KR19990058751A - 소프트 스위칭 기술을 이용한 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로 - Google Patents

소프트 스위칭 기술을 이용한 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소프트 스위칭 기술을 이용한 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로에 관한 것으로, 종래에는 스위칭소자 온/오프시 발생하는 전압과 전류의 곱이 각 소자에서 발생하는 스위칭손실인데, 각 소자의 전압 및 전류의 파형이 겹치는 부분이 많아 손실이 커지고, 특히 스위칭시 다이오드의 역회복 특성으로 인한 손실등으로 인해서 효율이 떨어지고 이 손실을 방열시켜 주기 위해서는 큰 방열판의 사용 및 큰 풍량의 팬을 사용해야 하는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 승압형 컨버터를 역률 제어부(26)에서 출력되는 신호에 비례하는 주파수를 출력하는 발진부(27)와, 상기 발진부(27)의 출력주파수를 이용하여 스위칭소자의 주기를 결정하는 주기 선택부(28)와, 상기 주기 선택부(28)의 출력신호를 받아 스위칭 소자를 구동시켜 주는 스위칭 구동부(29)를 이용하여 스위치 및 다이오드의 스위칭 손실을 최소로 하기 위하여 영전압 또는 영전류의 조건에서 스위칭할 수 있도록 하는 스위칭 제어신호를 승압형 컨버터로 공급하여 스위칭시 다이오드의 역회복 특성으로 인한 손실을 거의 영으로 줄이고, 이 스위칭 손실을 방열시켜 주기 위한 큰 방열판의 사용 및 큰 풍량의 팬을 제거할 수 있도록 하여 전체 시스템을 콤팩트하게 구성할 수 있도록 한 것이다.

Description

소프트 스위칭 기술을 이용한 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로
본 발명은 스위치 및 다이오드의 스위칭 손실을 최소로 할 수 있는 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로에 관한 것으로, 특히 스위칭시 다이오드의 역회복 특성으로 인한 손실을 거의 영으로 줄임으로써 스위칭 손실을 방열시켜 주기 위한 큰 방열판의 사용 및 큰 풍량의 팬을 제거할 수 있어서 전체 시스템을 콤팩트하게 구성할 수 있도록 한 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로에 관한 것이다.
종래 역률 제어 기능이 없는 전원공급 회로는, 도 1에 도시된 바와같이, 입력되는 상용 전원을 정류하고 그 정류된 직류전압을 출력하는 정류부(10)와, 상기 정류부(10)에서 출력되는 직류전압을 필터링하여 부하(12)로 공급하는 필터용 캐패시터(C)로 구성된다.
그리고, 종래 역률제어용 승압형 컨버터에 대한 회로구성은, 도 3에 도시된 바와같이, 입력되는 상용 전원을 정류하고 그 정류된 직류전압을 출력하는 정류부(10)와, 상기 정류부(10)에서 출력되는 전압에 대해 역률을 개선하기 위한 동작을 수행하는 승압형 컨버터부(11)와, 상기 승압형 컨버터부(11)에서 출력하는 전압을 필터링하여 부하(12)로 공급하기 위한 필터용 캐패시터(C)와, 입력되는 전류를 검출하는 전류 검출부(13)와, 입력되는 전압을 검출하는 입력전압 검출부(14)와, 상기 부하(12) 동작시 발생하는 출력전압을 검출하는 출력전압 검출부(15)와, 상기 검출부(13~15)를 통해 검출한 전류 및 전압값을 이용하여 역률 제어를 위한 스위칭신호를 상기 승압형 컨버터부(11)로 출력하는 역률 제어부(16)로 구성된다.
이와같이 구성된 종래 기술에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 역률 제어 기능이 없는 전원공급 회로에 대하여 도 1과 도 2에 의거하여 살펴보면, 전원공급단을 통해 상용전원과 그에 비례하는 도 2의 (나)에서와 같은 상용 전류( IAC )가 정류부(10)로 공급된다.
그러면 정류부(10)는 입력되는 상용전원을 브리지 다이오드를 이용하여 정류하여 직류전압으로 만들고, 이 정류된 직류전압을 필터용 캐패시터(C)로 출력한다.
이때 상기 필터용 캐패시터(C)에 공급되는 입력전류(IIN)는 도 2의 (다)에 도시한 바와같다.
상기에서와 같은 입력전류(IIN)와 직류전압을 공급받은 필터용 캐패시터(C)는 필터링하고, 그 필터링한 전압, 즉 도 2의 (가)에서와 같은 출력전압(Vo)을 부하(13)로 공급하여 동작하도록 한다.
이상에서와 같이 동작하는 회로의 역률은 보통 0.4~0.7 사이의 수치를 갖는다.
게다가 고조파(Harmonics) 성분이 크기 때문에 국제규격인 IEC 1000-3을 만족할 수 없다.
역률이 낮으면 실효전력도 작아지기 때문에 가정내에서 사용할 수 있는 전력이 감소하는 문제점이 있다.
따라서 역률제어용 회로를 삽입하여 역률 및 고조파를 줄이고 있다.
이와같은 회로는 도 3에 도시하였으며, 도 3에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.
상용전원을 정류부(10)로 공급하면, 상기 정류부(10)는 입력전압을 정류하고 이 정류된 전압(VIN)을 승압형 컨버터(11)로 출력하는데, 상기 정류된 전압(VIN)은 입력전원 주파수(50/60Hz)의 두배 주파수를 갖는 전압이 나온다.
이 전압(VIN)을 입력으로 해서 승압형 컨버터부(11)로 출력하면, 인덕터(L)에는 입력전압(VIN)과 동상인 전류가 흐르고, 상용전원에서 보면 50/60Hz의 입력전압에 동상인 싸인파 전류가 흘러서 역률이 거의 1.0에 가깝게 된다.
이때 다이오드(D)와 필터용 캐패시터(C)를 거쳐 필터링되어 부하(12)에 공급되는 출력전압(Vo)은 입력전압(VIN)의 피크치보다 큰 전압이 된다.
상기 출력전압(Vo)은 출력전압 검출부(15)에서 검출하여 역률 제어부(16)로 출력하면, 상기 역률 제어부(16)는 출력전압이 설정치로 안정하게 동작하도록 제어해준다.
그리고, 인덕터(L)의 전류가 입력전압(VIN)을 추종하도록 역률 제어부(16)에서 제어하는데, 이는 입력전압 검출부(14)에서 검출한 입력전압과 전류 검출부(13)에서 검출한 입력전류를 이용하여 제어한다.
상기 스위칭소자(S1)는 50KHz 이상의 높은 주파수로 동작하기 때문에 각 스위칭시에 인덕터(L)의 전류는 전류원과 같은 역할을 한다.
이상에서와 같은 동작에 의해 역률 제어부(16)에서 승압형 컨버터부(11)의 스위칭소자(S1)를 온시키면 인덕터(L)에는 정류부(10)를 통해 정류된 전압(VIN)이 걸리고, 인덕터 전류(IL)는 선형적으로 상승한다. 이때 필터용 캐패시터(C)에 충전된 에너지가 부하(12)로 공급되고 다이오드(D)는 역전압이 걸려 있어서 오프되어 있다.
그리고 역률 제어부(16)에 의해서 승압형 컨버터부(11)의 스위칭소자(S1)가 오프되면 다이오드(D)가 도통하여 인덕터(L)에는 (Vo-VIN)전압이 걸리고, 인덕터 전류(IL)는 선형적으로 감소한다.
이 경우 입력에서 출력으로 파워를 공급하여 필터용 캐패시터(C)를 충전하고 부하(12)에 에너지를 공급한다.
이상에서와 같은 동작을 반복하여 인덕터전류(IL)가 입력전압의 모양을 추종하며 전원측의 역률을 개선한다.
그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서 스위칭소자 온/오프시 발생하는 전압과 전류의 곱이 각 소자에서 발생하는 스위칭손실인데, 각 소자의 전압 및 전류의 파형이 겹치는 부분이 많아 손실이 커지고, 특히 스위칭시 다이오드의 역회복 특성으로 인한 손실등으로 인해서 효율이 떨어지고 이 손실을 방열시켜 주기 위해서는 큰 방열판의 사용 및 큰 풍량의 팬을 사용해야 하는 문제점이 있다.
따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 각 스위칭시 항상 소프트 스위칭을 해서 손실을 최소화하도록 한 소프트 스위칭 기술을 이용한 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 스위치 및 다이오드의 스위칭 손실을 거의 영으로 줄임으로써 손실을 방열시켜 주기 위한 방열판 등을 제거하여 전체 시스템을 콤팩트하게 구성할 수 있도록 한 소프트 스위칭 기술을 이용한 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로를 제공함에 있다.
도 1은 종래 역률 제어 기능이 없는 전원공급 회로도.
도 2는 도 1에 대한 출력전압 및 입력전류에 대한 동작 파형도.
도 3은 종래의 역률 제어용 승압형 컨버터의 회로 구성도.
도 4는 도 3에서, 스위칭시의 전압 및 전류 파형도.
도 5는 본 발명 소프트 스위칭 기술을 이용한 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로도.
도 6은 도 5에 대한 출력전압 및 입력전류에 대한 동작 파형도.
도 7은 도 5에서, 발진부와 주기 선택부의 상세 회로도.
도 8은 도 7에 대한 각 부의 입출력 신호 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
21 : 정류부 22 : 부하
23 : 전류 검출부 24 : 입력전압 검출부
25 : 출력전압 검출부 26 : 역률 제어부
27 : 발진부 28 : 주기 선택부
29 : 스위칭 구동부 30 : 승압형 컨버터부
31 : 소프트 스위칭부
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상용전원을 정류하는 정류부의 출력을 받아 역률 제어기능을 수행하는 승압형 컨버터부와, 상기 승압형 컨버터부의 역률을 개선하기 위하여 소프트 스위칭동작을 행하여 손실을 줄이도록 한 소프트 스위칭부와, 상기 스위칭 동작을 위해 전압 및 전류를 검출하는 검출부와, 상기 검출부의 출력을 받아 상기 승압형 컨버터부와 소프트 스위칭부의 스위치를 각각 제어하는 역률 제어부와, 상기 역률 제어부에서 출력되는 신호에 비례하는 주파수를 출력하는 발진부와, 상기 발진부의 출력주파수를 이용하여 스위칭소자의 주기를 결정하는 주기 선택부와, 상기 주기 선택부의 출력신호를 받아 스위칭 소자를 구동시켜 주는 스위칭 구동부로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 본 발명 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로도로서, 이에 도시한 바와같이, 입력되는 상용 전원을 정류하고 그 정류된 직류전압을 출력하는 정류부(21)와, 상기 정류부(21)에서 출력되는 전압에 대해 역률을 개선하기 위한 동작을 수행하는 승압형 컨버터부(30)와, 상기 승압형 컨버터부(30)의 역률을 개선하기 위하여 소프트 스위칭동작을 행하여 손실을 줄이도록 한 소프트 스위칭부(31)와, 상기 승압형 컨버터부(30)에서 출력하는 전압을 필터링하여 부하로 공급하기 위한 두 개의 필터 캐패시터(C01,C02)와, 상기 승압형 컨버터부(22)의 인덕터로 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(23)와, 상기 정류부(21)에서 승압형 컨버터부(30)로 공급되는 전압을 검출하는 입력전압 검출부(24)와, 상기 부하 동작시 발생하는 출력전압을 검출하는 출력전압 검출부(25)와, 상기 검출부(23~25)를 통해 검출한 전류 및 전압값을 이용하여 역률 제어를 위한 스위칭신호를 상기 승압형 컨버터부(30)와 소프트 스위칭부(31)의 스위치로 각각 출력하는 역률 제어부(26)와, 상기 역률 제어부(26)에서 출력되는 신호에 비례하는 주파수를 출력하는 발진부(27)와, 상기 발진부(27)의 출력주파수를 이용하여 스위칭소자의 주기를 결정하는 주기 선택부(28)와, 상기 주기 선택부(28)의 출력신호를 받아 스위칭 소자를 구동시켜 주는 스위칭 구동부(29)로 구성한다.
상기 발진부(27)는, 도 7에 도시한 바와같이, 일정한 주기를 갖는 펄스를 출력하는 타이머(27a)와, 상기 타이머(27a)에서 출력되는 펄스를 2분주하는 제1티플립플롭(27b)와, 상기 제1티플립플롭(27b)에서 출력되는 펄스를 다시 2분주하여 스위칭 신호에 따른 주파수에 대응하는 펄스를 출력하는 제2플립플롭(27c)으로 구성한다.
또한 상기 주기 선택부(28)는, 도 7에 도시한 바와같이, 발진부의 제1티플립플롭과 제2티플립플롭에서 각각 출력되는 펄스를 앤드링하여 소프트 스위칭부(31)의 제1보조 스위치(Sa1)를 구동하기 위한 신호를 생성하는 제1앤드게이트(AND1)와, 상기 제1앤드게이트(AND1)로 입력되는 펄스를 입력으로 하여 노아링하는 제1노아게이트(NOR1)의 출력펄스와 상기 제2티플립플롭에서 출력되는 펄스를 노아링하여 소프트 스위칭부(31)의 제2보조 스위치(Sa2)를 구동하기 위한 신호를 생성하는 제2노아게이트(NOR2)와, 발진부(27)의 타이머와 제1티플립플립에서 각각 출려되는 펄스를 입력으로 하여 낸드링하는 낸드게이트(NAND1)와, 상기 낸드게이트(NAND1)의 출력펄스를 반전시키는 낫게이트(NOT)와, 상기 낫게이트(NOT)의 출력펄스를 일정시간 만큼 지연시키는 지연부(28a)와, 상기 낸드게이트(NAND1)와 지연부(28a)의 출력펄스를 각각 입력으로 하여 앤드링하는 제2앤드게이트(AND2)와, 상기 지연부(28a)의 출력펄스에 의해 트리거되어 소정의 펄스를 출력하는 제3티플립플롭(28b)과, 상기 제2앤드게이트(AND2)와 지연부(28a) 및 제3티플립플롭(28b)의 출력펄스를 이용하여 승압형 컨버터부(30)의 스위치(S1)를 구동하기 위한 신호를 생성하는 제3노아게이트(NOR3)로 구성한다.
이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5에서, 상용전원이 공급되면 이를 정류부(21)에서 입력받아 정류하고, 그 정류된 직류전압과 이 전압에 비례하는 전류는 승압형 컨버터부(30)로 공급된다.
그러면 전류 검출부(24)는 승압형 컨버터부(30)의 인덕터(L)로 흐르는 전류를 검출저항(Rs)을 통해 검출하여 역률 제어부(26)로 출력하고, 입력전압 검출부(24)는 인덕터(L)로 공급되는 입력전압을 검출하여 상기 역률 제어부(26)로 출력하고, 또한 출력전압 검출부(25)는 부하가 동작할 경우 그때 발생되는 출력전압을 검출하여 상기 역률 제어부(26)로 출력한다.
이에 상기 역률 제어부(26)는 각 검출부(23~25)에서 공급되는 전류 및 전압을 이용하여 승압형 컨버터부(30)의 스위치(S1)와 소프트 스위칭부(31)의 보조스위치(Sa)를 영전류 및 영전압 조건에서 스위칭하기 위한 스위칭 제어신호를 출력한다.
초기상태는 승압형 컨버터부(30)의 스위치(S1)가 오프되어 있어서 다이오드(D)를 통해서 인덕터(L)의 전류를 두 개의 필터 캐패시터(C01,C02)와 부하로 공급한다.
그러면 전류 검출부(23)는 승압형 컨버터부(30)의 인덕터(L)로 흐르는 전류를 검출저항(Rs)을 통해 검출하여 역률 제어부(26)로 출력하고, 입력전압 검출부(24)는 인덕터(L)로 공급되는 입력전압을 검출하여 상기 역률 제어부(26)로 출력하고, 또한 출력전압 검출부(25)는 부하가 동작할 경우 그때 발생되는 출력전압을 검출하여 상기 역률 제어부(26)로 출력한다.
이에 상기 역률 제어부(26)는 각 검출부(23~25)에서 공급되는 전류 및 전압을 이용하여 승압형 컨버터부(30)의 스위치(S1)와 소프트 스위칭부(31)의 보조스위치(Sa1,Sa2)를 영전류 및 영전압 조건에서 스위칭하기 위한 스위칭 제어신호를 출력한다.
상기 역률 제어부(26)의 스위칭 제어신호에 의해서 스위치(S1)를 온 시키려면 미리 제1보조스위치(Sa1)를 영전류의 조건에서 온 한다.(t0구간)
그러면 공진 인덕터(Lr)에는 출력전압의 반(Vo/2)이 걸리고 전류( iLr )가 도 6의 (d)에서와 같이 선형적으로 증가한다.
상기 공진 인덕터(Lr)의 전류( iLr )가 인덕터(L)의 전류( IL )와 같아지면 다이오드(D)의 전류( ID )는 도 6의 (h)에서와 같이 영이되고, 공진 캐패시터(Cr)와 Cr - Sa1 - Da1 - Lr - C02 패스로 공진을 해서 스위치(S1)의 전압( VS1 )이 도 6의 (e)에서와 같이 영으로 떨어진다.(t1~t2구간)
이때 다이오드(D)의 전압( VD )은 도 6의 (g)에서와 같이 영에서 출력전압(Vo)까지 상승한다.
t2 구간에 영전압의 조건으로 스위치(S1)를 온 시키면 인덕터(L)의 전류( IL )는 스위치(S1)와 공진 인덕터(Lr)로 나뉘어 흐른다.
하지만 공진 인덕터(Lr)에는 역전압이 걸려있어서 전류( iLr )가 도 6의 (d)에서와 같이 선형적으로 감소하고, 스위치(S1)의 전류( IS )는 도 6의 (f)에서와 같이 선형적으로 상승하여 결국에는 인덕터(L)의 전류( IL )는 스위치(S1)로 모두 흐른다.
따라서 제1보조 스위치(Sa1)는 영전류의 조건에서 오프되고(t3구간), 스위치(S1)의 온 절차가 모두 끝난다.
역률 제어부(26)의 스위칭 제어신호에 의해서 스위치(S1)를 오프시키려면 도 6의 (c)에서와 같이 미리 제2보조 스위치(Sa2)를 영전류의 조건에서 온한다.(t4구간)
그러면 공진 인덕터(Lr)에는 출력전압의 반(Vo/2)이 온 할 때와는 반대로 걸리고 반대방향의 전류( iLr )가 도 6의 (d)에서와 같이 선형적으로 증가한다.
이 공진 인덕터(Lr)의 전류( iLr )가 인덕터(L)의 전류( IL )와 같아지면 도 6의 (a)에서와 같이 스위치(S1)을 영전압의 조건으로 오프한다.(t5구간)
그러면 공진 인덕터의(Lr) 전류( iLr )는 공진 캐패시터(Cr)와 Cr - C2- Lr - Sa2 - Da2 패스로 공진을 해서 스위치(S1)의 전압( VS1 )이 도 6의 (e)에서와 같이 출력전압(Vo)까지 상승하고 다이오드(D)의 전압( VD )은 도 6의 (g)에서와 같이 영까지 떨어져서 도통하게 된다.(t6구간)
따라서 인덕터(L)의 전류( IL )가 다이오드(D)를 통해서 부하(22)로 전달되고, 이때 공진 인덕터(Lr)에는 출력전압의 반(Vo/2)이 걸려서 선형적으로 감소하여 영으로 되면 모든 오프절차가 모두 끝난다.
이후 역률 제어부(26)에서 다시 스위치(S1)를 온시키라는 신호가 나오기 전까지는 이 상태가 유지되어 한 주기가 끝난다.
이와같이 각 스위칭시는 항상 영전압 또는 영전류에서 스위칭을 해서 도 5의 각 스위치 및 다이오드의 손실을 최소화한다.
이와같이 스위치 및 다이오드의 손실을 최소화하는 승압형 컨버터로 역률 제어부(26)에서 스위칭 제어신호를 출력하면, 이를 발진부(27)의 타이머(27a)에서 입력받는다.
상기 스위칭 제어신호를 입력받은 타이머(27a)는 도 8의 (a)에서와 같이 일정 주기를 갖는 펄스(a점 파형)를 제1티플립플롭(27b)으로 제공한다.
그러면 상기 제1티플립플롭(27b)은 입력펄스를 도 8의 (b)에서와 같이 2분주하고, 그 2분주한 펄스(b점 파형)를 다음단의 제2티플립플롭(27c)으로 제공한다.
이에 상기 제2티플립플롭(27c)은 상기 제1티플립플롭(27b)에서 제공된 펄스를 다시 도 8의 (c)에서와 같이 2분주하고, 그 2분주한 펄스(c점 파형)를 주기 선택부(28)로 출력한다.
상기 주기 선택부(28)의 제1앤드게이트(AND1)는 발진부(27)의 제1티플립플롭(27b)과 제2티플립플롭(27b)의 출력펄스(b,c점 파형)를 입력으로 하여 앤드조합하여 소프트 스위칭부(31)의 제1보조 스위치(Sa1)를 구동하기 위한 펄스(d점 파형)를 생성하여 스위칭 구동부(29)로 출력한다.
상기 d점 파형은 도 8의 (d)에서와 같으며, b점 파형과 c점 파형이 하이구간일 때만 온되어 하이신호를 출력한다.
그리고, 상기 주기 선택부(28)의 제2노아게이트(NOR2)는 발진부(27)의 제1,제2티플립플롭(27b,27c)의 출력펄스(b,c점 파형)을 노아링하는 제1노아게이트(NOR1)의 노아링된 도 8의 (e)에서와 같은 펄스(e점 파형)와 발진부(27)의 제2티플립플롭(27c)의 출력펄스(c점 파형)을 입력으로 하여 노아링하여 소프트 스위칭부(31)의 제1보조 스위치(Sa2)를 구동하기 위한 펄스(f점 파형)를 도 8의 (f)에서와 같이 생성하여 상기 스위칭 구동부(29)로 출력한다.
이때 주기 선택부(28)의 낸드게이트(NAND1)는 발진부(27)의 타이머(27a)의 출력펄스(a점 파형)와 제1티플립플롭(27b)의 출력펄스(b점 파형)을 입력으로 하여 낸드링하여 도 8의 (g)에서와 같은 펄스(g점 파형)을 생성하여 출력하면, 이를 낫게이트(NOT)에서 반전시킨 도 8의 (h)에서와 같은 펄스(h점 파형)를 출력한다.
이렇게 반전되어 출력되는 펄스를 지연부(28a)에서 일정시간 만큼 지연시키고, 그 지연된 도 8의 (i)에서와 같은 펄스(i점 파형)를 출력한다.
그러면 제2앤드게이트(AND2)는 낸드게이트(NAND1)의 출력펄스(g점 파형)와 지연부(28a)의 출력펄스(i점 파형)를 입력으로 하여 앤드링하여 도 8의 (j)에서와 같은 펄스(j점 파형)를 생성하여 제3노아게이트(NOR3)로 출력한다.
이때 상기 지연부(28a)의 출력펄스(i점 파형)은 제3티플립플롭(28b)의 토글입력단(T3)으로 연결되어진다.
따라서 상기 지연부(28a)에서 출력되는 펄스(i점 파형)가 입력되면, 상기 제3티플립플롭(28b)은 도 8의 (k)에서와 같은 펄스(k점 파형)를 출력한다.
그러면 제3노아게이트(NOR3)는 제2앤드게이트(AND2)의 출력펄스(j점 파형), 지연부(28a)의 출력펄스(i점 파형), 제3티플립플롭(28b)의 출력펄스(k점 파형)를 각각 입력받아 노아링하여 승압형 컨버터부(30)의 스위치(S1)를 구동하기 위한 펄스(l점 파형)를 도 8의 (l)에서와 같이 생성하여 상기 스위칭 구동부(29)로 출력한다.
이때 상기 제3노아게이트(NOR3)는 상기 i,j,k점 파형이 로우구간일 때에만 하이가 된다.
따라서 승압형 컨버터부(30)의 스위치(S1)에는 c점파형을 한 주기로 기준하여 도 8의 (l)에서와 같은 l점파형이 인가되고, 소프트 스위칭부(31)의 제1보조 스위치(Sa1)에는 c점파형을 한 주기로 기준하여 도 8의 (d)에서와 같은 d점파형이 인가되고, 제2보조 스위치(Sa2)에는 c점파형을 한 주기로 기준하여 도 8의 (f)에서와 같은 f점파형이 스위칭 구동부(30)을 통하여 각각의 스위칭소자에 입력된다.
상기 소프트 스위칭부(31)의 제1보조 스위치(Sa1)를 오프시키는 조건은 도 6의 타이밍주기 t3 에서 오프시키면 ZCS(Zero Current Switching)가 가능하므로 최소의 손실을 만족하는 스위칭 회로를 제공한다.
따라서, 본 발명은 스위치 및 다이오드의 스위칭 손실을 최소로 하기 위하여 영전압 또는 영전류의 조건에서 스위칭할 수 있도록 하는 스위칭 제어신호를 승압형 컨버터로 공급하여 스위칭시 다이오드의 역회복 특성으로 인한 손실을 거의 영으로 줄이고, 이 스위칭 손실을 방열시켜 주기 위한 큰 방열판의 사용 및 큰 풍량의 팬을 제거할 수 있도록 하여 전체 시스템을 콤팩트하게 구성할 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 상용전원을 정류하는 정류부의 출력을 받아 역률 제어기능을 수행하는 승압형 컨버터부와, 상기 승압형 컨버터부의 역률을 개선하기 위하여 소프트 스위칭동작을 행하여 손실을 줄이도록 한 소프트 스위칭부와, 상기 스위칭 동작을 위해 전압 및 전류를 검출하는 검출부와, 상기 검출부의 출력을 받아 상기 승압형 컨버터부와 소프트 스위칭부의 스위치를 각각 제어하는 역률 제어부로 구성된 승압형 컨버터에 있어서, 상기 역률 제어부에서 출력되는 신호에 비례하는 주파수를 출력하는 발진부와, 상기 발진부의 출력주파수를 이용하여 스위칭소자의 주기를 결정하는 주기 선택부와, 상기 주기 선택부의 출력신호를 받아 스위칭 소자를 구동시켜 주는 스위칭 구동부로 구성된 것을 특징으로 하는 소프트 스위칭 기술을 이용한 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로.
  2. 제1항에 있어서, 발진부는 일정한 주기를 갖는 펄스를 출력하는 타이머와, 상기 타이머에서 출력되는 펄스를 분주하는 제1티플립플롭와, 상기 제1티플립플롭에서 출력되는 펄스를 다시 분주하여 스위칭 신호에 따른 주파수에 대응하는 펄스를 생성하는 제2플립플롭으로 구성된 것을 특징으로 하는 소프트 스위칭 기술을 이용한 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로.
  3. 제2항에 있어서, 티플립플롭은 2분주기인 것을 특징으로 하는 소프트 스위칭 기술을 이용한 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로.
  4. 제1항에 있어서, 주기 선택부는 발진부의 제1티플립플롭과 제2티플립플롭에서 각각 출력되는 펄스를 앤드링하여 소프트 스위칭부의 제1보조 스위치를 구동하기 위한 신호를 생성하는 제1앤드게이트와, 상기 제1앤드게이트로 입력되는 펄스를 입력으로 하여 노아링하는 제1노아게이트의 출력펄스와 상기 제2티플립플롭에서 출력되는 펄스를 노아링하여 소프트 스위칭부의 제2보조 스위치를 구동하기 위한 신호를 생성하는 제2노아게이트와, 발진부의 타이머와 제1티플립플립에서 각각 출려되는 펄스를 입력으로 하여 낸드링하는 낸드게이트와, 상기 낸드게이트의 출력펄스를 반전시키는 낫게이트와, 상기 낫게이트의 출력펄스를 일정시간 만큼 지연시키는 지연부와, 상기 낸드게이트와 지연부의 출력펄스를 각각 입력으로 하여 앤드링하는 제2앤드게이트와, 상기 지연부의 출력펄스에 의해 트리거되어 소정의 펄스를 출력하는 제3티플립플롭과, 상기 제2앤드게이트와 지연부 및 제3티플립플롭의 출력펄스를 이용하여 승압형 컨버터부의 스위치를 구동하기 위한 신호를 생성하는 제3노아게이트로 구성된 것을 특징으로 하는 소프트 스위칭 기술을 이용한 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로.
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