KR101839052B1 - 전력 변환 장치 - Google Patents

전력 변환 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101839052B1
KR101839052B1 KR1020110032545A KR20110032545A KR101839052B1 KR 101839052 B1 KR101839052 B1 KR 101839052B1 KR 1020110032545 A KR1020110032545 A KR 1020110032545A KR 20110032545 A KR20110032545 A KR 20110032545A KR 101839052 B1 KR101839052 B1 KR 101839052B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
output terminal
constant current
power supply
driving voltage
supply unit
Prior art date
Application number
KR1020110032545A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120114789A (ko
Inventor
신봉섭
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020110032545A priority Critical patent/KR101839052B1/ko
Publication of KR20120114789A publication Critical patent/KR20120114789A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101839052B1 publication Critical patent/KR101839052B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0045—Converters combining the concepts of switch-mode regulation and linear regulation, e.g. linear pre-regulator to switching converter, linear and switching converter in parallel, same converter or same transistor operating either in linear or switching mode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 발명은 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제1 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 접지와 연결되는 전원 공급부, 상기 전원 공급부로부터 공급되는 상기 제1 구동 전압을 정전류원으로 변환하여 제2 구동 전압을 출력하며, 반전 입력 단자 및 비반전 출력 단자가 상기 접지에 연결되는 정전류 변환부, 상기 제1 구동 전압 및 상기 제2 구동 전압에 의해 구동되며, 상기 정전류 변환부의 비반전 출력 단자와 접지 사이에 연결되는 부하부를 포함하는 전력 변환 장치를 제공한다.

Description

전력 변환 장치{POWER CONVERTER}
실시예는 전력 변환 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전력 변환 장치는 크게 컨버터(Converter)와 인버터(Inverter)로 구분되며, 컨버터는 교류 성분의 입력 전압을 직류 성분으로 변환하는 전력 변환 장치이고 인버터는 직류 성분의 입력 전압을 교류 성분으로 변환하는 전력 변환 장치이다.
이러한 전력 변환 장치는 전동기, 조명기기 및 각종 통신기기 등에 전력을 공급하기 위하여 사용되며 트랜스포머(Transformer)를 통해 공급되는 전압을 일정 크기의 전압으로 제어하여 상기 장치들을 제어한다.
특히, 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)는 통신기기, TV, 모니터 등의 전자제품에서 여러가지 신호 전달용으로 사용되고 있는데, 신호 전달용으로 사용되는 발광 다이오드는 인가되는 전압이 문턱전압(Threshold)보다 높을 경우에만 발광하게 되고, 문턱전압보다 낮을 경우 발광하지 않는 특성을 지니고 있다.
최근, 조명기기로 사용되는 백열 전구보다 조명 효율이 높은 백색 발광 다이오드가 개발됨에 따라 백열등 또는 형광등과 같은 조명기기를 발광 다이오드로 대체하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 조명용 발광 다이오드는 저휘도의 신호 전달용 발광 다이오드와는 달리 발광 다이오드에 흐르는 전류량이 많고 밝은 빛을 낼 수 있는 고휘도 발광 다이오드를 사용해야 한다.
이러한, 조명 사양에 필요한 휘도를 얻기 위해서는 많은 수의 발광 다이오드를 직렬 또는 병렬로 연결해야 한다. 만약, 일 이상의 발광 다이오드를 직렬로 연결하였을 경우에는 연결된 발광 다이오드의 수에 비례에서 필요한 제어전압이 결정된다. 따라서, 높은 휘도를 얻기 위해서는 높은 구동 전압이 필요하게 되며, 이를 구동하기 위한 정전류 변환 장치는 높은 용량을 가져야만 하였다.
도 1은 종래 전력 변환 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 종래 전력 변환 장치는 교류 성분의 입력 전압(Vin)을 인가받아 직류 성분으로 출력하는 전원 공급부(11), 전원 공급부(11)로부터 출력되는 전압을 인가받아 이를 정전류원으로 변환하여 출력하는 정전류 변환부(12)를 포함하여 구성된다. 한편, 부하부(13)는 정전류 변환부(12)로부터 출력되는 구동 전압에 의해서만 구동된다. 따라서, 정전류 변환부(12)가 부하부(13)의 용량 이상의 출력 용량을 가졌어야만 했다.
따라서, 작은 출력 용량을 가지는 정전류 변환부로도 큰 용량의 부하부를 제어할 수 있으면서도 간소화된 회로 구성을 가질 수 있는 전력 변환 장치에 대한 개발이 시급한 실정이다.
실시예는 작은 출력 용량을 가지면서도 큰 용량의 부하부를 제어할 수 있는 정전류 변환부를 포함하는 전력 변환 장치를 제공한다.
실시예에 따르면, 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제1 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 접지와 연결되는 전원 공급부, 상기 전원 공급부로부터 공급되는 상기 제1 구동 전압을 정전류원으로 변환하여 제2 구동 전압을 출력하며, 반전 입력 단자 및 비반전 출력 단자가 상기 접지에 연결되는 정전류 변환부, 상기 제1 구동 전압 및 상기 제2 구동 전압에 의해 구동되며, 상기 정전류 변환부의 비반전 출력 단자와 접지 사이에 연결되는 부하부를 포함하는 전력 변환 장치가 제공된다.
또한, 실시예에 따르면, 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제1 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 접지와 연결되는 전원 공급부, 상기 전원 공급부로부터 공급되는 상기 제1 구동 전압을 정전류원으로 변환하여 제2 구동 전압을 출력하며, 반전 입력 단자 및 비반전 출력 단자가 상기 접지에 연결되는 정전류 변환부를 포함하고, 상기 정전류 변환부는, 일단이 상기 전원 공급부의 비반전 출력 단자와 연결되는 인덕터, 드레인이 상기 인덕터의 타단에 연결되고 소스가 접지와 연결되는 스위칭 수단, 애노드가 상기 스위칭 수단의 드레인에 연결되는 다이오드, 상기 인덕터의 상기 일단과 상기 다이오드의 캐소드 사이에 연결되는 커패시터를 포함하는 전력 변환 장치가 제공된다.
한편, 다른 실시예에 따르면, 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제1 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 접지와 연결되는 제1 전원 공급부, 상기 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제2 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 상기 접지에 연결되는 제2 전원 공급부, 상기 제2 전원 공급부로부터 공급되는 상기 제2 구동 전압을 정전류원으로 변환시켜 제3 구동 전압을 출력하며, 반전 입력 단자 및 비반전 출력 단자가 상기 접지에 연결되는 정전류 변환부, 상기 제1 구동 전압 및 상기 제3 구동 전압에 의해 구동되며, 상기 정전류 변환부의 반전 출력 단자와 상기 제1 전원 공급부의 비반전 출력 단자 사이에 연결되는 부하부를 포함하는 전력 변환 장치가 제공된다.
또 다른 실시예에 따르면, 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제1 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 접지와 연결되는 제1 전원 공급부, 상기 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제2 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 상기 접지에 연결되는 제2 전원 공급부, 상기 제2 전원 공급부로부터 공급되는 상기 제2 구동 전압을 정전류원으로 변환시켜 제3 구동 전압을 출력하며, 반전 입력 단자 및 비반전 출력 단자가 상기 접지에 연결되는 정전류 변환부를 포함하고, 상기 정전류 변환부는, 드레인이 상기 제2 전원 공급부의 비반전 출력 단자에 연결되는 스위칭 수단; 일단이 상기 스위칭 수단의 소스에 연결된 인덕터; 캐소드가 상기 스위칭 수단의 소스에 연결되는 다이오드; 및 상기 인덕터의 타단과 상기 다이오드의 애노드 사이에 연결되는 커패시터;를 포함하는 전력 변환 장치가 제공된다.
또 다른 실시예에 따르면, 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제1 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 접지와 연결되는 전원 공급부; 상기 전원 공급부로부터 공급되는 상기 제1 구동 전압을 정전류원으로 변환하여 제2 구동 전압을 출력하며, 반전 입력 단자가 상기 접지에 연결되는 정전류 변환부; 및 상기 제1 구동 전압 및 상기 제2 구동 전압에 의해 구동되며, 상기 정전류 변환부의 반전 출력 단자와 상기 전원 공급부의 비반전 출력 단자 사이에 연결되는 부하부;를 포함하는 전력 변환 장치가 제공된다.
또 다른 실시예에 따르면, 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제1 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 접지와 연결되는 전원 공급부; 및 상기 전원 공급부로부터 공급되는 상기 제1 구동 전압을 정전류원으로 변환하여 제2 구동 전압을 출력하며, 반전 입력 단자가 상기 접지에 연결되는 정전류 변환부;를 포함하고, 상기 정전류 변환부는, 드레인이 상기 전원 공급부의 비반전 출력 단자에 연결되는 스위칭 수단; 일단이 상기 스위칭 수단의 소스에 연결된 인덕터; 캐소드가 상기 스위칭 수단의 소스에 연결되는 다이오드; 및 상기 인덕터의 타단과 상기 다이오드의 애노드 사이에 연결되는 커패시터;를 포함하는 전력 변환 장치가 제공된다.
실시예에 따르면, 전원 공급부와 정전류 변환부로부터 출력되는 구동 전압에 의해 부하부가 구동되기 때문에 정전류 변환부가 담당하여야 할 전력이 현저히 감소될 수 있다.
또한, 실시예에 따르면, 전원공급부와 정전류 변환부가 공통의 접지를 사용할 수 있기 때문에 전체 회로의 구성이 간소화될 수 있다.
도 1은 종래 전력 변환 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전력 변환 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전력 변환 장치의 상세 구성을 나타내는 회로도이다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 실시예에 따른 전력 변환 장치를 설명한다.
전력 변환 장치의 전체 구성
제1 실시예
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 변환 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 변환 장치는 외부로부터 인가되는 교류 성분의 입력 전압(Vin)을 직류 성분의 제1 구동 전압(V1) 및 제2 구동 전압(V2)으로 각각 출력하는 제1 전원 공급부(110) 및 제2 전원 공급부(120), 제2 전원 공급부(120)로부터 공급되는 제2 구동 전압(V2)을 정전류원으로 변환시켜 제3 구동 전압(V3)으로 출력하는 정전류 변환부(130)를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 제1 전원 공급부(110)의 출력 단자와 정전류 변환부(130)의 반전 출력 단자 사이에 연결되는 부하부(140)는 제1 전원 공급부(110)로부터 공급되는 제1 구동 전압(V1)과 정전류 변환부(130)의 반전 출력 단자로부터 출력되는 반전된 제3 구동 전압(V3)의 차에 해당하는 전압에 의해 구동된다. 즉, 부하부(140)는 제1 구동 전압(V1)과 제3 구동 전압(V3)의 합에 해당하는 전압에 의해 구동된다.
도면에서는 부하부(140)가 제1 전원 공급부(110)의 출력 단자와 정전류 변환부(130)의 반전 출력 단자 사이에 연결되는 것으로 예시되었으나, 부하부(140)는 정전류 변환부(130)의 비반전 출력 단자와 접지 사이에 연결되어도 족하다. 이 경우 정전류 변환부(130)의 비반전 출력 단자는 제1 구동 전압(V1)과 제3 구동 전압(V3)의 합에 해당하는 전위를 갖게 되므로 이 경우에도 역시 부하부(140)는 제1 구동 전압(V1)과 제3 구동 전압(V3)의 합에 해당하는 전압에 의해 구동된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 부하부(140)의 구동을 선택적으로 제어하기 위한 구동 제어부(150)가 더 포함될 수 있다. 구동 제어부(150)는 전원 공급부(110, 120) 및 정전류 변환부(130)를 제어함으로써 부하부(140)의 구동시간을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제1 전원 공급부(110) 및 제2 전원 공급부(120)의 반전 출력 단자는 접지에 공통으로 연결된다. 또한, 제1 전원 공급부(110)의 비반전 출력 단자는 부하부(140)의 일단에 연결되며, 제2 전원 공급부(120)의 비반전 출력 단자는 정전류 변환부(130)의 비반전 출력 단자에 연결된다.
정전류 변환부(130)는 제2 전원 공급부(120)로부터 출력되는 제2 구동 전압(V2)을 정전류원으로 변환하여 출력한다. 부하부(140)는 제1 전원 공급부(110)로부터 출력되는 제1 구동 전압(V1)과 정전류 변환부(130)로부터 출력되는 전압(V3)의 합에 해당하는 전압에 의해 구동된다.
본 발명의 실시예에 따른 정전류 변환부(130)의 반전 입력 단자와 비반전 출력 단자는 접지와 연결된다. 한편, 정전류 변환부(130)의 반전 출력 단자는 부하부(140)에 연결된다.
본 발명의 실시예에 따른 부하부(140)는 소정의 저항값을 갖는 일 이상의 소자들로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)가 직렬 또는 병렬로 연결되어 부하부(140)를 구성할 수 있다.
본 발명의 전력 변환 장치에 따르면 부하부(140)가 정전류 변환부(130)로부터 공급되는 제3 구동 전압(V3)과 제1 전원 공급부(110)로부터 공급되는 제1 구동 전압(V1)에 의해 구동된다. 따라서, 정전류 변환부(130)는 부하부(140)를 구동시키기 위해 필요한 전력 중 제1 전원 공급부(110)가 공급하는 전력 외의 전력만을 공급하면 되며, 이에 따라 작은 용량의 정전류 변환부(130)로도 큰 전력의 부하부(140)를 안정적으로 제어할 수 있다.
또한, 예를 들어, 부하부(140)가 복수 개의 발광 다이오드로 이루어진 경우라면, 부하부(140)가 구동되기 위해서는 발광 다이오드의 특성상 순방향 전압 강하의 값보다 더 큰 전압이 필요한데, 제1 전원 공급부(110)의 출력 전압이 순방향 전압 강하의 값보다 작더라도 정전류 변환부(130)로부터 공급되는 전력에 의해 부하부(140)가 구동될 수 있게 된다.
만약 부하부(140)가 200W의 용량을 갖는 발광 다이오드로 이루어져 있고, 정전류 변환부(130)의 입력 전압(V2)이 90V, 부하부(140)를 구성하는 발광 다이오드의 순방향 전압 강하(Vft)가 100V이라고 가정하면, 부하부(140)를 구동시키기 위해 필요한 정전류 변환부(130)의 최소 출력 용량(PL)은 다음과 같이 구해진다.
먼저, 부하부(140)의 동작 전류(IL)는 다음의 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112011025693854-pat00001
다음으로, 수학식 2에 의해 정전류 변환부(130)의 최소 출력 용량이 산출된다.
Figure 112011025693854-pat00002
따라서, 20W의 출력 용량을 갖는 정전류 변환부(130)만으로도 200W의 용량을 갖는 부하부(140)를 제어할 수가 있다.
또한, 정전류 변환부(130)의 효율(EL)이 75%라고 가정할 때, 부하부(140)의 구동 효율(EP)을 계산하면 다음과 같다. 먼저, 정전류 변환부(130)에 의해 소비되는 전력(PC)은 다음과 같이 계산된다.
Figure 112011025693854-pat00003
다음으로, 부하부(140)의 구동 효율(EP)을 계산하면 다음과 같다.
Figure 112011025693854-pat00004
정전류 변환부(130)의 효율이 75%만 되어도 전체적인 효율은 96.77%가 되므로, 효율면에서도 큰 이점을 볼 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 변환 장치의 구성을 설명하기로 한다.
제2 실시예
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 변환 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 변환 장치에 있어서는 전원 공급부(100)가 하나로 구성되어 있음을 알 수 있다. 즉, 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 제1 실시예에서는 제1 전원 공급부(110)와 제2 전원 공급부(120)가 별도의 전원 공급부로 구성되나, 본 발명의 제2 실시예에서는 도 2의 제1 전원 공급부(110)와 제2 전원 공급부(120)가 하나의 전원 공급부(100)로 대체되어 구현될 수도 있다.
이 경우에는, 전원 공급부(100)의 비반전 출력 단자가 정전류 변환부(130)의 비반전 입력 단자에 연결됨과 동시에 부하부(140)의 일단에도 연결될 수 있다. 전원 공급부(100)의 반전 출력 단자는 도 2의 제1 전원 공급부(110) 및 제2 전원 공급부(120)의 반전 출력 단자와 마찬가지로 접지에 연결된다.
부하부(140)는 전원 공급부(100)의 비반전 출력 단자와 정전류 변환부(130)의 반전 출력 단자 사이에 연결된다. 이에 따라, 부하부(140)는 전원 공급부(100)의 출력 전압인 구동 전압(VD)과 정전류 변환부(130)의 반전 출력 단자의 전위차에 해당하는 전압에 의해 구동된다. 즉, 부하부(140)는 전원 공급부(100)의 출력인 구동 전압(VD)과 정전류 변환부(130)의 출력인 제3 구동 전압(V3)의 합에 의해 구동된다.
전원 공급부(100)가 하나로 구현될 수 있다는 것 외의 모든 구성은 도 2에 도시되는 전력 변환 장치와 동일한 바, 나머지 구성요소에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
제3 실시예
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 변환 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 변환 장치는 도 3에 도시되는 본 발명의 제2 실시예와 실질적으로 동일한 구성을 갖지만, 부하부(140)의 위치에서 차이를 갖는다.
구체적으로, 제2 실시예에서는 부하부(140)의 양단이 전원 공급부(100)의 비반전 출력 단자와 정젼류 변환부(130)의 반전 출력 단자 사이에 연결되지만, 제3 실시예에서는 부하부(140)의 양단이 정전류 변환부(130)의 비반전 출력 단자와 접지 사이에 연결된다. 이에 따라 정전류 변환부(130)의 반전 출력 단자는 전원 공급부(100)의 비반전 출력 단자에 직접적으로 연결된다.
정전류 변환부(130)의 비반전 출력 단자의 전위는 전원 공급부(100)의 출력 전압인 구동 전압(VD)과 같으므로, 부하부(140)는 전원 공급부(100)의 출력인 구동 전압(VD)에 정전류 변환부(130)의 출력 전압인 제3 구동 전압(V3)을 합한 크기의 전압에 의해 구동된다. 즉, 제3 실시예에 따르면 부하부(140)는 정전류 변환부(130)의 비반전 출력 단자의 전위값에 해당하는 전압에 의해 구동되는데, 이는 제2 실시예에서와 마찬가지로 전원 공급부(100)의 출력인 구동 전압(VD)과 정전류 변환부(130)의 출력인 제3 구동 전압(V3)의 합과 같아진다.
이 외의 구성은 제2 실시예에서와 동일한 바, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 전력 변환 장치의 상세 회로 구성에 대해 설명하기로 한다.
전력 변환 장치의 회로도
제1 실시예
도 5는 도 2에 도시되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 변환 장치의 상세 구성을 나타내는 회로도이다.
도 5를 참조하면, 제1 전원 공급부(110) 및 제2 전원 공급부(120)는 정류부(111, 121), 변압부(T1, T2), 정류 다이오드(D1, D2), 커패시터(C1, C2)를 포함할 수 있다. 또한, PFC(Power Factor Correction) 스위칭 수단(Qp) 및 PFC 제어부(112, 122)가 더 포함될 수 있다.
정류부(111, 121)는 일 이상의 다이오드로 구성되며, 입력 전압(Vin)을 정류시키는 기능을 수행한다.
변압부(T1, T2)는 정류부(111, 121)에 의해 정류된 입력 전압을 변압한다. 변압부(T1, T2)는 1차측과 2차측으로 구성되는데 1차측과 2차측의 코일 권선비에 따라 변압 조건이 달라질 수 있다. 이는 자명한 사항인 바, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
변압부(T1, T2)에 의해 변압되어 2차측으로 유기된 전압은 정류 다이오드(D1, D2)에 의해 정류된다. 한편, 커패시터(C1, C2)는 정류 다이오드(D1, D2)에 의해 정류된 전압을 평활시켜 각각 제1 구동 전압(V1) 및 제2 구동 전압(V2)으로 출력한다.
PFC 제어부(112, 122)는 구동 제어부(150)와 연결되고, 구동 제어부(150)로부터 공급되는 제1 제어신호(S1)에 의해 제어된다. PFC 제어부(112, 122)는 부하부(140)가 작동될 필요가 없는 구간(예를 들어, 부하부(140)가 발광 다이오드로 구성되는 경우에는 디밍(dimming) 구간)에 PFC 스위칭 수단(Qp)을 오프시키고, 부하부(140)가 작동되어야 하는 구간에 PFC 스위칭 수단(Qp)을 온 시킨다. PFC 제어부(112, 122)는 이러한 방식으로 PFC 스위칭 수단(Qp)의 온/오프를 제어하기 위한 스위칭 제어신호(Sp)를 출력한다.
PFC 스위칭 수단(Qp)은 변압부(T1, T2)의 동작 여부를 결정한다. PFC 스위칭 수단(Qp)이 오프되는 경우에는 변압부(T1, T2)의 동작, 즉, 1차측에서부터 2차측으로의 전압 여기가 차단되고, PFC 스위칭 수단(Qp)이 온되는 경우에는 변압부(T1, T2)가 동작한다. 전술한 바와 같이 PFC 스위칭 수단(Qp)은 PFC 제어부(112, 122)로부터의 스위칭 제어신호(Sp)에 의해 제어되며, 접지와 연결된다.
이상에서는 제1 전원 공급부(110) 및 제2 전원 공급부(120)의 회로 구성으로서 한 가지 예를 설명하였으나, 상기 예시한 회로의 변형예인 플라이백 컨버터(Flyback converter), 포워드 컨버터(Forward converter), 하프 브리지 컨버터(Half-Bridge Converter), 풀브리지 컨버터(Full-Bridge Converter), 푸시풀 컨버터(Push-Full Converter) 등으로 구성될 수도 있음은 물론이다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 정전류 변환부(130)는 스위칭 수단(Qs), 인덕터(L), 정류 다이오드(D3), 커패시터(C3), 스위칭 제어부(131)를 포함하여 구성될 수 있다.
스위칭 수단(Qs)의 드레인은 제2 전원 공급부(120)의 비반전 출력 단자에 연결되며, 소스는 인덕터(L)의 일단에 연결된다. 스위칭 수단(Qs)의 게이트는 스위칭 제어부(131)와 연결된다. 한편, 인덕터(L)의 일단은 스위칭 수단(Qs)의 소스 및 정류 다이오드(D3)의 캐소드와 공통으로 연결되며 타단은 커패시터(C3)의 일단과 함께 연결되어 정전류 변환부(130)의 비반전 출력 단자로서 기능한다. 커패시터(C3)의 타단은 정류 다이오드(D3)의 애노드와 연결되어 정전류 변환부(130)의 반전 출력 단자로서 기능한다. 즉, 정류 다이오드(D3)의 캐소드는 인덕터(L)의 일단에 연결되며, 애노드는 커패시터(C3)의 타단에 연결된다.
스위칭 제어부(131)는 구동 제어부(150)로부터 부하부(140)를 구동시키기 위한 제2 제어신호(S2)를 공급받아 스위칭 수단(Qs)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다. 부하부(140)가 구동되어야 하는 구간에서 제2 제어신호(S2)를 공급받으면 스위칭 제어부(131)는 하이 레벨의 스위칭 제어신호(Sq)를 출력한다. 이러한 하이 레벨의 스위칭 제어신호(Sq)에 의해 스위칭 수단(Qs)이 온되고, 정전류 변환부(130)는 인덕터(L)와 커패시터(C3)를 통해 제2 구동 전압(V2)을 정전류원으로 변환시켜 제3 구동 전압(V3)으로 출력한다. 한편, 구동 제어부(150)로부터 부하부(140)의 구동을 정지시키기 위한 제2 제어신호(S2)를 공급받으면 스위칭 제어부(131)는 스위칭 수단(Qs)을 오프시키기 위한 로우 레벨의 스위칭 제어신호(Sq)를 출력한다. 이에 따라 스위칭 수단(Qs)은 오프되며, 정전류 변환부(130)는 정전류원 변환 동작을 하지 못하게 되며, 제3 구동 전압(V3)으로서는 커패시터(C3)에 기 저장되었던 전압만이 출력된다. 따라서, 부하부(140)를 제어할 수 있을 만큼의 충분한 구동 전압이 공급되지 않게 되어 부하부(140)는 동작을 멈추게 된다.
이상에서는 정전류 변환부(130)가 벅 부스트 컨버터(Buck-Boost Converter)로 구성되는 일례를 설명하였으나, 이의 변형예인 부스트 컨버터(Boost Converter), 벅 컨버터(Buck Converter), 세픽 컨버터(Sepic Converter), 쿡 컨버터(Cuk Converter) 등으로 구성될 수도 있음은 물론이다.
제2 실시예
도 6는 도 3에 도시되는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 변환 장치의 상세 구성을 나타내는 회로도이다.
도 6를 참조하면, 전원 공급부(100)의 상세 회로 구성은 도 5에 도시되는 제1 전원 공급부(110) 및 제2 전원 공급부(120)의 구성과 동일하게 형성될 수 있다는 것을 알 수 있다.
구체적으로, 전원 공급부(100) 또한 정류부(101), 변압부(T1), 정류 다이오드(D1), 커패시터(C1)를 포함할 수 있다. 또한, PFC(Power Factor Correction) 스위칭 수단(Qp) 및 PFC 제어부(102)가 더 포함될 수 있다.
도 5에 도시되는 회로의 구성과 다른 점은 제1 전원 공급부(110)와 제2 전원 공급부(120)가 하나의 전원 공급부(100)로 대체되었다는 점, 전원 공급부(100)의 비반전 출력 단자로부터 나오는 출력 신호가 부하부(140)에 공급됨과 동시에 정전류 변환부(130)의 비반전 입력 단자에 연결된다는 점이다.
이 외의 다른 구성요소의 기능 및 그 구성은 모두 도 5에 도시되는 바와 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 전력 변환 장치에 따르면, 제1 전원 공급부(110)와 제2 전원 공급부(120)를 하나의 전원 공급부(100)로 구현하여 회로 구성을 간소화할 수 있다. 또한, 도 2에 도시되는 바와 같이 제1 전원 공급부(110), 제2 전원 공급부(120) 및 정전류 변환부(130)가 접지를 공통으로 사용할 수 있으며, 무엇보다도 부하부(140)의 동작을 위해 필요한 구동 전압 중 일부만을 정전류 변환부(130)가 담당하면 되므로, 작은 출력 용량을 갖는 정전류 변환부(130)만으로도 큰 용량의 부하부(140)를 동작시킬 수 있다.
제3 실시예
도 7은 도 4에 도시되는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력 변환 장치의 상세 구성을 나타내는 회로도이다.
도 7을 참조하면, 전원 공급부(100)의 회로 구성은 도 6에 도시되는 전원 공급부(100)의 구성과 동일하게 형성될 수 있다는 것을 알 수 있다.
한편, 정전류 변환부(130)의 구성은 여러가지 형태로 달라질 수 있으며, 그 중 하나의 예를 도시한 도 7의 정전류 변환부(130)를 설명하면 다음과 같다.
정전류 변환부(130)는 도 6에서와 마찬가지로 스위칭 수단(Qs), 인덕터(L), 정류 다이오드(D3), 커패시터(C3), 스위칭 제어부(131)를 포함할 수 있다.
인덕터(L)의 일단은 전원 공급부(100)의 비반전 출력 단자 및 커패시터(C3)의 일단과 연결되고, 타단은 스위칭 수단(Qs)의 드레인 및 정류 다이오드(D3)의 애노드와 공통으로 연결된다.
스위칭 수단(Qs)의 소스는 접지에 연결되며, 게이트는 스위칭 제어부(131)와 연결된다. 한편, 정류 다이오드(D3)의 캐소드와 인덕터(L)의 일단 사이에는 커패시터(C3)가 연결된다. 커패시터(C3)의 양단이 각각 정전류 변환부(130)의 반전/비반전 출력 단자가 된다.
이 외의 다른 구성요소의 기능 및 그 구성은 모두 도 6에 도시되는 바와 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 7에 도시되는 정전류 변환부(130)의 세부 회로 구성은 도 2에 도시되는 정전류 변환부(130)에 적용될 수도 있다. 즉, 도 5에 도시되는 정전류 변환부(130)의 회로가 도 7에 도시되는 정전류 변환부(130)의 회로로 대체되어도 된다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 전원 공급부
110: 제1 전원 공급부
111: 정류부
112: PFC 제어부
120: 제2 전원 공급부
121: 정류부
122: PFC 제어부
130: 정전류 변환부
131: 스위칭 제어부
140: 부하부
150: 구동 제어부

Claims (9)

  1. 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제1 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 접지와 연결되는 전원 공급부;
    상기 전원 공급부로부터 공급되는 상기 제1 구동 전압을 정전류원으로 변환하여 제2 구동 전압을 출력하며, 반전 입력 단자가 상기 접지에 연결되는 정전류 변환부; 및
    상기 제1 구동 전압 및 상기 제2 구동 전압에 의해 구동되며, 상기 정전류 변환부의 비반전 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 부하부;
    를 포함하는 전력 변환 장치.
  2. 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제1 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 접지와 연결되는 전원 공급부; 및
    상기 전원 공급부로부터 공급되는 상기 제1 구동 전압을 정전류원으로 변환하여 제2 구동 전압을 출력하며, 반전 입력 단자 및 비반전 출력 단자가 상기 접지에 연결되는 정전류 변환부;를 포함하고,
    상기 정전류 변환부는,
    일단이 상기 전원 공급부의 비반전 출력 단자와 연결되는 인덕터;
    드레인이 상기 인덕터의 타단에 연결되고 소스가 접지와 연결되는 스위칭 수단;
    애노드가 상기 스위칭 수단의 드레인에 연결되는 다이오드; 및
    상기 인덕터의 상기 일단과 상기 다이오드의 캐소드 사이에 연결되는 커패시터를 포함하는 전력 변환 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 정전류 변환부는,
    상기 스위칭 수단을 온/오프를 시키는 제어신호를 상기 스위칭 수단의 게이트에 공급하는 제어부를 더 포함하는 전력 변환 장치.
  4. 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제1 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 접지와 연결되는 제1 전원 공급부;
    상기 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제2 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 상기 접지에 연결되는 제2 전원 공급부;
    상기 제2 전원 공급부로부터 공급되는 상기 제2 구동 전압을 정전류원으로 변환시켜 제3 구동 전압을 출력하며, 반전 입력 단자가 상기 접지에 연결되는 정전류 변환부; 및
    상기 제1 구동 전압 및 상기 제3 구동 전압에 의해 구동되며, 상기 정전류 변환부의 반전 출력 단자와 상기 제1 전원 공급부의 비반전 출력 단자 사이에 연결되는 부하부;
    를 포함하는 전력 변환 장치.
  5. 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제1 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 접지와 연결되는 제1 전원 공급부;
    상기 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제2 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 상기 접지에 연결되는 제2 전원 공급부; 및
    상기 제2 전원 공급부로부터 공급되는 상기 제2 구동 전압을 정전류원으로 변환시켜 제3 구동 전압을 출력하며, 반전 입력 단자 및 비반전 출력 단자가 상기 접지에 연결되는 정전류 변환부;를 포함하고,
    상기 정전류 변환부는,
    드레인이 상기 제2 전원 공급부의 비반전 출력 단자에 연결되는 스위칭 수단;
    일단이 상기 스위칭 수단의 소스에 연결된 인덕터;
    캐소드가 상기 스위칭 수단의 소스에 연결되는 다이오드; 및
    상기 인덕터의 타단과 상기 다이오드의 애노드 사이에 연결되는 커패시터;를 포함하는 전력 변환 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정전류 변환부는,
    상기 스위칭 수단을 온/오프를 시키는 제어신호를 상기 스위칭 수단의 게이트에 공급하는 제어부를 더 포함하는 전력 변환 장치.
  7. 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제1 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 접지와 연결되는 전원 공급부;
    상기 전원 공급부로부터 공급되는 상기 제1 구동 전압을 정전류원으로 변환하여 제2 구동 전압을 출력하며, 반전 입력 단자가 상기 접지에 연결되는 정전류 변환부; 및
    상기 제1 구동 전압 및 상기 제2 구동 전압에 의해 구동되며, 상기 정전류 변환부의 반전 출력 단자와 상기 전원 공급부의 비반전 출력 단자 사이에 연결되는 부하부;
    를 포함하는 전력 변환 장치.
  8. 입력 전압을 인가받아 비반전 출력 단자로 제1 구동 전압을 출력하고, 반전 출력 단자는 접지와 연결되는 전원 공급부; 및
    상기 전원 공급부로부터 공급되는 상기 제1 구동 전압을 정전류원으로 변환하여 제2 구동 전압을 출력하며, 반전 입력 단자가 상기 접지에 연결되는 정전류 변환부;를 포함하고,
    상기 정전류 변환부는,
    드레인이 상기 전원 공급부의 비반전 출력 단자에 연결되는 스위칭 수단;
    일단이 상기 스위칭 수단의 소스에 연결된 인덕터;
    캐소드가 상기 스위칭 수단의 소스에 연결되는 다이오드; 및
    상기 인덕터의 타단과 상기 다이오드의 애노드 사이에 연결되는 커패시터;를 포함하는 전력 변환 장치.
  9. 제1항, 제4항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부하부는 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 일 이상의 발광 다이오드를 포함하는 전력 변환 장치.
KR1020110032545A 2011-04-08 2011-04-08 전력 변환 장치 KR101839052B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110032545A KR101839052B1 (ko) 2011-04-08 2011-04-08 전력 변환 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110032545A KR101839052B1 (ko) 2011-04-08 2011-04-08 전력 변환 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120114789A KR20120114789A (ko) 2012-10-17
KR101839052B1 true KR101839052B1 (ko) 2018-03-16

Family

ID=47283856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110032545A KR101839052B1 (ko) 2011-04-08 2011-04-08 전력 변환 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101839052B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114884348A (zh) * 2022-06-06 2022-08-09 湖北工业大学 一种Buck-Boost型单开关多路恒流输出变换器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4082248B2 (ja) 2003-03-12 2008-04-30 松下電工株式会社 電源装置及び放電灯点灯装置
US20090141519A1 (en) 2007-11-29 2009-06-04 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Dc/dc converter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4082248B2 (ja) 2003-03-12 2008-04-30 松下電工株式会社 電源装置及び放電灯点灯装置
US20090141519A1 (en) 2007-11-29 2009-06-04 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Dc/dc converter

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120114789A (ko) 2012-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100950913B1 (ko) 전력변환장치
US8044600B2 (en) Brightness-adjustable LED driving circuit
US8823278B2 (en) DC power source unit and LED lamp system
EP2177081A1 (en) Solid state lighting system and a driver integrated circuit for driving light emitting semiconductor devices
JP2013118133A (ja) 点灯装置およびそれを備えた照明器具
JP5991614B2 (ja) 発光素子点灯装置およびそれを用いた照明器具
US8400077B2 (en) Power supply circuit for powering light emitting diode
JP2013118131A (ja) 点灯装置およびそれを備えた照明器具
US20140049730A1 (en) Led driver with boost converter current control
JP6173658B2 (ja) 電源装置および照明装置
KR20110136537A (ko) 과전압 보호와 정전류 구동을 위한 ｌｅｄ 구동 회로 및 방법
US8508154B2 (en) Lighting devices
KR100966339B1 (ko) 조명 구동장치
US8111015B2 (en) Brightness-adjustable illumination driving system
CN110521284B (zh) Led照明驱动器及驱动方法
KR101839052B1 (ko) 전력 변환 장치
KR101472824B1 (ko) 엘이디 조명기구용 전원공급장치
de Britto et al. Zeta DC/DC converter used as led lamp drive
KR101766458B1 (ko) 전력 변환 장치
US20110169416A1 (en) Discontinuous current regulator circuit for driving light-emitting diodes
KR20120014320A (ko) 조명장치용 전원 공급장치
KR101474077B1 (ko) 발광 다이오드 구동 회로
KR20120104788A (ko) 벅부스트형 발광 다이오드 전원장치
US11930571B2 (en) Solid-state lighting with a luminaire phase-dimming driver
KR101382708B1 (ko) 전원공급회로

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant