KR19990027151A - 스너버전력을 이용한 역률개선회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스너버전력을 이용한 역률개선회로에 관한 것으로 특히, 스너버회로부의 인덕터에 축적된 에너지를 이용해 역률을 개선시키기 위한 스너버 전력을 이용한 역률개선회로에 관한 것이다.
종래 전력궤환을 이용한 부스트업 역률개선회로에서는 누설 인덕턴스에 의해 오버슈트가 발생되어 펄스폭변조부의 트랜지스터에 부담을 주게 되고 또한 회로가 복잡하며 부품수가 많아 원가 상승의 문제점이 발생된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 전력궤환부의 인덕터를 스너버회로에 추가하여 누설 인덕턴스에 의한 오버슈트를 흡수하고 또한 인덕터에 축적된 에너지를 역률개선회로부에 궤환시킴으로서 역률을 개선시키는데 그 주된 목적이 있다.

Description

스너버전력을 이용한 역률개선회로
본 발명은 스너버전력을 이용한 역률개선회로에 관한 것으로 특히, 스너버회로부의 인덕터에 축적된 에너지를 이용해 역률을 개선시키기 위한 스너버 전력을 이용한 역률개선회로에 관한 것이다.
종래 전력궤환을 이용한 부스트업 역률개선회로의 구성은 도 1에 도시된 바와같이, 입력되는 교류(AC)전원을 직류(DC)전원으로 전파 정류하는 정류부(11)와, 상기 정류부(11)에서 정류된 전원의 역률을 개선시켜 출력하는 부스트업 역률개선부(12)와, 상기 부스트업 역률개선부(12)에서 출력된 전원에 따라 스위칭 제어동작하는 펄스폭변조부(13)와, 상기 펄스폭변조부(13)의 스위칭 제어에 따라 권선 전류를 스위칭하여 자화 인덕턴스에 의해 에너지를 축적시키는 트랜스퍼머(14)와, 상기 트랜스퍼머(14)의 자화 인덕턴스에 의해 축적된 에너지를 전력궤환시키는 전력궤환부(15)로 구성된다.
미설명 부호 R1,R2는 저항, D2,D3,D4는 다이오드, C1,C2는 콘덴서, Q1은 트랜지스터이다.
상기와 같이 구성된 종래 전력궤환을 이용한 부스트업 역률개선회로의 동작을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 교류(AC)전원이 정류부(11)로 입력되면 상기 정류부(11)에서는 입력된 교류전원을 직류전원(DC)으로 전파 정류하여 부스트업 역률개선부(12)로 출력시키고, 상기 부스트업 역률개선부(12)에서는 입력된 직류전원을 권선(N2-1)과 다이오드(D2)를 통해 콘덴서(C1)로 출력시킨다.
상기 콘덴서(C1)는 부스트업 역률개선부(12)에서 출력된 직류전원을 평활시키는데 이때, 펄스폭변조부(13)의 스위칭 제어동작에 의해 트랜스퍼머(14)의 권선 전류가 스위칭되어진다.
즉, 상기 펄스폭변조부(13)의 트랜지스터(Q1)가 온되면 트랜스퍼머(14)의 2차측 권선에는 1차측 권선과 반대 극성의 전압이 발생되므로 다이오드(D3)(D4)에는 역바이어스(-)의 전류가 흘러 차단되고 따라서, 2차측 권선에는 전류가 흐르지 못해 1차측 권선으로만 전류가 흘러 자화 인덕턴스에 의해 자기 에너지가 축적된다.
이때, 펄스폭변조부(13)의 트랜지스터(Q1)가 오프되면 트랜스퍼머(14)의 2차측 권선에는 전상태와 반대 극성의 전압이 발생되므로 다이오드(D3)(D4)에는 정바이어스(+)의 전류가 흘러 온되고, 자화 인덕턴스에 의해 축적된 에너지는 다이오드(D3)(D4)를 통해 방출된다.
또한, 전력궤환부(15)의 다이오드(D3) 및 저항(R1)을 통해 방출된 에너지에 의해 트랜스퍼머(T1)의 권선(N1-1)에 전류가 흐르게 되며 이때, 저항(R1)은 다이오드(D3)의 방출전류를 제어함과 동시에 역률개선부(12)의 역률도 제어할 수 있다.
즉, 다이오드(D3) 및 저항(R1)을 통해 방출된 전류는 권선(N1-1)의 자화 인덕턴스에 의해 트랜스퍼머(T1)에 다시 에너지로 축적되며, 이 축적된 에너지는 펄스폭변조부(13)의 온 스위칭시 트랜스퍼머(T1)의 권선(N2-1)에 영향을 주게 되어 자기 에너지가 축적된다.
결국, 권선(N2-1)에 축적된 자기 에너지는 다이오드(D2)를 통하여 콘덴서(C1)에서 부스트업되어 역률을 개선시키게 된다.
그러나, 종래 전력궤환을 이용한 부스트업 역률개선회로에서는 전력궤환부의 누설 인덕턴스에 의해 도 2의 (가)파형과 같이 펄스폭변조부의 트랜지스터(Q1)에 오버슈트가 발생되고 또한 회로가 복잡하며 부품수가 많아 원가 상승의 문제점이 발생된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 전력궤환부의 인덕터를 스너버회로에 추가하여 누설 인덕턴스에 의한 오버슈트를 흡수하고 또한, 인덕터에 축적된 에너지를 역률개선회로부에 궤환시킴으로서 역률을 개선시키는데 그 주된 목적이 있다.
도 1은 종래 전력궤환을 이용한 부스트업 역률개선회로의 회로도
도 2는 종래기술에서 각부 출력파형도
도 3는 본 발명 스너버전력을 이용한 역률개선회로의 회로도
도 4는 본 발명에서 각부 출력파형도
상기 목적달성을 위한 본 발명 스너버전력을 이용한 역률개선회로의 구성은 도 2에 도시된 바와같이, 입력되는 교류전원을 직류전원으로 전파 정류하는 정류부(21)와, 상기 정류부(21)에서 정류된 전원의 역률을 개선시켜 출력하는 역률개선부(22)와, 상기 역률개선부(22)에서 출력된 전원을 기기에 공급하도록 스위칭동작하는 전원공급부(SMPS;Switching mode power supply)(23)와, 상기 전원공급부(23)에서 출력되는 이상전압을 흡수하여 역률개선부(22)로 궤환시켜 역률을 개선시키기 위한 스너버회로(24)로 구성된다.
그리고, 상기 스너버회로(24)는 전원공급부(23)에서 피드백되는 이상전압을 흡수하는 콘덴서(C1) 및 저항(R1)과, 상기 콘덴서(C1)에 충전된 전압에 의해 에너지를 축적하여 역률개선부(22)로 전달하는 인덕터(N1)로 구성된다.
미설명 부호 D1,D2,D3는 다이오드, C2,C3는 콘덴서, Q1은 트랜지스터이다.
상기와 같이 구성된 본 발명 스너버전력을 이용한 역률개선회로의 작용효과를 도 3과 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 교류(AC)전원이 브리지다이오드(BD1)로 이루어진 정류부(21)로 인가되면, 상기 정류부(21)에서는 입력된 교류전원을 직류(DC)전원으로 전파 정류시켜 역률개선부(22)로 출력한다.
상기 역률개선부(22)로 입력된 직류전압은 트랜스퍼머(T1)의 권선(N2) 및 다이오드(D1)를 통해 콘덴서(C2)로 충전되는데 이때, 트랜지스터(Q1)의 온/오프동작에 따라 트랜지스퍼머(T2)의 권선전류가 스위칭된다.
즉, 트랜지스터(Q1)가 온동작하면 콘덴서(C2)에 충전된 전압에 의해 트랜스퍼머(T2)의 2차측 권선(N2)에는 1차측 권선(N1)과 반대 극성의 전압이 발생되므로 다이오드(D3)에는 역바이어스 전류가 흘러 트랜지스퍼머(T2)의 2차측(N2)에는 전류가 흐르지 않고 트랜스퍼머(T2)의 1차측 권선(N1)에만 전류가 흘러 1차측 권선(N1)에는 자기 에너지( )가 축적된다.
이때, 트랜지스터(Q1)가 오프동작으로 변환되면 트랜스퍼머(T2)의 2차측 권선(N2)에는 전상태와 반대 극성의 전압이 발생되므로 트랜스퍼머(T2)의 1차측 권선(N1)에 축적된 에너지( )는 다이오드(D3)를 통해 콘덴서(C3)로 충전되어 영상기기에 전원전압이 공급된다.
한편, 전원공급부(23)에서 이상전압이 발생되어 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단 전압 즉 b점 전압이 스너버회로(24)의 a점 전압보다 높아지면 트랜지스터(Q1)의 콜렉터-에미터 단자간 전압(Vce)은 스너버회로(24)의 다이오드(D2)를 통해 콘덴서(C1)에 충전된다.
상기 콘덴서(C1)에 충전된 전압은 전원공급부(23)의 트랜지스터(Q1)가 온동작하게 되면 트랜스퍼머(T1)의 2차측 권선(N1)을 통해 저항(R1)으로 방전되고 이때, 트랜스퍼머(T1)의 2차측 권선(N1)에 전류가 흘러 권선(N1)에 의해 자기 에너지가 축적된다.
또한, 트랜스퍼머(T1)의 2차측 권선(N1)에 축적된 자기 에너지에 의해 1차측 권선(N2)에도 에너지가 생성되어 콘덴서(C2)로 충전되며 이때, 상기 콘덴서(C2)에 트랜지스터(Q1)의 스위칭주파수와 같은 주파수로 에너지가 축적된다.
따라서, 상용주파수 1주기의 넓은 범위에 걸쳐 콘덴서(C2)에 PWM제어부(23a)의 스위칭주파수와 같은 주파수로 전력이 충전됨으로서 부하측에서는 도 4와 같은 전압과 사인파에 가까운 전류가 출력되어 역률이 개선되어진다.
상기와 같이 작용하는 본 발명 스너버전력을 이용한 역률개선회로는 스너버회로부의 인덕터에 축적된 에너지를 궤환시킴으로서 역률을 개선시킬수 있고, 또한 인덕터에 축적된 에너지를 다른 에너지원으로 사용하여 절전에 기여할 수 있으며, 역률이 개선됨으로 변압기 및 발전소의 손상을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 입력되는 교류전원을 직류전원으로 전파 정류하는 정류부(21)와, 상기 정류부에서 정류된 전원의 역률을 개선시켜 출력하는 역률개선부(22)와, 상기 역률개선부(22)에서 출력된 전원을 기기에 공급하도록 스위칭동작하는 전원공급부(23)와, 상기 전원공급부(23)에서 출력된 이상전압을 흡수하여 역률개선부(22)로 궤환시켜 역률을 개선시키기 위한 스너버회로(24)로 구성된 것을 특징으로 하는 스너버전력을 이용한 역률개선회로.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 스너버회로(24)는 전원공급부(23)에서 발생된 이상전압을 흡수하기 위한 콘덴서(C1) 및 저항(R1)과, 상기 콘덴서(C1)에 충전된 전압에 의해 에너지를 축적하여 역률개선부(22)로 전달하는 인덕터(N1)로 구성된 것을 특징으로 하는 스너버전력을 이용한 역률개선회로.
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