KR102054359B1 - 직류전압 - 펄스전압 변환방법 - Google Patents

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Abstract

개시된 직류 전압 대 펄스 전압 변환 방법에서, 조정 가능한 펄스 비를 갖는 일련의 스퀘어 펄스가 생성되어 유도성 부하를 직류 전압의 전원에 연결하는 것을 주기적으로 제어하고, 따라서 상기 유도성 부하를 포함하는 회로에서 펄스 전류가 생성되고, 상기 펄스 전류는 상기 회로 내의 전자 제어 저항기에 의해 제한되어 상기 직류 전압을 펄스 전압으로 변환함으로써 환경에 방사되는 전자기 노이즈의 레벨을 조정하는 것이 달성된다.

Description

직류전압 - 펄스전압 변환방법
제안된 공학 솔루션은 전기 공학에 관한 것으로, 환경에 방출되는 전자기 노이즈의 레벨이 감소된 펄스 전원 공급 장치에 사용될 수 있고, DC 전압 펄스 변환을 위한 용량(capacities) 중에서 추가적인 기술로 사용될 수 있다.
잘 알려진 유사한 설계로, 예를 들어 2011년 12월 15일 공개된 US 20110305048 A1은 다음과 같은 주요특징의 집합을 포함한다:
- 직류 전압을 제공하는 단계;
- 가변 펄스 비율을 갖는 제어 구형파(square wave) 펄스를 생성하는 단계;
- 일련의 제어 펄스를 이용하여 직류 전압원의 출력에 유도성 부하를 주기적으로 연결하는 단계;
- 상기 유도성 부하를 통해 흐르는 펄스 흐름을 생성하는 단계; 및
- 직류 전압을 펄스 전압으로 변환하는 단계.
제안된 솔루션 및 상기의 아날로그의 공통적인 특징은 다음과 같다.
- 직류 전압 제공하는 단계;
- 가변 펄스 비율을 갖는 제어 구형파 펄스 생성하는 단계;
- 일련의 제어 펄스를 사용하여 직류 전압원의 출력에 유도성 부하를 주기적으로 연결하는 단계;
- 상기 유도성 부하를 통해 흐르는 펄스 전류를 생성하는 단계; 및
- 직류 전압을 펄스 전압으로 변환하는 단계.
또한 알려진 것으로 애플리케이션 노트 FAN6300 (<고집적 유사 공진 PWM 컨트롤러>) (https://www.fairchildsemi.com/application notes / AN / AN-6300.pdf, 개정판 1.0.2 참조)으로 공개된 디자인이 있다. 가장 유사한 아날로그(프로토 타입)로 선택되었으며 다음 주요 특징의 집합으로 구성된다.
- 직류 전압을 제공하는 단계;
- 가변 펄스 비율을 갖는 제어 구형파 펄스 생성하는 단계;
- 일련의 제어 펄스를 사용하여 직류 전압원의 출력에 유도성 부하를 주기적으로 연결하는 단계;
- 상기 유도성 부하를 통해 흐르는 펄스 전류를 생성하는 단계;
- 상기 유도성 부하를 통해 흐르는 펄스 전류를 제한하는 단계; 및
- 직류 전압을 펄스 전압으로 변환하는 단계.
제안된 솔루션과 상기의 프로토 타입의 공통적인 특징은 다음과 같다.
- 직류 전압 제공하는 단계;
- 가변 펄스 비율을 갖는 제어 구형파 펄스를 생성하는 단계;
- 일련의 제어 펄스를 사용하여 직류 전압원의 출력에 유도성 부하를 주기적으로 연결하는 단계;
- 상기 유도성 부하를 통해 흐르는 펄스 전류를 생성하는 단계;
- 상기 유도성 부하를 통해 흐르는 펄스 전류를 제한하는 단계; 및
- 직류 전압을 펄스 전압으로 변환하는 단계.
상기 기술적 솔루션들 중 어느 하나에 의해서도 달성될 수 없는 기술적인 결과는, 전자기 펄스 노이즈의 레벨이 낮은 가변 출력 펄스 전압을 얻음으로써, 직류 펄스 전압 변환을 수행하는 용량 범위를 추가하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하지 못하는 이유는 환경에 방출되는 전자기 펄스 노이즈의 더 줄일 수 없는 레벨을 갖는 가변 출력 펄스 전압을 얻는 것을 목적으로 하는 연구에 적절한 주의를 기울이지 않기 때문이다. 따라서, 알려진 비교 가능한 기술 솔루션을 개선하는 것이 절실히 필요하다.
선행 기술 설계의 특성 및 분석을 고려하면, 환경에 방사되는 전자기 펄스 노이즈의 실용적인 수준만큼 낮은 레벨의 제어 가능한 출력 펄스 전압을 얻는 목적이 시기적절한 것인지 결정할 수 있다.
상기 기술된 기술적 결과는 직류 전압 대 펄스 전압 변환의 종래 방법에서 달성되며, 직류 전압을 제공하는 단계, 조정 가능한 펄스 비를 갖는 제어 구형파 펄스를 생성하는 단계, 상기 일련의 제어 펄스를 사용함으로써 유도성 부하를 상기 직류 전압원에 주기적으로 연결하는 단계, 상기 유도성 부하를 통해 흐르는 펄스 전류를 생성하는 단계, 및 상기 유도성 부하를 통해 흐르는 펄스 전류를 제한하는 단계를 포함하며, 상기 유도성 부하를 통해 흐르는 펄스 전류의 제한은, 상기 유도성 부하를 흐르는 펄스 전류의 회로에 포함되는 전기적으로 제어된 저항기에 의해 행해지며, 이에 의해 주위 환경에 방사되는 전자기 노이즈의 레벨을 정하는 것이 가능하도록 하기 위해 직류 전압을 펄스 전압으로 변환한다.
전기적으로 제어된 저항의 제어 가능한 저항값을 형성하는 프로세스를 제공하는 것은, 유도성 부하에 인가된 직류 전압이 주기적으로 온 및 오프되고 고정되거나 또는 근소하게 변하는 조정 가능한 펄스 비율을 갖는 펄스 전류가 형성되는 반면에, 전기적으로 제어된 저항기에 의해 상기 펄스 전류를 제한할 수 있게 하여, 직류 전압이 펄스 전압으로 변환된다.
이것이 발생하고, 직류 전압 - 펄스 전압 변환 과정에서 주위 환경에 방사되는 펄스 전자기 노이즈의 파워는 상기 펄스 전류의 값에 의존하기 때문에 전기적으로 제어된 저항의 저항을 증가시키면 상기 유도성 부하를 공급하는 회로에 흐르는 상기 펄스 전류의 감소를 초래한다.
그로 인해, 직류 전압 - 펄스 전압 변환용 장치에 의해 주위 환경에 방출되는 전자기 노이즈의 레벨이 감소된다.
따라서, 제안된 기술 솔루션의 사용은 펄스 전원에 의해 공급되는 각종 전자 장치의 전자기적 호환성을 향상시키고 결과적으로 인간 환경에서의 환경 설정을 향상시킨다. 여기서 위의 기술적 결과를 달성하는 것이 기재된다.
공지된 선행 기술들 사이에서 수행된 분석은 제안된 솔루션의 주요 특징들의 전체 집합 또는 그것의 구별되는(특성화) 특징들 중 어느 것도 포함하지 않으므로, 솔루션의 신규성 및 진보성에 대한 결론을 허용한다.
직류 전압 - 펄스 전압 변환의 제안된 방법의 기술적 본질은 다음과 같다:
- 직류 전압 제공하는 단계;
- 조정 가능한 펄스 비를 갖는 일련의 제어 스퀘어(square) 펄스를 생성하는 단계;
- 일련의 제어 스퀘어 펄스를 사용하여 이 직류 전압원의 출력에 유도성 부하를 주기적으로 연결하는 단계;
- 상기 유도성 부하를 통해 흐르는 펄스 전류를 생성하는 단계; 및
- 상기 펄스 전류를 제한하는 단계,
- 상기 펄스 전류의 제한은, 상기 유도성 부하를 흐르는 펄스 전류의 회로에 포함되는 전기적으로 제어된 저항기에 의해 행해지며, 이에 의해 주위 환경에 방사되는 전자기 노이즈의 레벨을 정하는 것이 가능하도록 하기 위해 직류 전압을 펄스 전압으로 변환한다.
상기 제안된 방법의 다른 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 이하의 명세서에서 설명된다.
첨부된 도면들에서, 도 1은 현재 제안의 방법을 구현하는 직류 전압 - 펄스 전압 변환기의 기능 회로의 예시다.
도 2는 상기 변환기의 동작을 도시하는 시간도를 도시한다.
도 1에 따르면, 직류 전압 - 펄스 전압 변환기는 구체적으로:
- 직류 고전압 전원(1);
- 자기 컨덕터 상에 권선으로 만들어지고 강자성 코어(5)를 사용하는 변압기(4)의 주권선(3) 및 그 부하와 함께 정류기(7)에 연결된 2차 권선(6)을 포함하는 유도성 부하(2)로서, 상기 유도성 부하는 그 단자중 하나(제1)(8)를 통해 직류 고전압 전원(1)의 양극 단자(9)에 연결되는 유도성 부하(2);
- 상기 유도성 부하(2)의 다른(제2) 단자(13)에 제1(주) 단자(12)(MOS 트랜지스터(11)의 드레인)를 통해 연결된, 예를 들어, MOS 트랜지스터(11)를 포함하는 제어 가능한 스위치(10);
- 그 출력(15)에 의해 제어 가능한 스위치(10)(MOS 트랜지스터(11)의 게이트)의 제어 입력(16)에 연결된 제어 가능한 스퀘어 펄스 발생기(14);
- 예를 들어, 직류 전압원(18) 및 전위차계(19),
직류 전압원(18)의 양극 단자(21)에 연결되는 전위차계(19)의 제1 단자(20),
직류 전압원(18)의 음극 단자(23)(이 단자(23)는 제1 제어 전압 드라이버(17)의 제1 단자(24))에 접속되는 전위차계(19)의 제2 단자(22),
제어 가능한 스퀘어 펄스 발생기(14)의 제어 입력(27)에 연결된 전위차계(19)(제1 제어 전압 드라이버(17)의 제2 출력(26))의 제3 단자(슬라이더)(25)를
포함하는 제1 제어 전압 드라이버(17);
- 직류 저전압 전원(28), 제어 가능한 스퀘어 펄스 발생기(14)의 제1 전력 입력(30)에 연결되는 상기 전원(28)의 양극 단자(29), 상기 직류 고전압 전원(1)의 음극 단자(32)에 연결되는 상기 전원(28)의 음극 단자(31);
- 그 단자(34)를 통해(MOS 트랜지스터(11)의 전원에 대해) 제어 가능한 스위치(10)의 출력(35)에 연결된 제한 저항(33);
- 예를 들어,　MOS 트랜지스터(39)(ECR(36)의 제1 단자(37)인 상기 MOS 트랜지스터(39)의 드레인),
추가 저항(40)(상기 MOS 트랜지스터(39)의 드레인에 연결되는 상기 추가 저항(40)의 제1 단자(41), 상기 MOS 트랜지스터(39) 및 ECR(36)의 제2 단자(43)에 연결되는 상기 추가 저항(40)의 제2 단자(42)),
연산 증폭기(OA)(44)(상기 MOS 트랜지스터(39)의 게이트에 연결되는 상기 OA(44)의 출력(45)),
오프셋 전압원(OVS)(46)(상기 OA(44)의 비 반전("+") 입력(48)에 연결된 상기 OVS(46)의 양극 단자),
상기 ECR(36)의 제2 단자(43)에 연결되는 상기 OVS(46)의 음극 단자(49),
제1 저항(50), 및
제2 저항(51)(서로 연결되어 상기 OA(44)의 전송 효율을 공동으로 규정하는 제1 저항(50) 및 제2 저항(51)),
상기 OA(44)의 출력(45)에 연결된 제1 저항(50)의 단자(52),
상기 ECR(36)의 제어 입력(54)에 연결된 제2 저항(51)의 단자(53),
상기 OA(44)의 반전("-")입력(55)에 연결된 제1 저항(50) 및 제2 저항(51)의 접속점을 포함하는 제1 단자(37)에 의해 제한 저항(33)의 다른 단자(38)에 연결된 전자 제어 저항기 (ECR)(36);
- 제어 전압의 제2 드라이버(56)(하기에서 제2 제어 전압 드라이버(56)로 지칭함), 정류기(7)의 제1 출력(58)에 연결된 제2 제어 전압 드라이버(56)의 제1 입력(57), 정류기(7)의 제2 출력(60)에 연결된 제2 제어 전압 드라이버(56)의 제1 출력(59), 직류 저전압 전원(28)의 양극 단자(29)에 연결되는 제2 제어 전압 드라이버(56)의 제2 입력(61), ECR(36)의 제어 입력에 연결된 제2 제어 전압 드라이버(56)의 제2 출력(62), 및 제1 제어 전압 드라이버(17)의 제1 단자(24), 제어 가능한 스퀘어 펄스 발생기(14)의 제2 전력 입력(64) 및 직류 고전압 전원(1)의 음극 단자(32)에 연결된 제2 제어 전압 드라이버(56)의 제3 출력(63)을 포함한다.
이것이 발생함에 따라, 제2 제어 전압 드라이버(56)는 제1 전류 설정 저항(65), 제2 전류 설정 저항(66), 제3 전류 설정 저항(67), 전압-안정화 전류 조절기(68), 옵토커플러(optocoupler)(69), 및 저항(70)을 포함할 수 있고, 상기 제1 전류 설정 저항(65)은 상기 제2 전류 설정 저항(66)에 접속되며, 상기 제2 전류 설정 저항(66)은 상기 제3 전류 설정 저항(67)에 접속되고, 상기 제1 전류 설정 저항(65)의 제1 단자는 상기 옵토커플러(69)의 제1 입력(72)에 접속되며, 상기 제1 전류 설정 저항(65)과 상기 제2 전류 설정 저항(66)의 접속점은 상기 제2 제어 전압 드라이버(56)의 제1 입력(57)이고, 상기 제2 전류 설정 레지스터(66) 및 상기 제3 전류 설정 저항(67)의 연결점은 상기 전압-안정화 전류 조정기(68)의 제어 입력(73)에 연결되고, 상기 전압 안정화 전류 조정기(68)의 제1 단자(74)는 상기 옵토커플러(69)의 제2 입력(75)에 접속되며, 상기 제3 전류 설정 저항(67)의 제2 단자(76)는 상기 전압-안정화 전류 조정기(68)의 제2 단자(77)에 연결되고 상기 제2 제어 전압 드라이버(56)의 제1 출력(59)이며, 동시에, 상기 옵토커플러(69)의 제1 출력(78)은 상기 저항기(70)의 제1 단자(79)에 접속되고 상기 제2 제어 전압 드라이버(56)의 제2 출력(62)인 반면, 상기 저항기(70)의 제2 단자(80)는 상기 제2 제어 전압 드라이버(56)의 제2 입력(61)일 수 있다.
도 2에 표시된 시간 다이어그램은 다음을 도시한다:
2a - 직류 고전압 전압원(1)의 출력 전압(Uo);
2b - 제어 가능한 스위치(10)의 제어 입력 (16)에서의 펄스(Uctr);
2c - ECR(36)의 최대 저항에서 유도성 부하(2) 공급 회로를 통해 흐르고 Uctr의 펄스의 끝에서 최소값(Io min)에 도달하는 상승 전류(ramp-up current);
2d - ECR(36)의 최대 저항에서 유도성 부하(2)의 단자(13)와 ECR(36)의 단자(43) 사이의 고 펄스 전압(Umin);
2e - ECR(36)의 최소 저항에서 유도성 부하(2)의 공급 회로를 통해 흐르고 Uctr의 펄스의 끝에서 최대값(Io max)에 도달하는 상승 전류(ramp-up current);
2f - ECR(36)의 최소 저항에서 유도성 부하(2)의 단자(13)와 ECR(36)의 단자(43) 사이의 고 펄스 전압(Umax).
제안된 방법이 구현되는 방식은 이하에서 본 방법을 구현하는 도 1의 변환기의 동작에서 예시된 바와 같이 논의된다.
직류 저전압 전원(28)의 단자들로부터의 직류 전압이 제어 가능한 스퀘어 펄스 발생기(14)의 전력 입력들(30 및 64)에 인가될 때, 스퀘어 펄스 발생기는 스퀘어 펄스들(도 2b)을 생성하기 시작하고, 상기 스퀘어 펄스의 펄스비는 상기 제1 제어 전압 드라이버(17)의 출력(26)으로부터 제어 가능한 스퀘어 펄스 발생기(14)의 제어 입력(27)에 인가된 제어 전압의 값에 의해 정의된다.
상기 제1 제어 전압 드라이버(17)의 출력(26)에서의 제어 전압을 변경하는 것은, 예를 들어, 그 단자 (20 및 22)에 의해 상기 직류 전압원(18)의 양극 단자 (21) 및 음극 단자(23)에 각각 연결된 상기 전위차계(19)의 슬라이더(25)를 이동시킴으로 인해 구현된다. 이러한 방식으로, 조절된 펄스 비율을 갖는 일련의 제어 스퀘어 펄스를 발생시킨다.
상기 제어 가능한 스퀘어 펄스 발생기(14)의 출력(15)으로부터의 사각 펄스는 제어 가능한 스위치(10)의 제어 입력(16)에 도달하고(상기 MOS 트랜지스터(11)의 게이트에서), 상기 제어 가능한 스위치(10)를 개방시킨다.
펄스 전류는 회로 내의 제어 가능한 스위치(10)를 통해 흐르기 시작한다: 상기 직류 고전압 전원 (1)의 양극 단자(9) (도 2a) - 상기 유도성 부하(2)의 제1 단자(8) - 상기 유도성 부하(20)의 제2 단자(13) - 상기 제어 가능한 스위치(10) - 상기 제한 저항(33) - 상기 ECR (36) - 상기 ECR(36)의 제 2 단자(43) - 상기 직류 고전압 전원(1)의 음극 단자(32).
이러한 방식으로, 상기 일련의 제어 펄스들은 상기 유도성 부하(2)를 상기 직류 고전압 전원(1)의 단자들에 주기적으로 연결하고, 상기 유도성 부하(2)를 통한 펄스 전류가 생성되도록 하며, 상기 제한 저항(33)에 의해 이를 제한한다.
상기 유도성 부하(2)에서 발생하는 자체 인덕턴스(EMF)는 회로에서 전류가 즉시 변하는 것을 방지한다. 그 결과, 상기 전류는 스퀘어 펄스(도 2c 및 2e) 동안 직선적으로 상승하고, 상기 스퀘어 펄스의 끝까지, Io의 프리셋 값(도 2c의 Io min 또는 도 2e의 Io max)에 도달한다. 이때, 상기 유도성 부하(2)의 단자(13)와 ECR(36)의 단자(43) 사이의 고 펄스 전압의 값은 Io의 값에 비례한다. 그러나, Io의 값은 상기 회로의 모든 소자의 저항에 의해 정의된다,
즉,
Io = K1 / (R1+ Rtr + Rlim + RECR) (1),
여기서 K1은 비례계수이고,
R1 - 상기 유도상 저항(2)의 유효 저항,
Rtr - 개방 제어 가능한 스위치(10)의 저항(개방 MOS 트랜지스터(11)의 저항),
Rlim - 상기 제한 저항(33)의 저항
RECR - ECR(36)의 저항.
R1 << Rlim 및 Rtr << Rlim으로 인해, 상기 공식(1)은
Io= K1 / (Rlim + RECR) (2) 로 감소될 수 있다.
따라서 Io의 값, 결과적으로 상기 유도 부하(2)의 단자(13)와 상기 ECR(36)의 단자(43) 사이의 고 펄스 전압의 값은 상기 ECR(36)의 저항을 변화시킴으로써 설정될 수 있다.
이러한 변화는 제1 출력(58)과 제2 출력(60) 사이의 정류기(7)의 출력 전압을 변화시킴으로써 달성된다. (예를 들어, 정류기(7) 부하 저항의 변화로 인하여) 이 전압 변화는 상기 제2 제어 전압 드라이버(56)의 제1 입력(57)에 인가되고, 상기 제1 전류 설정 저항(65)을 통해 상기 옵토커플러(69)의 제1 입력(72)으로 전달된다. 따라서, 변화 전류는 상기 옵토커플러(69)를 경유하여 흐르고, 상기 전류의 값은 상기 옵토커플러(69)의 제1 입력(72)에서의 전압 및 상기 제2 전류 설정 저항(66)의 파라미터, 제3 전류 설정 저항(67) 및 전압 안정화 전류 조절기(68)에 따른다. 따라서, 전압의 변화는 상기 옵토커플러(69)의 출력(78) 및 상기 저항(70)의 제1 단자(79)에서도 나타나고, 상기 저항의 제2 단자(80)는 제2 제어 전압 드라이버(56)의 제2 입력(61)을 통해 상기 직류 저전압 전원(28)의 양극 단자에 연결된다. 이 변화하는 전압은 상기 제2 제어 전압 드라이버(56)의 제2 출력(62)에 인가된다.
상기 제2 제어 전압 드라이버(56)의 제2 출력(62)에서의 전압이 변화함에 따라, 제어 전압은(제2 제어 전압 드라이버(56)의 제2 출력(62)으로부터 상기 ECR(36)의 제어 입력으로 도달하는) 상기 제2 저항(51)을 통하여 직류 전압 증폭기로서 작용하는 상기 OA(44)의 반전 ("-") 입력(55)에 인가된다.
이때, 상기 OA(44)의 동작 모드는 상기 오프셋 전압원(46)의 양의 출력(47)의 전압에 의해 설정되고, 상기 전압은 상기 OA(44)의 비 반전 ("+") 입력(48)에 인가된다.
따라서, 제어 신호(그 값은 상기 OA(44)의 전송 비율을 설정하는 제1 저항(50) 및 제2 저항(51)의 저항의 상관관계에 의해 정의됨)는 상기 OA(44)의 출력(45)에서 생성되고 상기 MOS 트랜지스터(39)의 게이트로 향한다.
상기 제어 신호가 0일 때, 상기 MOS 트랜지스터(39)는 폐쇄되고 부가 저항(40)의 저항(Radd)에 영향을 미치지 않는다.
그러므로, 상기 ECR(36)의 저항은 최대이고
RECR = Radd (3) 에 이르며
반면 Io는 최소이며
Io = K1 / (Rlim + Radd) (4) 와 같다.
이는 상기 유도성 부하(2)의 단자(13)와 상기 ECR(36)의 단자(43) (도 2d) 사이의 고 펄스 전압의 최소값이고 RECR = Radd(도 2c)에서 상기 유도성 부하(2)를 통해 흐르는 최소 전류(Io min)에 대응하는 환경에 방사되는 펄스 전자기 노이즈의 최소 레벨이다.
상기 제2 제어 전압 드라이버(56)의 출력 전압이 변화하는 동안(예를 들어, 상기 정류기(7)의 출력 전압을 낮추는 경우 일 수 있음), 상기 MOS 트랜지스터(39)의 게이트에 도달한 제어 신호는 증가하고 상기 MOS 트랜지스터(39)를 개방한다.
상기 MOS 트랜지스터(39)를 통해 전류가 흐르기 시작하고, 상기 MOS 트랜지스터의 관통 저항은 상기 추가 저항(40) 저항을 감소 및 바꾸기(shunting) 시작한다. 따라서, 결과적인 ECR(36)의 저항은 감소하기 시작한다. 상기 MOS 트랜지스터(39)의 게이트에 도달하는 신호가 너무 커서 상기 MOS 트랜지스터(39)가 완전히 개방되는 극단에서, 상기 추가 저항기(40)를 완전히 션트(shunt)하고, 상기 ECR(36)의 저항은 제로에 가까워지고, Io는 최대 및
Io max = K1 / Rlim (5) 와 동일하게 된다.
이것은 상기 유도성 부하(2)의 단자 (13)와 상기 ECR(36)의 단자(43)(도 2f) 사이의 고 펄스 전압의 최대 값 및 RECR = 0에서 상기 유도성 부하(2)를 통해 흐르는 상기 최대 전류 (Io max)에 대응하는 환경에 방사된 펄스 전자기 노이즈의 최대 레벨이다.
따라서, 상기 제2 제어 전압 드라이버(56)의 출력 전압을 변화시킬 때 상기 ECR(36)의 저항을 변화시키는 것은 제안된 방법에서 Io min에서 Io max까지의 한계 내에서 상기 논의된 회로에 흐르는 전류를 변화시키는 것을 가능하게 한다. 이러한 방식으로, 상기 유도성 부하(2)의 단자(13)와 상기 ECR(36)의 단자(43) 사이의 고 펄스 전압의 값이 설정된다.
종래 기술에서, 프로토 타입은 펄스 비가(예를 들어, 상기 제1 제어 전압 드라이버(17) 및 제어 가능한 스퀘어 펄스 발생기(14)에 의해) 변경된다.
그러나 상기 펄스 비율이 변하면 Io는 변하지 않고 Io max와 동일하다. 결과적으로, 상기 유도성 부하(2)의 단자 (13)와 상기 ECR(36)의 단자(43) 사이의 고 펄스 전압의 값은 변하지 않는다.
상기 펄스가 존재하는 동안, 그와 함께 발생되는 것은 펄스 전력의 일부의 환경에 대한 복사이다.
Prad = K2 Io max 2 (6)
여기서 K2는 제2 비례 계수이다.
펄스 전력의 일부를 환경으로 방사하면 펄스 전자기 노이즈가 인접한 무선 전자 장치의 동작을 방해하고 그 효율에 악영향을 미친다. 또한, 환경에 대한 전자기 복사는 인간 환경에서 생태계 악화를 초래한다.
반대로 제안된 기술 솔루션에서는 상기 ECR(36)의 저항을 제어함으로써 Io를 Io max 와 Io min 사이의 제한내에서 변화시키는 것이 제시되어 있다.
그러므로, 최대 값 Prad = K2I0 max 2의 전자기 노이즈는 상기 유도성 부하(2)의 단자(13)와 상기ECR(36)의 단자(43) 사이의 고 펄스 전압의 공칭 값에서만 발생한다. Io가 감소함에 따라, 펄스 전자기 노이즈의 전력은 Io의 스퀘어(square)를 따라 떨어지며, 그로 인해 인접한 무선 전자 기기의 효율성과 인간 환경에서의 생태계에 대한 잡음의 영향이 낮아진다.
따라서, 제안된 방법을 구현하는 변환기는 종래 기술의 방법을 구현하는 변환기와 비교할 때 동일한 기능을 수행한다. 그 전기 회로망은 제어 스퀘어 펄스의 펄스 비율뿐만 아니라 상기 유도성 부하(2)의 단자(13)와 상기 ECR(36)의 단자(43) 사이의 고 펄스 전압의 값을 변화시킬 수 있게 함으로써 종래의 변환기에서 사용된 전기 회로망과 다르다, 그럼으로 인해 상기 선언된 기술적 결과를 얻을 수 있다.
상기 기재된 컨버터를 구성하는 기능적 구성들은 다양한 방식으로 실현될 수 있다.
예를 들어, 상기 제어된 스퀘어 펄스 발생기(14)는 펄스 폭 변조기로서 기능하는 마이크로 칩(예를 들어, 텍사스 인스트루먼츠(TI)의 UCC2813QDR-5Q1) 또는 펄스 주파수 변조기의 기능을 수행하는 마이크로 칩(예를 들어, 온 세미 컨덕터의 FAN-6300H), 또는 일련의 스퀘어 펄스에서 펄스 비율을 변형하는 어떤 다른 전기 회로망을 포함할 수 있다.
상기 제1 제어 전압 드라이버(17)는 도 1에 도시된 바와 같이 또는 피드백 루프를 포함하는 제어 동작을 제어 전압으로 변환하는 임의의 다른 방법을 사용하여 실현될 수 있다.
상기 제2 제어 전압 드라이버(56)는 도 1에 도시된 바와 같이 또는 기준 전압 및 연산 증폭기의 종래의 전원를 사용하거나, 제어 동작을 상기 ECR을 제어하는 전압으로 변환하는 임의의 다른 방법을 사용하여 구현될 수 있다.
TI의 마이크로 칩 TL431 또는 그 아날로그가 도 1에 도시된 전압 안정화 전류 조정기로 사용될 수 있다.
상기 제어 가능한 스위치(10)의 트랜지스터는 양극성 또는 MOS형 또는 IGBT형일 수 있다. 상기스위치 자체는 그 성능을 향상시키는 추가 전자 회로망을 포함할 수 있다.
전체로서의 변환기 및 상기 제1 제어 전압 드라이버(17) 및 상기 ECR(36) 내의 저전압 전원들(18, 28 및 46)은 관련 저항 분배기가 제공된 하나의 저전압 전원으로서 구현될 수 있다.
상기 ECR(36)은 도 1에 도시된 바와 같이 사용될 수 있거나 A.Petrov, RL, 1994 (http://zpostbox.ru/az0.htm, Ch. 11, 동기 정류기)의 트랜지스터 회로망의 ABC에 공개된 회로망을 사용할 수 있고, 또는 임의의 다른 회로망을 사용하여 회로의 일부분의 저항을 거의 0에서 저항 Rlim에 필적하는 값으로 변경할 수 있다.
상기 변환기의 다른 모든 구성 요소는 펄스 기술 및 무선 전자 장치를 다루는 다양한 출처에서 잘 알려져 있고 공개되어 있다.
상기 구현 중 어느 하나에서, 상기 유도성 부하를 통해 흐르는 전류를 변경하여 출력 펄스 전압을 변화시킴으로써, 환경으로 방사된 펄스 전자기 노이즈의 레벨을 감소시키고, 이러한 방식으로 직류 전압 대 펄스 전압 변환의 현재 방법의 기술 결과를 달성할 수 있다.
1: 직류 고전압 전원 2: 유도성 부하 3: 주권선
4: 변압기 5: 강자성 코어 6:2차 권선
7: 정류기 8: 유도성 부하의 단자 9: 직류 고전압 전원의 양극 단자
10: 제어 가능한 스위치 11: MOS 트랜지스터 12: 제1 단자
13: 유도성 부하의 단자 14: 제어 가능한 스퀘어 펄스 발생기
15: 제어 가능한 스퀘어 펄스 발생기의 출력
16: 제어 가능한 스위치의 제어 입력 17: 제1 제어 전압 드라이버
18: 직류 전압원 19: 전위차계 20: 전위차계의 제1 단자
21: 직류 전압원의 양극 단자 22: 전위차계의 제2 단자
23: 직류 전압원의 음극 단자 24: 제1 제어 전압 드라이버의 제1 단자
25: 슬라이더 26: 제1 제어 전압 드라이버의 출력
27: 제어 가능한 스퀘어 펄스 발생기의 입력 28: 직류 저전압 전원
29: 직류 저전압 전원의 양극 단자
30: 제어 가능한 스퀘어 펄스 발생기의 제1 전력 입력
31: 직류 저전압 전원의 음극 단자 32: 직류 고전압 전원의 음극 단자
33: 제한 저항 34: 제한 저항의 단자 35: 제어 가능한 스위치의 출력
36: ECR 37: MOS 트랜지스터의 제1 단자 38: 제한 저항의 다른 단자
39: MOS 트랜지스터 40: 추가 저항 41: 추가 저항의 제1 단자
42: 추가 저항의 제2 단자 43: ECR의 제2 단자 44: 연산 증폭기(OA)
45: 연산 증폭기의 출력 46: 오프셋 전압원
47: 오프셋 전압원의 양의 출력 48: 비 반전 입력
49: 오프셋 전압원의 음극 단자 50: 제1 저항 51: 제2 저항
52: 제1 저항의 단자 53: 제2 저항의 단자 54: ECR의 제어입력
55: 반전 입력 56: 제2 제어 전압 드라이버
57: 제2 제어 전압 드라이버의 제 입력 58: 정류기의 제1 출력
59: 제2 제어 전압 드라이버의 제1 출력 60: 정류기의 제2 출력
61: 제2 제어 전압 드라이버의 제2 입력
62: 제2 제어 전압 드라이버의 제2 출력
63: 제2 제어 전압 드라이버의 제3 출력
64: 제어 가능한 스퀘어 펄스 발생기의 제2 전력 입력
65: 제1 전류 설정 저항 66: 제2 전류 설정 저항
67: 제3 전류 설정 저항 68: 전압-안정화 전류 조절기 69: 옵토커플러
70: 저항 71: 제1 전류 설정 저항의 단자 72: 옵토커플러의 제1 입력
73: 전압-안정화 전류 조정기의 제어 입력
74: 전압 안정화 전류 조정기의 제1 단자 75: 옵토커플러의 제2 입력
76: 제3 전류 설정 저항의 제2 단자
77: 전압-안정화 전류 조정기의 제2 단자 78: 옵토커플러의 제1 출력
79: 저항(70)의 제1 단자 80: 저항(70)의 제2 단자

Claims (1)

  1. 직류 전압을 제공하는 단계;
    조정 가능한 펄스 비를 갖는 일련의 제어 스퀘어 펄스(controlling square pulse)를 생성하는 단계;
    상기 일련의 제어 스퀘어 펄스를 사용하여 상기 직류 전압의 전원의 출력에 유도성 부하를 주기적으로 연결하는 단계;
    상기 유도성 부하를 통해 흐르는 펄스 전류를 발생시키는 단계; 및
    상기 펄스 전류를 제한하는 단계
    를 포함하는 직류 전압 - 펄스 전압 변환 방법으로서,
    상기 펄스 전류를 제한하는 단계는 상기 유도성 부하를 통해 흐르는 상기 펄스 전류의 회로에 포함된 전자 제어 저항에 의해 수행되어 상기 직류 전압을 상기 펄스 전압으로 변환시킴으로써 주변 환경에 방사되는 전자기 노이즈(noise)의 레벨을 조정하는 것이 달성되는,
    직류 전압 - 펄스 전압 변환 방법.
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