KR19990086880A - 압전 변압기를 사용한 인버터 - Google Patents

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박지식
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Abstract

본 발명은 압전 변압기를 사용한 인버터에 관한 것으로, 입력 전압(Vi)의 크기를 감지하는 전압 감지부(100)와, 상기 전압 감지부(100)로부터 감지된 전압의 크기에 따라 그 입력 전압의 경로를 절환하기 위한 절환부(200)와, 상기 절환부(200)로부터 입력되는 입력 전압(Vi)을 안정화시키기 위한 프리-레귤레터(10)와, 상기 절환부(200)의 출력 전압(Vi) 또는 상기 프리-레귤레터(10)의 출력 접압(VO1)을 궤환하기 위한 제 1 궤환부(20)와, 상기 절환부(200)의 출력 전압(Vi) 또는 상기 프리-레귤레터(10)의 출력 전압(VO1)에 의해 압전 변압기를 구동시키기 위한 구동부(30)와, 상기 구동부(30)의 구동 신호에 의해 입력 전압을 변환하여 부하 회로부(50)측으로 출력하는 압전 변압기(40), 및 상기 압전 변압기(40)의 출력 전압 신호(VO2)를 상기 구동부(30)측으로 궤환하기 위한 제 2 궤환부(60)를 포함하여 구성되어, 배터리(Battery) 전압 입력시 최대 변환 효율이 구현되도록 하고 어댑터(Adapter) 전압 입력시에는 염가의 프리-레귤레터의 구성으로 인버터의 전체 효율을 최적화하도록 한다.

Description

압전 변압기를 사용한 인버터
본 발명은 압전 변압기를 사용한 인버터에 관한 것으로, 특히 변압기의 최대 변환 효율이 구현되도록 하는 압전 변압기를 사용한 인버터에 관한 것이다.
도 1은 종래 압전 변압기를 사용한 인버터의 회로도로써, 동 도면에 도시된 바와 같이, 입력 전압(Vi)을 안정화시기 위한 프리-레귤레터(10)와, 상기 프리-레귤레터(10)의 출력 접압 신호(VO1)를 궤환하기 위한 제 1 궤환부(20)와, 상기 프리-레귤레터(10)의 출력 전압(VO1)에 의해 압전 변압기를 구동시키기 위한 구동부(30)와, 상기 구동부(30)의 구동 신호에 의해 입력 전압을 변환하여 부하 회로부(50)측으로 출력하는 압전 변압기(40), 및 상기 압전 변압기(40)의 출력 전압 신호(VO2)를 상기 구동부(30)로 궤환하기 위한 제 2 궤환부(60)를 포함하여 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 압전 변압기(Piezo Transformer : PZT)를 사용하여 입력전압을 유기시켜서 출력전압을 발생시키는 인버터(Inverter)로서 노우트북(Note Book) 컴퓨터의 화면 밝기에 사용되는 냉음극관(CCFL)과 같은 부하 회로부(50)를 구동시키기 위한 전원장치는, 상기 압전 변압기에 입력되는 입력전압의 주파수가 가변됨으로써, 압전 변압기의 출력전압이 제어되는데, 입력전압의 과도한 변동은 출력전압에 영향을 미치게 되고, 결국 상기 압전 변압기의 손상을 초래하게 되기 때문에 그 압전 변압기에 인가되는 입력전압을 안정화되게 셋팅시키는 것이 매우 중요하다. 따라서, 상기 압전 변압기에 입력되는 전압을 압전 변압기의 변환 효율이 최대가 되는 전압으로 안정화되게 셋팅되도록 조정하는 프리-레귤레터(Pre-regulator)를 사용함으로써 광 범위한 입력 범위에서 압전 변압기의 동작이 가능하도록 한다.
그러나, 상기 프리-레귤레이터단과 압전 변압기의 구동단이 상호 직렬로 연결되어 있고 상기 인버터의 전체 효율은 상기 프리-레귤레이터단의 효율과 상기 압전 변압기의 구동단의 효율과의 곱에 비례하기 때문에, 입력 전압(Vi)의 크기에 관계없이 전체 효율이 저하되는 문제가 있었다.
즉, 압전 변압기는 일반적인 권선형 변압기에 비해 효율이 현저하게 우수함에도 불구하고 전압 변환 원리가 기계적 공진 주파수 부근에서 기계적 진동을 이용하여 전압을 변환하기 때문에 입력 전압 범위가 좁은 것이 단점으로 지적되고 있다. 따라서, 노트북 컴퓨터용 냉음극관(CCFT)를 구동시키기 위한 인버터를 설계함에 있어서, 광범위한 입력 전압 범위레 적용시키기 위하여 입력단에 프리-레귤레터를 사용한 DC/DC 컨버터를 추가하는 방법을 사용하고 있으나, 이는 넓은 범위의 입력 범위를 만족시키기 위하여 전체 인버터 시스템을 두 개의 변환 단계로 구성하기 때문에 전체 인버터의 효율을 감소시키게 되는 문제가 발생하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 광범위한 입력 전압 범위를 만족하는 인버터 시스템을 설계함에 있어서, 배터리(Battery) 전압 입력시 최대 변환 효율이 구현되도록 하고, 어댑터(Adapter) 전압 입력시에는 염가의 프리-레귤레터의 구성으로 인버터의 전체 효율을 최적화하도록 하는 압전 변압기를 사용한 인버터를 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 압전 변압기를 이용한 인버터는: 입력 전압을 안정화시키기 위한 프리-레귤레터와, 상기 프리-레귤레터의 출력 접압 신호를 궤환하기 위한 제 1 궤환부와, 상기 프리-레귤레터의 출력 전압에 의해 압전 변압기를 구동시키기 위한 구동부, 상기 구동부의 구동 신호에 의해 입력 전압을 변환하여 부하 회로부측으로 출력하는 압전 변압기, 및 상기 압전 변압기의 출력 전압 신호를 상기 구동부로 궤환하기 위한 제 2 궤환부를 포함하여 구성된 인버터에 있어서; 상기 입력 전압의 크기를 감지하는 전압 감지부, 및 상기 전압 감지부로부터 감지된 전압의 크기에 따라 그 입력 전압의 경로를 상기 프리-레귤레터 또는 상기 구동부측으로 인가되도록 절환하기 위한 절환부가 부가 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 절환부는 상기 전압 감지부로부터 감지된 입력 전압의 크기가 배터리 전압일 경우 그 배터리 전압이 상기 구동부측에 직접 인가되도록 절환되고, 상기 전압 감지부로부터 감지된 입력 전압의 크기가 어댑터 전압일 경우 그 어댑터 전압이 상기 프리-레귤레터에 인가되도록 절환되는 반도체 스위칭 소자로 구성한다.
도 1은 종래 압전 변압기를 사용한 인버터의 회로도,
도 2는 본 발명에 따른 압전 변압기를 사용한 인버터의 회로도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 프리-레귤레터 20 : 제 1 궤환부
30 : 구동부 40 : 압전 변압기
60 : 제 2 궤환부 100 : 전압 감지부
200 : 절환부
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 압전 변압기를 사용한 인버터에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 압전 변압기를 사용한 인버터의 회로도로써, 도 1의 종래 인버터와 동일한 구성은 동일 부호를 부가하여 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 인버터는, 입력 전압(Vi)의 크기를 감지하는 전압 감지부(100)와, 상기 전압 감지부(100)로부터 감지된 전압의 크기에 따라 그 입력 전압의 경로를 절환하기 위한 절환부(200)와, 상기 절환부(200)로부터 입력되는 입력 전압(Vi)을 안정화시키기 위한 프리-레귤레터(10)와, 상기 절환부(200)의 출력 전압(Vi) 또는 상기 프리-레귤레터(10)의 출력 접압(VO1)을 궤환하기 위한 제 1 궤환부(20)와, 상기 절환부(200)의 출력 전압(Vi) 또는 상기 프리-레귤레터(10)의 출력 전압(VO1)에 의해 압전 변압기를 구동시키기 위한 구동부(30)와, 상기 구동부(30)의 구동 신호에 의해 입력 전압을 변환하여 부하 회로부(50)측으로 출력하는 압전 변압기(40), 및 상기 압전 변압기(40)의 출력 전압 신호(VO2)를 상기 구동부(30)측으로 궤환하기 위한 제 2 궤환부(60)를 포함하여 구성된다.
상기 절환부(200)는 입력되는 전압의 크기에 따라 출력 전압의 경로를 상기 프리-레귤레터(10) 또는 구동부(30)측으로 설정해 주는 반도체 스위칭 소자로 구성함이 바람직하며, 상기 반도체 스위칭 소자는 상기 전압 감지부(100)로부터 감지된 입력 전압(Vi)의 크기가 배터리 전압일 경우, 예를들어 노트북 컴퓨터용 인버터의 입력 전압 Vi = 8V ~ 12V일 경우 그 배터리 전압이 상기 구동부(30)측에 직접 인가되도록 절환되고, 상기 전압 감지부(100)로부터 감지된 입력 전압(Vi)의 크기가 어댑터 전압일 경우, 예를 들어 노트북 컴퓨터용 인버터의 입력 전압 Vi = 15V ~ 23V일 경우 그 어댑터 전압이 상기 프리-레귤레터(10)에 인가되도록 절환되도록 구성한다.
따라서, 광 범위 입력 전압에 대응하는 인버터 등 전원 공급기를 설계함에 있어서, 입력 전압(Vi)이 배터리 전압 등 충분히 높지 못해 효율이 매우 중요한 범위에서는 그 입력 전압(Vi)이 상기 프리-레귤레터(10)를 통하지 않고 직접 상기 구동부(30)에 인가되도록 함으로써 효율을 상승시키고, 입력 전압(Vi)이 어댑터 전압 등 충분히 높을 경우에는 효율이 중요치 않으므로 그 입력 전압(Vi)이 상기 프리-레귤레터(10)를 통하여 기 설정된 전압(VO1)으로 셋팅된 후 상기 구동부(30)에 인가되도록 한다.
이상, 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 압전 변압기를 사용한 인버터에 의하면, 변압기 효율의 극대화가 필요한 입력 전압 범위에서는 직접 압전 변압기의 구동부에 입력 전압이 인가되도록 함으로써 압전 변압기의 효율을 극대화시키는 효과가 있다. 또한, 어댑터의 출력 전압 등 효율의 중요성이 상대적으로 적은 입력 전압 범위에서는 입력 전압이 프리-레귤레터를 통하여 압전 변압기의 입력 특성에 적합하도록 만든 후 압전 변압기의 구동부에 인가되도록 함으로써 그 프리-레귤레터의 효율이 상대적으로 그다지 중요치 않게되어 종래 기술에 비해 간단한 회로 또는 일반 범용 소자로 프리-레귤레터를 구성할 수 있어서 생산 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 입력 전압(Vi)을 안정화시키기 위한 프리-레귤레터와, 상기 프리-레귤레터(10)의 출력 접압 신호(VO1)를 궤환하기 위한 제 1 궤환부(20)와, 상기 프리-레귤레터(10)의 출력 전압(VO1)에 의해 압전 변압기를 구동시키기 위한 구동부(30), 상기 구동부(30)의 구동 신호에 의해 입력 전압을 변환하여 부하 회로부(50)측으로 출력하는 압전 변압기(40), 및 상기 압전 변압기(40)의 출력 전압 신호(VO2)를 상기 구동부(30)로 궤환하기 위한 제 2 궤환부(60)를 포함하여 구성된 인버터에 있어서,
    상기 입력 전압(Vi)의 크기를 감지하는 전압 감지부; 및 상기 전압 감지부로부터 감지된 전압의 크기에 따라 그 입력 전압의 경로를 상기 프리-레귤레터 또는 상기 구동부측으로 인가되도록 절환하기 위한 절환부가 부가 구성된 것을 특징으로 하는 압전 변압기를 사용한 인버터.
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