KR101818346B1 - Ac to dc converter - Google Patents

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Abstract

교류-직류 변환기는, 교류 전원을 입력받아 정류하는 제 1 정류부; 교류 전원 또는 제 1 정류부의 출력을 입력받아 위상을 시프트하는 위상 시프트부; 및 상기 제 1 정류부의 출력 신호 및 상기 위상 시프트부의 출력 신호를 이용하여 스위칭하여 출력하는 스위칭부;를 포함한다.
교류-직류 변환기에 따르면, 트랜스포머를 사용하지 않고도 간단한 회로 구성에 의해 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있고, 트랜스포머를 사용하지 않으므로 전자기기에 사용 시 트랜스포머를 구동하기 위한 다수의 전자 부품이 필요하지 않아 대기 전력 및 비용을 감소시킬 수 있다.The AC-DC converter includes: a first rectifying unit that receives and rectifies AC power; A phase shift unit receiving an output of the AC power source or the first rectifying unit and shifting the phase thereof; And a switching unit for switching and outputting the output signal of the first rectifying unit and the output signal of the phase shifting unit.
According to the AC-DC converter, the AC power can be converted into the DC power by a simple circuit configuration without using a transformer, and since a transformer is not used, a large number of electronic parts for driving a transformer are required Thereby reducing standby power and cost.

Description

교류-직류 변환기{AC TO DC CONVERTER}[0001] AC TO DC CONVERTER [0002]

본 발명은 고전압의 교류 전원을 입력받아 저전압의 직류 전원으로 변환하는 교류-직류 변환기에 관한 것이다. The present invention relates to an AC-DC converter for converting a high voltage AC power into a low voltage DC power.

일반적으로 교류 전원을 사용하는 전자기기들은, SMPS(Switching Mode Power Supply) 방식이나 리니어 방식을 이용하여 구동 전원을 공급받는다.In general, electronic devices using AC power are supplied with driving power by using a switching mode power supply (SMPS) method or a linear method.

그런데 SMPS 또는 리니어 방식은, 트랜스포머(Transformer)를 이용하는 까닭에 트랜스포머를 구동하기 위한 다수의 전자 부품이 사용될 필요가 있어서, 이 부품들이 소비하는 전력 및 비용이 상당히 소요되는 문제점이 있다.However, in the SMPS or linear type, since a plurality of electronic parts for driving a transformer must be used because a transformer is used, the power consumed by these parts and the cost are considerably consumed.

대한민국공개특허공보 제2002-0088301호 : 트랜스포머 분리형 교류-직류 변환기(2002년 11월 27일)Korean Patent Publication No. 2002-0088301: Transformer Isolated AC-DC Converter (November 27, 2002)

본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 트랜스포머를 사용하지 않고도 간단한 회로 구성에 의해 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있는 교류-직류 변환기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an AC-DC converter capable of converting AC power into DC power by a simple circuit configuration without using a transformer. have.

아울러, 본 발명은 트랜스포머를 사용하지 않으므로 전자기기에 사용 시 트랜스포머를 구동하기 위한 다수의 전자 부품이 필요하지 않아, 대기 전력 및 비용을 감소시킬 수 있는 교류-직류 변환기를 제공하는 것에도 그 목적이 있다.In addition, since the present invention does not use a transformer, it is an object of the present invention to provide an AC-DC converter that does not require a large number of electronic components for driving a transformer when used in an electronic device and can reduce standby power and cost. have.

본 발명의 교류-직류 변환기는, 교류 전원을 입력받아 정류하는 제 1 정류부; 교류 전원 또는 제 1 정류부의 출력을 입력받아 위상을 시프트하는 위상 시프트부; 및 상기 제 1 정류부의 출력 신호 및 상기 위상 시프트부의 출력 신호를 이용하여 스위칭하여 출력하는 스위칭부;를 포함한다. The AC-DC converter of the present invention comprises: a first rectifying part for receiving and rectifying AC power; A phase shift unit receiving an output of the AC power source or the first rectifying unit and shifting the phase thereof; And a switching unit for switching and outputting the output signal of the first rectifying unit and the output signal of the phase shifting unit.

구체적으로 상기 위상 시프트부는, 미분기 또는 적분기를 이용하는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 미분기 또는 상기 적분기의 시정수값에 따라, 상기 스위칭부의 출력 펄스폭이 변화하는 것을 특징으로 한다. Specifically, the phase shifting unit preferably uses a differentiator or an integrator. The output pulse width of the switching unit changes according to the time constant value of the differentiator or the integrator.

또한, 상기 스위칭부는, 트랜지스터를 포함하되, 상기 제 1 정류부의 출력 신호는, 상기 트랜지스터의 드레인 단자 또는 소스 단자로 입력되고, 상기 위상 시프트부의 출력 신호는, 상기 트랜지스터의 게이트 단자로 입력되는 것이 바람직하다. Preferably, the switching unit includes a transistor, wherein an output signal of the first rectifying unit is input to a drain terminal or a source terminal of the transistor, and an output signal of the phase shifting unit is input to a gate terminal of the transistor Do.

상기 교류-직류 변환기는, 상기 스위칭부의 출력 신호를 정류하는 제 2 정류부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The AC-DC converter further includes a second rectifier for rectifying an output signal of the switching unit.

본 발명의 교류-직류 변환기에 따르면, 트랜스포머를 사용하지 않고도 간단한 회로 구성에 의해 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있다.According to the AC-DC converter of the present invention, the AC power can be converted into the DC power by a simple circuit configuration without using a transformer.

아울러, 본 발명에 따르면 트랜스포머를 사용하지 않으므로 전자기기에 사용 시 트랜스포머를 구동하기 위한 다수의 전자 부품이 필요하지 않아, 대기 전력 및 비용을 감소시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, since a transformer is not used, a large number of electronic parts for driving a transformer in an electronic device are not required, and standby power and cost can be reduced.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교류-직류 변환기의 구성도.
도 2a 및 도 2b는 각각, 제 1 정류부가 전파 정류기를 사용할 경우와 반파 정류기를 사용할 경우의 출력 파형도.
도 3은 위상 시프트부의 출력의 크기에 따른 스위칭부의 출력 펄스폭의 예시도.1 is a configuration diagram of an AC-DC converter according to a preferred embodiment of the present invention;
FIGS. 2A and 2B are output waveform diagrams when the first rectification section uses a full-wave rectifier and when a half-wave rectifier is used. FIG.
3 is an exemplary view of an output pulse width of the switching section according to the magnitude of the output of the phase shifting section;

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 교류-직류 변환기에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an AC-DC converter according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.It should be understood that the following embodiments of the present invention are only for embodying the present invention and do not limit or limit the scope of the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

먼저, 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교류-직류 변환기(100)의 구성도를 나타낸다. 도 2a 및 도 2b는 각각, 제 1 정류부(110)가 전파 정류기를 사용할 경우와 반파 정류기를 사용할 경우의 출력 파형도를 나타낸다.First, FIG. 1 shows a configuration diagram of an AC-DC converter 100 according to a preferred embodiment of the present invention. 2A and 2B show output waveforms when the first rectifier 110 uses a full-wave rectifier and when a half-wave rectifier is used.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 교류-직류 변환기(100)는, 제 1 정류부(110), 위상 시프트부(120), 스위칭부(130) 및 제 2 정류부(140)를 포함한다.1, the AC-DC converter 100 according to a preferred embodiment of the present invention includes a first rectifying part 110, a phase shifting part 120, a switching part 130, and a second rectifying part 140).

제 1 정류부(110)는, 교류 전원을 입력받아 정류하는 역할을 한다. 구체적으로 제 1 정류부(110)는, 전파 정류기 또는 반파 정류기를 이용하여 구현될 수 있다.The first rectifier 110 serves to rectify the AC power. Specifically, the first rectifier 110 may be implemented using a full-wave rectifier or a half-wave rectifier.

위상 시프트부(120)는, 교류 전원 또는 제 1 정류부(110)의 출력을 입력받아 위상을 시프트하는 역할을 한다. 위상 시프트부(120)는, 미분기 또는 적분기를 이용하여 구현될 수 있다. 이때 미분기 또는 적분기를 구성하는 저항 및 커패시터에 의해 결정되는 시정수값에 따라, 위상 시프트부(120)의 출력의 크기가 결정되게 된다. 아울러, 위상 시프트부(120)는, 위상 시프트된 신호 중, 양의 값 부분만을 출력할 수 있다.The phase shifter 120 receives the output of the AC power source or the first rectifier 110 and shifts the phase. The phase shifting unit 120 may be implemented using a differentiator or an integrator. At this time, the magnitude of the output of the phase shifting unit 120 is determined according to the time constant value determined by the resistors and the capacitors constituting the differentiator or the integrator. In addition, the phase shifting unit 120 can output only the positive value portion of the phase-shifted signal.

스위칭부(130)는, 제 1 정류부(110)의 출력 신호 및 위상 시프트부(120)의 출력 신호를 이용하여 스위칭하여 출력하는 역할을 한다. 구체적으로 스위칭부(130)는, 스위칭 소자, 예를 들면 FET(Field Effect Transistor)와 같은 트랜지스터를 포함하여 구성될 수 있다. 아울러, 제 1 정류부(110)의 출력 신호는 트랜지스터의 드레인 단자 또는 소스 단자로 입력되고, 위상 시프트부(120)의 출력 신호는 트랜지스터의 게이트 단자로 입력되는 것이 바람직하다. 미분기 또는 적분기의 시정수값에 따라 위상 시프트부(120)의 출력의 크기가 결정되게 되고, 위상 시프트부(120)의 출력의 크기에 따라 트랜지스터의 게이트 전압이 달라지게 되어, 결국 스위칭부(130)의 출력 펄스폭이 변화하게 된다. 트랜지스터의 게이트 전압이 달라진다는 것은 결국, 스위칭 소자의 스위치 온 전압이 달라지는 것을 의미하며, 스위치 온 전압에 따라 그 출력 전압도 달라지게 된다.The switching unit 130 switches and outputs the output signal of the first rectifying unit 110 and the output signal of the phase shifting unit 120. Specifically, the switching unit 130 may include a switching element, for example, a transistor such as a field effect transistor (FET). The output signal of the first rectification part 110 is input to the drain terminal or the source terminal of the transistor and the output signal of the phase shift part 120 is input to the gate terminal of the transistor. The magnitude of the output of the phase shifting unit 120 is determined according to the time constant value of the integrator or the integrator and the gate voltage of the transistor is changed according to the magnitude of the output of the phase shifting unit 120, The output pulse width of the output signal of the flip-flop is changed. The fact that the gate voltage of the transistor is changed means that the switch-on voltage of the switching element is changed, and the output voltage varies depending on the switch-on voltage.

도 3은, 위상 시프트부(120)의 출력의 크기에 따른 스위칭부(130)의 출력 펄스폭의 예시도를 나타낸다.3 shows an example of the output pulse width of the switching unit 130 according to the magnitude of the output of the phase shifting unit 120. As shown in FIG.

즉, 스위칭부(130)는, 트랜지스터의 드레인 단자 또는 소스 단자로 입력되는 제 1 정류부(110)의 출력 신호를, 위상 시프트부(120)의 출력을 게이트 전압으로 이용하여 스위칭하는 것에 의해 저전압의 직류 전원으로 출력할 수 있게 된다.That is, the switching unit 130 switches the output signal of the first rectifying unit 110 input to the drain terminal or the source terminal of the transistor by using the output of the phase shifting unit 120 as the gate voltage, It is possible to output it to the DC power supply.

제 2 정류부(140)는, 스위칭부(130)의 출력 신호를 정류하는 역할을 한다. 구체적으로 제 2 정류부(140)는 평활화 회로를 사용하여 구현될 수 있다. 즉, 제 2 정류부(140)는 직류 맥류를 평활화하는 역할을 한다. 스위칭부(130)의 출력 펄스폭에 따라 제 2 정류부(140)로부터 출력되는 직류 전원의 세기가 결정되게 된다. 즉, 미분기 또는 적분기의 시정수값을 조정하는 것에 의해 제 2 정류부(140)로부터 출력되는 직류 전원의 세기가 조정될 수 있음을 알 수 있다.The second rectification part 140 rectifies the output signal of the switching part 130. Specifically, the second rectifying unit 140 may be implemented using a smoothing circuit. That is, the second rectifying unit 140 serves to smooth the DC pulsating current. The intensity of the DC power output from the second rectifier 140 is determined according to the output pulse width of the switching unit 130. [ That is, it can be seen that the intensity of the DC power outputted from the second rectifier 140 can be adjusted by adjusting the time constant value of the differentiator or the integrator.

상술한 바와 같이 본 발명의 교류-직류 변환기(100)에 따르면, 트랜스포머를 사용하지 않고도 간단한 회로 구성에 의해 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 수 있다. 아울러, 본 발명에 따르면 트랜스포머를 사용하지 않으므로 전자기기에 사용 시 트랜스포머를 구동하기 위한 다수의 전자 부품이 필요하지 않아, 대기 전력 및 비용을 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.As described above, according to the AC-DC converter 100 of the present invention, the AC power can be converted into the DC power by a simple circuit configuration without using a transformer. In addition, according to the present invention, since a transformer is not used, a large number of electronic parts for driving a transformer in an electronic device are not required, and standby power and cost can be reduced.

100 : 교류-직류 변환기
110 : 제 1 정류부
120 : 위상 시프트부
130 : 스위칭부
140 : 제 2 정류부100: AC-DC converter
110: first rectification part
120: phase shift unit
130:
140: second rectifying part

Claims (5)

교류-직류 변환기에 있어서,
교류 전원을 입력받아 전파 정류 또는 반파 정류를 실시하는 제 1 정류부;
교류 전원 또는 제 1 정류부의 출력을 입력받아 위상을 시프트하는 위상 시프트부; 및
상기 제 1 정류부의 출력 신호 및 상기 위상 시프트부의 출력 신호를 이용하여 스위칭하여 출력하는 스위칭부;를 포함하되,
상기 위상 시프트부는, 미분기 또는 적분기를 이용하되,
상기 미분기 또는 상기 적분기의 시정수값에 따라, 상기 스위칭부의 출력 펄스폭이 변화하고,
상기 스위칭부는, 트랜지스터를 포함하되,
상기 제 1 정류부의 출력 신호는, 상기 트랜지스터의 드레인 단자 또는 소스 단자로 입력되고,
상기 위상 시프트부의 출력 신호는, 상기 트랜지스터의 게이트 단자로 입력되는 것을 특징으로 하는 교류-직류 변환기.In an AC-DC converter,
A first rectifying unit that receives an AC power and performs full-wave rectification or half-wave rectification;
A phase shift unit receiving an output of the AC power source or the first rectifying unit and shifting the phase thereof; And
And a switching unit for switching and outputting the output signal of the first rectifying unit and the output signal of the phase shifting unit,
The phase shifting unit may use a differentiator or an integrator,
The output pulse width of the switching unit changes in accordance with the time constant value of the differentiator or the integrator,
Wherein the switching unit includes a transistor,
Wherein an output signal of the first rectifying part is inputted to a drain terminal or a source terminal of the transistor,
And an output signal of the phase shifting unit is input to a gate terminal of the transistor. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 교류-직류 변환기는,
상기 스위칭부의 출력 신호를 정류하는 제 2 정류부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교류-직류 변환기.The method according to claim 1,
The AC-DC converter includes:
And a second rectifying unit for rectifying the output signal of the switching unit.
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