KR101818952B1

KR101818952B1 - Power converter

Info

Publication number: KR101818952B1
Application number: KR1020170068240A
Authority: KR
Inventors: 이정우; 오경승
Original assignee: 주식회사 아이투알테크
Priority date: 2017-06-01
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2018-02-28

Abstract

A bridgeless constant power supply device according to the present invention has a pair of power-source-side input terminals connected to an AC power source and a pair of load-side output terminals connected to a load. An inductor 1-1 (L1-1) and an inductor 1-2 (L1-2) share a coupled magnetic flux. The reverse recovery current of a diode due to a reverse voltage through a switching operation can be improved.

Description

POWER CONVERTER

본 발명은 교류를 직류로 변환하기 위한 정전원 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 브리지리스 회로에 역률 보상, EMI 특성 향상 및 순방향에서 역방향으로 변환 시 역전압에 의한 다이오드의 역 회복 전류(diode reverse recovery current)를 개선할 수 있는 브리지리스 정전원 공급장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a constant-current supply device for converting ac to dc, and more particularly, to a bridge-less circuit in which power factor correction, improvement of EMI characteristics, and reverse recovery of a diode due to reverse voltage in reverse- reverse recovery current, which can improve the reverse recovery current.

일반적으로 정전원 공급장치는 교류를 직류로 변환하기 위한 회로, 고조파 보상을 위한 역률 보상 회로, 및 서지 보호 회로를 포함한다. 종래의 정전원 공급장치는 교류를 직류로 변환하기 위하여 4 개의 다이오드를 사용한 브리지 회로를 사용하였으나, 브리지 회로의 다이오드에 의한 손실을 줄이기 위해 2개의 다이오드로 구성되는 브리지리스 회로가 개발되었다.Generally, the electrostatic power supply includes a circuit for converting AC to DC, a power factor compensation circuit for harmonic compensation, and a surge protection circuit. Conventionally, a conventional power supply device uses a bridge circuit using four diodes to convert an alternating current into a direct current. However, a bridgeless circuit composed of two diodes has been developed to reduce the loss due to the diode of the bridge circuit.

브리지리스 회로에 관한 기술로서 미국등록특허 제4,412,277호의 교류-직류 변환장치는 전원측 양단자와 부하측 양단자 사이에 제1 다이오드와 제1 스위칭 소자를 전단에 직렬로 연결되어 있고, 제2 다이오드와 제2 스위칭 소자를 후단에 직렬로 연결되어 있으며, 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자를 교번하여 스위칭함으로써 제1 및 제2 다이오드를 통해 정류하도록 구성된다.As a technique relating to a bridgeless circuit, an AC-DC converter of U.S. Patent No. 4,412,277 is connected in series between a first diode and a first switching element in series between a positive terminal on the power source side and a positive terminal on the load side, 2 switching element is connected in series to the subsequent stage and is configured to rectify through the first and second diodes by alternately switching the first switching element and the second switching element.

그런데 제1 다이오드가 ON에서 OFF 될 때 제1 다이오드에는 역방향 전압이 걸리게 되고 역방향 전류에 의해 손실이 발생하게 되며, 또한 역방향 전류에 의한 다이오드의 발열과 노이즈가 발생하게 된다.However, when the first diode is turned off from the ON state, a reverse voltage is applied to the first diode, a loss occurs due to the reverse current, and the diode generates heat and noise due to the reverse current.

미국등록특허 제4,412,277호의 개선된 역률을 가지는 교류 직류 변환장치An alternating current direct current converter having improved power factor of U.S. Patent No. 4,412,277

본 발명은 스위칭 동작에 의한 역방향 전류에 의한 다이오드의 역방향 회복 특성을 개선할 수 있는 브리지리스 정전원 공급장치를 제공하려는 데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a bridgeless constant-power source supply device capable of improving a reverse recovery characteristic of a diode due to a reverse current by a switching operation.

또한 본 발명은 순방향에서 역방향으로 또는 역방향에서 순방향으로 인가되는 전압에 의한 다이오드의 발열 및 노이즈 특성을 개선한 브리지리스 정전원 공급장치를 제공하려는 데 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a bridgeless constant-power source supply apparatus which improves the heat generation and noise characteristics of a diode by a voltage applied in a forward direction from the forward direction to the reverse direction or from the reverse direction.

또한 본 발명은 순방향에서 역방향으로 또는 역방향에서 순방향으로 전환될 때 발생되는 고조파에 의한 EMI(Electro Magnetic Interference) 특성을 개선한 브리지리스 정전원 공급장치를 제공하려는 데 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a bridgeless constant-power source supply device which improves EMI (Electro Magnetic Interference) characteristics due to harmonics generated when a forward direction is reversed or a reverse direction is switched to a forward direction.

또한 본 발명은 전원측에서 발생할 수 있는 서지 전압 및 전류로부터 후단의 회로를 보호할 수 있는 브리지리스 정전원 공급장치를 제공하려는 데 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a bridgeless constant-voltage power supply device capable of protecting a circuit at a subsequent stage from a surge voltage and a current that can occur at a power source side.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 언급한 과제로 제한되지 않는다. 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems. Other technical subjects not mentioned will be apparent to those skilled in the art from the following description.

본 발명의 제1 실시예에 따른 브리지리스 정전원 공급장치는 AC 전원에 접속되는 한 쌍의 전원측 입력단자와, 부하에 접속되는 한 쌍의 부하측 출력단자를 가지며, 한 쌍의 부하측 출력단자 사이에는 메인 커패시터(C0), C노드(NC)를 사이에 두고 직렬연결되는 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2), 제1 노드(N1)를 사이에 두고 직렬 연결된 제1 다이오드(D1)와 제1 스위칭 소자(Q1), 제2 노드(N2)를 사이에 두고 직렬 연결된 제2 다이오드(D2)와 제2 스위칭 소자(Q2), 제3 노드(N3)를 사이에 두고 직렬 연결되는 제3-1 다이오드(D3-1)와 제3-2 다이오드(D3-2), 제4 노드(N4)를 사이에 두고 직렬 연결되는 제4-1 다이오드(D4-1)와 제4-2 다이오드(D4-2)가 각각 병렬 연결되고, The bridgeless constant-power source supply device according to the first embodiment of the present invention has a pair of power-source-side input terminals connected to the AC power source and a pair of load-side output terminals connected to the load, and between the pair of load- A first capacitor C1 and a second capacitor C2 connected in series with a main capacitor C0 and a C node NC interposed therebetween, a first diode D1 connected in series with a first node N1 therebetween, A second switching element Q2 and a third node N3 which are connected in series with the first switching element Q1 and the second node N2 interposed therebetween, A 4-1 diode D4-1 connected in series with a 3-1 diode D3-1, a 3-2 diode D3-2 and a 4th node N4 sandwiched therebetween, (D4-2) are connected in parallel,

상기 제2 노드(N2)와 제4 노드(N4) 사이에는 제1-1 인덕터(L1-1)가 연결되며, 제4 노드(N4)와 일단의 전원측 입력단자 사이에는 제1-2 인덕터(L1-2)가 연결되고, 상기 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에는 제2-1 인덕터(L2-1)가 연결되며, 제3 노드(N3)와 타단의 전원측 입력단자 사이에는 제2-2 인덕터(L2-2)가 연결되고,A first 1-1 inductor L1-1 is connected between the second node N2 and the fourth node N4 and a first 1-2 inductor L1-1 is connected between the fourth node N4 and a power- The second node N1 is connected between the first node N1 and the third node N3 and the second node N2 is connected between the third node N3 and the power source side input terminal A second 2-2 inductor L2-2 is connected between the first and second inductors L2 and L3,

상기 C노드(NC)는 직접 연결되는 G노드를 더욱 구비하고, 상기 G노드(NG)와 일단의 전원측 입력단자 사이에는 제5 커패시터(C5)가 연결되며, G노드(NG)와 타단의 전원측 입력단자 사이에는 제6 커패시터(C6)가 연결되고, 상기 G노드(NG)와 Frame Ground(G) 사이에는 방전관(Z)이 연결된다.The C node NC further includes a directly connected G node. A fifth capacitor C5 is connected between the G node NG and a power source input terminal of one end, and a G node NG and a power source side A sixth capacitor C6 is connected between the input terminals and a discharge tube Z is connected between the G node NG and the frame ground G. [

실시예로서, 본 발명에 따른 제1-1 인덕터(L1-1)와 제1-2 인덕터(L1-2)는 커플링된 자속을 공유하며, 상기 제2-1 인덕터(L2-1)와 제2-2 인덕터(L2-2)는 커플링된 자속을 공유한다.As an embodiment, the 1-1 inductor L1-1 and the 1-2 inductor L1-2 according to the present invention share a coupled magnetic flux, and the 2-1 inductor L2-1 and the The 2-2 inductor L2-2 shares the coupled flux.

본 발명의 제2 실시예에 따른 브리지리스 정전원 공급장치는 AC 전원에 접속되는 한 쌍의 전원측 입력단자와, 부하에 접속되는 한 쌍의 부하측 출력단자를 가지며, 한 쌍의 부하측 출력단자 사이에는 메인 커패시터(C0), C노드(NC)를 사이에 두고 직렬연결되는 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2), 제1 노드(N1)를 사이에 두고 직렬 연결된 제1 다이오드(D1)와 제1 스위칭 소자(Q1), 제2 노드(N2)를 사이에 두고 직렬 연결된 제2 다이오드(D2)와 제2 스위칭 소자(Q2), 제3 노드(N3)를 사이에 두고 직렬 연결되는 제3-1 다이오드(D3-1)와 제3-2 다이오드(D3-2), 제4 노드(N4)를 사이에 두고 직렬 연결되는 제4-1 다이오드(D4-1)와 제4-2 다이오드(D4-2)가 각각 병렬 연결되고, The bridgeless constant-power source supply device according to the second embodiment of the present invention has a pair of power-source-side input terminals connected to the AC power source and a pair of load-side output terminals connected to the load, and between the pair of load- A first capacitor C1 and a second capacitor C2 connected in series with a main capacitor C0 and a C node NC interposed therebetween, a first diode D1 connected in series with a first node N1 therebetween, A second switching element Q2 and a third node N3 which are connected in series with the first switching element Q1 and the second node N2 interposed therebetween, A 4-1 diode D4-1 connected in series with a 3-1 diode D3-1, a 3-2 diode D3-2 and a 4th node N4 sandwiched therebetween, (D4-2) are connected in parallel,

상기 제1-2 인덕터(L1-2)의 전단(전원측 방향)과 제2-2 인덕터(L2-2)의 전단에는 제3 커패시터(C3)가 연결되며, 제1-2 인덕터(L1-2)의 후단(부하측 방향)과 제2-2 인덕터(L2-2)의 후단에는 제4 커패시터(C4)가 연결되고, 상기 C노드는 직접 연결되는 G노드를 더욱 구비하고, 상기 G노드(NG)와 일단의 전원측 입력단자 사이에는 제5 커패시터(C5)가 연결되며, G노드(NG)와 타단의 전원측 입력단자 사이에는 제6 커패시터(C6)가 연결되고, 상기 G노드(NG)와 Ground(G) 사이에는 방전관(Z)이 연결된다.The third capacitor C3 is connected to the front end of the first inductor L1-2 and the front end of the second inductor L2-2 and the first and second inductors L1-2 A fourth capacitor C4 is connected to the rear end (load side direction) of the second inductor L2-2 and the rear end of the 2-2 inductor L2-2, and the C node further includes a directly connected G node, And a sixth capacitor C6 is connected between the G-node NG and the power supply-side input terminal of the other end, and the G-node NG and the ground And a discharge tube (Z) is connected between the electrodes (G).

본 발명에 따른 제1 및 제2 스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor), IGFET(Insulated Gate Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor)등 동등의 부품소자 중 어느 하나가 선택될 수 있다.The first and second switching devices according to the present invention may be applied to an IGBT (Insulated Gate Bipolar mode Transistor), a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), an IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor), a BJT (Bipolar Junction Transistor) Any one of the component elements of < / RTI >

본 발명에 따르면, 전원측 서지 전류로부터 발생되는 EMI 노이즈를 감소시킬 수 있다. 또한 스위칭 소자의 동작에 따른 다이오드의 역회복 특성을 개선하고 회로 특성 효율을 높일 수 있다.According to the present invention, EMI noise generated from the surge current on the power source side can be reduced. Also, it is possible to improve the reverse recovery characteristic of the diode according to the operation of the switching element and to improve the circuit characteristic efficiency.

도 1은 종래 기술에 따른 정전원 공급장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전원 공급장치를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전원 공급장치를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 스위칭 소자에 인가되는 스위칭 신호를 설명하기 위한 도면이다.Fig. 1 shows a conventional electrostatic power supply apparatus according to the prior art.
Fig. 2 shows a constant-voltage power supply apparatus according to the first embodiment of the present invention.
Fig. 3 shows a constant-voltage power supply apparatus according to a second embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a switching signal applied to the switching device according to the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

설명에 앞서, 구성요소들을 설명할 때 하나의 구성요소와 다른 구성요소가 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 할 때에는 하나의 구성요소와 다른 구성요소 사이에 추가적인 구성요소가 개재될 수 있다. 또한 하나의 구성요소와 다른 구성요소 사이에 추가적인 구성요소가 없을 경우 직접 연결한다고 표현하거나 직접 접속한다고 표현할 수 있다.Prior to the description, when an element is described as being connected to or connected to another element, an additional element may be interposed between one element and another element. Also, if there is no additional component between one component and another component, it can be expressed as a direct connection or a direct connection.

본원의 설명에 앞서 본원의 정전원 공급장치의 개선된 구성을 명확히 나타내기 위해 종래 기술에 따른 브리지리스 정전원 공급장치를 우선 설명한다.Prior to the description of the present application, the prior art bridgeless electrostatic power supply device according to the prior art will first be described in order to clearly show the improved configuration of the electrostatic power supply device of the present application.

도 1은 종래 기술에 따른 정전원 공급장치를 나타낸 것이다.Fig. 1 shows a conventional electrostatic power supply apparatus according to the prior art.

종래 기술에 따른 정전원 공급장치는 AC 전원에 접속되는 한 쌍의 전원측 입력단자와, 부하에 접속되는 한 쌍의 부하측 출력단자를 가지며, 한 쌍의 부하측 출력단자 사이에는 커패시터(C), 제1 노드(N1)를 사이에 두고 직렬 연결된 제1 메인 다이오드(D1)와 제1 스위칭 소자(Q1), 제2 노드(N2)를 사이에 두고 직렬 연결된 제2 메인 다이오드(D2)와 제2 스위칭 소자(Q2), 제3 노드(N3)를 사이에 두고 직렬 연결되는 제3-1 다이오드(D3-1)와 제3-2 다이오드(D3-2), 제4 노드(N4)를 사이에 두고 직렬 연결되는 제4-1 다이오드(D4-1)와 제4-2 다이오드(D4-2)가 각각 병렬 연결되고, 제2 노드(N2)와 제4 노드(N4)에는 제1 인덕터(L1)가 연결되며, 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3)에는 제2 인덕터(L2)가 연결되고, 제3 노드(N3)와 제4 노드(N4)에는 각각 한 쌍의 전원측 입력단자가 각각 연결되어 있다.The conventional power source supply device has a pair of power source side input terminals connected to the AC power source and a pair of load side output terminals connected to the load. A capacitor (C), a first capacitor A first main diode D1 and a first switching device Q1 connected in series with a node N1 therebetween, a second main diode D2 connected in series with a second node N2 interposed therebetween, The diode D3-1, the diode D3-2, and the fourth node N4, which are connected in series with the third node N3 interposed therebetween, The fourth inductor L4-1 and the fourth inductor D4-2 are connected in parallel and the first inductor L1 is connected to the second node N2 and the fourth node N4. A second inductor L2 is connected to the first node N1 and the third node N3 and a pair of power source input terminals are connected to the third node N3 and the fourth node N4, It is connected.

AC 입력 정방향 반주기 동안 제2 스위칭 소자(Q2)가 OFF 되는 경우, 전원측 입력단자로부터 인가되는 전류는 제1 인덕터(L1), 제2 다이오드(D2), 제1 스위칭 소자(Q1)의 바디 다이오드를 거쳐 제2 인덕터(L2)를 통해 흐르는 경로와, 제1 인덕터(L1), 제2 다이오드(D2), 제3-2 다이오드(D3-2)을 통해 흐르게 되므로, 2개의 경로를 갖게 된다.When the second switching device Q2 is turned off during the AC input forward direction half period, the current applied from the power source side input terminal is supplied to the first inductor L1, the second diode D2, the body diode of the first switching device Q1 Through the first inductor L1, the second diode D2, and the third-second diode D3-2 through the second inductor L2, and thus has two paths.

또한 AC 입력 정방향 반주기 동안 제2 스위칭 소자(Q2)가 ON 되는 경우, 전원측 입력단자로부터 인가되는 전류는 제1 인덕터(L1), 제1 스위칭 소자(Q1)의 바디 다이오드를 거쳐 제2 인덕터(L2)를 통해 흐르는 경로와, 제1 인덕터(L1), 제2 스위칭 소자(Q2), 제3-2 다이오드(D3-2)을 통해 흐르게 되므로, 2개의 경로를 갖게 된다. AC 입력 역방향의 반주기 동안에도 유사하게 전류는 흐르게 된다.When the second switching device Q2 is turned on during the AC input forward direction half period, the current applied from the power source side input terminal is passed through the body diode of the first inductor L1, the first switching device Q1, and the second inductor L2 And flows through the first inductor L1, the second switching device Q2, and the third-second diode D3-2, and thus has two paths. The current flows similarly during the half-period of the AC input.

한편 제2 스위칭 소자(Q2)가 ON에서 OFF가 되고, 제1 스위칭 소자(Q2)가 ON에서 OFF 가 될 때, 제1, 제2 다이오드(D1, D2)에는 역전압에 의한 역회복 전류가 발생하고 이에 따라 노이즈가 발생하며 이로인해 효율이 낮아지게 된다.On the other hand, when the second switching device Q2 is turned from ON to OFF and the first switching device Q2 is turned from ON to OFF, a reverse recovery current due to a reverse voltage is applied to the first and second diodes D1 and D2 And thus noise is generated, which results in lower efficiency.

본 발명에 따른 정전원 공급장치는 전원측으로부터 유입되는 서지, 역전압에 의한 역회복 전류로부터 야기되는 노이즈, EMI를 방지하기 위하여 전원측 및 부하측 부가구성을 가진다.The electrostatic power supply device according to the present invention has a power supply side and a load side structure in order to prevent noise and EMI generated from a reverse recovery current caused by a surge and a reverse voltage flowing from a power supply side.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전원 공급장치를 나타낸 것이다.Fig. 2 shows a constant-voltage power supply apparatus according to the first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시예에 따른 정전원 공급장치는 AC 전원에 접속되는 한 쌍의 전원측 입력단자와, 부하에 접속되는 한 쌍의 부하측 출력단자를 가지며, 한 쌍의 부하측 출력단자 사이에는 메인 커패시터(C0), C노드(NC)를 사이에 두고 직렬연결되는 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2), 제1 노드(N1)를 사이에 두고 직렬 연결된 제1 다이오드(D1)와 제1 스위칭 소자(Q1), 제2 노드(N2)를 사이에 두고 직렬 연결된 제2 다이오드(D2)와 제2 스위칭 소자(Q2), 제3 노드(N3)를 사이에 두고 직렬 연결되는 제3-1 다이오드(D3-1)와 제3-2 다이오드(D3-2), 제4 노드(N4)를 사이에 두고 직렬 연결되는 제4-1 다이오드(D4-1)와 제4-2 다이오드(D4-2)가 각각 병렬 연결되고, The electrostatic power supply device according to the first embodiment of the present invention has a pair of power source side input terminals connected to the AC power source and a pair of load side output terminals connected to the load, A first diode D1 connected in series with a first node N1 sandwiched between a first capacitor C1 and a second capacitor C2 connected in series with a node C0 and a C node NC interposed therebetween; A third diode N3 connected in series between a first diode Q1 and a second diode D2 and a second switch Q2 connected in series with a second node N2 therebetween; A fourth-1 diode D4-1 and a fourth-diode D4-1 connected in series with the first diode D3-1, the third-second diode D3-2, and the fourth node N4 interposed therebetween; -2) are connected in parallel,

상기 제2 노드(N2)와 제4 노드(N4) 사이에는 제1-1 인덕터(L1-1)가 연결되며, 제4 노드(N4)와 일단의 전원측 입력단자 사이에는 제1-2 인덕터(L1-2)가 연결되고, 상기 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에는 제2-1 인덕터(L2-1)가 연결되며, 제3 노드(N3)와 타단의 전원측 입력단자 사이에는 제2-2 인덕터(L2-2)가 연결된다. 이 때, 상기 제1-1 인덕터(L1-1)와 제1-2 인덕터(L1-2)는 커플링된 인덕터를 공유하며, 또한 제2-1 인덕터(L2-1)와 제2-2 인덕터(L2-2)는 커플링된 인덕터를 공유한다.A first 1-1 inductor L1-1 is connected between the second node N2 and the fourth node N4 and a first 1-2 inductor L1-1 is connected between the fourth node N4 and a power- The second node N1 is connected between the first node N1 and the third node N3 and the second node N2 is connected between the third node N3 and the power source side input terminal And a second 2-2 inductor L2-2 is connected between them. At this time, the 1-1 inductor (L1-1) and the 1-2 inductor (L1-2) share a coupled inductor, and the 2-1 inductor (L2-1) and the 2-2 Inductor L2-2 shares the coupled inductor.

추가적으로 본 발명에 따른 정전원 공급장치는 G노드(NG)를 더욱 구비하는데, G노드(NG)와 일단의 전원측 입력단자 사이에는 제5 커패시터(C5)가 연결되며, G노드(NG)와 타단의 전원측 입력단자 사이에는 제6 커패시터(C6)가 연결되고, C노드(NC)는 G노드(NG)와 직접 연결되며, G노드(NG)와 Frame Ground(G) 사이에는 방전관(Z)이 연결된다. 이에 따라 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자가 동작할 때 전원측에 유입되는 서지 전류가 충전과 방전하도록 하여 회로 특성을 향상시키고, 역률과 EMI 노이즈를 개선시킬 수 있다.In addition, the constant power supply apparatus according to the present invention further includes a G node (NG), wherein a fifth capacitor (C5) is connected between the G node (NG) and a power source input terminal at one end, A sixth capacitor C6 is connected between the power supply side input terminal of the first node N3 and the cathode node NC is directly connected to the G node NG and a discharge tube Z is connected between the G node NG and the frame ground G . Accordingly, when the first switching device and the second switching device operate, the surge current flowing into the power source side is charged and discharged, thereby improving the circuit characteristics and improving the power factor and the EMI noise.

한편 전원측으로부터 유입되는 서지 전압 및 전류와, 상기 부하측에 연결된 C노드(NC)로부터 유입되는 서지는 방전관(Z)을 통해 제거할 수 있다.Meanwhile, the surge voltage and current flowing from the power source side and the surge flowing from the C node (NC) connected to the load side can be removed through the discharge tube (Z).

본 발명의 실시예에 따른 정전원 공급장치의 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor), IGFET(Insulated Gate Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor)등 동등의 부품소자 중 어느 하나를 선택할 수 있다.The first switching device and the second switching device of the electrostatic power supply device according to the embodiment of the present invention may be an IGBT (Insulated Gate Bipolar mode Transistor), a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), an IGFET ), BJT (Bipolar Junction Transistor), or the like can be selected.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전원 공급장치를 나타낸 것이다.Fig. 3 shows a constant-voltage power supply apparatus according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2 실시예 따른 정전원 공급장치는 앞서 설명한 제1 실시예에 따른 정전원 공급장치의 제1-2 인덕터와 제2-2 인덕터의 전단(전원측 방향)과 후단(부하측 방향)에 각각 제3 커패시터와 제4 커패시터가 연결된다.The constant-voltage power supply apparatus according to the second embodiment of the present invention is characterized in that the first-second inductor and the second-2-inductor are connected in a front end (power supply side direction) and a rear end (load side direction) of the above- And a third capacitor and a fourth capacitor are connected, respectively.

구체적으로는, 제1-2 인덕터(L1-2)의 전단과 제2-2 인덕터(L2-2)의 전단에는 제3 커패시터(C3)가 연결되며, 제1-2 인덕터(L1-2)의 후단과 제2-2 인덕터(L2-2)의 후단에는 제4 커패시터(C4)가 연결된다. 상기 제3 커패시터(C3)와 제4 커패시터(C4)는 제1-2 인덕터(L1-2)와 제2-2 인덕터(L2-2)를 공유함으로써 저주파만을 통과시켜 EMI 및 고주파 노이즈를 차단할 수 있다.Specifically, the third capacitor C3 is connected to the front end of the first inductor L1-2 and the front end of the second inductor L2-2. The first and second inductors L1-2, And the fourth capacitor C4 is connected to the rear end of the second 2-2 inductor L2-2. The third and fourth capacitors C3 and C4 share the first and second inductors L1-2 and L2-2 to pass only low frequencies to block EMI and high frequency noise have.

도 4는 본 발명에 따른 스위칭 소자에 인가되는 스위칭 신호를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a switching signal applied to the switching device according to the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 스위칭 소자의 드레인(컬렉터)과 노드 사이에는 제1 및 제2 센싱부(S1, S2)가 연결되어 있고, 상기 제1 센싱부는 제1 스위칭 소자와 제1 노드 사이에 연결되고, 제2 센싱부는 제2 스위칭 소자와 제2 노드 사이에 연결된다.Referring to FIGS. 2 and 3, first and second sensing units S1 and S2 are connected between a drain and a node of a switching element, and the first sensing unit includes a first switching element and a first node, And the second sensing unit is connected between the second switching element and the second node.

상기 제1 센싱부로부터 검출되는 센싱값(SA)은 제1 게이트 드라이버 생성부로 입력되고, 상기 제1 게이트 드라이버 생성부는 제1 스위칭 소자의 게이트 신호(GA)를 출력한다. 또한 상기 제2 센싱부로부터 검출되는 센싱값(SB)은 제2 게이트 드라이버 생성부로 입력되고, 상기 제2 게이트 드라이버 생성부는 제2 스위칭 소자의 게이트 신호(GB)를 출력한다.The sensing value (SA) detected from the first sensing unit is input to the first gate driver generating unit, and the first gate driver generating unit outputs the gate signal (GA) of the first switching device. Also, the sensing value SB detected from the second sensing unit is input to the second gate driver generating unit, and the second gate driver generating unit outputs the gate signal GB of the second switching device.

도 4는 제1 센싱부로부터 검출된 센싱값(SA)로부터 제1 스위칭 소자의 게이트 신호(GA)를 생성하는 회로를 나타낸 것이다.4 shows a circuit for generating the gate signal GA of the first switching element from the sensing value SA detected from the first sensing part.

본 발명의 회로가 적용된 다이오드는 원하는 스위치 레그에서 피크 전류를 검출 할 수 있고 스위칭 소자(Q1, Q2)가 모두 OFF일 경우에도 여전히 1개의 스위칭 소자의 바디 다이오드를 통하여 전류가 흐르게 되는데, 이를 검출하여 제어 함으로써 전력 손실을 최소화 한다.The diode to which the circuit of the present invention is applied can detect a peak current in a desired switch leg, and when all the switching elements Q1 and Q2 are OFF, a current still flows through the body diode of one switching element. Thereby minimizing power loss.

본 발명에 게이트 드라이버 생성부(GDGA)는 비교기와, 플립플롭과, 신호 드라이버를 포함한다. 비교기(COMP)는 센싱값(SA)과 톱니파(ST)를 입력받고 센싱값을 기초로 PWM 신호를 생성한다. 플립플롭(FF)에서 미리 설정된 지연시간 후 신호 드라이버(DRIVER)에서 소정의 크기로 변환한 후 게이트 신호(GB)를 출력한다. In the present invention, the gate driver generator (GDGA) includes a comparator, a flip-flop, and a signal driver. The comparator COMP receives the sensed value SA and the sawtooth wave ST and generates a PWM signal based on the sensing value. After the predetermined delay time in the flip-flop FF, the signal driver DRIVER converts the signal to a predetermined size and then outputs the gate signal GB.

이와 같이 구성된 정전원 공급장치의 전류 흐름을 설명하면 다음과 같다.The current flow in the thus configured constant-current source device will now be described.

AC 입력 정방향 반주기 동안 제2 스위칭 소자(Q2)가 OFF 되는 경우, 전원측 입력단자로부터 인가되는 전류는 제1-2 인덕터(L1-2), 제1-1 인덕터(L1-1), 제2 다이오드(D2), 메인 커패시터(C0), 제1 스위칭 소자(Q1)의 바디 다이오드를 거쳐 제2-1 인덕터(L2-1), 제2-2 인덕터(L2-2)를 통해 흐르는 경로와, 제1-2 인덕터(L1-2), 제1-1 인덕터(L1-1), 제2 다이오드(D2), 제3-2 다이오드(D3-2), 제2-2 인덕터(L2-2)을 통해 흐르게 되므로, 2개의 경로를 갖게 된다.When the second switching device Q2 is turned off during the AC input forward direction half period, the current applied from the power source side input terminal is supplied to the first to eighth inductors L1-2, L1-1, The inductor L2-1 and the inductor L2-2 through the body diode of the first switching element Q1 and the body diode of the first switching element Q1 and the path of the current flowing through the second- 1-2 inductor L1-2, a first inductor L1-1, a second diode D2, a third-second diode D3-2, and a second-2 inductor L2-2. So that it has two paths.

또한 AC 입력 정방향 반주기 동안 제2 스위칭 소자(Q2)가 ON 되는 경우, 전원측 입력단자로부터 인가되는 전류는 제1-2 인덕터(L1-2), 제1-1 인덕터(L1-1), 메인 커패시터(C0), 제1 스위칭 소자(Q1)의 바디 다이오드르 거쳐 제2-1 인덕터(L2-1), 제2-2 인덕터(L2-2)를 통해 흐르는 경로와, 제1-2 인덕터(L1-2), 제1-1 인덕터(L1-1), 제2 스위칭 소자(Q2), 제3-2 다이오드(D3-2), 제2-2 인덕터(L2-2)을 통해 흐르게 되므로, 2개의 경로를 갖게 된다. AC 입력 역방향의 반주기 동안에도 유사하게 전류는 흐르게 된다.When the second switching device Q2 is turned on during the AC input forward direction half period, the current applied from the power source side input terminal is supplied to the first to eighth inductors L1-2, L1-1, The inductor L1 and the second inductor L2-2 through the body diode of the first switching element Q1 and the path through the first and second inductors L1 and L2, -2, the first-inductor L1-1, the second switching element Q2, the third-second diode D3-2, and the second-2 inductor L2-2, Path. The current flows similarly during the half-period of the AC input.

만약 서지가 유입될 경우 전류는 제1-2 인덕터(L1-2), 제4-1 다이오드(D4-1), 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2)로 흐르는 경로가 되고, C노드(NC)에서 대부분의 서지 전압, 서지 전류는 방전관으로 흐르게 되고 여분의 전류가 제3-2 다이오드(D3-2)를 유입되므로 서지에 의한 회로 및 소자를 보호할 수 있다.If a surge flows in, the current flows through the first to the first inductor L1-2, the fourth to fourth diode D4-1, the first capacitor C1 and the second capacitor C2, At the node (NC), most of the surge voltage and surge current flows to the discharge tube, and surplus current flows into the 3-2 diode (D3-2), so that surge-related circuits and devices can be protected.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

C : 커패시터
D : 다이오드
L : 인덕터
Z : 방전관
Q : 스위칭 소자
N : 노드
S : 전원
R : 부하
G : Frame GroundC: Capacitor
D: Diode
L: Inductor
Z: discharge tube
Q: Switching element
N: node
S: Power
R: Load
G: Frame Ground

Claims

A pair of power source side input terminals connected to the AC power source, and a pair of load side output terminals connected to the load,
Between a pair of load side output terminals, a first capacitor C1 and a second capacitor C2 connected in series with a C node NC therebetween, a first diode N2 connected in series with a first node N1 therebetween The second switching element Q2 and the third node N3 connected in series with the first switching element Q1 and the second node N2 interposed therebetween, The fourth-1 diode D4-1 and the fourth-diode D4-2 connected in series with the third-third diode D3-1, the third-second diode D3-2, and the fourth node N4, 2 diodes D4-2 are connected in parallel,
A first 1-1 inductor L1-1 is connected between the second node N2 and the fourth node N4 and a first 1-2 inductor L1-1 is connected between the fourth node N4 and a power- L1-2 are connected,
A second -1-1 inductor L2-1 is connected between the first node N1 and the third node N3 and a second 2-2 inductor L2-1 is connected between the third node N3 and the power- L2-2) are connected,
The C-node further includes a directly connected G-node (NG)
A fifth capacitor C5 is connected between the G node NG and one power source side input terminal and a sixth capacitor C6 is connected between the G node NG and the power source side input terminal of the other stage.
A discharge tube (Z) is connected between the G-node (NG) and the frame ground (G)
The first 1-1 inductor L1-1 and the 1-2 inductor L1-2 share a coupled inductor and the 2-1 inductor L2-1 and the 2-2 inductor L2 -2) share a coupled inductor.

A pair of power source side input terminals connected to the AC power source, and a pair of load side output terminals connected to the load,
Between the pair of load side output terminals, a first capacitor C1, a second capacitor C2 and a first node N1 are connected in series with a main capacitor C0 and a node C A second diode D2, a second switching device Q2 and a third node N3 connected in series with a first diode D1 and a first switching device Q1 and a second node N2 interposed therebetween, A fourth diode D4-1 connected in series with a third diode D3-1, a third diode D3-2 and a fourth diode N4 connected in series, 1) and the (4-2) -th diode D4-2 are connected in parallel,
A first 1-1 inductor L1-1 is connected between the second node N2 and the fourth node N4 and a first 1-2 inductor L1-1 is connected between the fourth node N4 and a power- L1-2 are connected,
A second -1-1 inductor L2-1 is connected between the first node N1 and the third node N3 and a second 2-2 inductor L2-1 is connected between the third node N3 and the power- L2-2) are connected,
The third capacitor C3 is connected to the front end of the first inductor L1-2 and the front end of the second inductor L2-2 and the first and second inductors L1-2 And the fourth capacitor C4 is connected to the rear end of the second 2-2 inductor L2-2,
The C-node further includes a directly connected G-node (NG)
A fifth capacitor C5 is connected between the G node NG and one power source side input terminal and a sixth capacitor C6 is connected between the G node NG and the power source side input terminal of the other stage.
A discharge tube (Z) is connected between the G-node (NG) and the frame ground (G)
The first 1-1 inductor L1-1 and the 1-2 inductor L1-2 share a coupled inductor and the 2-1 inductor L2-1 and the 2-2 inductor L2 -2) share a coupled inductor.

The method according to claim 1 or 2,
The first and second switching elements may be any one of an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), an insulated gate field effect transistor (IGFET), and a bipolar junction transistor And a power supply for supplying power to the power supply.