KR101456608B1 - 역률 보상 회로 - Google Patents

Abstract

역률 보상 회로가 개시된다. 역률 보상 회로는, 스위치의 제어를 통해 컨버터를 불연속 전류 모드(Discontinuous Conduction Mode; DCM)로 제어하는 역률 보상 회로로서, 컨버터의 입력 전압을 검출하여 스위치의 시비율을 변화시키는 시비율 변환부를 포함한다. 이와 같은 구성에 의하면, DCM 방식의 장점을 유지하면서도 DCM 방식의 역률을 개선할 수 있어, 보다 개선된 역률 보상 회로를 제공할 수 있게 된다.

Description

역률 보상 회로{POWER FACTOR CORRECTION CIRCUIT}

본 발명은 전력 공급 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전력 공급 장치에 적용되는 컨버터에 관한 것이다.

컨버터의 역률 보상 제어 방식에는 대표적으로 연속 전류 모드(Continuous Conduction Mode; CCM), 경계 전류 모드(Boundary conduction Mode; BCM), 및 불연속 전류 모드(Discrete Conduction Mode: DCM) 방식이 있다.

도 1 내지 도 3은 각각의 방식의 역률 보상 회로를 포함하는 전력 공급 장치의 회로도와 인덕터 전류를 도시하고 있다.

이 중 DCM 방식은 다른 방식에 비해 제어기의 구성이 간단하고, 소비 전력의 소모가 없는 등 여러 가지 장점을 가지고 있지만, 상대적으로 역률이 낮은 단점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, DCM 방식 컨버터의 역률을 개선할 수 있는 개선된 역률 보상 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 역률 보상 회로는, 스위치의 제어를 통해 컨버터를 불연속 전류 모드(Discontinuous Conduction Mode; DCM)로 제어하는 역률 보상 회로로서, 컨버터의 입력 전압을 검출하여 스위치의 시비율을 변화시키는 시비율 변환부를 포함한다.

이와 같은 구성에 의하면, DCM 방식의 장점을 유지하면서도 DCM 방식의 역률을 개선할 수 있어, 보다 개선된 역률 보상 회로를 제공할 수 있게 된다.

이때, 시비율 변환부는, 컨버터의 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부, 및 검출된 컨버터 입력 전압의 파형을 미리 설정된 시비율에 반영하여 가변 시비율을 생성하는 가변 시비율 생성부를 포함할 수 있다.

또한, 가변 시비율 생성부는, 컨버터 입력 전압의 파형을 입력 전압의 최대값보다 큰 미리 설정된 바이어스 전압으로부터 뺀 합성 파형을 생성하는 합성 파형 생성부, 및 생성된 합성 파형을 미리 설정된 시비율 파형에 곱하는 파형 멀티플라이부를 포함할 수 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 입력 전압의 파형만을 이용하여 간단한 구성으로도 효과적으로 컨버터의 역률 개선을 수행할 수 있게 된다.

본 발명에 의하면, DCM 방식의 장점을 유지하면서도 DCM 방식의 역률을 개선할 수 있어, 보다 개선된 역률 보상 회로를 제공할 수 있게 된다.

또한, 입력 전압의 파형만을 이용하여 간단한 구성으로도 효과적으로 컨버터의 역률 개선을 수행할 수 있게 된다.

도 1은 CCM 방식의 역률 보상 회로를 포함하는 전력 공급 장치의 회로도와 인덕터 전류를 도시한 도면.
도 2는 BCM 방식의 역률 보상 회로를 포함하는 전력 공급 장치의 회로도와 인덕터 전류를 도시한 도면.
도 3은 DCM 방식의 역률 보상 회로를 포함하는 전력 공급 장치의 회로도와 인덕터 전류를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로의 개략적인 블록도.
도 5는 도 4의 역률 보상 회로가 실제 구현된 전력 공급 장치의 회로도와 인덕터 전류를 도시한 도면.
도 6은 도 3의 전력 공급 장치에서의 입력 전압, 출력 전류, 및 도 5의 전력 공급 장치에서의 시비율의 파형을 도시한 도면.
도 7은 종래의 방식과 본 발명에 따른 역률 보상 방식의 특징을 정리한 표.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 역률 보상 회로의 개략적인 블록도이다.

도 4에서, 역률 보상 회로(1000)는, 스위치의 제어를 통해 컨버터를 불연속 전류 모드(Discontinuous Conduction Mode; DCM)로 제어하는 역률 보상 회로로서, 시비율 변환부(100)를 포함하며, 시비율 변환부(100)는 다시 입력 전압 검출부(120), 및 가변 시비율 생성부(140)를 포함하고, 가변 시비율 생성부(140)는 합성 파형 생성부(142), 및 파형 멀티플라이부(144)를 포함한다.

시비율 변환부(100)는 컨버터의 입력 전압을 검출하여 스위치의 시비율을 변화시킨다. 이와 같은 구성에 의하면, DCM 방식의 장점을 유지하면서도 DCM 방식의 역률을 개선할 수 있어, 보다 개선된 역률 보상 회로를 제공할 수 있게 된다.

입력 전압 검출부(120)는 컨버터의 입력 전압을 검출하고, 가변 시비율 생성부(1400)는 검출된 컨버터 입력 전압의 파형을 미리 설정된 시비율에 반영하여 가변 시비율을 생성한다.

이때, 합성 파형 생성부(142)는 컨버터 입력 전압의 파형을 입력 전압의 최대값보다 큰 미리 설정된 바이어스 전압으로부터 뺀 합성 파형을 생성하고, 파형 멀티플라이부(144)는 생성된 합성 파형을 미리 설정된 시비율 파형에 곱한다.

이와 같은 구성에 의하면, 입력 전압의 파형만을 이용하여 간단한 구성으로도 효과적으로 컨버터의 역률 개선을 수행할 수 있게 된다.

도 5는 도 4의 역률 보상 회로가 실제 구현된 전력 공급 장치의 회로도와 인덕터 전류를 도시한 도면이다.

도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 역률 보상 회로는, 도 3의 DCM 방식의 회로와 거의 동일하며, 스위치를 온/오프하기 위한 미리 설정된 시비율 파형에 본 발명에 따라 생성된 파형을 곱함으로써 변화된 시비율로 스위치의 온/오프를 제어할 수 있도록 하는 회로(100)가 추가되었다. 이때, 미리 설정된 시비율 파형의 값은 변하지 않는 상수값을 가지는 것이 일반적이다.

또한, 미리 설정된 바이어스값은 입력 전압의 최대값보다 커야하는데, 이는 바이어스 값에서 입력 전압을 빼더라도 결과값이 항상 양의 값을 유지할 수 있도록 하기 위함이다.

본 발명의 구성은 인덕터 전류를 필터링한 전류가 정현파의 형태에서 벗어나는 것을 최대한 정현파에 가깝게 보상해 주기 위한 구성으로서, 본 발명의 아이디어는 인덕터 전류를 필터링한 전류를 정현파의 형태에 가깝도록 해주기 위한 다른 어떤 파형을 시비율 파형에 적용시키는 형태로도 구현될 수 있다.

도 6은 도 3의 전력 공급 장치에서의 입력 전압, 출력 전류, 및 도 5의 전력 공급 장치에서의 시비율의 파형을 도시한 도면이다.

도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 일반적인 DCM 제어 방식의 전력 공급 장치에서는, 입력 전압의 파형과 출력 전류의 파형의 차이가 다른 제어 방식에 비해 커져 역률이 상대적으로 낮다.

하지만, 도 5의 역률 보상 회로에 의해 생성된 가변 시비율을 적용하게 되면, 출력 전류의 파형이 보다 입력 전압의 파형에 가까워져 역률이 개선되게 된다. 이때의 가변 시비율은 미리 설정된 바이어스 값에서 입력 전압을 뺀 값을 이용한 것으로 양의 값을 가지고, 종래의 DCM 제어 방식의 상수(constant) 시비율 파형에 곱한 것이기 때문에, 곱하기 전후에 파형의 변화가 없게 된다.

도 7은 종래의 방식과 본 발명에 따른 역률 보상 방식의 특징을 정리한 표이다.

도 7에 기재된 바와 같이, 본원 발명에 의하면, 종래의 DCM 방식과 비교할 때, 센싱 정보로는 입력 전압이 추가되지만, 역률이 훨씬 개선되는 효과가 있는 것을 확인할 수 있다.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다.

100: 시비율 변환부
120: 입력 전압 검출부
140: 가변 시비율 생성부
142: 합성 파형 생성부
144: 파형 멀티플라이부
1000: 역률 보상 회로

Claims (3)

1. 스위치의 제어를 통해 컨버터를 불연속 전류 모드(Discontinuous Conduction Mode; DCM)로 제어하는 역률 보상 회로로서,
   상기 컨버터의 입력 전압을 검출하여 상기 스위치의 시비율을 변화시키는 시비율 변환부를 포함하고,
   상기 시비율 변환부는,
   상기 컨버터의 입력 전압을 검출하는 입력 전압 검출부; 및
   상기 검출된 컨버터 입력 전압의 파형을 미리 설정된 시비율에 반영하여 가변 시비율을 생성하는 가변 시비율 생성부를 포함하며,
   상기 가변 시비율 생성부는,
   상기 컨버터 입력 전압의 파형을 상기 입력 전압의 최대값보다 큰 미리 설정된 바이어스 전압으로부터 뺀 합성 파형을 생성하는 합성 파형 생성부; 및
   상기 생성된 합성 파형을 상기 미리 설정된 시비율 파형에 곱하는 파형 멀티플라이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 역률 보상 회로.
   
2. 삭제
3. 삭제

Images