KR19990036603U - 다이오드 정류회로의 고조파 저감장치 - Google Patents

Abstract

부하에 상관없이 고조파 저감기능을 수행할 수 있도록 한 다이오드 정류회로의 고조파 저감장치에 관한 것으로, 다이오드 정류회로에 있어서, 교류전원의 제로크로싱을 검출하는 제로크로싱 검출기, 제로크로싱 검출기의 출력과 동일한 위상의 삼각파를 발생시키는 삼각파 발생기, 부하에 인가되는 전류값을 검출하는 전류값 검출부, 전류값 검출부의 출력을 반전증폭하는 반전증폭기, 삼각파 발생기의 출력과 반전 증폭기의 출력을 비교하고 그 비교결과에 따른 일정 구형파신호를 출력하는 비교기, 직렬연결된 커패시터와 저항 및 트라이악으로 구성되어 커패시터의 일단이 교류전원단과 연결되고 트라이악의 타단이 출력단에 연결되며 트라이악의 게이트에 구동전원을 인가받고 동작하여 입력전원의 고조파성분을 감소시키는 고조파 저감부, 비교기의 출력에 따라 고조파 저감부를 동작시키기 위한 구동전원을 출력하는 구동부를 포함하여 구성되므로 적용범위가 확대되고 비용이 절감되며 제작효율을 향상시킬 수 있다.

Description

다이오드 정류회로의 고조파 저감장치

본 고안은 다이오드 정류회로에 관한 것으로서, 특히 다이오드 정류회로의 고조파 저감장치에 관한 것이다.

일반적인 교류입력전원을 수동소자인 다이오드를 이용하여 정류함에 있어, 입력전압 위상의 90°부근에서만 피크치를 나타내는 입력전류의 특성에 따라 고조파성분의 전류가 증가하게 된다.

따라서 고조파 전류를 감소시키기 위하여 정류부에 고조파 저감회로를 추가하여 정류동작을 수행한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 기술에 따른 다이오드 정류회로의 고조파 저감장치를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래의 기술에 따른 다이오드 정류회로의 고조파 저감장치를 나타낸 레이아웃도이다.

종래의 다이오드 정류회로의 고조파 저감장치는 브릿지 다이오드(D1)(D2)(D3)(D4)로 구성되어 교류전원(1)을 전파정류하는 정류부(2), 인덕터(L1)(L2) 및 커패시터(C1)(C2)로 구성되어 정류된 직류전압을 평활하는 평활부(3), 부하(4), 부하(4)에 인가되는 전류값을 검출하는 전류값 검출부(5), 제 1 내지 제 3앰프(A1)(A2)(A3)로 구성되어 전류값 검출부(5)의 출력을 기준값 즉, 레벨 1 내지 레벨 3와 각각 비교하여 기준값 이상이면 '하이'신호를 출력하는 비교부(6), 비교부(6)의 '하이'출력에 따라 동작하여 고조파성분을 저감시키는 제 1 내지 제 3고조파 저감부(7)(8)(9)로 구성된다.

이때 제 1고조파 저감부(7)는 직렬연결된 커패시터(C3), 저항(R1), 트라이악(Triac1)으로 구성되고 제 2고조파 저감부(8)는 직렬연결된 커패시터(C4), 저항(R2), 트라이악(Triac2)으로 구성되며, 제 3고조파 저감부(9)는 직렬연결된 커패시터(C5), 저항(R3), 트라이악(Triac3)으로 구성된다.

이와 같이 구성된 고조파 저감장치의 동작은 다음과 같다.

먼저 교류전원이 정류 및 평활되어 부하(4)에 인가된다.

이때 부하(4)에 인가되는 전류값이 전류값 검출부(5)에 의해 검출되어 비교부(6)로 입력된다.

이어서 비교부(6)의 제 1 내지 제 3앰프(A1)(A2)(A3)는 각각 상기 전류값 검출부(5)의 전류값과 각각의 기준값 즉, 레벨 1값, 레벨 2값, 레벨 3값을 비교한다.

이때 기준값들의 크기는 레벨 3, 레벨 2, 레벨 1순이고 부하(4)의 용량에 따라 설정된다.

따라서 그 비교결과 전류값 검출부(5)의 출력이 레벨 1보다 작으면 비교부(6)의 제 1앰프(A1)가 '로우'신호를 출력하므로 제 1고조파 저감부(7)의 트라이악(Triac1)이 턴온되지 않아 동작하지 않고 제 2고조파 저감부(8) 및 제 3고조파 저감부(9) 역시 그들의 기준값 즉, 레벨 2, 레벨 3가 레벨 1보다 크므로 동작하지 않는다.

한편, 전류값 검출부(5)의 출력이 레벨 1보다 크고 레벨 2미만이면 비교부(6)의 제 1앰프(A1)가 '하이'신호를 출력하므로 제 1고조파 저감부(7)의 트라이악(Triac1)이 턴온된다.

이어서 제 1고조파 저감부(7)의 커패시터(C3)에는 충전전압이 동일 크기의 반대극성의 전압이 될 때까지 계속해서 전류가 흐르게 된다.

그리고 이 전류는 입력전류에 더해지므로 전류가 흐르는 구간이 0°~ 90°사이에 분포하게 되어 고조파를 감소시킨다.

마찬가지로, 전류값 검출부(5)의 출력이 증가함에 따라 즉, 부하(4)에 인가되는 전류가 증가함에 따라 비교부(6)의 제 2앰프 및 제 3앰프(A2)(A3)가 순차적으로 '하이'신호를 출력하므로 제 1, 제 2 및 제 3고조파 저감부(7)(8)(9)가 순차적으로 동작하여 고조파를 감소시킨다.

종래의 기술에 따른 다이오드 정류회로의 고조파 저감장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 3단계의 비교기를 통해 고조파 저감동작을 수행하므로 일정 부하에 대해서만 제 기능을 수행하고 그 이외의 부하에 대해서는 고조파가 증가한다.

둘째, 다수의 고조파 저감회로가 추가되므로 정류회로가 복잡해지고 제조비용이 상승한다.

따라서 본 고안은 상기한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 부하에 상관없이 고조파 저감기능을 수행할 수 있도록 한 다이오드 정류회로의 고조파 저감장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 다이오드 정류회로의 고조파 저감장치를 나타낸 레이아웃도

도 2는 본 고안에 따른 다이오드 정류회로의 고조파 저감장치를 나타낸 레이아웃도

도 3은 도 2 각부의 파형을 나타낸 타이밍도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 교류전원 2: 평활부

3: 정류부 4: 부하

5: 전류값 검출부 6: 비교부

7: 제 1고조파 저감부 8: 제 2고조파 저감부

9: 제 3고조파 저감부 11: 반전 증폭기

12: 제로크로싱 검출기 13: 삼각파 발생기

14: 비교기 15: 게이트 구동부

16: 고조파 저감부

본 고안은 다이오드 정류회로에 있어서, 교류전원의 제로크로싱을 검출하는 제로크로싱 검출기, 제로크로싱 검출기의 출력과 동일한 위상의 삼각파를 발생시키는 삼각파 발생기, 부하에 인가되는 전류값을 검출하는 전류값 검출부, 전류값 검출부의 출력을 반전증폭하는 반전증폭기, 삼각파 발생기의 출력과 반전 증폭기의 출력을 비교하고 그 비교결과에 따른 일정 구형파신호를 출력하는 비교기, 직렬연결된 커패시터와 저항 및 트라이악으로 구성되어 커패시터의 일단이 교류전원단과 연결되고 트라이악의 타단이 출력단에 연결되며 트라이악의 게이트에 구동전원을 인가받고 동작하여 입력전원의 고조파성분을 감소시키는 고조파 저감부, 비교기의 출력에 따라 고조파 저감부를 동작시키기 위한 구동전원을 출력하는 구동부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 다이오드 정류회로의 고조파 저감장치를 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 따른 다이오드 정류회로의 고조파 저감장치를 나타낸 레이아웃도이고, 도 3은 도 2 각부의 파형을 나타낸 타이밍도이다.

본 고안에 따른 다이오드 정류회로의 고조파 저감장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 브릿지 다이오드(D1)(D2)(D3)(D4)로 구성되어 교류전원(1)을 전파정류하는 정류부(2), 인덕터(L1)(L2) 및 커패시터(C1)(C2)로 구성되어 정류된 직류전압을 평활하는 평활부(3), 부하(4), 부하(4)에 인가되는 전류값을 검출하는 전류값 검출부(5), 전류값 검출부(5)의 출력을 반전증폭하는 반전증폭기(11), 교류전원의 영점을 검출하는 제로크로싱(Zero-crossing) 검출기(12), 제로크로싱 검출기(12)의 출력과 동위상을 갖는 삼각파를 발생시키는 삼각파 발생기(13), 삼각파 발생기(13)의 출력과 반전 증폭기(11)의 출력을 비교하여 일정신호를 출력하는 비교기(14), 비교기(14)의 출력에 따라 고조파 저감부(16)의 트라이악(Triac4)의 게이트에 구동전원을 인가하는 게이트 구동부(15)로 구성된다.

이때 고조파 저감부(16)는 직렬연결된 커패시터(C6), 저항(R4) 및 트라이악(Triac4)으로 구성되고 커패시터(C6)의 일단이 교류전원단에 연결되며 트라이악(Triac4)의 일단이 다이오드 정류회로의 출력단에 연결되고 게이트에 비교기(14)의 출력이 입력된다.

이와 같이 구성된 다이오드 정류회로의 고조파 저감장치의 동작은 다음과 같다.

먼저, 교류전원이 정류 및 평활되어 부하(4)에 공급된다.

이때 제로크로싱 검출기(12)는 도 3의 (가)에 도시된 입력교류전원의 영점을 검출하고 그 검출시점에서 도 3의 (나)와 같은 구형파를 출력한다.

이어서 삼각파 발생기(13)는 제로크로싱 검출기(12)의 구형파를 인가받고 도 3의 (다)와 같이, 구형파와 동위상의 삼각파를 발생시켜 비교기(14)에 입력시킨다.

한편, 반전 증폭기(11)는 전류값 검출부(5)의 출력 즉, 부하(4)에 인가되는 전류를 반전증폭함으로써 상기 삼각파 발생기(13)의 출력과 비교될 수 있는 값으로 변환하여 도 3의 (다)와 같이, 비교기(14)에 입력시킨다.

그리고 비교기(14)는 삼각파 발생기(13)의 출력과 반전 증폭기(11)의 출력을 비교하여 도 3의 (라)와 같이, 삼각파 발생기(13)의 출력레벨이 높을 경우 '하이'신호를, 낮을 경우 '로우'신호를 출력한다.

이어서 게이트 구동부(15)는 비교기(14)의 출력을 일정레벨로 증폭하여 고조파 저감부(16)의 트라이악(Triac4)의 게이트에 인가한다.

따라서 입력전류는 도 3의 (라)에 도시된 바와 같이, 트라이악(Triac4)이 도통되는 θ 시점부터 트라이악(Triac4)이 단락되는 180°시점까지 커패시터(C6) 및 저항(R4)을 통하여 흐르게 된다.

이때 0°~ θ 시점까지 커패시터(C6)에는 이전 교류전원의 부(-)입력파형시 충전된 전압레벨을 유지하고 있으며, 이는 출력전압레벨의 1/2크기이다.

이어서 트라이악(Triac4)을 통해 흐르는 전류는 초기 극성과 반대 극성이며 출력전압의 1/2로 커패시터(C6)가 충전될 때까지 계속된다.

마찬가지로, 입력전압의 위상이 180° ~ 360°일 경우에는 180°+ θ 시점네서 트라이악(Triac4)이 도통되며 전류의 크기는 동일하고 전류의 방향만 다르다.

또한 커패시터(C6)가 초기 극성과 반대이며 출력전압의 1/2로 충전될 때 까지 계속된다.

이때 부하(4)가 증가하면 입력전류가 증가하므로 도 3의 (라)에 도시된 바와 같이, 반전증폭기(11)의 출력 및 θ 가 감소하여 비교기(14)의 '하이'신호폭은 증가한다.

따라서 고조파 저감부(16)의 트라이악(Triac4) 구동시간이 증가하여 입력전류의 양을 증가시킨다.

한편, 부하(4)가 감소하면 입력전류가 감소하므로 도 3의 (라)에 도시된 바와 같이, 반전증폭기(11)의 출력 및 θ 가 증가하여 비교기(14)의 '하이'신호폭은 감소한다.

따라서 고조파 저감부(16)의 트라이악(Triac4) 구동시간이 감소하여 입력전류의 양을 감소시킨다.

이와 같이 부하(4)의 크기에 따라 고조파 저감부(16)의 동작시간을 제어하여 입력전류의 양을 조절함으로써 최소의 고조파성분을 포함하도록 하는 것이다.

본 고안에 따른 고조파 저감장치는 부하에 인가되는 전류값에 따라 동작시간을 제어함으로써 하나의 고조파 저감회로만으로 부하용량에 상관없이 고조파성분을 최소화하므로 적용범위가 확대되고 전체 회로구성이 간소화되어 비용절감 및 제작효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 다이오드 정류회로에 있어서,

   교류전원의 제로크로싱을 검출하는 제로크로싱 검출기;

   상기 제로크로싱 검출기의 출력과 동일한 위상의 삼각파를 발생시키는 삼각파 발생기;

   부하에 인가되는 전류값을 검출하는 전류값 검출부;

   상기 전류값 검출부의 출력을 반전증폭하는 반전증폭기;

   상기 삼각파 발생기의 출력과 반전 증폭기의 출력을 비교하고 그 비교결과에 따른 일정 구형파신호를 출력하는 비교기;

   직렬연결된 커패시터와 저항 및 트라이악으로 구성되어 커패시터의 일단이 교류전원단과 연결되고 트라이악의 타단이 출력단에 연결되며 트라이악의 게이트에 구동전원을 인가받고 동작하여 입력전원의 고조파성분을 감소시키는 고조파 저감부;

   상기 비교기의 출력에 따라 고조파 저감부를 동작시키기 위한 구동전원을 출력하는 구동부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 다이오드 정류회로의 고조파 저감장치.