KR101759619B1 - Power supply apparatus including the dc to dc convertor and power supply method thereof - Google Patents

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Abstract

직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치를 공개하다. 본 발명은 직류 전압을 발생하는 직류 전압원, 하나의 1차측 권선과 복수개의 2차측 권선을 구비하는 변압기, 복수개의 PWM 신호에 응답하여 1차측 권선의 양단으로 직류 전압을 교번하여 인가하는 1차측 스위치부, 각각 복수개의 2차측 권선 중 대응하는 2차측 권선에 유도된 전압을 정류 및 평활화하는 복수개의 정류 평활 회로, 복수개의 스위치 제어 신호에 응답하여, 복수개의 정류 평활 회로 각각에서 인가되는 전압을 부하로 전달하거나 복수개의 정류 평활 회로 중 서로 인접한 정류 평활 회로의 출력을 결합하여 부하로 전달하는 2차측 스위치부, 부하로 전달되는 출력 전압의 전압 레벨을 기설정된 피드백 전압과 비교하여 복수개의 PWM 신호를 출력하는 1차측 스위치 제어부 및 출력 전압의 전압 레벨을 가변하기 위해 인가되는 디지털 제어 신호에 응답하여, 복수개의 스위치 제어 신호를 출력하는 2차측 스위치 제어부를 포함한다.DC power supplies including DC converters are disclosed. The present invention relates to a DC voltage source for generating a DC voltage, a transformer having one primary winding and a plurality of secondary windings, a primary switch for alternately applying a DC voltage to both ends of the primary winding in response to a plurality of PWM signals, A plurality of rectifying and smoothing circuits for rectifying and smoothing the voltage induced in the corresponding secondary winding of each of the plurality of secondary windings, A secondary side switching unit for transmitting the output of the rectifying smoothing circuit to the load and for coupling the outputs of the rectifying smoothing circuits adjacent to each other among the plurality of rectifying smoothing circuits, And a digital control signal applied to vary the voltage level of the output voltage In response, a secondary-side switch control unit that outputs a plurality of switch control signals.

Figure R1020170016928
Figure R1020170016928

Description

직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치 및 그 전원 공급 방법{POWER SUPPLY APPARATUS INCLUDING THE DC TO DC CONVERTOR AND POWER SUPPLY METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply apparatus including a DC-DC converter,

본 발명은 직류-직류 컨버터(DC-DC Converter)를 포함한 전원 공급 장치 및 그 전원 공급 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 변압기를 포함하는 병렬 구조의 직류-직류 컨버터를 이용하여 낮은 전압과 높은 전압 공급 시에 1개의 펄스 폭 변조(Pulse Width modulation) 회로를 이용하여 변압기의 2차측 권선에 효율적으로 전압을 공급하기 위한 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치 및 그 전원 공급 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply apparatus including a DC-DC converter and a power supply method thereof, and more particularly, to a power supply apparatus including a DC-DC converter using a parallel- DC converter for efficiently supplying a voltage to a secondary winding of a transformer by using one pulse width modulation circuit at the time of power supply and a power supply method thereof.

전자 장치에 전원 공급 장치는 필수적으로 이용되게 된다. 산업의 다양한 분야에서, 전자 장치에 공급되는 전압을 가공하여 인가하는 전압 공급 장치도 다양하게 등장하고 있다.The power supply to the electronic device is essentially used. BACKGROUND ART [0002] In various fields of industry, a variety of voltage supply devices for processing and applying a voltage to be supplied to an electronic device have appeared.

그러한 전자 장치에 직류-직류 컨버터(DC-DC Converter)가 포함될 수 있다. A DC-DC converter (DC-DC converter) may be included in such an electronic device.

일반적으로 직류-직류 컨버터(DC-DC Converter)는 외부로부터 입력되는 직류 전원을 부하가 요구하는 소정의 직류 전원으로 변환하는 장치이다. DC-DC 컨버터의 대표적인 토폴로지(topology)는 풀 브리지(Full bridge) 컨버터, 푸시풀(Push-pull) 컨버터 및 하프브리지(Half-bridge) 컨버터가 있다. Generally, a DC-DC converter (DC-DC converter) is a device that converts a DC power input from the outside into a predetermined DC power required by a load. Representative topologies of DC-DC converters include full bridge converters, push-pull converters, and half-bridge converters.

최근에는 방산용 전자 제품의 소모 전류가 지속적으로 증가함에 따라 출력 전류가 높아야 하는 전원 장치 분야에서 이러한 DC-DC 컨버터를 통해 전원 변환 회로를 구성하게 된다. 대표적으로 유도 무기의 경우에는 서보모터와 많은 센서를 사용함에 따라 소요 전류가 매우 크며, 레이더와 같은 탐색기의 경우에도 송신 출력 증폭을 위해 소요 전류가 매우 많다. 따라서, 시스템이 소형화되고 소요 전류가 커짐에 따라 이러한 전원 변화 회로의 필요성은 계속 증가되는 상황이다. In recent years, power supply conversion circuits have been constructed through DC-DC converters in the field of power supplies where the output current must be high as the consumption current of the defense electronics continuously increases. Typically, in the case of guided weapons, the current required is very high due to the use of a servo motor and many sensors. In the case of a searcher such as a radar, the current required for amplifying the transmission output is very large. Therefore, as the system is miniaturized and the required current is increased, the necessity of such a power supply change circuit is continuously increased.

한편, 높은 승압비를 갖는 DC-DC 컨버터를 구현하기 위한 방법으로는 복수 개의 DC-DC 컨버터를 사용하여 컨버터의 출력을 직렬 또는 병렬로 구성하는 방법이 있다.Meanwhile, as a method for realizing a DC-DC converter having a high step-up ratio, there is a method of configuring the outputs of the converters in series or in parallel using a plurality of DC-DC converters.

일반적으로 유도 무기 등에서 사용되는 탐색기용 고전압 전원 공급기는 부하에 전원을 공급할 때, 모드에 따라서 기준 전압 보다 낮은 전압 또는 높은 전압을 공급하여야 하며, 전압 변동의 범위가 2~3배 이므로 시간에 따라서 2가지 또는 3가지 전압으로 변경하는 기능이 필수적이다.Generally, a high-voltage power supply for a navigator used in guided weapons should supply a voltage lower or higher than the reference voltage depending on the mode when power is supplied to the load, and the voltage fluctuation range is 2 to 3 times, It is necessary to change to a branch or three voltage.

이렇듯, 탐색기용 고전압 전원 공급기에 사용되는 DC-DC 컨버터는 전압 변동의 범위가 2~3배에 해당됨에 따라, 이를 구현하기 위해 각기 다른 복수 개의 DC-DC 컨버터를 사용할 경우에는 가격 및 부피가 증가하는 문제점이 발생하고, 단일 DC-DC 컨버터를 사용할 경우에는 출력 전압 범위의 제한과 넓은 출력 범위 구간에서의 낮은 효율이 문제가 된다.As described above, the DC-DC converter used in the high-voltage power supply for the explorer has a range of voltage fluctuation of 2 to 3 times. Therefore, when a plurality of different DC-DC converters are used, , And when using a single DC-DC converter, there is a limitation of the output voltage range and low efficiency in a wide output range.

도 1은 기존의 2개의 직류-직류 컨버터들을 포함한 전원 공급 장치의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of a power supply device including two conventional DC-DC converters.

도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 직류-직류 컨버터를 포함하는 전원 공급 장치에서는 2개의 DC-DC 컨버터(100, 150)가 병렬로 연결되어, 필요한 전압에 따라 병렬로 연결된 2개의 DC-DC 컨버터(100, 150)가 선택적으로 동작한다.Referring to FIG. 1, in a power supply apparatus including a DC-DC converter to which the present invention is applied, two DC-DC converters 100 and 150 are connected in parallel, and two DC- DC converters 100 and 150 selectively operate.

구체적으로, 미리 정해진 전압에 비해 낮은 전압을 부하(120)로 공급해야 하는 경우에는 제1 DC-DC 컨버터(100)를 동작시키고, 높은 전압을 부하(120)에 공급해야 하는 경우에는 제2 DC-DC 컨버터(150)를 동작시킨다.Specifically, when a low voltage is required to be supplied to the load 120 in comparison with a predetermined voltage, the first DC-DC converter 100 is operated. When a high voltage is to be supplied to the load 120, -DC converter 150 is operated.

도 1에서 제1 DC-DC 컨버터(100) 및 제2 DC-DC 컨버터 (150)의 동작을 설명하면, 제1 DC-DC 컨버터(100)에서 제1 스위치(102) 및 제2 스위치(104)는 각각 1차측 권선의 양단 중 서로 다른 일단과 직류 전압원(106)과 제1 변압기(110)의 사이에 위치하여, 직류 전압원(106)으로부터 1차측 권선에 인가될 전압을 스위칭한다.The operation of the first DC-DC converter 100 and the second DC-DC converter 150 will be described with reference to FIG. 1. In the first DC-DC converter 100, the first switch 102 and the second switch 104 Are respectively disposed between the DC voltage source 106 and the first transformer 110 at different ends of the primary winding to switch the voltage to be applied to the primary winding from the DC voltage source 106. [

이때 상기 제1 스위치(102) 및 제2 스위치(104)는 제1 스위치 제어부(130)에서 발생되는 스위칭 펄스 A, B(138, 140)에 의해 온/오프되어, 상기 직류 전압원(106)의 전압을 기설전된 듀티비에 따라 1차측 권선으로 서로 반대 방향에서 교대로 인가 할 수 있다. 제1 DC-DC 컨버터(100)의 제1 변압기(110)는 1차측 권선과 1차측 권선에 인가된 전압에 의해 유도된 전압을 발생하는 2차측 권선을 포함하며, 2차측 권선에는 다이오드(112, 114), 인덕터(116), 캐패시터(118)를 포함하는 평활 정류 회로가 접속되고, 상기 평활 정류 회로에 의해 2차측 권선에 유도된 전압이 직류로 정류 및 평활화되어 상기 부하(120)에 인가된다. At this time, the first switch 102 and the second switch 104 are turned on / off by the switching pulses A and B (138 and 140) generated in the first switch control unit 130, Voltages can be alternately applied in opposite directions to each other on the primary winding in accordance with the pre-charged duty ratio. The first transformer 110 of the first DC-DC converter 100 includes a primary winding and a secondary winding that generates a voltage induced by the voltage applied to the primary winding, and the secondary winding has a diode 112 And a smoothing rectifier circuit including a capacitor 114 and an inductor 116 and a capacitor 118. The voltage induced in the secondary winding is smoothed and smoothed by the smoothing rectifier circuit to be applied to the load 120 do.

그리고, 상기 제1 DC-DC 컨버터(100)의 제1 스위치(102) 및 제2 스위치(104) 동작을 위한 스위칭 펄스 A, B(138, 140)는 제1 스위치 제어부(130)로부터 출력된다. The switching pulses A and B (138 and 140) for the operation of the first switch 102 and the second switch 104 of the first DC-DC converter 100 are outputted from the first switch control unit 130 .

제1 스위치 제어부(130)의 피드백 회로(132)는 상기 부하(120)에 인가된 전압과 기설정된 제1 피드백 전압을 비교하여, 상기 부하(120)에 인가될 전압을 피드백 제어하기 위한 제어 신호를 PWM 제어부(134)로 출력한다. 여기서 제어 신호는 부하(120)에 인가된 전압과 제1 피드백 전압 사이의 전압차에 대응하는 신호일 수 있다. PWM 제어부(134)는 상기 제1 스위치(102) 및 제2 스위치(104)의 턴온/턴오프를 위한 PWM 제어 신호를 PWM 발생부(136)로 출력한다. PWM 발생부(136)는 상기 PWM 제어 신호에 응답하여 상기 제1 스위치(102) 및 상기 제2 스위치(104)의 턴온/턴오프 시키기 위한 스위칭 펄스 A(138)와 스위칭 펄스 B(140)를 상기 제1 스위치(102) 및 상기 제2 스위치(104)로 출력한다. The feedback circuit 132 of the first switch control unit 130 compares the voltage applied to the load 120 with a predetermined first feedback voltage and outputs a control signal for feedback control of the voltage to be applied to the load 120. [ To the PWM control unit 134. [ Where the control signal may be a signal corresponding to a voltage difference between the voltage applied to the load 120 and the first feedback voltage. The PWM control unit 134 outputs a PWM control signal for turning on / off the first switch 102 and the second switch 104 to the PWM generating unit 136. The PWM generator 136 generates a switching pulse A 138 and a switching pulse B 140 for turning on / off the first switch 102 and the second switch 104 in response to the PWM control signal To the first switch (102) and the second switch (104).

제2 DC-DC 컨버터(150)에서 제3 스위치(152), 제4 스위치(154)는 제2 변압기(160)의 1차측 권선 양단 중 서로 다른 일단과 직류 전압원(106) 사이에 위치하여, 제2 변압기(160)의 1차측 권선에 인가될 전압을 스위칭한다. The third switch 152 and the fourth switch 154 in the second DC-DC converter 150 are located between the other end of the primary winding of the second transformer 160 and the DC voltage source 106, And switches the voltage to be applied to the primary winding of the second transformer 160. [

이때 상기 제3 스위치(152) 및 제4 스위치(154)는 제2 스위치 제어부(180)에서 발생되는 스위칭 펄스 C, D(188, 190)에 의해 상기 직류 전압원(156)의 1차측 권선 전압 인가를 온/오프 할 수 있다. 제2 DC-DC 컨버터(150)의 제2 변압기(160)는 1차측 권선과 1차측 권선에 인가된 전압에 의해 유도된 전압을 발생하는 2차측 권선을 포함하며, 2차측 권선에는 다이오드(162, 164), 인덕터(166), 캐패시터(168)를 포함하는 평활 정류 회로가 접속되고, 접속되고, 상기 평활 정류 회로에 의해 제2 변압기(160)의 2차측 권선에 유도된 전압이 직류로 정류 및 평활화되어 상기 부하(120)에 인가된다.At this time, the third switch 152 and the fourth switch 154 are turned on by the switching pulses C, D (188, 190) generated in the second switch control unit 180 to apply the primary winding voltage of the DC voltage source 156 Can be turned on / off. The second transformer 160 of the second DC-DC converter 150 includes a primary winding and a secondary winding that generates a voltage induced by the voltage applied to the primary winding, and the secondary winding has a diode 162 A smoothing rectifier circuit including a rectifier rectifier circuit 164, an inductor 166 and a capacitor 168 is connected and connected and the voltage induced in the secondary side winding of the second transformer 160 by the smoothing rectifier circuit is rectified And smoothed and applied to the load 120.

그리고, 상기 제2 DC-DC 컨버터(150)의 제1 스위치(152) 및 제2 스위치(154) 동작을 위한 스위칭 펄스 C, D(188, 190)는 제2 스위치 제어부(180)로부터 출력된다. The switching pulses C and D (188 and 190) for the operation of the first switch 152 and the second switch 154 of the second DC-DC converter 150 are outputted from the second switch control unit 180 .

제2 스위치 제어부(180)의 피드백 회로(182)는 상기 부하(120)에 인가된 전압과 기설정된 제2 피드백 전압을 비교하여, 상기 부하(150)에 인가될 전압을 피드백 제어하기 위한 제어 신호를 PWM 제어부(184)로 출력한다. 여기서 제2 피드백 전압은 제2 DC-DC 컨버터(150)가 제1 DC-DC 컨버터(100)보다 높은 전압을 부하(120)로 인가하기 위한 구성이므로, 제1 피드백 전압보다 높은 전압 레벨을 갖도록 설정된다. 제2 PWM 제어부(184)는 상기 제3 스위치(152) 및 제4 스위치(154)의 턴온/턴오프를 위한 PWM 제어 신호를 PWM 발생부(186)로 출력한다. 상기 PWM 제어 신호를 수신한 PWM 발생부(186)는 상기 제3 스위치(152) 및 상기 제4 스위치(154)의 턴온/턴오프 시키기 위한 스위칭 펄스 C(188)와 스위칭 펄스 D(190)를 상기 제3 스위치(152) 및 상기 제4 스위치(154)로 출력한다. The feedback circuit 182 of the second switch control unit 180 compares the voltage applied to the load 120 with a predetermined second feedback voltage to generate a control signal for feedback control of the voltage to be applied to the load 150. [ To the PWM control unit 184. Since the second feedback voltage is a configuration for the second DC-DC converter 150 to apply a higher voltage to the load 120 than the first DC-DC converter 100, the second feedback voltage is set to have a higher voltage level than the first feedback voltage. Respectively. The second PWM controller 184 outputs a PWM control signal for turning on / off the third switch 152 and the fourth switch 154 to the PWM generator 186. The PWM generator 186 receiving the PWM control signal generates a switching pulse C 188 and a switching pulse D 190 for turning on and off the third switch 152 and the fourth switch 154 To the third switch (152) and the fourth switch (154).

그러나, 도 1과 같이 구현할 경우에는 출력 전압의 수에 따라 복수 개의 DC-DC 컨버터들이 필요하고, 그에 따른 제어 회로들도 추가로 구현되어야 함에 따라 전원 공급 장치의 무게, 부피 및 가격이 증가하게 되는 문제가 있다.1, a plurality of DC-DC converters are required according to the number of output voltages, and additional control circuits are required to implement the DC-DC converters, thereby increasing the weight, volume, and price of the power supply there is a problem.

위와 같은 문제점을 해결하고자 이하에서는 출력 전압의 개수를 늘리더라도, 회로의 복잡도를 최소한으로 유지할 수 있는 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치 및 공급 방법이 필요하다.In order to solve the above problems, there is a need for a power supply device and a power supply method including a DC-DC converter capable of minimizing the complexity of a circuit even if the number of output voltages is increased.

한국 공개 특허 제10-2013-0039510호 (2013.04.22 공개)Korean Patent Publication No. 10-2013-0039510 (published on April 22, 2013)

본 발명은 상술한 필요성에 따라 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 스위치 제어를 통해 DC-DC 컨버터를 병렬로 구성하여 복수 개의 출력단을 생성하기 위한 DC-DC 컨버터를 포함하는 전원 공급 장치 및 그 전원 공급 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a power supply apparatus including a DC-DC converter for constituting a DC-DC converter in parallel and generating a plurality of output stages through switch control, Supply method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치는 직류 전압을 발생하는 직류 전압원; 하나의 1차측 권선과 복수개의 2차측 권선을 구비하는 변압기; 복수개의 PWM 신호에 응답하여 상기 1차측 권선의 양단으로 상기 직류 전압을 교번하여 인가하는 1차측 스위치부; 각각 상기 복수개의 2차측 권선 중 대응하는 2차측 권선에 유도된 전압을 정류 및 평활화하는 복수개의 정류 평활 회로; 복수개의 스위치 제어 신호에 응답하여, 상기 복수개의 정류 평활 회로 각각에서 인가되는 전압을 부하로 전달하거나 상기 복수개의 정류 평활 회로 중 서로 인접한 정류 평활 회로의 출력을 결합하여 상기 부하로 전달하는 2차측 스위치부; 상기 부하로 전달되는 출력 전압의 전압 레벨을 기설정된 피드백 전압과 비교하여 상기 복수개의 PWM 신호를 출력하는 1차측 스위치 제어부; 및 상기 출력 전압의 전압 레벨을 가변하기 위해 인가되는 디지털 제어 신호에 응답하여, 복수개의 스위치 제어 신호를 출력하는 2차측 스위치 제어부; 를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power supply device including a DC-DC converter, including: a DC voltage source generating a DC voltage; A transformer having one primary winding and a plurality of secondary windings; A primary side switch unit for alternately applying the DC voltage to both ends of the primary side winding in response to a plurality of PWM signals; A plurality of rectifying smoothing circuits for rectifying and smoothing a voltage induced in a corresponding secondary winding of each of the plurality of secondary windings; A secondary side switch for transferring a voltage applied from each of the plurality of rectifying smoothing circuits to a load in response to a plurality of switch control signals or a combination of outputs of rectifying smoothing circuits adjacent to each other among the plurality of rectifying smoothing circuits, part; A primary side switch control unit for comparing the voltage level of the output voltage delivered to the load with a preset feedback voltage to output the plurality of PWM signals; And a secondary switch controller for outputting a plurality of switch control signals in response to a digital control signal applied to vary the voltage level of the output voltage; .

상기 2차측 스위치부는 각각 상기 복수개의 정류 평활 회로 중 대응하는 정류 평활 회로와 상기 부하 사이에 연결되고, 상기 복수개의 스위치 제어 신호 중 대응하는 스위치 제어 신호에 응답하여, 상기 대응하는 정류 평활 회로에서 인가되는 전압을 상기 부하로 전달하는 복수개의 전압 출력 스위치; 및 상기 복수개의 정류 평활 회로 중 서로 인접하여 배치된 정류 평활 회로의 출력단 사이에 연결되고, 상기 복수개의 스위치 제어 신호 중 대응하는 스위치 제어 신호에 응답하여, 상기 서로 인접하여 배치된 정류 평활 회로의 출력을 직렬로 결합하는 적어도 하나의 회로 연계 스위치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the secondary side switch portion is connected between a corresponding one of the plurality of rectifying smoothing circuits and the load, and responsive to a corresponding one of the plurality of switch control signals, A plurality of voltage output switches for transmitting a voltage to the load; And an output terminal of a rectifying smoothing circuit disposed adjacent to the rectifying smoothing circuit among the plurality of rectifying smoothing circuits, wherein, in response to a corresponding switch control signal among the plurality of switch control signals, At least one circuit-linking switch for coupling in series; And a control unit.

상기 2차측 스위치 제어부는 상기 부하로 인가될 상기 출력 전압의 전압 레벨을 조절하기 위한 디지털 제어 신호를 인가받아, 상기 디지털 제어 신호에 대응하는 아날로그 신호를 출력하는 디지털 포텐시오미터; 및 상기 디지털 포텐시오미터에서 출력된 상기 아날로그 신호를 인가받고, 상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여, 상기 2차측 스위치부에 포함된 상기 복수개의 전압 출력 스위치 및 상기 적어도 하나의 회로 연계 스위치를 제어하기 위한 복수개의 스위치 제어 신호를 출력하는 아날로그 디지털 컨버터; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the secondary switch control unit receives a digital control signal for adjusting a voltage level of the output voltage to be applied to the load and outputs an analog signal corresponding to the digital control signal; And a controller for receiving the analog signal output from the digital potentiometer and converting the analog signal to a digital signal to control the plurality of voltage output switches and the at least one circuit- An analog-to-digital converter for outputting a plurality of switch control signals; And a control unit.

상기 1차측 스위치부는 상기 1차측 권선의 2개의 주권선 사이에 일단이 연결된 상기 직류 전압원의 타단과 상기 1차측 권선의 일단 사이에 연결되고, 상기 복수개의 PWM 신호 중 제1 PWM 신호에 응답하여 상기 직류 전압을 상기 1차측 권선의 일단으로 인가하는 제1 스위칭부; 및 상기 직류 전압원의 타단과 상기 1차측 권선의 타단 사이에 연결되고, 상기 복수개의 PWM 신호 중 제2 PWM 신호에 응답하여, 상기 제1 스위칭부와 교번하여 상기 직류 전압을 상기 1차측 권선의 타단으로 인가하는 제2 스위칭부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the primary side switch unit is connected between the other end of the DC voltage source and the one end of the primary winding connected at one end between the two main winding wires of the primary winding, A first switching unit for applying a DC voltage to one end of the primary winding; And a control unit connected between the other end of the DC voltage source and the other end of the primary winding, and responsive to a second PWM signal of the plurality of PWM signals, alternating with the first switching unit, A second switching unit for applying the second switching signal to the second switching unit; And a control unit.

상기 1차측 스위치 제어부는 상기 부하로 인가되는 상기 출력 전압의 전압 레벨을 측정하는 출력 전압 측정부; 상기 출력 전압의 전압 레벨을 피드백 제어하기 위한 피드백 전압을 생성하는 피드백 전압 발생부; 상기 출력 전압 측정부에서 측정된 전압과 상기 피드백 전압의 전압을 비교하여, 비교 결과에 대응하는 제어 신호를 생성하는 PWM 제어부; 및 상기 제어 신호에 응답하여, 상기 제1 PWM 신호 및 상기 제2 PWM 신호의 듀티비를 가변하여 출력하는 PWM 발생부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the primary side switch control unit comprises: an output voltage measuring unit for measuring a voltage level of the output voltage applied to the load; A feedback voltage generator for generating a feedback voltage for feedback control of a voltage level of the output voltage; A PWM controller for comparing the voltage measured by the output voltage measuring unit with the voltage of the feedback voltage and generating a control signal corresponding to the comparison result; And a PWM generator for varying a duty ratio of the first PWM signal and the second PWM signal in response to the control signal and outputting the duty ratio; And a control unit.

상기 복수개의 정류 평활 회로 각각은 상기 복수개의 2차측 권선 중 대응하는 2차측 권선의 양단에 연결되어, 상기 2차측 권선에 유도된 교류 전압을 직류로 정류하는 정류부; 및 상기 정류부에서 직류로 정류된 전압을 평활화하여 출력하는 평활화부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.Each of the plurality of rectifying smoothing circuits being connected to both ends of a corresponding secondary winding of the plurality of secondary windings and rectifying the AC voltage induced in the secondary winding to a direct current; A smoothing unit for smoothing the voltage rectified by the rectifying unit and outputting the smoothed voltage; And a control unit.

상기 정류부는 상기 2차측 권선의 양단에 각각 일단이 연결되는 2개의 다이오드를 구비하고, 상기 평활화부는 상기 2개의 다이오드의 타단과 일단이 연결되는 인덕터 및 상기 인덕터의 타단과 상기 2차측 권선의 2개의 보조 권선 사이에 상기 인덕터와 병렬로 연결되는 캐패시터를 구비하는 것을 특징으로 한다.The smoothing unit includes two diodes each having one end connected to both ends of the secondary winding. The smoothing unit includes an inductor having one end connected to the other end of the two diodes, and two inductors connected to the other end of the inductor and two And a capacitor connected in parallel with the inductor between the auxiliary windings.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 필요로 하는 전압 레벨 개수에 대응하는 수의 직류-직류 컨버터를 구비하지 않고서도, 언제든 간단한 제어를 통해 출력 전압을 매우 다양한 전압 레벨로 출력할 수 있다. 또한 종래 대비 피드백 제어 회로 및 펄스 폭 제어 신호 발생 회로의 구성이 간단해짐에 따라 부품개수가 작아지고, 그에 따라 DC-DC 컨버터의 소형화와 경량화가 가능하다.The output voltage can be output at a very wide variety of voltage levels through simple control at any time without having the number of DC-DC converters corresponding to the required number of voltage levels according to the above-described embodiment of the present invention. Further, as the conventional structure of the feedback control circuit and the pulse width control signal generating circuit becomes simpler, the number of parts becomes smaller, and accordingly, the size and weight of the DC-DC converter can be reduced.

도 1은 기존의 2개의 직류-직류 컨버터들을 포함한 전원 공급 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치의 출력 전압의 일예를 나타낸다.1 is a configuration diagram of a power supply device including two conventional DC-DC converters.
2 is a block diagram of a power supply apparatus including a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
3 shows an example of an output voltage of a power supply apparatus including a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described. In order to clearly describe the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings denote the same members.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary. The terms "part", "unit", "module", "block", and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, And a combination of software.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치의 블록 구성도이다. 2 is a block diagram of a power supply apparatus including a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 본 발명의 직류-직류 컨버터는 하나의 1차측 권선과 복수개의 2차측 권선을 갖는 하나의 변압기(208)와 변압기(208)의 1차측 권선에 연결되는 입력부와 변압기(208)의 복수개의 2차측 권선에 연결되어 부하(236)로 출력 전압(Vo)를 인가하는 출력부를 구비한다. 여기서 복수개의 2차측 권선은 1차측 권선에 대해 병렬 결합 구조로서, 1차측 권선에 인가된 전압에 응답하여 각각 유도 전원을 발생한다. 도2 에서는 일예로 2차측 권선이 2개인 것으로 가정하여 도시하였으나, 2차측 권선의 개수는 다양하게 조절될 수 있다.Referring to FIG. 2, the DC-DC converter of the present invention includes a transformer 208 having one primary winding and a plurality of secondary windings, an input coupled to the primary winding of the transformer 208, And an output unit connected to the secondary windings of the plurality of secondary windings to apply an output voltage Vo to the load 236. Here, the plurality of secondary side windings are parallel connection structures to the primary side windings, and generate inductive power respectively in response to the voltage applied to the primary side windings. In FIG. 2, it is assumed that there are two secondary windings. However, the number of secondary windings can be variously adjusted.

그리고 1차측 권선 및 복수개의 2차측 권선은 전류를 전달하는 경로에 따라, 서로 다른 전류 전달 경로를 갖는 2개의 권선을 구비한다. 즉 1차측 권선은 2개 주권선(210, 212)을 구비하고, 상기 1차측 권선에 인가된 상기 전압에 의해 유도 전원을 발생하는 복수개의 2차측 권선은 각각 2개의 보조 권선((214, 216), (218, 220))을 구비한다. 이하에서는 2개 주권선(210, 212)을 각각 제1 주권선(210) 및 제2 주권선(212)이라 하고, 2차측 제1 권선의 2개의 보조 권선(214, 216)을 각각 제1 보조 권선(214) 및 제2 보조 권선(216)이라 하며, 2차측 제2 권선의 2개의 보조 권선(218, 220)을 각각 제3 보조 권선(218) 및 제4 보조 권선(218)이라 한다.And the primary side winding and the plurality of secondary side windings have two windings having different current transmission paths in accordance with the path for carrying the current. That is, the primary winding has two main windings 210 and 212, and a plurality of secondary windings that generate an inductive power by the voltage applied to the primary winding are respectively connected to two auxiliary windings 214 and 216 ), (218, 220). Hereinafter, the two main winding wires 210 and 212 will be referred to as first main winding wire 210 and the second main winding wire 212 respectively and the two auxiliary windings 214 and 216 of the secondary winding will be referred to as first The auxiliary windings 214 and the second auxiliary windings 216 and the two auxiliary windings 218 and 220 of the secondary windings are referred to as a third auxiliary winding 218 and a fourth auxiliary winding 218 .

입력부는 직류 전압을 발생하는 직류 전압원(206)과 1차측 스위칭부를 구비한다. 1차측 스위칭부는 상기 직류 전압원(206)의 직류 전압의 상기 1차측 권선으로의 스위칭을 수행하는 제1스위칭부(202)와 제2스위칭부(204)를 구비한다.The input unit includes a DC voltage source 206 for generating a DC voltage and a primary side switching unit. The primary side switching unit includes a first switching unit 202 and a second switching unit 204 for switching the DC voltage of the DC voltage source 206 to the primary side winding.

상기 제1스위칭부(202)의 일단은 상기 제1주권선(210)의 타단에 접속되고, 타단은 상기 직류 전압원의 음(-)극에 접속되고, 상기 제2스위칭부(204)의 일단은 상기 제2주권선(212)의 타단에 접속되고, 타단은 상기 직류 전압원의 음(-)극에 접속된다. 그리고, 상기 직류 전압원(206)의 양(+)극은 상기 제1 주권선(210)의 일단과 상기 제2 주권선(212)의 일단에 접속된다.One end of the first switching unit 202 is connected to the other end of the first main winding line 210 and the other end of the first switching unit 202 is connected to a negative terminal of the DC voltage source. Is connected to the other end of the second main winding line (212), and the other end is connected to the negative (-) pole of the DC voltage source. The positive polarity of the DC voltage source 206 is connected to one end of the first main winding line 210 and one end of the second main winding line 212.

그리고 출력부는 복수개의 2차측 권선 각각에 대응하는 복수개의 평활 회로와 2차측 스위치부(240), 1차측 스위치 제어부(250) 및 2차측 스위치 제어부(270)를 구비한다.The output section includes a plurality of smoothing circuits corresponding to each of the plurality of secondary windings, a secondary switch section 240, a primary switch control section 250, and a secondary switch control section 270.

2차측 권선의 복수개의 보조권선들(214, 216, 218, 220)에 유도되어 발생된 전압은 복수개의 정류 평활 회로 중 대응하는 정류 평활 회로를 통해 각각 정류 및 평활화되어 부하(236)로 출력된다. The voltages induced and generated in the plurality of auxiliary coils 214, 216, 218 and 220 of the secondary side winding are respectively rectified and smoothed through corresponding rectifying and smoothing circuits of the plurality of rectifying and smoothing circuits and output to the load 236 .

구체적으로, 제1 정류 평활 회로는 상기 제1보조 권선(214) 및 상기 제2보조 권선(216)에 발생된 전압을 정류 및 평활화하여, 제1 출력 전압(VO1)을 부하(236)로 출력한다. 도 2에서 제1 정류 평활 회로는 제1 다이오드(222), 제2 다이오드(224), 제1 인덕터(230)와 제1 캐패시터(234)를 포함하며, 제1 다이오드(222)의 애노드는 상기 제1 보조 권선(214)의 일단에 접속되고, 상기 제1 다이오드(222)의 캐소드는 상기 제1 인덕터(230)의 일단과 상기 제2 다이오드(224)의 캐소드와 공통으로 접속되고, 상기 제1 인덕터(230)의 타단은 상기 제1 캐패시터(234)의 양(+)극과 접속되고, 상기 제2 다이오드(224)의 애노드는 상기 제2 보조 권선(216)의 일단에 접속되고, 상기 제1 보조 권선(214)의 타단과 상기 제2 보조 권선(216)의 타단은 상기 제1 캐패시터(234)의 음(-)극에 접속된다. Specifically, the first rectifying and smoothing circuit rectifies and smoothes the voltage generated in the first auxiliary winding 214 and the second auxiliary winding 216 to convert the first output voltage V O1 to the load 236 Output. 2, the first rectifying and smoothing circuit includes a first diode 222, a second diode 224, a first inductor 230 and a first capacitor 234, The cathode of the first diode 222 is commonly connected to one end of the first inductor 230 and the cathode of the second diode 224, One end of the first inductor 230 is connected to the positive pole of the first capacitor 234 and the anode of the second diode 224 is connected to one end of the second auxiliary winding 216, The other end of the first auxiliary winding 214 and the other end of the second auxiliary winding 216 are connected to the negative (-) pole of the first capacitor 234.

제2 정류 평활 회로는 상기 제3보조 권선(218) 및 상기 제4보조 권선(220)에 발생된 전압을 정류 및 평활화하여, 제2 출력 전압(VO2)을 부하(236)로 출력한다.The second rectifying and smoothing circuit rectifies and smoothes the voltage generated in the third auxiliary winding 218 and the fourth auxiliary winding 220 and outputs the second output voltage V O2 to the load 236.

구체적으로, 상기 제2 정류 평활 회로는, 제3 다이오드(226), 제4 다이오드(228), 제2 인덕터(232)와 제2 캐패시터(235)를 포함하며, 제3 다이오드(226)의 애노드는 상기 제3보조 권선(216)의 일단에 접속되고, 상기 제3 다이오드(226)의 캐소드는 상기 제2 인덕터(232)의 일단과 상기 제4 다이오드(228)의 캐소드와 공통으로 접속되고, 상기 제2 인덕터(232)의 타단은 상기 제2 캐패시터(235)의 양(+)극과 접속되고, 상기 제4 다이오드(228)의 애노드는 상기 제2 보조 권선(220)의 일단에 접속되고, 상기 제1 보조 권선(218)의 타단과 상기 제4 보조 권선(220)의 타단은 상기 제2 캐패시터(235)의 음(-)극에 접속된다. Specifically, the second rectifying smoothing circuit includes a third diode 226, a fourth diode 228, a second inductor 232 and a second capacitor 235, and the anode of the third diode 226, The cathode of the third diode 226 is commonly connected to one end of the second inductor 232 and the cathode of the fourth diode 228, The other end of the second inductor 232 is connected to the positive pole of the second capacitor 235 and the anode of the fourth diode 228 is connected to one end of the second auxiliary winding 220 And the other end of the first auxiliary winding 218 and the other end of the fourth auxiliary winding 220 are connected to a negative (-) pole of the second capacitor 235.

도 2에서 2차측 스위치부(240)는 상기 제1 정류 평활 회로로부터 출력되는 상기 제1출력 전압(VO1)을 상기 부하(236)로 출력하기 위한 스위칭을 수행하는 제4스위칭부(244)와 상기 제2 정류 평활 회로로부터 출력되는 상기 제2 출력 전압(VO2)을 상기 부하(236)로 출력하기 위한 스위칭을 수행하는 제5스위칭부(246)를 포함한다. 또한 2차측 스위치부(240)는 상기 제1 정류 평활 회로의 상기 제1 캐패시터(234)와 상기 제2 정류 평활 회로의 상기 제2 캐패시터(235)를 직렬로 연결하여, 상기 부하(236)로 상기 제1출력 전압(VO1)과 상기 제2 출력 전압(VO2)의 합 전압이 인가되도록 제어하는 제3스위칭부(242)를 포함한다.2, the secondary side switching unit 240 includes a fourth switching unit 244 for performing switching for outputting the first output voltage V O1 output from the first rectifying smoothing circuit to the load 236, And a fifth switching unit 246 for performing switching for outputting the second output voltage V O2 output from the second rectifying smoothing circuit to the load 236. The secondary side switch unit 240 connects the first capacitor 234 of the first rectifying and smoothing circuit in series with the second capacitor 235 of the second rectifying smoothing circuit and supplies the load 236 And a third switching unit 242 for controlling the sum voltage of the first output voltage V O1 and the second output voltage V O2 to be applied.

여기서 제4스위칭부(244)와 제5스위칭부(246)는 각각 대응하는 정류 평활 회로에서 출력되는 전압을 부하(236)로 전달하는 전압 출력 스위치라 할 수 있으며, 제3스위칭부(242)는 서로 인접한 정류 평활 회로의 출력을 결합하기 위한 평활 회로 연계 스위치라 할 수 있다.The fourth switching unit 244 and the fifth switching unit 246 may be a voltage output switch for transmitting the voltage output from the corresponding rectifying and smoothing circuit to the load 236. The third switching unit 242, May be a smoothing circuit linking switch for coupling the outputs of the rectifying smoothing circuits adjacent to each other.

제3스위칭부(242)는 상기 제1 캐패시터(234)의 음(-)극에 접속되는 일단과 상기 제2 캐패시터(235)의 양(+)극과 상기 제2 인덕터(232)의 타단에 공통으로 접속되는 타단을 갖는다. 제4스위칭부(244)는 상기 제1 캐패시터(234)의 음(-)극에 접속되는 일단과 상기 부하(236)의 일단에 접속되는 타단을 갖는다. 제5스위칭부(246) 는 상기 제2 캐패시터(235)의 음(-)극에 접속되는 일단과 상기 부하(236)의 타단에 접속되는 타단을 갖는다.The third switching unit 242 is connected to the negative terminal of the first capacitor 234 and the positive terminal of the second capacitor 235 and the other terminal of the second inductor 232, And has the other end connected in common. The fourth switching unit 244 has one end connected to the negative (-) pole of the first capacitor 234 and the other end connected to one end of the load 236. The fifth switching unit 246 has one end connected to the negative (-) pole of the second capacitor 235 and the other end connected to the other end of the load 236.

즉 제4 및 제5 스위칭부(244, 246)는 각각 대응하는 정류 평활 회로에서 출력되는 출력 전압(VO1, VO2)을 부하(236)로 인가하기 위한 구성인 반면, 제3스위칭부(242)는 서로 병렬 연결 구성을 갖는 복수개의 정류 평활 회로 중 인접한 정류 평활 회로의 출력단 직렬로 연결되도록 하여, 인접한 정류 평활 회로에서 각각 출력되는 출력 전압(VO1, VO2)의 합에 대응하는 전압을 부하(236)로 인가하기 위한 구성이다. 도2 에서는 2차측 권선이 2개인 것으로 가정하였으므로, 정류 평활 회로에 대응하는 2개의 제4 및 제5 스위칭부(244, 246)가 도시되었으나, 정류 평활 회로에 대응하는 스위칭부의 개수는 2차측 권선의 개수와 동일한 개수로 구비될 수 있다. 그리고 서로 인접한 정류 평활 회로를 연결하는 제3 스위칭부(242)는 2차측 권선의 개수보다 1개 적게 구비될 수 있다.That is, the fourth and fifth switching units 244 and 246 are configured to apply the output voltages V O1 and V O2 output from the corresponding rectifying and smoothing circuits to the load 236, while the third switching unit 242 are connected in series to the output ends of adjacent rectifying smoothing circuits among a plurality of rectifying smoothing circuits having a parallel connection configuration so that voltages corresponding to the sum of the output voltages (V O1 , V O2 ) output from the adjacent rectifying smoothing circuits To the load (236). 2, two fourth and fifth switching units 244 and 246 corresponding to the rectifying and smoothing circuit are shown. However, the number of switching units corresponding to the rectifying and smoothing circuit is not limited to the number of the secondary windings As shown in FIG. The number of the third switching units 242 for connecting the rectifying smoothing circuits adjacent to each other may be one less than the number of the secondary windings.

도 2에 도시된 상기 제1 스위칭부(202), 상기 제2스위칭부(204), 상기 제3스위칭부(242), 상기 제4스위칭부(244), 상기 제5 스위칭부(246)는 게이트, 소스 및 드레인을 갖는 n채널 MOSFET(metal??oxide??semiconductor field-effect transistor)이며, 상기 드레인과 상기 소스 사이에서 상기 MOSFET와 병렬로 연결되는 다이오드를 각각 포함한다. The first switching unit 202, the second switching unit 204, the third switching unit 242, the fourth switching unit 244, and the fifth switching unit 246 shown in FIG. An n-channel MOSFET (metal-oxide semiconductor field-effect transistor) having a gate, a source, and a drain, and a diode connected in parallel with the MOSFET between the drain and the source.

한편 1차측 스위치 제어부(250)는 상기 부하(236)에 인가된 전압을 측정하고, 측정된 전압과 미리 정해진 피드백 전압과의 비교 결과에 따라 상기 제1 스위칭부(202) 및 상기 제2 스위칭부(204)를 통해 상기 1차측에 상기 직류 전압이 인가되는 시점을 제어하기 위한 PWM 신호 A, B(260, 262)를 출력한다. Meanwhile, the primary switch controller 250 measures the voltage applied to the load 236, and controls the first switching unit 202 and the second switching unit 230 according to the comparison result between the measured voltage and a predetermined feedback voltage. And outputs PWM signals A and B (260 and 262) for controlling the point of time when the direct current voltage is applied to the primary side through the inverter 204.

1차측 스위치 제어부(250)의 출력 전압 측정부(252)는 상기 부하(236)에 인가되는 출력 전압(Vo)을 측정하고, 피드백 전압 발생부(254)는 상기 부하(236)에 인가되는 출력 전압(Vo)의 피드백 제어를 위한 피드백 전압을 출력한다. 그리고, 1차측 스위치 제어부(250)의 PWM 제어부(256)는 상기 피드백 전압과 상기 출력 전압 간의 비교 결과에 따라 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation)(PWM) 신호 생성을 제어하기 위한 제어 신호를 PWM 발생부(258)로 출력한다. PWM 발생부(258)는 상기 PWM 제어부(256)에 의해 상기 제1 스위칭부(202) 또는 상기 제2 스위칭부(204)로 PWM 신호 A, B(260, 2562)를 출력한다. PWM 신호 A(260)는 제1 스위칭부(202)로 전달되는 스위칭 신호이고, PWM 신호 B(262)는 제2 스위칭부(204)로 전달되는 스위칭 신호이다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 스위칭부(202)와 상기 제2 스위칭부(204)는 PWM 신호 A, B(260, 262)에 응답하여 교대로 턴온(Turn on)/턴오프(Turn)되어 1차측 권선의 제1 및 제2 주권선(210, 212)에 인가되는 전압을 제어한다.The output voltage measuring unit 252 of the primary side switch control unit 250 measures an output voltage Vo applied to the load 236 and the feedback voltage generating unit 254 measures an output And outputs a feedback voltage for feedback control of the voltage Vo. The PWM control unit 256 of the primary side switch control unit 250 generates a PWM control signal for controlling generation of a pulse width modulation (PWM) signal according to the comparison result between the feedback voltage and the output voltage (258). The PWM generation unit 258 outputs the PWM signals A and B (260 and 2562) to the first switching unit 202 or the second switching unit 204 by the PWM control unit 256. The PWM signal A 260 is a switching signal transmitted to the first switching unit 202 and the PWM signal B 262 is a switching signal transmitted to the second switching unit 204. As shown in FIG. 2, the first switching unit 202 and the second switching unit 204 alternately turn on / turn off in response to the PWM signals A and B (260 and 262) ) To control the voltages applied to the first and second main windings 210 and 212 of the primary winding.

2차측 스위치 제어부(270)는 상기 부하(236)로 출력될 전압과 미리 정해진 기준 전압과의 비교 결과에 따라 상기 2차측 스위칭부(240)에 포함된 스위치들을 제어하기 위한 복수개의 스위치 제어 신호(M1 ~ M3)를 출력한다. The secondary switch controller 270 controls the switches included in the secondary switching unit 240 according to the comparison result between the voltage to be output to the load 236 and a predetermined reference voltage, M1 to M3.

상기 제2차측 스위치 제어부(270)는 디지털 포텐시오미터(272)와 아날로그 디지털 컨버터(280)을 포함한다.The second-side switch controller 270 includes a digital potentiometer 272 and an analog-to-digital converter 280.

디지털 포텐시오미터(Digital Potentiometer)(272)는 디지털 제어 신호(271)를 인가받고, 인가된 디지털 제어 신호(271)에 대응하는 아날로그 신호를 출력한다. 여기서 디지털 제어 신호(271)는 부하(236)로 인가될 전압의 크기를 제어하기 위해 사용자에 의해 입력된 신호일 수 있다. 디지털 포텐시오미터(272)는 디지털 제어 신호(271)를 통하여 제어되는 가변 저항 소자로서, 아날로그 신호를 하이(High)(H) 단자로 입력된 공급 전원(VDD)과 로우(Low)(L) 단자로 입력된 그라운드(GND) 전압 사이의 전압 레벨로 조절하여 W(Wiper) 단자(273)를 통해 출력한다. A digital potentiometer 272 receives the digital control signal 271 and outputs an analog signal corresponding to the applied digital control signal 271. Where the digital control signal 271 may be a signal input by a user to control the magnitude of the voltage to be applied to the load 236. [ The digital potentiometer 272 is a variable resistive element controlled through a digital control signal 271. The digital potentiometer 272 is a variable resistive element that is controlled by a digital control signal 271 and supplies an analog signal to the power supply VDD and the low To the ground (GND) voltage input to the terminal, and outputs it through the W (Wiper) terminal 273.

여기서 디지털 제어 신호(271)는 부하(236)에 인가되는 출력 전압(Vo)의 피드백 제어를 위한 피드백 전압을 출력하는 피드백 전압 발생부(254)로도 인가될 수 있으며, 피드백 전압 발생부(254)도 디지털 포텐시오미터(272)로 구현되어 아날로그 신호를 피드백 전압으로 출력할 수 있다.The digital control signal 271 may be applied to the feedback voltage generator 254 that outputs the feedback voltage for feedback control of the output voltage Vo applied to the load 236. The feedback voltage generator 254 may be configured to apply the digital control signal 271 to the feedback voltage generator 254. [ Can also be implemented as a digital potentiometer 272 to output an analog signal as a feedback voltage.

아날로그 디지털 컨버터(280)는 상기 디지털 포텐시오미터(272)의 W단자(273)에서 출력된 아날로그 신호를 상기 제3스위칭부(242), 상기 제4스위칭부(244), 상기 제5 스위칭부(246)를 제어하기 위한 복수개의 스위치 제어 신호(M1 ~ M3)로 변환하여 출력한다. 도2 에서는 2차측 권선의 개수가 2개이므로, 아날로그 디지털 컨버터(280)가 3개의 스위치 제어 신호(M1 ~ M3)를 출력하는 것으로 도시하였으나, 아날로그 디지털 컨버터(280)는 2차측 권선의 개수를 L(L은 2이상의 자연수)이라고 할 때, 2L-1개의 스위치 제어 신호(M1 ~ M3)를 출력하도록 구성될 수 있다.The analog digital converter 280 outputs the analog signal output from the W terminal 273 of the digital potentiometer 272 to the third switching unit 242, the fourth switching unit 244, To a plurality of switch control signals (M1 to M3) for controlling the switch control signal (246). 2, the analog-to-digital converter 280 outputs three switch control signals M1 to M3. However, the analog-to-digital converter 280 is not limited to the number of the secondary windings L (where L is a natural number of 2 or more), 2L-1 switch control signals M1 to M3.

제1 스위치 제어 신호(M1)는 제3 스위칭부(242)의 게이트 단자로 전달되어, 상기 제3스위칭부(242)의 턴온/턴오프를 수행하도록 제어하고, 제2 스위치 제어 신호(M2)는 제4스위칭부(244)의 게이트 단자로 전달되어, 상기 제4스위칭부(244)의 턴온/턴오프를 수행하도록 제어하고, 제3 스위치 제어 신호(M3)는 제5스위칭부(246)의 게이트 단자로 전달되어, 상기 제5스위칭부(246)의 턴온/턴오프를 수행하도록 제어한다.The first switch control signal M1 is transmitted to the gate terminal of the third switching unit 242 to control the third switching unit 242 to turn on and off, The third switch control signal M3 is transmitted to the gate terminal of the fourth switching unit 244 to control the fourth switching unit 244 to turn on and off, And controls the fifth switching unit 246 to turn on / off.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치는 직류-직류 컨버터의 2차측 권선을 복수개로 구성하여, 부하에 높은 전압을 인가할 시에는 복수개의 2차측 권선에서 유도된 전압을 병합하여 부하로 인가하고, 낮은 전압을 인가할 시에는 복수개의 2차측 권선에서 유도된 전압을 선택적으로 부하로 인가할 수 있다.As shown in FIG. 2, a power supply apparatus including a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention includes a plurality of secondary windings of a DC-DC converter. When a high voltage is applied to a load, The voltage induced in the secondary windings may be combined and applied to the load. When the low voltage is applied, the voltage induced in the plurality of secondary windings may be selectively applied to the load.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치는 1개의 PWM 제어를 위한 스위치 제어 회로만으로도 복수개의 직류-직류 컨버터를 구비하는 것과 유사하게 복수개의 2차측 권선에서의 출력 전압을 개별적으로 제어할 수 있다. 또한 복수개의 스위치 제어 신호(M1 ~ M3)를 이용하여, 복수개의 2차측 권선의 출력 전압이 선택적으로 병합되어 부하로 인가되도록 제어할 수 있다. 따라서 개별 직류-직류 컨버터가 출력할 수 없는 고전압 레벨의 출력 전압을 출력할 수 있을 뿐만 아니라, 건담픽스 14건담픽스 14출력 전압의 전압 레벨을 다양하게 조합하여 출력할 수 있다.That is, as shown in FIG. 2, the power supply apparatus including the DC-DC converter according to the embodiment of the present invention includes a plurality of DC-DC converters by a single switch control circuit for PWM control, The output voltage of the secondary winding can be individually controlled. Further, by using the plurality of switch control signals (M1 to M3), the output voltages of the plurality of secondary windings can be selectively combined and controlled to be applied to the load. Therefore, not only can the output voltage of the high voltage level that the individual DC-DC converter can not output, but also various combinations of the voltage levels of the Gundam fix 14 Gundam fix 14 output voltage can be output.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치의 출력 전압의 일예를 나타낸다.3 shows an example of an output voltage of a power supply apparatus including a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

상기한 바와 같이 본 발명의 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치는 하나의 1차측 권선과 복수개의 2차측 권선을 갖는 변압기(208)를 구비하고, 2차측 스위치 제어부(270)의 복수개의 스위치 제어 신호(M1 ~ M3)를 통해 복수개의 스위칭부(242, 244, 246)를 제어함으로써, 복수개의 2차측 권선 각각에서 유도된 전압을 선택적 또는 조합하여 출력 전압(Vo)으로서 출력할 수 있다. 그리고 복수개의 스위치 제어 신호(M1 ~ M3)는 2차측 스위치 제어부(270)로 인가되는 디지털 제어 신호(271)에 의해 가변 될 수 있다. 따라서 사용자는 디지털 제어 신호(271)를 가변함으로써, 부하(236)로 인가될 출력 전압(Vo)의 전압 레벨을 다양하게 조절할 수 있다.As described above, the power supply apparatus including the DC-DC converter of the present invention includes a transformer 208 having one primary winding and a plurality of secondary windings, and a plurality of switch controls By controlling the plurality of switching units 242, 244 and 246 through the signals M1 to M3, the voltage induced in each of the plurality of secondary windings can be selectively or combined and output as the output voltage Vo. The plurality of switch control signals M1 to M3 may be varied by the digital control signal 271 applied to the secondary switch control unit 270. [ Thus, the user can vary the voltage level of the output voltage Vo to be applied to the load 236 by varying the digital control signal 271.

2차측 권선의 개수가 L(L은 2이상의 자연수)인 경우, 2차측 스위치 제어부(270)는 2L-1개의 스위치 제어 신호를 출력할 수 있으며, 출력 전압(Vo)의 전압 레벨은 2L-1개의 스위치 제어 신호의 조합 가능한 개수에 대응하여 도3 에 도시된 바와 같이 N개의 서로 다른 레벨로 출력될 수 있다.When the number of secondary windings is L (L is a natural number equal to or larger than 2), the secondary switch control unit 270 can output 2L-1 switch control signals, and the voltage level of the output voltage Vo is 2L-1 And can be output at N different levels, as shown in FIG. 3, corresponding to the number of possible switch control signals.

도3 에서는 일예로 출력 전압(Vo)가 3개의 서로 다른 전압 레벨로 출력되는 경우를 도시하였다. 도3 에서는 초기에 복수개의 스위치 제어 신호(M1 ~ M3) 에 응답하여, 제4 스위칭부(244)만이 온되고, 제3 및 제5 스위칭부(242, 246)가 오프됨으로써, 제1 정류 평활 회로만이 부하로 제1 출력 전압(VO1)을 인가하는 경우를 나타낸다. 그리고 사용자 명령에 응답하여 디지털 제어 신호(271)가 가변됨으로써, 제1 시점(t1)에서 제5 스위칭부(246)만이 온되고, 제3 및 제4 스위칭부(242, 244)가 오프됨으로써, 제2 정류 평활 회로만이 부하로 제2 출력 전압(VO2)을 인가하는 경우를 나타낸다. 도3 에서는 제1 보조 권선(214) 및 제2 보조 권선(216)에 의해 유도되는 전압 레벨보다 제3 보조 권선(218) 및 제4 보조 권선(218)에 의해 유도되는 전압 레벨이 낮은 것으로 가정하였다.In FIG. 3, for example, the output voltage Vo is output at three different voltage levels. 3, only the fourth switching unit 244 is turned on and the third and fifth switching units 242 and 246 are turned off in response to a plurality of switch control signals M1 to M3 at the beginning, Only the circuit applies the first output voltage V O1 to the load. The digital control signal 271 is changed in response to the user command so that only the fifth switching unit 246 is turned on and the third and fourth switching units 242 and 244 are turned off at the first time point t1, And only the second rectifying smoothing circuit applies the second output voltage (V O2 ) to the load. 3, it is assumed that the voltage level induced by the third auxiliary winding 218 and the fourth auxiliary winding 218 is lower than the voltage level induced by the first auxiliary winding 214 and the second auxiliary winding 216 Respectively.

한편 제2 시점(t2)에서는 복수개의 스위치 제어 신호(M1 ~ M3)에 응답하여 제3 내지 제5 스위칭부(242, 244, 246)가 모두 온된 경우의 출력 전압(Vo)을 나타낸다. 이상적인 경우, 제3 내지 제5 스위칭부(242, 244, 246)가 모두 온되면, 출력 전압(VO3)은 제1 출력 전압(VO1)과 제2 출력 전압(VO2)의 합(VO1 + VO2)으로 출력되어야 하지만, 실제 회로에서는 일반적으로 제1 및 제2 캐패시터(234, 235)의 캐패시턴스와 충방전 성능, 직류 전압원(206)의 전압 및 전류량 등과 같은 다양한 요인에 의해 제1 출력 전압(VO1)과 제2 출력 전압(VO2)의 합(VO1 + VO2)보다 낮은 전압 레벨의 제3 출력 전압(VO3)으로 출력될 수 있다.On the other hand, at the second time point t2, the output voltage Vo when all the third to fifth switching units 242, 244 and 246 are turned on in response to the plurality of switch control signals M1 to M3. In an ideal case, when all of the third to fifth switching units 242, 244, and 246 are turned on, the output voltage V O3 is the sum of the first output voltage V O1 and the second output voltage V O2 O1 + V O2 ). However, in an actual circuit, due to various factors such as the capacitance and charging / discharging performance of the first and second capacitors 234 and 235, the voltage and current amount of the DC voltage source 206, Can be output as a third output voltage (V O3 ) having a voltage level lower than the sum (V O1 + V O2 ) of the output voltage (V O1 ) and the second output voltage (V O2 ).

결과적으로 본 발명은 디지털 제어 신호(271)를 가변함으로써, 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치의 출력 전압(Vo)을 매우 다양한 전압 레벨로 언제든 가변할 수 있도록 한다.As a result, the present invention can vary the output voltage Vo of the power supply device including the DC-DC converter to any of a wide variety of voltage levels at any time by varying the digital control signal 271.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 제1 DC-DC 컨버터 110: 제1 변압기
130: 제1 스위치 제어부 150: 제2 DC-DC 컨버터
160: 제2 변압기 180: 제2 스위치 제어부
202: 제1 스위칭부 204: 제2 스위칭부
206: 직류 전압원 208: 변압기
210: 제1 주권선 212: 제2 주권선
214: 제1 보조권선 216: 제2 보조권선
218: 제3 보조권선 220: 제4 보조권선
222, 224, 226, 228: 다이오드
230: 제1 인덕터 234: 제2 인덕터
234: 제1 캐패시터 235: 제2 캐패시터
236: 부하 242: 제3 스위칭부
244: 제4스위칭부 246: 제5 스위칭부
250: 1차측 스위치 제어부 270: 2차측 스위치 제어부100: first DC-DC converter 110: first transformer
130: first switch control unit 150: second DC-DC converter
160: second transformer 180: second switch control unit
202: first switching unit 204: second switching unit
206: DC voltage source 208: Transformer
210: First sovereign line 212: Second sovereign line
214: first auxiliary winding 216: second auxiliary winding
218: third auxiliary winding 220: fourth auxiliary winding
222, 224, 226, 228: diodes
230: first inductor 234: second inductor
234: first capacitor 235: second capacitor
236: load 242: third switching unit
244: fourth switching unit 246: fifth switching unit
250: primary side switch control unit 270: secondary side switch control unit

Claims (7)

직류 전압을 발생하는 직류 전압원;
하나의 1차측 권선과 복수개의 2차측 권선을 구비하는 변압기;
복수개의 PWM 신호에 응답하여 상기 1차측 권선의 양단으로 상기 직류 전압을 교번하여 인가하는 1차측 스위치부;
각각 상기 복수개의 2차측 권선 중 대응하는 2차측 권선에 유도된 전압을 정류 및 평활화하는 복수개의 정류 평활 회로;
복수개의 스위치 제어 신호에 응답하여, 상기 복수개의 정류 평활 회로 각각에서 인가되는 전압을 부하로 전달하거나 상기 복수개의 정류 평활 회로 중 서로 인접한 정류 평활 회로의 출력을 결합하여 상기 부하로 전달하는 2차측 스위치부;
상기 부하로 전달되는 출력 전압의 전압 레벨을 기설정된 피드백 전압과 비교하여 상기 복수개의 PWM 신호를 출력하는 1차측 스위치 제어부; 및
상기 출력 전압의 전압 레벨을 가변하기 위해 인가되는 디지털 제어 신호에 응답하여, 복수개의 스위치 제어 신호를 출력하는 2차측 스위치 제어부;를 포함하되,
상기 2차측 스위치 제어부는, 상기 부하로 인가될 상기 출력 전압의 전압 레벨을 조절하기 위한 디지털 제어 신호를 사용자로부터 입력받고, 상기 디지털 제어 신호에 대응하는 아날로그 신호를 출력하는 디지털 포텐시오미터; 및
상기 디지털 포텐시오미터에서 출력된 상기 아날로그 신호를 인가받고, 상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여, 상기 2차측 스위치부에 포함된 복수개의 전압 출력 스위치 및 적어도 하나의 회로 연계 스위치를 제어하기 위한 복수개의 스위치 제어 신호를 출력하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하며,
상기 아날로그 디지털 컨버터는 2차측 권선의 개수가 L인 경우, 2L-1개의 스위치 제어 신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치.A DC voltage source for generating a DC voltage;
A transformer having one primary winding and a plurality of secondary windings;
A primary side switch unit for alternately applying the DC voltage to both ends of the primary side winding in response to a plurality of PWM signals;
A plurality of rectifying smoothing circuits for rectifying and smoothing a voltage induced in a corresponding secondary winding of each of the plurality of secondary windings;
A secondary side switch for transferring a voltage applied from each of the plurality of rectifying smoothing circuits to a load in response to a plurality of switch control signals or a combination of outputs of rectifying smoothing circuits adjacent to each other among the plurality of rectifying smoothing circuits, part;
A primary side switch control unit for comparing the voltage level of the output voltage delivered to the load with a preset feedback voltage to output the plurality of PWM signals; And
And a secondary switch controller for outputting a plurality of switch control signals in response to a digital control signal applied to vary the voltage level of the output voltage,
Wherein the secondary switch control unit comprises: a digital potentiometer for receiving a digital control signal for adjusting a voltage level of the output voltage to be applied to the load, and outputting an analog signal corresponding to the digital control signal; And
A plurality of voltage output switches included in the secondary side switch unit and a plurality of voltage output switches for controlling at least one circuit-linked switch, And an analog-to-digital converter for outputting the switch control signals,
Wherein the analog-to-digital converter is configured to output 2L-1 switch control signals when the number of secondary windings is L. The DC- 제1 항에 있어서, 상기 2차측 스위치부는
각각 상기 복수개의 정류 평활 회로 중 대응하는 정류 평활 회로와 상기 부하 사이에 연결되고, 상기 복수개의 스위치 제어 신호 중 대응하는 스위치 제어 신호에 응답하여, 상기 대응하는 정류 평활 회로에서 인가되는 전압을 상기 부하로 전달하는 복수개의 전압 출력 스위치; 및
상기 복수개의 정류 평활 회로 중 서로 인접하여 배치된 정류 평활 회로의 출력단 사이에 연결되고, 상기 복수개의 스위치 제어 신호 중 대응하는 스위치 제어 신호에 응답하여, 상기 서로 인접하여 배치된 정류 평활 회로의 출력을 직렬로 결합하는 적어도 하나의 회로 연계 스위치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치.2. The apparatus according to claim 1, wherein the secondary side switch unit
Each of which is connected between a corresponding rectifying smoothing circuit and a corresponding one of the plurality of rectifying smoothing circuits, and which, in response to a corresponding one of the plurality of switch control signals, To a plurality of voltage output switches And
A plurality of rectifying and smoothing circuits connected between output ends of rectifying and smoothing circuits disposed adjacent to each other among the plurality of rectifying and smoothing circuits and responsive to a corresponding switch control signal among the plurality of switch control signals, At least one circuit coupling switch for coupling in series; DC converter according to claim 1 or 2, wherein the DC-DC converter includes a DC-DC converter. 삭제delete 제1 항에 있어서, 상기 1차측 스위치부는
상기 1차측 권선의 2개의 주권선 사이에 일단이 연결된 상기 직류 전압원의 타단과 상기 1차측 권선의 일단 사이에 연결되고, 상기 복수개의 PWM 신호 중 제1 PWM 신호에 응답하여 상기 직류 전압을 상기 1차측 권선의 일단으로 인가하는 제1 스위칭부; 및
상기 직류 전압원의 타단과 상기 1차측 권선의 타단 사이에 연결되고, 상기 복수개의 PWM 신호 중 제2 PWM 신호에 응답하여, 상기 제1 스위칭부와 교번하여 상기 직류 전압을 상기 1차측 권선의 타단으로 인가하는 제2 스위칭부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치.2. The apparatus according to claim 1, wherein the primary side switch unit
And a DC voltage source connected between the other end of the DC voltage source and the one end of the primary winding, the DC voltage source being connected between the other of the two primary winding lines of the primary winding, A first switching unit for applying the voltage to one end of the main winding; And
Wherein the first switching unit is connected between the other end of the DC voltage source and the other end of the primary winding, and in response to the second PWM signal of the plurality of PWM signals, the DC voltage is alternately supplied to the other end of the primary winding A second switching unit for applying the second switching signal; DC converter according to claim 1 or 2, wherein the DC-DC converter includes a DC-DC converter. 제4 항에 있어서, 상기 1차측 스위치 제어부는
상기 부하로 인가되는 상기 출력 전압의 전압 레벨을 측정하는 출력 전압 측정부;
상기 출력 전압의 전압 레벨을 피드백 제어하기 위한 피드백 전압을 생성하는 피드백 전압 발생부;
상기 출력 전압 측정부에서 측정된 전압과 상기 피드백 전압의 전압을 비교하여, 비교 결과에 대응하는 제어 신호를 생성하는 PWM 제어부; 및
상기 제어 신호에 응답하여, 상기 제1 PWM 신호 및 상기 제2 PWM 신호의 듀티비를 가변하여 출력하는 PWM 발생부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치.5. The apparatus of claim 4, wherein the primary side switch control unit
An output voltage measuring unit for measuring a voltage level of the output voltage applied to the load;
A feedback voltage generator for generating a feedback voltage for feedback control of a voltage level of the output voltage;
A PWM controller for comparing the voltage measured by the output voltage measuring unit with the voltage of the feedback voltage and generating a control signal corresponding to the comparison result; And
A PWM generator for varying a duty ratio of the first PWM signal and the second PWM signal in response to the control signal; DC converter according to claim 1 or 2, wherein the DC-DC converter includes a DC-DC converter. 제1 항에 있어서, 상기 복수개의 정류 평활 회로 각각은
상기 복수개의 2차측 권선 중 대응하는 2차측 권선의 양단에 연결되어, 상기 2차측 권선에 유도된 교류 전압을 직류로 정류하는 정류부; 및
상기 정류부에서 직류로 정류된 전압을 평활화하여 출력하는 평활화부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치.The apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of rectifying smoothing circuits
A rectifier connected to both ends of a corresponding secondary winding of the plurality of secondary windings to rectify an AC voltage induced in the secondary winding to DC; And
A smoothing unit for smoothing the voltage rectified by the rectifying unit and outputting the smoothed voltage; DC converter according to claim 1 or 2, wherein the DC-DC converter includes a DC-DC converter. 제6 항에 있어서, 상기 정류부는
상기 2차측 권선의 양단에 각각 일단이 연결되는 2개의 다이오드를 구비하고,
상기 평활화부는
상기 2개의 다이오드의 타단과 일단이 연결되는 인덕터 및 상기 인덕터의 타단과 상기 2차측 권선의 2개의 보조 권선 사이에 상기 인덕터와 병렬로 연결되는 캐패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터를 포함한 전원 공급 장치.7. The apparatus according to claim 6, wherein the rectifying part
And two diodes each having one end connected to both ends of the secondary winding,
The smoothing unit
And a capacitor connected in parallel with the inductor between an inductor having one end connected to the other end of the two diodes and two auxiliary windings of the other end of the inductor and the secondary winding. Power supply.
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