그 전압신호로 DA 변환하는 DA 컨버터; 상기 아날로그 전압신호를 기준전압의 오차범위 내에서 증폭시키는 오차 증폭기; 상기 오차 증폭기에 의해 증폭된 상기 아날로그 전압신호와 상기 제 1 삼각파 간의 중첩으로 자동 생성된 제 1' 삼각파의 전압레벨과 상기 제 1 삼각파의 전압레벨을 비교해 상기 제 1 삼각파보다 전압레벨이 높은 제 1' 삼각파로부터 고전압 구동신호를 추출하는 제 1 비교기; 상기 오차 증폭기에 의해 증폭된 상기 아날로그 전압신호와 상기 제 2 삼각파 간의 중첩으로 자동 생성된 제 2' 삼각파의 전압레벨과 상기 제 2 삼각파의 전압레벨을 비교해 상기 제 2 삼각파보다 전압레벨이 낮은 제 2' 삼각파로부터 저전압 구동신호를 추출하는 제 2 비교기; 제 1 스위치 온시, 상기 제 1' 삼각파와 트랜스포머 1차측에 인가되는 링크 전압이 서로 중첩되는 구간에서 제 1 턴온 신호(제 1 구형파)가 상기 트랜스포머의 2차측으로 출력되도록 상기 제 1 클럭파에 상기 고전압 구동신호가 실린 고전압 펄스파를 구동 주파수 대역 내에서 연속적으로 발생시키는 제 1 스위칭부; 및 제 2 스위치 온시, 상기 제 2' 삼각파와 상기 링크 전압이 서로 중첩되는 구간에서 제 2 턴온 신호(제 2 구형파)가 상기 트랜스포머의 2차측으로 출력되도록 상기 제 2 클럭파에 상기 저전압 구동신호가 실린 저전압 펄스파를 상기 구동 주파수 대역 내에서 연속적으로 발생시키는 제 2 스위칭부를 포함하며, 상기 마이크로 컨트롤러는, 상기 제 1, 2 스위치 온시 펄스폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation), 펄스주파수 변조(PFM, Pulse Frequency Modulation) 또는 펄스위상 변조(PPM, Pulse Phase Modulation)방식을 이용해 상기 고전압 펄스파 혹은 저전압 펄스파의 실효값을 제어해 상기 제 1, 2 턴온 신호를 선택적으로 출력하는 것을 특징으로 한다.
That is, according to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for controlling the combined generation of a high-voltage pulse wave and a low-voltage pulse-wave spark, comprising: a clock generator for generating a first clock wave and a second clock wave having a phase difference of 180 degrees from the first clock wave; A microcontroller controlling the clock generator to convert the first clock wave into a first triangle wave and the second clock wave into a second triangle wave to have a phase difference of 180 degrees with the first triangle wave; A DA converter for DA converting a digital voltage signal for a specific frequency into an analog voltage signal from a bus connected to the microcontroller; An error amplifier for amplifying the analog voltage signal within an error range of a reference voltage; A first triangular wave voltage level that is automatically generated by superimposition between the analog voltage signal amplified by the error amplifier and the first triangular wave and a voltage level of the first triangular wave, A first comparator for extracting a high voltage drive signal from the triangle wave; A voltage level of the second triangular wave generated by overlapping between the analog voltage signal amplified by the error amplifier and the second triangle wave and a voltage level of the second triangle wave, A second comparator for extracting a low voltage drive signal from the triangle wave; (First rectangular wave) is outputted to the secondary side of the transformer in a section where the first triangular wave and the link voltage applied to the primary side of the transformer overlap with each other when the first switch is on, A first switching unit for continuously generating a high-voltage pulse wave in which a high-voltage driving signal is placed within a driving frequency band; (Second rectangular wave) is output to the secondary side of the transformer in a section where the second triangular wave and the link voltage overlap with each other when the second switch is turned on, and the low voltage drive signal is applied to the second clock wave so that the second turn- And a second switching unit for continuously generating a low voltage pulse wave within the driving frequency band, wherein the microcontroller is configured to perform PWM (Pulse Width Modulation), PFM And the first and second turn-on signals are selectively output by controlling an effective value of the high-voltage pulse wave or the low-voltage pulse wave using pulse frequency modulation (PWM) or pulse phase modulation (PPM)

본 발명의 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치 및 그 구동방법은 1차측 권선량(1 내지 5턴), 2차측 권선량(50 내지 80턴)을 갖는 트랜스포머의 기생성분인 자기공진(Self resonance)을 이용해 구동 주파수 대역(100khz 내지 4MHz)에서의 링크전압을 제어하여 트랜스포머의 고유임피던스 성분에 함유된 주파수 상승 증가분에 의한 아날로그 전압신호의 절하현상 방지 및 전체 시스템의 안정화를 도모하는 제 1 효과를 준다.The high-voltage pulse-wave spa- tus and low-voltage pulse-wave multi-generation control device and method of driving the same according to the present invention can be applied to a self-resonance circuit (a parasitic component of a transformer having a primary winding amount of 1 to 5 turns and a secondary winding amount of 50 to 80 turns) Self resonance is used to control the link voltage in the driving frequency band (100kHz to 4MHz) to prevent the analog voltage signal from dropping due to the increase in frequency contained in the inherent impedance component of the transformer and to stabilize the entire system. Effect.

또한, 본 발명은 자화인턱턴스를 조정하여 트랜스포머의 고유임피턴스를 매칭시킴으로써, 저전압 펄스파-고전압 펄스파 복합발생을 유도하여 심부투열 깊이를 제어할 뿐만 아니라 의료기기 분야 특히, 의료용 심부투열기, 온열 의료기기, 유전가열 기기 또는 암치료용 온열치료기의 유전가열을 원활히 제어해 이에 따른 다양한 기능성을 더욱 확대 구현시키는 제 2 효과를 준다.In addition, the present invention adjusts the magnetization inductance to match the intrinsic impedance of the transformer, thereby inducing a combined generation of the low-voltage pulse-spark-high-voltage pulse-wave to control the depth of the deep portion, , Thermal medical devices, dielectric heating devices, or thermal therapy devices for cancer therapy.

또한, 본 발명은 트랜스포머의 1차측, 2차측 권선비 혹은 권선량에 대한 턴값을 감소시키더라도 코어 공극 조정 및 자화 인턱턴스 조정시 트랜스포머의 고유임피턴스 매칭을 원활히 수행하고 트랜스포머에 감긴 코어가 경량화된 상태이더라도 그에 따른 전압 증폭의 변화율은 일정하되 전류 증폭은 증대시킴으로써, 심부투열 깊이가 조절 가능한 의료용 심부투열기, 온열 의료기기, 유전가열 기기 또는 암치료용 온열치료기를 양상하고 이를 통해 의료기기 관련 산업발전에 이바지하는 제 3 효과를 준다.
Further, even if the turn value of the primary winding, the secondary winding ratio, or the winding amount of the transformer is reduced, it is possible to smoothly perform the intrinsic impedance matching of the transformer when adjusting the core gap adjustment and the magnetizing inductance, , The change of the voltage amplification is constant but the amplification of the current is increased so that the depth of deep heat can be controlled so that the deep medical treatment device for medical treatment, the thermal heating device or the thermal therapy device for cancer treatment, The third effect is obtained.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치의 일부를 도시한 다른 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치의 일부를 도시한 또 다른 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치 중 제 1 스위칭부에서 출력되는 고전압 펄스파를 나타낸 실제 파형도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치 중 제 2 스위칭부에서 출력되는 저전압 펄스파를 나타낸 실제 파형도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치 중 트랜스포머 2차측으로 출력되는 제 1 턴온 신호를 나타낸 실제 파형도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치 중 트랜스포머 2차측으로 출력되는 제 2 턴온 신호를 나타낸 실제 파형도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치 중 트랜스포머 2차측으로 동시에 출력되는 제 1, 2 턴온 신호를 나타낸 실제 파형도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치의 구동방법을 나타낸 순서도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a high-voltage pulse-wave spa- tus and a low-voltage pulse-wave mixed-wave generation control device according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is another diagram showing a part of a high-voltage pulse-wave spa- tus and low-voltage pulse-wave multi-pulse generation control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is another diagram showing a part of a high-voltage pulse-wave spa and a low-voltage pulse-wave combine generation control device according to an embodiment of the present invention.
4 is an actual waveform diagram showing a high-voltage pulse wave output from the first switching unit of the high-voltage pulse-wave spa and low-voltage pulse-wave multi-pulse generation control apparatus according to the embodiment of the present invention.
5 is an actual waveform diagram showing a low-voltage pulse wave output from the second switching unit of the high-voltage pulse-wave spa and low-voltage pulse-wave multi-pulse generation control apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an actual waveform diagram showing a first turn-on signal output to a transformer secondary side among the high-voltage pulse-wave spa and low-voltage pulse-wave multi-generation control device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an actual waveform diagram showing a second turn-on signal output to the transformer secondary side in the high voltage pulse wave spa and low voltage pulse wave spa multiple generation control device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an actual waveform diagram showing first and second turn-on signals simultaneously output to the transformer secondary side among the high-voltage pulse wave spa and low-voltage pulse-wave multi-generation control apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing a method of driving a high voltage pulse wave spaction control apparatus and a low voltage pulse wave spa complex generation control apparatus according to an embodiment of the present invention.

[실시예][Example]

이하, 본 발명의 실시예에 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치를 도시한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a high-voltage pulse-wave spa- tus and a low-voltage pulse-wave mixed-wave generation control device according to an embodiment of the present invention;

도 1를 참조하면, 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치(1000)는 1차측 권선량(1 내지 5턴), 2차측 권선량(50 내지 80턴)을 갖는 트랜스포머(800)의 기생성분인 자기공진(Self resonance)을 이용해 구동 주파수 대역(100khz 내지 4MHz)에서의 링크전압 및 공진현상을 통한 전압 증폭률을 향상시킴과 더불어 트랜스포머(800) 2차측으로 고전압 펄스파와 저전압 펄스파를 복합 발생시키는 장치로, 클럭 제네레이터(100), 마이크로 컨트롤러(200), DA 컨버터(300), 오차 증폭기(400), 제 1, 2 비교기(500, 600), 제 1 스위칭부(700) 및 제 2 스위칭부(710)를 포함한다.1, the high-voltage pulse-wave and low-voltage pulse-wave multi-pulse generation control apparatus 1000 includes a transformer 800 having a primary winding amount (1 to 5 turns) and a secondary winding amount (50 to 80 turns) (100kHz to 4MHz) and the voltage amplification rate through the resonance phenomenon are improved by using the self resonance component of the transformer (800), and a high voltage pulse wave and a low voltage pulse wave are mixed with the secondary side of the transformer The first and second comparators 500 and 600, the first switching unit 700, and the second switching unit 700. The clock generator 100, the microcontroller 200, the DA converter 300, the error amplifier 400, 710 < / RTI >

트랜스포머(800)는 최대 1차측 자화 인덕턴스로부터 트랜스코어의 공극을 부여하는 방법을 통해 기정해진 권선량(1 내지 5턴)에서의 인덕턴스가 낮아지도록 유도한다.The transformer 800 induces the inductance at a predetermined winding amount (1 to 5 turns) to be lower through the method of applying the gap of the transformer core from the maximum primary magnetization inductance.

트랜스포머(800)의 2차측은 권선 간격을 1 mm 내지 3mm로 권선되어 트랜스포머(800)의 부유용량과 1차 측 자화인덕턴스와의 직렬공진을 통해 2차 측에서의 고전압 펄스파<도 4 참조> 및 저전압 펄스파<도 5 참조>가 180도의 위상을 달리해 가며 발생되도록 유도한다.The secondary side of the transformer 800 is wound with a winding interval of 1 mm to 3 mm so as to generate a high voltage pulse wave at the secondary side (see FIG. 4) and a low voltage pulse at the secondary side through series resonance between the stray capacitance of the transformer 800 and the primary side magnetizing inductance To induce the pulse wave (see FIG. 5) to be generated with a phase difference of 180 degrees.

그에 따라, 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치(1000)는 트랜스포머(800)의 기생성분인 자기공진(Self resonance)을 이용해 구동 주파수 대역(100khz 내지 4MHz)에서의 전압 증폭률을 향상시키고 트랜스포머(800)의 고유임피턴스 매칭에 따른 자화인턱턴스를 조정함으로써, 고전압 펄스파<도 4 참조> 또는 저전압 고주파<도 5 참조>를 연속적으로 복합 발생시킨다.The high voltage pulse wave and low voltage pulse wave spa combined generation control apparatus 1000 can improve the voltage amplification rate in the driving frequency band (100 kHz to 4 MHz) by using the self resonance which is a parasitic component of the transformer 800, (See FIG. 4) or the low voltage high frequency (see FIG. 5) by continuously adjusting the magnetization inductance according to the intrinsic impedance matching of the magnetoresistive effect element 800.

본 발명의 실시예에 따른 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치(1000)에 대한 구성요소 및 그에 따른 동작실현에 대한 좀 더 구체적인 설명은 이하 기재된 바와 같다.A detailed description of the constituent elements of the high-voltage pulse wave spa- tus and low-voltage pulse-wave multi-pulse generation control apparatus 1000 according to the embodiment of the present invention and the operation realization thereof is as follows.

먼저, 클럭 제네레이터(Clock Generater, 100))는 도 2에서 보여지는 바와 같이, 필요주파수 대역(즉, 11kHz 내지 500kHz) 상에 제 1 클럭파, 제 1 클럭파와 180도의 위상차를 갖는 제 2 클럭파를 생성한다.As shown in FIG. 2, the clock generator 100 includes a first clock wave on a required frequency band (i.e., 11 kHz to 500 kHz), a second clock wave having a phase difference of 180 degrees with the first clock wave, .

제 1, 2 클럭파를 생성시키는 클럭 제너레이터(100) 대신 Direct digital synthesizer(DDS)가 대체재로 채용 가능하다.A direct digital synthesizer (DDS) can be used as an alternative to the clock generator 100 for generating the first and second clock waves.

마이크로 컨트롤러(200)는 클럭 제너레이터(100)를 제어해 제 1 클럭파를 제 1 삼각파로 변환하고, 제 1 삼각파와 180도의 위상차를 갖도록 제 2 클럭파를 제 2 삼각파로 변환한다.The microcontroller 200 controls the clock generator 100 to convert the first clock wave into a first triangle wave and the second clock wave into a second triangle wave to have a phase difference of 180 degrees from the first triangle wave.

마이크로 컨트롤러(200)는 특정주파수에 대한 기준값을 기구비된 내부 메모리 상에 미리 셋팅해 둔다.The microcontroller 200 sets the reference value for the specific frequency in advance on the internal memory which is not instrumentalized.

마이크로 컨트롤러(200)는 A 포트로부터 출력된 제 1 제어신호를 제 1 비교기(500)와 트랜스포머(800)의 1차측 일부와 기연결된 제 1 스위치(SW1) 간에 설치된 제 1 AND 게이트에 인가하여 AND 논리연산에 따라 제 1 스위치(SW1)의 온-오프 동작을 제어하고, 제 1 스위치 온(SW1 ON)시 구동주파수 내에서 연속적으로 발생된 고전압 펄스파<도 4 참조>를 턴 온되는 시점에서 제 1 턴온 신호로 변환한 후, 제 1 턴온 신호를 트랜스포머(800) 2차측으로 출력시킨다.<도 6참조>The microcontroller 200 applies the first control signal output from the A port to the first AND gate provided between the first comparator 500 and the first switch SW1 connected to a part of the primary side of the transformer 800, Off operation of the first switch SW1 in accordance with the logic operation and controls the ON / OFF operation of the first switch SW1 at the time when the high-voltage pulse pulse (see FIG. 4) continuously generated within the drive frequency at the time of the first switch- The first turn-on signal is converted to the first turn-on signal, and then the first turn-on signal is outputted to the secondary side of the transformer 800 (refer to FIG. 6)

마이크로 컨트롤러(200)는 B 포트로부터 출력된 제 2 제어신호를 제 2 비교기(600)와 트랜스포머(800)의 1차측 다른 일부와 기연결된 제 2 스위치(SW2) 간에 설치된 제 2 AND 게이트(710)에 인가하여 AND 논리연산에 따라 제 2 스위치(SW2)의 온-오프 동작을 제어하고, 제 1 스위치 온(SW1 ON)시 구동주파수 내에서 연속적으로 발생된 저전압 펄스파<도 5 참조>를 턴 온되는 시점에서 제 2 턴온 신호로 변환한 후, 제 2 턴온 신호를 트랜스포머(800) 2차측으로 출력시킨다.<도 7참조>The microcontroller 200 outputs a second control signal outputted from the port B to the second AND gate 710 provided between the second comparator 600 and another part of the primary side of the transformer 800 and the second switch SW2 connected in advance, OFF operation of the second switch SW2 in accordance with the AND logic operation and turns on the low voltage pulse pulse (see FIG. 5) continuously generated in the drive frequency at the time of the first switch-on (SW1 ON) The second turn-on signal is output to the secondary side of the transformer 800 (see FIG. 7)

또한, 마이크로 컨트롤러(200)는 제 1, 2 스위치 온시, 펄스폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation), 펄스주파수 변조(PFM, Pulse Frequency Modulation) 또는 펄스위상 변조(PPM, Pulse Phase Modulation)방식을 이용해 고전압 펄스파 혹은 저전압 펄스파의 실효값을 계측하고, 제 1, 2 스위칭부의 온오프를 제어하여 제 1, 2 턴온 신호를 선택적으로 출력한다.<도 8 참조>In addition, the microcontroller 200 may use a pulse width modulation (PWM) method, a pulse frequency modulation (PFM) method, or a pulse phase modulation (PPM) And the first and second turn-on signals are selectively output by controlling the on / off states of the first and second switching units.

DA 컨버터(300)는 마이크로 컨트롤러(200)와 기연결된 버스로부터 특정주파수에 대한 디지털 전압신호를 아날로그 전압신호로 DA 변환한다.The DA converter 300 DA converts the digital voltage signal for a specific frequency into an analog voltage signal from the bus connected to the microcontroller 200.

오차 증폭기(400)는 아날로그 전압신호를 기준전압의 오차범위 내에서 증폭시킨다.The error amplifier 400 amplifies the analog voltage signal within an error range of the reference voltage.

제 1 비교기(500)는 도 3에서 보여지는 바와 같이, 오차 증폭기(400)에 의해 증폭된 아날로그 전압신호와 제 1 삼각파를 중첩시켜 고전압 구동신호를 추출한다.As shown in FIG. 3, the first comparator 500 superimposes the analog voltage signal amplified by the error amplifier 400 and the first triangle wave to extract a high voltage driving signal.

제 2 비교기(500)는 오차 증폭기(400)에 의해 증폭된 아날로그 전압신호와 제 2 삼각파를 중첩시켜 저전압 구동신호를 추출한다.The second comparator 500 extracts the low voltage driving signal by superimposing the analog voltage signal amplified by the error amplifier 400 and the second triangle wave.

제 1 스위칭부(700)는 제 1 스위치(SW1) 온시, 제 1 턴온 신호(제 1 구형파)가 트랜스포머(800)의 2차측으로 출력되도록 제 1 클럭파에 고전압 구동신호가 실린 고전압 펄스파를 구동 주파수 대역(100kHz 내지 4MHz) 내에서 연속적으로 발생시킨다.<도 4 참조>When the first switch SW1 is turned on, the first switching unit 700 applies a high-voltage pulse wave having a high-voltage driving signal to the first clock wave so that the first turn-on signal (first rectangular wave) is output to the secondary side of the transformer 800 And is continuously generated within the driving frequency band (100 kHz to 4 MHz) (refer to FIG. 4)

제 2 스위칭부(710)는 제 2 스위치(SW2) 온시, 제 2 턴온 신호(제 2 구형파)가 트랜스포머(800)의 2차측으로 출력되도록 제 2 클럭파에 저전압 구동신호가 실린 저전압 펄스파를 구동 주파수 대역 내에서 연속적으로 발생시킨다.<도 5 참조>When the second switch SW2 is turned on, the second switching unit 710 outputs a low voltage pulse wave having a low voltage driving signal to the second clock wave so that the second turn-on signal (second square wave) is outputted to the secondary side of the transformer 800 And continuously generated within the driving frequency band (refer to FIG. 5)

제 1, 2 스위칭부는 펄스폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation), 펄스주파수 변조 PFM(Pulse Frequency Modulation) 및 펄스위상 변조(PPM, Pulse Phase Modulation)방식 중 적어도 하나를 실시해 고전압 펄스파가 구동 주파수 대역 중 저역대에 존재하면 링크 전압을 상승 제어시켜 고전압 펄스파의 진폭, 주파수폭 또는 위상폭을 증가시키고, 저전압 펄스파가 고역대이면 링크 전압을 하락시켜 저전압 펄스파의 진폭, 주파수폭 또는 위상폭을 감소시킨다.The first and second switching units perform at least one of PWM (Pulse Width Modulation), PFM (Pulse Frequency Modulation) and PPM (Pulse Phase Modulation) Frequency range or the phase width of the high-voltage pulse wave increases, and when the low-voltage pulse-wave is in the high-band state, the link voltage is lowered to decrease the amplitude, frequency width, or phase width of the low- .

제 1, 2 스위칭부는 제 1, 2 스위치(SW1, SW2) 온으로 유도된 트랜스포머(800)의 자기공진을 이용해 링크 전압을 제어함으로써, 트랜스포머(800)의 고유임피던스 성분에 함유된 주파수 상승 증가분에 의한 아날로그 전압신호의 절하현상을 방지하는 역할을 수행한다.The first and second switching units control the link voltage using the self resonance of the transformer 800 induced to turn on the first and second switches SW1 and SW2 so that the first and second switches SW1 and SW2 are turned on by the frequency rise increase included in the intrinsic impedance component of the transformer 800 Thereby preventing the drop of the analog voltage signal due to the voltage drop.

다시말해, 제 1, 2 스위칭부는 마이크로 컨트롤러(200)의 A 포트, B 포트로부터 출력되는 제 1, 2 제어신호의 온-오프 동작에 따라 고전압 펄스파<도 4 참조>, 저전압 펄스파<도 5 참조>를 출력하며, 출력 루트 설정시 트랜스포머(800)의 1차측, 2차측 권선비 혹은 권선량에 대한 코어 공극 및 자화 인턱턴스 조정으로 고유임피턴스가 매칭된 트랜스포머(800)의 2차측으로 제 1, 2 턴 온 신호<도 8 참조>가 출력되도록 고전압 펄스파와 저전압 펄스파를 제 1, 2 비교기(500, 600)를 통해 수신한다.
In other words, the first and second switching units switch the high-voltage pulses (see FIG. 4) and the low-voltage pulse pulses (see FIG. 4) according to the ON / OFF operation of the first and second control signals output from the A port and the B port of the microcontroller 200 5>, and when the output route is set, the secondary side of the transformer 800 whose intrinsic impedance is matched with the core gap and the magnetization inductance of the primary side, the secondary side winding ratio, or the winding amount of the transformer 800 Voltage pulse wave and the low-voltage pulse wave through the first and second comparators 500 and 600 so that the first and second turn-on signals (see FIG. 8) are outputted.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치의 구동방법을 나타낸 순서도이다.FIG. 9 is a flowchart showing a method of driving a high voltage pulse wave spaction control apparatus and a low voltage pulse wave spa complex generation control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치의 구동방법는 1차측 권선량(1 내지 5턴), 2차측 권선량(50 내지 80턴)을 갖는 트랜스포머의 기생성분인 자기공진(Self resonance)을 이용해 구동 주파수 대역(100khz 내지 4MHz)에서의 링크전압 및 공진현상을 통한 전압 증폭률을 향상시킴과 더불어 트랜스포머 2차측으로 고전압 펄스파와 저전압 펄스파를 복합 발생시키는 구동방법이다.Referring to FIG. 9, the driving method of the high-voltage pulse wave spaction and low-voltage pulse-wave multipage generation control apparatus includes a self-resonance component which is a parasitic component of a transformer having a primary winding amount (1 to 5 turns) and a secondary winding amount (50 to 80 turns) (100khz to 4MHz) using self resonance, and the voltage amplification rate through resonance phenomenon is improved, and the high voltage pulse wave and the low voltage pulse wave are generated at the secondary side of the transformer.

먼저, 클럭 제네레이터는 필요주파수 대역 상에 제 1 클럭파와 제 1 클럭파와 180도의 위상차를 갖는 제 2 클럭파를 생성한다(S100).First, the clock generator generates a first clock wave on the required frequency band and a second clock wave having a phase difference of 180 degrees with the first clock wave (S100).

마이크로 컨트롤러는 클럭 제너레이터를 제어해 제 1 클럭파를 제 1 삼각파로 변환하고, 제 1 삼각파와 180도의 위상차를 갖도록 제 2 클럭파를 제 2 삼각파로 변환한다(S110).The microcontroller controls the clock generator to convert the first clock wave into a first triangle wave and converts the second clock wave into a second triangle wave to have a phase difference of 180 degrees with the first triangle wave (S110).

DA 컨버터는 마이크로 컨트롤러와 기연결된 버스로부터 특정주파수에 대한 디지털 전압신호를 아날로그 전압신호로 DA 변환한다(S120).The DA converter DA converts the digital voltage signal for a specific frequency into an analog voltage signal from the microcontroller and the bus connected thereto (S120).

오차 증폭기는 아날로그 전압신호를 기준전압의 오차범위 내에서 증폭시킨다(S130).The error amplifier amplifies the analog voltage signal within an error range of the reference voltage (S130).

제 1 비교기는 오차 증폭기에 의해 증폭된 아날로그 전압신호와 제 1 삼각파를 중첩시켜 고전압 구동신호를 추출한다(S140).The first comparator superimposes the analog voltage signal amplified by the error amplifier and the first triangular wave to extract a high voltage driving signal (S140).

제 2 비교기는 오차 증폭기에 의해 증폭된 아날로그 전압신호와 제 2 삼각파를 중첩시켜 저전압 구동신호를 추출한다(S150).The second comparator superimposes the analog voltage signal amplified by the error amplifier and the second triangle wave to extract the low voltage driving signal (S150).

제 1 스위칭부는 제 1 스위치 온시, 제 1 턴온 신호(제 1 구형파)가 트랜스포머의 2차측으로 출력되도록 제 1 클럭파에 고전압 구동신호가 실린 고전압 펄스파를 구동 주파수 대역 내에서 연속적으로 발생시킨다(S160).When the first switch is turned on, the first switching unit continuously generates a high-voltage pulse wave in which the high-voltage drive signal is placed on the first clock wave so that the first turn-on signal (first rectangular wave) is output to the secondary side of the transformer S160).

제 2 스위칭부는 제 2 스위치 온시, 제 2 턴온 신호(제 2 구형파)가 트랜스포머의 2차측으로 출력되도록 제 2 클럭파에 저전압 구동신호가 실린 저전압 펄스파를 구동 주파수 대역 내에서 연속적으로 발생시킨다(S170).When the second switch is turned on, the second switching unit continuously generates the low-voltage pulse wave in the driving frequency band in which the low-voltage driving signal is placed in the second clock wave so that the second turn-on signal (second square wave) is output to the secondary side of the transformer S170).

마이크로 컨트롤러는 제 1, 2 스위치 온시 펄스폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation), 펄스주파수 변조(PFM, Pulse Frequency Modulation) 또는 펄스위상 변조(PPM, Pulse Phase Modulation)방식을 이용해 고전압 펄스파 혹은 저전압 펄스파의 실효값을 계측하고 제 1, 2 턴온 신호를 선택적으로 출력한다(S180, S190).The microcontroller uses high-voltage pulsed spark or low-voltage pulse-width modulation (PWM), pulse width modulation (PWM), pulse frequency modulation (PFM) or pulse phase modulation The effective value of the span is measured and the first and second turn-on signals are selectively output (S180, S190).

본 발명의 실시예에 따른 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치의 구동방법은 이하 기재된 바와 같이 추가적인 동작을 실시하는데 용이하다.The driving method of the high voltage pulse wave spa and the low voltage pulse wave spa combined generation control apparatus according to the embodiment of the present invention is easy to carry out the additional operation as described below.

즉, 마이크로 컨트롤러는 펄스폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation), 펄스주파수 변조 PFM(Pulse Frequency Modulation) 및 펄스위상 변조(PPM, Pulse Phase Modulation)방식 중 적어도 하나를 실시한다.That is, the microcontroller performs at least one of PWM (Pulse Width Modulation), PFM (Pulse Frequency Modulation), and Pulse Phase Modulation (PPM).

마이크로 컨트롤러는 고전압 펄스파가 구동 주파수 대역 중 저역대에 존재하면 링크 전압을 레벨 업시켜 고전압 펄스파의 진폭, 주파수폭 또는 위상폭을 증가시키며, 저전압 펄스파가 고역대이면 링크 전압을 레벨 다운시켜 저전압 펄스파의 진폭, 주파수폭 또는 위상폭을 감소시킨다.The microcontroller increases the amplitude, frequency width or phase width of the high-voltage pulse wave by leveling up the link voltage when the high-voltage pulse-wave is in a low-band of the driving frequency band. When the low- Thereby reducing the amplitude, frequency width or phase width of the spa.

마이크로 컨트롤러가 제 1 비교기와 트랜스포머의 1차측 일부와 기연결된 제 1 스위칭부 간에 설치된 제 1 AND 게이트로 제 1 제어신호를 인가하여 AND 논리연산에 따른 제 1 스위치의 온-오프 및 제 1 턴온 신호의 출력을 제어한다.The microcontroller applies a first control signal to the first AND gate provided between the first comparator and a first switching unit connected to the first switching unit connected to the first comparator and the transformer to turn on and off the first switch and the first turn- .

마이크로 컨트롤러는 제 2 비교기와 트랜스포머의 1차측 다른 일부와 기연결된 제 2 스위칭부 간에 설치된 제 2 AND 게이트로 제 2 제어신호를 인가하여 AND 논리연산에 따른 제 2 스위치의 온-오프 및 제 2 턴온 신호의 출력을 제어한다.The microcontroller applies a second control signal to the second AND gate provided between the second comparator and another part of the primary side of the transformer and the second switching unit connected to the first comparator to turn on and off the second switch according to the AND logical operation, And controls the output of the signal.

제 1, 2 스위칭부는 제 1, 2 스위치 온으로 유도된 트랜스포머의 자기공진을 이용해 링크 전압을 스위칭 제어함으로써, 트랜스포머의 고유임피던스 성분에 함유된 주파수 상승 증가분에 의한 아날로그 전압신호의 절하현상을 방지한다.The first and second switching units switch the link voltage using the self resonance of the transformers induced to the first and second switch-ons, thereby preventing the drop of the analog voltage signal due to the frequency rise increase contained in the intrinsic impedance component of the transformer .

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 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 present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

1000 : 고전압 펄스파 발생제어 장치
100 : 클럭 제네레이터 200 : 마이크로 컨트롤러
300 : DA 컨버터 400 : 오차 증폭기
500, 600 : 제 1, 2 비교기 700, 710 : 제 1, 2 스위칭부
800 : 트랜스포머
1000: High-voltage pulse-wave generation control device
100: clock generator 200: microcontroller
300: DA converter 400: error amplifier
500, 600: first and second comparators 700, 710: first and second switching units
800: Transformer

Claims (12)

필요주파수 대역 상에 제 1 클럭파와 제 1 클럭파와 180도의 위상차를 갖는 제 2 클럭파를 생성하는 클럭 제네레이터;
상기 클럭 제너레이터를 제어해 상기 제 1 클럭파를 제 1 삼각파로 변환하고, 상기 제 1 삼각파와 180도의 위상차를 갖도록 제 2 클럭파를 제 2 삼각파로 변환하는 마이크로 컨트롤러;
상기 마이크로 컨트롤러와 기연결된 버스로부터 특정주파수에 대한 디지털 전압신호를 아날로그 전압신호로 DA 변환하는 DA 컨버터;
상기 아날로그 전압신호를 기준전압의 오차범위 내에서 증폭시키는 오차 증폭기;
상기 오차 증폭기에 의해 증폭된 상기 아날로그 전압신호와 상기 제 1 삼각파를 중첩시켜 고전압 구동신호를 추출하는 제 1 비교기;
상기 오차 증폭기에 의해 증폭된 상기 아날로그 전압신호와 상기 제 2 삼각파를 중첩시켜 저전압 구동신호를 추출하는 제 2 비교기;
제 1 스위치 온시, 상기 고전압 구동신호가 상기 제 1 클럭파에 싣어짐에 따라 생성된 고전압 펄스파를 구동 주파수 대역 내에서 연속적으로 발생시켜 제 1 턴온 신호(제 1 구형파)가 트랜스포머의 2차측으로 출력되도록 하는 제 1 스위칭부; 및
제 2 스위치 온시, 상기 저전압 구동신호가 상기 제 2 클럭파에 싣어짐에 따라 생성된 저전압 펄스파를 상기 구동 주파수 대역 내에서 연속적으로 발생시켜 제 2 턴온 신호(제 2 구형파)가 상기 트랜스포머의 2차측으로 출력되도록 하는 제 2 스위칭부를 포함하며,
상기 마이크로 컨트롤러는, 상기 제 1, 2 스위치 온시 펄스폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation), 펄스주파수 변조(PFM, Pulse Frequency Modulation) 또는 펄스위상 변조(PPM, Pulse Phase Modulation)방식을 이용해 상기 고전압 펄스파 혹은 저전압 펄스파의 실효값을 계측해 상기 제 1, 2 턴온 신호를 선택적으로 출력하는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치.
A clock generator for generating a first clock wave on the required frequency band and a second clock wave having a phase difference of 180 degrees with the first clock wave;
A microcontroller controlling the clock generator to convert the first clock wave into a first triangle wave and the second clock wave into a second triangle wave to have a phase difference of 180 degrees with the first triangle wave;
A DA converter for DA converting a digital voltage signal for a specific frequency into an analog voltage signal from a bus connected to the microcontroller;
An error amplifier for amplifying the analog voltage signal within an error range of a reference voltage;
A first comparator for superimposing the analog voltage signal amplified by the error amplifier and the first triangle wave to extract a high voltage drive signal;
A second comparator for superimposing the analog voltage signal amplified by the error amplifier and the second triangle wave to extract a low voltage driving signal;
When the first switch is turned on, the high-voltage pulse wave generated as the high-voltage drive signal is loaded on the first clock wave is continuously generated in the drive frequency band so that the first turn-on signal (first rectangular wave) A first switching unit for outputting the output signal; And
Voltage pulse wave generated as the low-voltage driving signal is loaded on the second clock wave continuously in the driving frequency band, and a second turn-on signal (second rectangular wave) is generated in the second frequency of the transformer And a second switching unit for outputting the output signal to the car side,
The microcontroller is configured to perform the first and second switch-on pulse width modulation (PWM), pulse frequency modulation (PFM), or pulse phase modulation (PPM) Wherein the first and second turn-on signals are selectively output by measuring an effective value of a low-voltage pulse-wave spark or a low-voltage pulse-wave spark.
제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤러는,
상기 펄스폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation), 펄스주파수 변조 PFM(Pulse Frequency Modulation) 및 펄스위상 변조(PPM, Pulse Phase Modulation)방식 중 적어도 하나를 실시해 상기 고전압 펄스파가 상기 구동 주파수 대역 중 저역대에 존재하면 링크 전압을 상승 제어시켜 상기 고전압 펄스파의 진폭, 주파수폭 또는 위상폭을 증가시키고, 상기 저전압 펄스파가 고역대이면 상기 링크 전압을 하락시켜 상기 저전압 펄스파의 진폭, 주파수폭 또는 위상폭을 감소시키는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치.
The microcontroller according to claim 1,
Wherein at least one of the pulse width modulation (PWM), the pulse frequency modulation (PFM), and the pulse phase modulation (PPM) Frequency band or phase width of the high-voltage pulse-wave spark is increased by controlling the link voltage to increase, and when the low-voltage pulse-wave spark is in a high band, the link voltage is lowered to increase the amplitude, frequency width or phase width of the low- Voltage pulsewave and low-voltage pulse-wave complex-generation control device.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 2 스위칭부는,
상기 제 1, 2 스위치 온으로 유도된 상기 트랜스포머의 자기공진을 이용해 링크 전압을 제어함으로써, 상기 트랜스포머의 고유임피던스 성분에 함유된 주파수 상승 증가분에 의한 상기 아날로그 전압신호의 절하현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치.
The apparatus as claimed in claim 1, wherein the first and second switching units comprise:
And the link voltage is controlled using the self resonance of the transformer induced to the first and second switch-ons, thereby preventing the drop of the analog voltage signal due to an increase in the frequency contained in the intrinsic impedance component of the transformer Voltage pulse wave spark and low-voltage pulse-wave multi-pulse generation control device.
제 1 항에 있어서,
상기 클럭 제너레이터 대신 Direct digital synthesizer(DDS)가 대체재로 채용 가능한 것을 특징으로 하는 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치.
The method according to claim 1,
Wherein a direct digital synthesizer (DDS) can be used as a substitute for the clock generator instead of the clock generator.
제 1 항에 있어서,
상기 필요 주파수 대역은 11kHz 내지 500kHz이고,
상기 구동 주파수 대역은 100kHz 내지 4MHz이며,
상기 마이크로 컨트롤러는 상기 특정주파수에 대한 기준값을 기구비된 내부 메모리 상에 미리 셋팅해 둔 것을 특징으로 하는 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치.
The method according to claim 1,
The required frequency band is 11 kHz to 500 kHz,
The driving frequency band is 100 kHz to 4 MHz,
Wherein the microcontroller sets a reference value for the specific frequency in advance in an internal memory having a mechanism ratio.
제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤러는,
상기 제 1 비교기와 상기 트랜스포머의 1차측 일부와 기연결된 제 1 스위칭부 간에 설치된 제 1 AND 게이트로 제 1 제어신호를 인가하여 AND 논리연산에 따른 상기 제 1 스위치의 온-오프 및 상기 제 1 턴온 신호의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치.
The microcontroller according to claim 1,
A first comparator, a first switch connected between a first portion of the transformer and a first switching unit, and a first switch connected between the first switch and the first switch, the first switch being turned on and off according to an AND logic operation, Voltage pulse wave sparger and the low-voltage pulse-wave combine generation control device.
제 6 항에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤러는,
상기 제 2 비교기와 상기 트랜스포머의 1차측 다른 일부와 기연결된 제 2 스위칭부 간에 설치된 제 2 AND 게이트로 제 2 제어신호를 인가하여 AND 논리연산에 따른 상기 제 2 스위치의 온-오프 및 상기 제 2 턴온 신호의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치.
7. The microcontroller according to claim 6,
And a second control signal is applied to the second AND gate provided between the second comparator and another part of the primary side of the transformer and the second switching unit connected to the second comparator to turn on and off the second switch, And the output of the turn-on signal is controlled.
클럭 제네레이터가 필요주파수 대역 상에 제 1 클럭파와 제 1 클럭파와 180도의 위상차를 갖는 제 2 클럭파를 생성하는 단계;
마이크로 컨트롤러가 상기 클럭 제너레이터를 제어해 상기 제 1 클럭파를 제 1 삼각파로 변환하고, 상기 제 1 삼각파와 180도의 위상차를 갖도록 제 2 클럭파를 제 2 삼각파로 변환하는 단계;
DA 컨버터가 상기 마이크로 컨트롤러와 기연결된 버스로부터 특정주파수에 대한 디지털 전압신호를 아날로그 전압신호로 DA 변환하는 단계;
오차 증폭기가 상기 아날로그 전압신호를 기준전압의 오차범위 내에서 증폭시키는 단계;
제 1 비교기가 상기 오차 증폭기에 의해 증폭된 상기 아날로그 전압신호와 상기 제 1 삼각파를 중첩시켜 고전압 구동신호를 추출하는 단계;
제 2 비교기가 상기 오차 증폭기에 의해 증폭된 상기 아날로그 전압신호와 상기 제 2 삼각파를 중첩시켜 저전압 구동신호를 추출하는 단계;
제 1 스위칭부가 제 1 스위치 온시, 상기 제 1 클럭파에 상기 고전압 구동신호가 실린 고전압 펄스파를 구동 주파수 대역 내에서 연속적으로 발생시켜 제 1 턴온 신호(제 1 구형파)가 트랜스포머의 2차측으로 출력되도록 하는 단계;
제 2 스위칭부가 제 2 스위치 온시, 상기 제 2 클럭파에 상기 저전압 구동신호가 실린 저전압 펄스파를 상기 구동 주파수 대역 내에서 연속적으로 발생시켜 제 2 턴온 신호(제 2 구형파)가 상기 트랜스포머의 2차측으로 출력되도록 하는 단계; 및
상기 마이크로 컨트롤러가 상기 제 1, 2 스위치 온시 펄스폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation), 펄스주파수 변조(PFM, Pulse Frequency Modulation) 또는 펄스위상 변조(PPM, Pulse Phase Modulation)방식을 이용해 상기 고전압 펄스파 혹은 저전압 펄스파의 실효값을 계측해 상기 제 1, 2 턴온 신호를 선택적으로 출력하는 단계를 포함하는 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치의 구동방법.
Generating a second clock wave having a first clock wave and a first clock wave and a phase difference of 180 degrees on the required frequency band;
The microcontroller controlling the clock generator to convert the first clock wave into a first triangle wave and the second clock wave into a second triangle wave so that the first clock wave has a phase difference of 180 degrees with the first triangle wave;
DA converter converts a digital voltage signal for a specific frequency into an analog voltage signal from a bus connected to the microcontroller;
Amplifying the analog voltage signal within an error range of the reference voltage by an error amplifier;
Extracting a high voltage driving signal by superposing the analog voltage signal amplified by the error amplifier with the first triangle wave by a first comparator;
Extracting a low voltage driving signal by superposing the analog voltage signal amplified by the error amplifier with the second triangle wave by a second comparator;
Voltage pulse wave in which the high-voltage driving signal is placed in the first clock wave continuously in the driving frequency band when the first switching unit is turned on, so that the first turn-on signal (first rectangular wave) is output to the secondary side of the transformer ;
Voltage pulse wave in which the low-voltage driving signal is placed in the second clock wave continuously in the driving frequency band when the second switching unit is turned on and the second turn-on signal (second square wave) is generated in the secondary side of the transformer ; And
The microcontroller is connected to the high voltage pulsed spark plug using the first and second switch on pulse width modulation (PWM), pulse frequency modulation (PFM), or pulse phase modulation (PPM) Voltage pulsed spark gauging circuit and the low-voltage pulsed spark gauge to selectively output the first and second turn-on signals.
제 8 항에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤러가,
상기 펄스폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation), 펄스주파수 변조 PFM(Pulse Frequency Modulation) 및 펄스위상 변조(PPM, Pulse Phase Modulation)방식 중 적어도 하나를 실시하는 단계;
상기 고전압 펄스파가 상기 구동 주파수 대역 중 저역대에 존재하면 링크 전압을 레벨 업시켜 상기 고전압 펄스파의 진폭, 주파수폭 또는 위상폭을 증가시키는 단계; 및
상기 저전압 펄스파가 고역대이면 상기 링크 전압을 레벨 다운시켜 상기 저전압 펄스파의 진폭, 주파수폭 또는 위상폭을 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치의 구동방법.
9. The microcontroller of claim 8,
Performing at least one of pulse width modulation (PWM), pulse frequency modulation (PFM), and pulse phase modulation (PPM);
Increasing the amplitude, frequency width, or phase width of the high-voltage pulse wave by leveling up the link voltage when the high-voltage pulse wave is in a low band of the driving frequency band; And
Voltage pulsed spark generation control device further comprises a step of lowering the link voltage level to reduce the amplitude, frequency width or phase width of the low-voltage pulse wave spark when the low-voltage pulse spark is in a high- Driving method.
제 8 항에 있어서, 상기 제 1, 2 스위칭부가,
상기 제 1, 2 스위치 온으로 유도된 상기 트랜스포머의 자기공진을 이용해 링크 전압을 스위칭 제어함으로써, 상기 트랜스포머의 고유임피던스 성분에 함유된 주파수 상승 증가분에 의한 상기 아날로그 전압신호의 절하현상을 방지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치의 구동방법.
9. The apparatus according to claim 8, wherein the first and second switching units
The step of switching the link voltage by using the self resonance of the transformer induced to the first and second switch-ons so as to prevent the drop of the analog voltage signal due to the frequency rise increase included in the intrinsic impedance component of the transformer Voltage pulse wave sparger and the low-voltage pulse-wave combine generation control apparatus.
제 8 항에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤러가,
상기 제 1 비교기와 상기 트랜스포머의 1차측 일부와 기연결된 제 1 스위칭부 간에 설치된 제 1 AND 게이트로 제 1 제어신호를 인가하여 AND 논리연산에 따른 상기 제 1 스위치의 온-오프 및 상기 제 1 턴온 신호의 출력을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치의 구동방법.
9. The microcontroller of claim 8,
A first comparator, a first switch connected between a first portion of the transformer and a first switching unit, and a first switch connected between the first switch and the first switch, the first switch being turned on and off according to an AND logic operation, And controlling the output of the signal to the high voltage pulse wave sputtering apparatus.
제 11 항에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤러가,
상기 제 2 비교기와 상기 트랜스포머의 1차측 다른 일부와 기연결된 제 2 스위칭부 간에 설치된 제 2 AND 게이트로 제 2 제어신호를 인가하여 AND 논리연산에 따른 상기 제 2 스위치의 온-오프 및 상기 제 2 턴온 신호의 출력을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스파 및 저전압 펄스파 복합발생 제어장치의 구동방법.
12. The microcontroller of claim 11,
And a second control signal is applied to the second AND gate provided between the second comparator and another part of the primary side of the transformer and the second switching unit connected to the second comparator to turn on and off the second switch, And controlling the output of the turn-on signal. The method of claim 1, further comprising:
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JPH09201045A (en) * 1996-01-12 1997-07-31 Toko Inc Control device for power supply
JPH10243642A (en) * 1996-12-25 1998-09-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Switching power supply
JP2001086740A (en) 1999-09-16 2001-03-30 Toshiba Corp Dc-dc converter device

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