KR19990053576A

KR19990053576A - 멀티 채널 직류-직류 컨버터

Info

Publication number: KR19990053576A
Application number: KR1019970073235A
Authority: KR
Inventors: 김규승
Original assignee: 조희재; 엘지전자부품 주식회사
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 1999-07-15

Abstract

본 발명은 소정 레벨의 직류전압을 2개 이상의 다른 레벨로 변환하는 멀티 채널 직류-직류 컨버터에 관한 것이다.

이러한 본 발명은, 입력 직류전압을 PWM 파형의 제어신호에 따라 스위칭하여 교류전압을 출력하는 스위칭부; 상기 스위칭부에서 출력되는 교류전압이 입력단으로 인가되고, 출력단으로 입력단과의 거리에 비례한 만큼 승압된 교류전압을 출력하는 압전 트랜스; 및 상기 압전 트랜스의 각 출력단에서 출력되는 교류전압을 정류한 후 입력 직류전압 및 다른 출력 직류전압과 다른 레벨의 직류전압을 출력하는 적어도 2개 이상의 채널 출력부로 구성된다.

따라서 본 발명은, 하나의 압전 트랜스를 이용하여 한 레벨의 입력 직류전압에서 여러 채널의 출력 직류전압을 얻을 수 있기 때문에 회로가 간단해지고 박형 제작이 가능해지는 효과가 있다. 또한, 상기 압전 트랜스는 내열성이 강하기 때문에 트랜스 쇼트에 의한 발화를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

멀티 채널 직류-직류 컨버터

일반적으로, 직류-직류 컨버터는 낮은 직류전압을 입력받아 높은 직류전압을 출력하는 승압형 컨버터(이를 '부스트업 컨버터'라고도 한다)와, 높은 직류전압을 입력받아 낮은 직류전압을 출력하는 강압형 컨버터(이를 '벅 컨버터'라고도 한다), 및 트랜스를 이용한 플라이백 타입의 컨버터가 있다.

도 1에는 한 레벨의 입력 직류전압(Vin)으로 서로 다른 레벨의 2개의 직류전압(V_O1, V_O2)을 출력하는 멀티 채널 직류-직류 컨버터가 도시되어 있는 바, 제1채널(CH1)에는 강압형 컨버터가 설치되어 있고 제2채널(CH2)에는 승압형 컨버터가 설치되어 있다.

종래의 멀티 채널 직류-직류 컨버터는 입력 직류전압(Vin)을 제1제어신호(a)와 제2제어신호(b)에 따라 스위칭하는 제1스위칭 트랜지스터(Q1) 및 제2스위칭 트랜지스터(Q2)와, 상기 제1스위칭 트랜지스터(Q1) 및 제2스위칭 트랜지스터(Q2)를 통해 전류가 흐를 때에 에너지를 축적하기 위한 제1인덕터(L1) 및 제2인덕터(L2)와, 상기 제1스위칭 트랜지스터(Q1) 및 제2스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴오프될 때 제1인덕터(L1) 및 제2인덕터(L2)에 축적된 전류가 흐를 수 있도록 통로를 제공하는 제1다이오드(D1) 및 제2다이오드(D2)와, 리플을 제거하기 위한 제1캐패시터(C1) 및 제2캐패시터(C2)로 구성된다.

도 1을 참조하여 제1채널(CH1)에 강압된 직류전압(V_O1)이 출력되는 과정을 살펴보면, 제1제어신호(a)가 로우가 되면 제1스위칭 트랜지스터(Q1)가 턴온되어 상기 제1스위칭 트랜지스터(Q1)의 에미터-콜랙터간 전압이 로우 레벨로 천이하고, 제1스위칭 트랜지스터(Q1)를 통해 흐르는 전류는 점차적으로 증가하게 된다. 이때, 제1다이오드(D1)에는 역방향으로 전압이 인가되기 때문에 턴오프되고, 제1인덕터(L1)에 인가된 에너지에 의해 상기 제1인덕터(L1)에 흐르는 전류는 점차적으로 증가한다.

한편, 상기 제1제어신호(a)가 하이 레벨로 천이하여 제1스위칭 트랜지스터(Q1)가 턴오프되면 상기 제1스위칭 트랜지스터(Q1)의 에미터-콜랙터간 전압이 하이 레벨로 천이하고 제1인덕터(L1)에 역기전력이 발생하는 바, 제1인덕터(L1)로부터 인출되는 전류가 제1캐패시터(C1)와 제1다이오드(D1)를 통해 흐르게 된다. 이때, 상기 제1캐패시터(C1)에는 입력 직류전압(Vin)과 제1인덕터(L1)에 인가된 에너지와의 차전압이 축적되어 출력 직류전압(V_O1)으로 출력된다.

다음으로, 제2채널(CH2)에 승압된 직류전압(V_O2)이 출력되는 과정을 살펴보면, 제2제어신호(b)가 로우가 되면 제2스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴온되어 상기 제2스위칭 트랜지스터(Q2)의 에미터-콜랙터간 전압이 로우 레벨로 천이하고, 제2스위칭 트랜지스터(Q2)를 통해 흐르는 전류는 점차적으로 증가하게 된다. 이때, 제2다이오드(D2)에는 역방향으로 전압이 인가되기 때문에 턴오프되고, 제2인덕터(L2)에 에너지가 인가되어 상기 제2인덕터(L2)에 흐르는 전류는 점차적으로 증가한다.

한편, 상기 제2제어신호(b)가 하이 레벨로 천이하여 제2스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴오프되면 상기 제2스위칭 트랜지스터(Q2)의 에미터-콜랙터간 전압이 하이 레벨로 천이하고 제2인덕터(L2)에서 인출되는 전류는 제2캐패시터(C2)와 제2다이오드(D2)를 통해 흐르게 된다. 이때, 상기 제2캐패시터(C2)에는 입력 직류전압(Vin)과 제2인덕터(L2)에 인가된 에너지와의 합전압이 축적되어 출력 직류전압(V_O2)으로 출력된다.

그러나, 상기한 멀티 채널 직류-직류 컨버터는 한 레벨의 입력 직류전압으로부터 서로 다른 레벨의 출력 직류전압을 얻기 위하여 해당되는 채널수만큼의 단일 채널 직류-직류 컨버터를 구비하여야 한다. 즉, 채널수가 증가할수록 회로가 복잡해지고 부피가 증가하게 되는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 압전 트랜스를 이용한 멀티 채널 직류-직류 컨버터를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 멀티 채널 직류-직류 컨버터를 도시한 회로도,

도 2는 본 발명에 의한 멀티 채널 직류-직류 컨버터를 도시한 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21: 스위칭부 22: 증폭부

23: 압전 트랜스 24,26,28,30: 정류부

25,27,29,31: 정전압 발생부

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 멀티 채널 직류-직류 컨버터는, 입력 직류전압(Vin)을 PWM 파형의 제어신호에 따라 스위칭하여 교류전압을 출력하는 스위칭부(21)와, 상기 스위칭부(21)에서 출력되는 교류전압을 전력 증폭하는 증폭부(22)와, 상기 증폭부(22)에서 출력되는 증폭된 교류전압이 입력단(A)으로 인가되고 출력단(B)을 통해 입력단(A)과의 거리에 비례한 만큼 승압된 4개의 교류전압을 출력하는 압전 트랜스(23)와, 상기 압전 트랜스(23)의 각 출력단(①, ②, ③, ④)에서 출력되는 각 교류전압을 각각 정류한 후 입력 직류전압(Vin) 및 다른 출력 직류전압과 다른 레벨의 직류전압을 출력하는 4개의 채널 출력부로 구성되어 있다.

여기서, 제1채널 출력부는 압전 트랜스(23)의 제1출력단(①)에서 출력되는 교류전압을 정류하는 정류부(24)와 상기 정류부(24)에서 출력되는 정류전압에 포함된 리플을 제거하는 제1채널 정전압 발생부(25)로 구성되고, 제2채널 출력부는 압전 트랜스(23)의 제2출력단(②)에서 출력되는 교류전압을 정류하는 정류부(26)와 상기 정류부(26)에서 출력되는 정류전압에 포함된 리플을 제거하는 제2채널 정전압 발생부(27)로 구성되며, 제3채널 출력부는 압전 트랜스(23)의 제3출력단(③)에서 출력되는 교류전압을 정류하는 정류부(28)와 상기 정류부(28)에서 출력되는 정류전압에 포함된 리플을 제거하는 제3채널 정전압 발생부(29)로 구성되고, 제4채널 출력부는 압전 트랜스(23)의 제4출력단(④)에서 출력되는 교류전압을 정류하는 정류부(30)와 상기 정류부(30)에서 출력되는 정류전압에 포함된 리플을 제거하는 제4채널 정전압 발생부(31)로 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 스위칭부(21)는 여러 가지 방법으로 구현할 수 있는데, 도 1에서 처럼 스위칭 트랜지스터로 구현할 수 있다. 상기 스위칭부(21)는 PWM 파형의 제어신호의 레벨 상태에 따라 스위칭 트랜지스터가 턴온/턴오프되어 입력 직류전압(Vin)을 스위칭함으로써 상기 입력 직류전압이 교류전압으로 변환된 후 증폭부(22)로 인가되도록 한다.

상기 증폭부(22)는 상기 입력 교류전압(Vin)을 전력 증폭한 후 압전 트랜스(23)의 입력단(A)으로 인가하는데, 상기 압전 트랜스(23)는 입력단(A)으로 교류전압이 공급되면 출력단(B)의 길이와 비례한 만큼 승압된 교류전압을 각 출력단을 통해 출력하는 특성을 가지고 있다. 즉, 상기 압전 트랜스(23)의 출력단에서 출력되는 교류전압 중 제1출력단(①)의 교류전압이 가장 낮고, 제4출력단(④)의 교류전압이 가장 높게 출력된다.

상기 제1출력단(①)의 교류전압은 정류부(24)와 제1채널 정전압 발생부(25)를 통해 제1채널 직류전압(V_O1)으로 출력되고, 제2출력단(②)의 교류전압은 정류부(26)와 제2채널 정전압 발생부(27)를 통해 제2채널 직류전압(V_O2)으로 출력되며, 제3출력단(③)의 교류전압은 정류부(28)와 제3채널 정전압 발생부(29)를 통해 제3채널 직류전압(V_O3)으로 출력되고, 제4출력단(④)의 교류전압은 정류부(30)와 제4채널 정전압 발생부(31)를 통해 제4채널 직류전압(V_O4)으로 출력된다.

즉, 하나의 스위칭부(21)와 압전 트랜스(23)를 통해 한 레벨의 입력 직류전압(Vin)에서 각기 다른 레벨의 4채널 출력 직류전압(V_O1, V_O2, V_O3, V_O4)을 얻을 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 하나의 압전 트랜스를 이용하여 한 레벨의 입력 직류전압에서 여러 채널의 출력 직류전압을 얻을 수 있기 때문에 회로가 간단해지고 박형 제작이 가능해지는 효과가 있다. 또한, 상기 압전 트랜스는 내열성이 강하기 때문에 트랜스 쇼트에 의한 발화를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

입력 직류전압을 PWM 파형의 제어신호에 따라 스위칭하여 교류전압을 출력하는 스위칭부;

상기 스위칭부에서 출력되는 교류전압이 입력단으로 인가되고, 출력단으로 입력단과의 거리에 비례한 만큼 승압된 교류전압을 출력하는 압전 트랜스; 및

상기 압전 트랜스의 각 출력단에서 출력되는 교류전압을 정류한 후 입력 직류전압 및 다른 출력 직류전압과 다른 레벨의 직류전압을 출력하는 적어도 2개 이상의 채널 출력부로 구성된 것을 특징으로 하는 멀티 채널 직류-직류 컨버터.
제1항에 있어서, 상기 채널 출력부는 압전 트랜스의 출력단에서 출력되는 교류전압을 정류하는 정류부와, 상기 정류부에서 출력되는 정류전압에 포함된 리플을 제거하는 정전압 발생부로 구성된 것을 특징으로 하는 멀티 채널 직류-직류 컨버터.
제1항에 있어서, 상기 스위칭부에서 출력되는 교류전압을 전력 증폭한 후 압전 트랜스의 입력단으로 인가하는 증폭부를 더 포함하며 구성된 것을 특징으로 하는 멀티 채널 직류-직류 컨버터.