KR101628945B1

KR101628945B1 - 전원변환장치

Info

Publication number: KR101628945B1
Application number: KR1020140001891A
Authority: KR
Inventors: 이영수
Original assignee: 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2014-01-07
Filing date: 2014-01-07
Publication date: 2016-06-09
Also published as: KR20150081915A

Abstract

실시 예는, 입력되는 제1 dc 전원을 공급 및 차단하는 전원스위치부, 상기 전원스위치부로부터 상기 제1 dc 전원 공급되면 전류에너지를 저장하며, 상기 제1 dc 전원을 제2 dc 전원으로 감압하여 부하로 출력하며, 상기 전원스위치부로부터 상기 제1 dc 전원이 차단되면 상기 전류에너지를 상기 부하로 출력하는 감압부, 상기 감압부에서 출력되는 상기 전류에너지를 평활하는 평활부 및 상기 감압부에서 검출된 상기 제2 dc 전원이 설정된 기준 전원보다 높으면 상기 스위치소자로 입력되는 상기 제1 dc 전원을 차단하며, 상기 제2 dc 전원을 그라운드로 방전시키는 보호부를 포함하는 전원변환장치를 제공한다.

Description

전원변환장치{Power conversion device}

실시 예는 전원변환장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입력된 제1 dc 전원을 제2 dc 전원으로 감압하기 용이한 전원변환장치에 관한 것이다.

일반적으로 컨버터(Converter)는 입력 전압을 변환하여 원하는 전압으로 출력하기 위한 장치로서 컨버터의 종류는 교류를 입력받아 직류로 변환한 후 출력하는 교류-직류 컨버터와 직류 전압을 입력받아 감압 또는 승압 과정을 거쳐 원하는 직류 전압으로 변환한 후 출력하는 직류-직류 컨버터 등이 있다.

특히, 직류-직류 컨버터는 SMPS(Switched-mode power supply), 직류 모터 제어, 및 배터리 충전 장치 등에서 광범위하게 사용된다.

상기와 같은 직류-직류 컨버터는 전압을 입력받는 입력부와 전압을 출력하는 출력부가 전기적으로 절연되어 있지 않은 비절연(non isolating) 컨버터와 전압을 입력받는 입력부와 전압을 출력하는 출력부가 전기적으로 절연되어 있는 절연(isolating) 컨버터로 구분할 수 있다.

비절연 컨버터의 종류로는 전압 강하 방식의 Buck 컨버터, 승압 방식의 Boost 컨버터, 전압 강하 및 승압이 가능한 Cuk 컨버터 등이 있으며, 절연 컨버터의 종류로는 Flyback 컨버터와 Forward 컨버터 등이 있다.

이러한 직류-직류 컨버터의 경우에는 입력부에서 직류 전압을 펄스 전압으로 변환하는 스위치의 오동작에 의해 과도한 전압이 부하로 공급되는 빈도가 높아지게 됨으로써, 부하로 과도한 전압이 공급되는 것을 방지하기 위한 연구가 진행 중에 있다.

실시 예의 목적은, 입력된 제1 dc 전원을 제2 dc 전원으로 감압하기 용이하며, 부하로 과도한 제2 dc 전원이 인가되는 것을 방지하기 용이한 전원변환장치를 제공함에 있다.

실시 예에 따른 전원변환장치는, 입력되는 제1 dc 전원을 공급 및 차단하는 전원스위치부, 상기 전원스위치부로부터 상기 제1 dc 전원 공급되면 전류에너지를 저장하며, 상기 제1 dc 전원을 제2 dc 전원으로 감압하여 부하로 출력하며, 상기 전원스위치부로부터 상기 제1 dc 전원이 차단되면 상기 전류에너지를 상기 부하로 출력하는 감압부, 상기 감압부에서 출력되는 상기 전류에너지를 평활하는 평활부 및 상기 감압부에서 검출된 상기 제2 dc 전원이 설정된 기준 전원보다 높으면 상기 스위치소자로 입력되는 상기 제1 dc 전원을 차단하며, 상기 제2 dc 전원을 그라운드로 방전시키는 보호부를 포함한다.

실시 예에 따른 전원변환장치는, 제1 dc 전원을 감압부로 공급되게 스위칭 온 동작하는 전원스위치소자가 불량으로 스위칭 오프 동작을 하지 않는 경우 감압부에서 출력되는 제2 dc 전원이 과도하게 높아져 부하에 공급되는 것을 방지하도록, 제2 dc 전원이 설정된 기준 전원보다 높으면 제1 dc 전원이 전원스위치소자로 공급되지 않도록 제1 dc 전원을 차단하도록 함으로써, 부하의 파손을 방지할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 실시 예에 따른 전원변환장치를 나타내는 회로도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 전원스위치소자의 스위칭 온 동작시 전원 패스 경로를 나타낸 회로도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 전원스위치소자의 스위칭 오프 동작시 전원 패스 경로를 나타낸 회로도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 나타낸 전원 패스 경로 중 제1 내지 제3 노드 및 제5 노드에서의 전원 파형을 나타낸 파형도이다.
도 5는 도 2에 나타낸 전원스위치소자의 고장시, 보호부 동작에 따른 전원패스경로를 나타낸 회로도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 전원 패스 경로 중 제3, 제4 노드에서의 전원 파형을 나타낸 파형도이다.

이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 개념적 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.

프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.

또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.

본 명세서의 특허청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 특허청구범위에 의해 정의되는 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 발명을 설명함에 있어서 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 실시 예에 따른 전원변환장치를 나타내는 회로도이다.

도 1을 참조하면, 전원변환장치는 벅 컨버터부(110) 및 보호부(120)를 포함할 수 있다.

여기서, 벅 컨버터(110)는 제1 노드(n1)로 입력되는 제1 dc 전원(Vdc_1)을 제2 dc 전원(Vdc_2)로 감압하여 제5 노드(n5)를 통하여 부하(미도시)로 출력한다.

벅 컨버터(110)는 제1 노드(n1)로 입력되는 제1 dc 전원(Vdc_1)을 공급 및 차단하는 전원스위치부(VSW), 전원스위치부(VSW)로부터 제2 노드(n2)를 통하여 제1 dc 전원(Vdc_1)이 공급되면 전류에너지를 저장하며 제1 dc 전원(Vdc_1)을 제3 내지 제5 노드(n3 ~ n5)를 통하여 상기 부하로 출력하며, 제1 dc 전원(Vdc_1)이 차단되어 제2 노드(n2)로 제1 dc 전원(Vdc_1)이 공급되지 않으면 저장된 상기 전류에너지를 제3 내지 제5 노드(n3 ~ n5)로 출력하는 감압부(L), 감압부(L)에서 출력된 상기 전류에너지를 저장 및 평활하는 평활부(C) 및 감압부((L)에서 상기 전류에너지 출력시 감압부(L) 및 평활부(C)와 폐회로를 구성하는 다이오드(D)를 포함한다.

즉, 전원스위치부(VSW)는 제1 노드(n1)으로 입력된 제1 dc 전원(Vdc_1)을 스위칭 온 동작하여 제2 노드(n2)로 출력하며, 스위칭 온 동작 중 스위치 오프 동작하여 제1 노드(n1)로 입력되는 제1 dc 전원(Vdc_1)을 공급 차단하여 제2 노드(n2)로 그라운드 전원(미도시)을 출력하는 전원스위치소자(VQ) 및 전원스위치소자(VQ)가 스위칭 온 및 오프 동작되게 제어하는 스위치 제어소자(SC)를 포함한다.

여기서, 전원스위치소자(VQ)는 전계효과 트랜지스터(MOSFET)일 수 있으며, 이외에도 펄스 폭 변조 방식에 의해 제어되는 다른 소자일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

스위치 제어소자(SC)는 감압부(L)에서 출력되는 제2 dc 전원(Vdc_2)을 제3 노드(n3)에서 검출하고 설정된 설정 전원과 비교하여, 전원스위치소자(VQ)의 스위칭 온 및 오프 동작을 제어한다.

즉, 스위치 제어소자(SC)는 제2 dc 전원(Vdc_2)이 상기 설정 전원보다 낮으면 전원스위치소자(VQ)가 스위칭 온 동작되게 스위치 온 신호(미도시)를 전달하고, 제2 dc 전원(Vdc_2)이 상기 설정 전원보다 높으면 전원스위치소자(VQ)가 스위칭 오프 동작되게 스위치 오프 신호(미도시)를 전달한다.

여기서, 스위치 제어소자(SC)는 전원스위치소자(VQ)의 스위칭 온 동작에 관련된 동작시간과 스위칭 오프 동작에 관련된 동작시간, 즉 상기 스위치 온 신호 및 상기 스위치 오프 신호의 펄스 폭을 변조하여 조절할 수 있다.

즉, 스위치 제어소자(SC)는 제1 노드(n1)로 입력되는 직류 형태의 제1 dc 전원(Vdc_1)을 전원스위치소자(VQ)가 스위칭 온 및 오프 동작하여 제2 노드(n2)로 제1 dc 전원(Vdc_1)과 그라운드 전원(미도시)으로 이루어진 펄스 신호(미도시)가 출력되도록 제어한다.

감압부(L)는 제2 노드(n2)로 입력된 제1 dc 전원(Vdc_1)을 역기전력에 감압된 제2 dc 전원(Vdc_2)을 제3 노드(n3)로 출력하고, 제1 dc 전원(Vdc_1)의 전류에너지를 저장할 수 있다.

여기서, 감압부(L)는 인덕터이며, 이에 한정을 두지 않는다.

또한, 감압부(L)는 제2 노드(n2)로 제1 dc 전원(Vdc_1)이 입력되지 않거나 또는 상기 그라운드 전원이 입력되면, 저장된 상기 전류 에너지를 제3 노드(n3)로 출력한다.

평활부(C)는 제3 노드(n3)를 통해 제5 노드(n5)로 입력된 제2 dc 전원(Vdc_2) 및 상기 전류에너지를 일정한 제2 dc 전원(Vdc_2)이 상기 부하로 공급되게 평활한다.

여기서, 평활부(C)는 커패시터이며, 이에 한정을 두지 않는다.

즉, 감압부(L) 및 평활부(C)는 공진회로로 이루어진 저역통화필터(low pass filter)로 사용되는 LC 필터이며, 제1 dc 전원(Vdc_1)을 제2 dc 전원(Vdc_2)으로 필터링할 수 있다.

상술한 바와 같이, 벅 컨버터(110)는 입력된 제1 dc 전원(Vdc_1)을 감압한 제2 dc 전원(Vdc_2)을 상기 부하로 공급할 수 있다.

보호부(120)는 비교기(OP-amp), 스위치소자(AQ), 보호스위치소자(CQ) 및 방전스위치소자(SCR)를 포함할 수 있다.

비교기(OP-amp)는 스위치 제어소자(SC)와 제3 노드(n3) 사이의 제6 노드(n6)으로부터 공급된 제2 dc 전원(Vdc_2)가 2개의 저항으로부터 분배된 전압(이하, '제2 dc 전원'으로 칭함)이 인가되는 비반전 단자(+) 및 기준 전원(Vg)이 2개의 저항으로부터 분배된 전압(이하, '기준 전원'으로 칭함)이 인가되는 반전 단자(-)를 포함하며, 제2 dc 전원(Vdc_2)에 대응하여 분배된 전압과 기준 전원(Vg)에 의해 분배된 전압을 비교하는 비교기(OP-amp)일 수 있다.

여기서, 비교기(OP-amp)는 제2 dc 전원(Vdc_2)와 기준 전원(Vg)을 비교하여, 제2 dc 전원(Vdc_2)이 기준 전원(Vg)보다 낮으면 제1 신호(미도시)를 출력하고, 제2 dc 전원(Vdc_2)이 기준 전원(Vg)보다 높으면 제2 신호(미도시)를 출력한다.

스위치소자(AQ)는 비교기(OP-amp)의 출력단에 연결되며, 상기 제1, 2 신호 중 어느 하나의 신호가 입력되는 게이트 단자(미도시), 기준 전원(Vg)이 입력되는 드레인 단자(미도시) 및 보호스위치소자(CQ)와 방전스위치소자(SCR)로 기준 전원(Vg)를 출력하는 소오스 단자(미도시)를 포함하는 pn 접합 트랜지스터일 수 있다.

실시 예에서, 스위치소자(AQ)는 pn 접합 트랜지스터(BJT)로 나타내고 설명하지만, 전계효과 트랜지스터일 수 있으며 이에 한정을 두지 않는다.

즉, 스위치소자(AQ)는 상기 제1 신호 입력시 스위칭 오프 동작하여 보호스위치소자(CQ)가 스위치 온 상태로 유지하도록 하며, 상기 제2 신호 입력시 스위칭 온 동작하여 기준 전원(Vg)을 제7 노드(n7)를 통하여 보호스위치소자(CQ) 및 방전스위치소자(SCR)로 출력할 수 있다.

보호스위치소자(CQ)는 스위치소자(AQ), 즉 제7 노드(n7)을 통하여 기준 전원(Vg)이 입력되면 스위칭 오프 동작하여 제1 노드(n1)로 공급되는 제1 dc 전원(Vdc_1)을 차단할 수 있다.

즉, 보호스위치소자(CQ)는 기준 전원(Vg)이 미 입력되면 스위치 온 동작을 유지하여, 제1 노드(n1)로 제1 dc 전원(Vdc_1)을 공급할 수 있다.

보호스위치소자(CQ)는 전원스위치부(VSW)의 고장 발생시, 전원스위치소자(VQ)가 스위칭 온 동작 상태를 유지하는 경우, 상기 부하로 제2 dc 전원(Vdc_2)보다 높은 과전압이 공급되는 것을 방지하기 위하여, 전원스위치소자(VQ)로 입력되는 제1 dc 전원(Vdc_1)을 차단한다.

그리고, 방전스위치소자(SCR)는 제7 노드(n7)로부터 기준 전원(Vg)이 입력되면 스위칭 온 동작하여 제4 노드(n4)로 입력된 제2 dc 전원(Vdc_2)을 그라운드로 방전시킬 수 있다.

즉, 방전스위치소자(SCR)는 실리콘 제어 정류기(silicon controlled rectifier)일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

실시 예에 따는 전원변환장치는 입력된 제1 dc 전원(Vdc_1)을 감압한 제2 dc 전원(Vdc_2)을 상기 부하로 입력함에 있어, 벅 컨버터(110)에 포함된 전원스위치부(110)에서 고장이 발생되며 전원스위치소자(VQ)가 스위칭 온 동작을 계속 유지하여 감압부(L)에서 제2 dc 전원(Vdc_2)이 상승하는 것을 보호부(120)를 통하여 방지하며, 이에 따라 상기 부하의 파손을 방지할 수 있는 이점이 있다.

도 2는 도 1에 나타낸 전원스위치소자의 스위칭 온 동작시 전원 패스 경로를 나타낸 회로도, 도 3은 도 1에 나타낸 전원스위치소자의 스위칭 오프 동작시 전원 패스 경로를 나타낸 회로도 및 도 4는 도 2 및 도 3에 나타낸 전원 패스 경로 중 제1 내지 제3 노드 및 제5 노드에서의 전원 파형을 나타낸 파형도이다.

도 2는 전원스위치소자(VQ)가 정상적인 스위칭 온 동작시, 입력된 제1 dc 전원(Vdc_1)을 제2 dc 전원(Vdc_2)으로 감압하여 부하(미도시)로 출력되는 전원 패스 경로(①)를 나타낸다.

즉, 도 2에 나타낸 전원 패스 경로(①)는 제1 dc 전원(Vdc_1)이 입력되는 보호스위치소자(CQ), 전원스위치소자(AQ) 및 감압부(L)를 통하여 상기 부하로 제2 dc 전원(Vdc_2)을 출력되는 경로이다.

여기서, 보호스위치소자(CQ)는 비교기(OP-amp)가 동작하여 스위치소자(AQ)가 스위칭 온 동작하여 기준 전원(Vg)이 공급되는 스위칭 오프 동작하며, 기준 전원(Vg)이 미 입력되면 스위칭 온 동작을 유지하여 전원스위치소자(AQ)로 제1 dc 전원(Vdc_1)이 입력되게 제1 노드(n1)로 출력한다.

즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 노드(n1)는 보호스위치소자(CQ)가 스위칭 온 동작시 제1 dc 전원(Vdc_1)이 공급된다.

이때, 전원스위치소자(VQ)는 스위치 제어소자(SC)의 제어에 따라 스위칭 온 동작하여 제1 노드(n1)에서 입력된 제1 dc 전원(Vdc_1)를 스위칭 오프 동작시까지 제2 노드(n2)로 출력한다.

즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 노드(n2)는 전원스위치소자(VQ)가 스위칭 온 동작시 제1 dc 전원(Vdc1)이 공급되며, 후술하는 도 3에서 전원스위치소자(VQ)가 스위칭 오프 동작시까지 유지된다.

이후, 감압부(L)는 제2 노드(n2)로 입력된 제1 dc 전원(Vdc1)를 감압한 제2 dc 전원(Vdc2)을 제5 노드(n5)를 통하여 상기 부하로 출력하며, 제1 dc 전원(Vdc)에 대응하는 전류에너지를 저장할 수 있다.

즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제3, 5 노드(n3, n5)는 감압부(L)를 통하여 감압된 제2 dc 전원(Vdc_2)을 상기 부하로 출력한다.

도 3은 전원스위치소자(VQ)가 정상적인 스위칭 오프 동작시, 입력된 제1 dc 전원(Vdc_1)을 제2 dc 전원(Vdc_2)으로 감압하여 부하(미도시)로 출력되는 전원 패스 경로(②)를 나타낸다.

즉, 도 3에 나타낸 전원 패스 경로(②)는 제1 dc 전원(Vdc_1)이 입력되는 보호스위치소자(CQ), 전원스위치소자(AQ) 및 감압부(L)를 통하여 상기 부하로 제2 dc 전원(Vdc_2)을 출력되는 경로이다.

도 2의 제3 노드(n3)에서 스위치 제어소자(SC)는 제2 dc 전원(Vdc_2)을 검출하고, 제2 dc 전원(Vdc_2)의 지속시간에 따라 전원스위치소자(AQ)가 스위칭 오프 동작되게 제어한다.

즉, 전원 패스 경로(②)는 스위치 제어소자(SC)에 의해 전원스위치소자(VQ)가 스위칭 오프 동작된 이후의 전원 패스 경로이다.

감압부(L)는 전원스위치소자(VQ)가 스위칭 오프 동작하면, 저장된 전류에너지를 평활부(C) 및 다이오드(D)로 폐 회로를 구성하고, 제5 노드(n5)를 통하여 부하로 출력한다.

이때, 도 4에 나타낸 제5 노드(n5)는 전원스위치소자(VQ)의 스위칭 온 동작시 출력된 제2 dc 전원(Vdc_2)에서 전원스위치소자(VQ)의 스위칭 오프 동작시 상기 전류에너지 및 평활부(C)에 의해 평활된 전원, 즉 직류에 가까운 제2 dc 전원(Vdc_2)가 출력된다.

따라서, 도 2 및 도 3과 같이, 전원변환장치는 전원스위치소자(VQ)가 스위칭 온 동작 및 스위칭 오프 동작에 의해 입력된 제1 dc 전원(Vdc_1)을 감압한 제2 dc 전원(Vdc_2)을 부하로 출력할 수 있다.

도 5는 도 2에 나타낸 전원스위치소자의 고장시, 보호부 동작에 따른 전원패스경로를 나타낸 회로도 및 도 6은 도 5에 나타낸 전원 패스 경로 중 제3, 제4 노드에서의 전원 파형을 나타낸 파형도이다.

도 5는 전원스위치소자(VQ)가 스위칭 온 동작 후 스위칭 오프 시점에 고장으로 인하여, 스위칭 온 동작을 유지하는 경우에 대한 보호부(120)가 동작하여 감압부(L)에 저장된 전류에너지에 대한 전원 패스 경로(③)를 나타낸다.

즉, 도 5에 나타낸 전원 패스 경로(③)는 전원스위치소자(VQ)가 스위칭 오프 시점에서 계속 스위칭 온 동작시, 감압부(L)에서 제1 dc 전원(Vdc_1)을 감압한 제2 dc 전원(Vdc_2)의 출력도중 제1 dc 전원(Vdc_1)까지 상승된 제2 dc 전원(Vdc_2)을 출력할 수 있다.

도 6에 나타낸 제3 노드(n3)는 전원스위치소자(VQ)가 정상적인 스위칭 온 동작시 감압된 제2 dc 전원(Vdc_2)을 출력하다가, 스위칭 오프 동작을 실행해야될 전원스위치소자(VQ)가 계속해서 스위칭 온 동작시 제1 지점(A)에서 제2 dc 전원(Vdc_2)가 제1 dc 전원(Vdc_1) 만큼 상승되는 것을 알 수 있다.

이때, 비교기(OP-amp)는 제3 노드(n3)에서 상승된 제2 dc 전원(Vdc_2)을 검출하여 설정된 기준 전원(Vg)과 비교하게 된다.

여기서, 비교기(OP-amp)는 도 6에 나타낸 제1 지점(A)에서 제2 dc 전원(Vdc_2)가 기준 전원(Vg)보다 높으면 스위치소자(AQ)를 스위칭 온 동작시켜, 보호스위치소자(CQ)를 스위칭 오프 동작되게 기준 전원(Vg)을 공급하고, 방전스위치소자(SCR)가 스위칭 온 동작되게 기준 전원(Vg)을 공급한다.

이대, 보호스위치소자(CQ)는 스위칭 오프 동작하여 전원스위치소자(VQ)로 입력되는 제1 dc 전원(Vdc_1)을 차단할 수 있다.

따라서, 전원 패스 경로(③)는 보호스위치소자(CQ) 및 방전스위치소자(SCR)가 스위칭 동작함에 따라, 감압부(L)에서 제3, 4 노드(n3, 4)로 출력된 제2 dc 전원(Vdc_2)이 방전스위치소자(SCR)를 통하여 방전되도록 할 수 있다.

여기서, 도 6에 나타낸 제3 노드(n3)는 비교기(OP-amp)가 제1 지점(A)에서 제2 dc 전원(Vdc_2)이 상승된 것으로 판단하게 되며, 제2 지점(A)에서 스위치소자(AQ)를 스위칭 온 동작시켜, 보호스위치소자(CQ)를 스위칭 오프 동작시켜 전원스위치소자(VQ)로 제1 dc 전원(Vdc_1)의 입력을 차단하고, 방전스위치소자(SCR)를 스위칭 온 동작시켜 감압부(L)에 저장된 전류에너지, 즉 제3 지점(C)과 같이 전류에너지를 방전시킬 수 있다.

실시 예에 따른 위상 검출 장치 및 그 동작방법이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110: 벅 컨버터 120: 보호부

Claims

제1 DC 전원이 입력되면 상기 제1 DC 전원을 공급하거나 차단하며, 전원 스위치 소자의 동작 시간을 제어하여 미리 정해진 시간동안 상기 제1 DC 전원을 공급하는 전원 스위치부;
상기 제1 DC 전원이 공급되면 전류 에너지를 저장하며 상기 제1 DC 전원을 감압하여 제2 DC 전원으로 출력하고, 상기 제1 DC 전원이 입력되지 않거나 상기 제1 DC 전원이 공급되지 않으면 상기 전류 에너지를 출력하는 감압부;
상기 제2 DC 전원 또는 상기 전류 에너지가 출력되면 상기 제2 DC 전원 또는 상기 전류 에너지를 평활시키는 평활부; 및
상기 제2 DC 전원과 기준 전원을 비교하여 상기 제2 DC 전원이 상기 기준 전원보다 높은 것으로 판단되면 스위칭 기능을 하는 소자들을 제어하여 상기 제2 DC 전원을 그라운드로 방전시키고 상기 제1 DC 전원이 상기 전원 스위치부로 입력되는 것을 차단시키는 보호부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전원 스위치부는 상기 제2 DC 전원과 설정 전원을 비교하여 상기 제1 DC 전원을 공급할 것인지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 전원 변환 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 전원 스위치부는 상기 제2 DC 전원이 상기 설정 전원 미만인 것으로 판단되면 상기 제1 DC 전원을 공급하며, 상기 제2 DC 전원이 상기 설정 전원 이상인 것으로 판단되면 상기 제1 DC 전원을 차단시키는 것을 특징으로 하는 전원 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전원 스위치부는 펄스 폭 변조를 기초로 상기 전원 스위치 소자의 동작 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전원 스위치 소자는 MOSFET를 이용하여 상기 동작 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 감압부는 인덕터를 이용하여 역기전력으로 상기 제2 DC 전원을 감압하는 것을 특징으로 하는 전원 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 평활부는 상기 전원 스위치부에 의해 상기 제1 DC 전원이 차단되는 시점에 커패시터를 이용하여 상기 전류 에너지의 피크를 평활시키는 것을 특징으로 하는 전원 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 감압부와 상기 평활부는 저역 통과 필터(Low Pass Filter)를 구성하는 것을 특징으로 하는 전원 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 보호부는,
상기 제2 DC 전원과 상기 기준 전원을 비교하여 상기 제2 DC 전원이 상기 기준 전원보다 낮은 것으로 판단되면 제1 신호를 출력하고, 상기 제2 DC 전원이 상기 기준 전원보다 높은 것으로 판단되면 제2 신호를 출력하는 비교기;
상기 스위칭 기능을 하는 소자들 중 어느 하나로서, 상기 제1 신호가 입력되면 스위칭 오프 동작하며, 상기 제2 신호가 입력되면 스위칭 온 동작하여 상기 기준 전원을 출력하는 스위치 소자;
상기 스위칭 기능을 하는 소자들 중 다른 하나로서, 상기 기준 전원이 입력되면 스위칭 오프 동작하여 상기 제1 DC 전원이 상기 전원 스위치부로 입력되는 것을 차단시키는 보호 스위치 소자; 및
상기 스위칭 기능을 하는 소자들 중 또다른 하나로서, 상기 기준 전원이 입력되면 스위칭 온 동작하여 상기 제2 DC 전원을 그라운드로 방전시키는 방전 스위치 소자
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 변환 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 비교기는 상기 제2 DC 전원을 기초로 저항들에 의해 분배된 전압들을 제1 단자로 인가받고, 상기 기준 전원을 기초로 저항들에 의해 분배된 전압들을 제2 단자로 인가받으며, 상기 제1 단자로 인가된 전압들과 상기 제2 단자로 인가된 전압들을 비교하여 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호의 출력을 결정하는 것을 특징으로 하는 전원 변환 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 스위치 소자는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 또는 FET(Field Effect Transistor)를 이용하여 스위칭 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 전원 변환 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 보호 스위치 소자는 FET를 이용하여 스위칭 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 전원 변환 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 방전 스위치 소자는 실리콘 제어 정류기(Silicon Controlled Rectifier)를 이용하여 상기 제2 DC 전원을 그라운드로 방전시키는 것을 특징으로 하는 전원 변환 장치.