KR20010000140A - 프로그래머블 ｄｃ­ｄｃ컨버터 - Google Patents

프로그래머블 ｄｃ­ｄｃ컨버터 Download PDF

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KR20010000140A
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유용선
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안병엽
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Abstract

본 발명은 프로그래머블 DC-DC 컨버터에 관한 것으로, 특히 이 DC-DC 컨버터는 DC 전원을 입력받아서 일정한 DC 전압 레벨로 변경하여 제 1출력전압을 출력하되, 입력전압에 대한 출력전압의 절연 특성을 갖는 제 1전압 변압부와, 제 1전압 변압부의 제 1출력전압을 입력받고 다수개의 스위치 또는 선택단자에 응답하여 프로그래머블하게 다수개의 설정 DC 레벨 중에서 어느 하나를 선택하여 제 2출력전압을 출력하는 제 2전압 변압부로 구성된다. 이에 따라, 본 발명은 입/출력간 절연특성을 갖기 때문에 컨버터의 출력단자에 연결된 시스템을 입력의 급격한 변화로 인한 손상으로부터 방지할 수 있다. 게다가 본 발명의 DC-DC 컨버터는 D/A 컨버터의 스위치를 통해 프로그래머블하게 저항값을 변경하여 고출력의 가변 출력값을 발생함으로써 DC-DC 컨버터가 하나의 모듈로 구성되었다고 하더라도 내부 회로를 변경하지 않고서 시스템에서 요구하는 원하는 출력전압을 바로 공급할 수 있다.

Description

프로그래머블 ＤＣ­ＤＣ컨버터{PROGRAMMABLE DC-DC CONVERTER}
본 발명은 입력 DC 전원을 소정 레벨의 DC전압으로 출력하는 DC-DC 컨버터에 관한 것으로서, 특히 DC 전원을 안정된 전압 레벨로 변경한 후에 다시 이를 다수개의 DC 전압 레벨중에서 어느 하나를 선택하여 출력하는 프로그래머블 DC-DC 컨버터에 관한 것이다.
일반적으로 DC-DC 컨버터는 입력 전원에 대해 출력전압을 임의로 가변하는 장치이다. 이 컨버터는 입력 전원을 그대로 받아 사용되지 않고 내부 시스템에서 요구하는 구동 전압에 맞추어 작동되는 DSP(Digital Signal Processor)나 CPU(Computer Process Unit)를 사용하는 전자통신장비, 의료장비, 반도체장치 등의 전반적인 전자 시스템에 사용된다.
종래 기술에 의한 DC-DC 컨버터는 입/출력 전압간의 절연기능을 제공하는 절연형(isolation type)과 이를 제공하지 않는 비절연형(nonisolation)으로 구분할 수 있다. 입/출력 전압간의 절연형 컨버터는 주로 포워드(forward) 방식과 플라이백(flyback) 방식으로 다시 구분되며 비절연형 컨버터는 초퍼(chopper) 방식이 대부분이다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 입/출력전압간 절연이 되는 DC-DC 컨버터의 일예인 포워드방식 및 플라이백방식의 컨버터를 도시한 회로도들이다.
도 1a를 참조하면, 종래의 포워드 방식에 의한 DC-DC 컨버터는 구동 트랜지스터(TR1), PWM(pulse width modulation) IC(2), 변압기(4), 다이오드들(D1,D2), 인덕터(L1), 커패시터(C1) 및 포토 커플러인 발광다이오드/포토다이오드(OP1,OP2)로 구성된다. 여기서, 상기 DC-DC 컨버터는 변압기(4)와 포토 커플러(OP1,OP2)를 통해 입/출력 전압간의 절연(isolation)이 이루어진다.
상기 포워드 방식의 DC-DC 컨버터는 입력단자(DC Vin)를 통해 상용 DC 전원이 인가되고 구동 트랜지스터(TR1)가 온(on)되면 변압기(4) 1차측의 권선 T1의 전압이 2차측 권선인 T2에서 소정 전압으로 변압된다. T2를 통하여 변압된 전압은 다이오드 D1을 통과하고 인덕터(L1)를 거쳐 출력단자(DC Vout)에 전달된다.
이와 반대로, 구동 트랜지스터(TR1)가 오프(off)되면 변압기(4)의 T1에서 T2로의 에너지 전달이 없으므로 다이오드(D2)가 도통되어 인덕터(L1)에 축적된 전압이 출력된다.
한편, 상기 PWM IC(2)는 구동 트랜지스터(TR1)의 동작신호인 PWM의 듀티 비율을 조절하게 되는데, 출력단자(DC Vout)의 전압값이 높게 나올 경우 듀티 비율을 줄이고, 출력전압이 낮을 경우에는 듀티 비율을 높여 항상 출력전압을 일정하게 유지하도록 한다. 대개 PWM의 듀티 비율의 설정은 고정저항을 통하여 일정한 듀티비율로 맞춘 후에 이 비율의 범위에서 원하는 듀티 비율로 조정하게 된다.
포토 커플러를 구성하는 발광다이오드(OP1)는 출력단자(DC Vout)의 전압 변화를 검출하여 빛을 통하여 포토다이오드(OP2)로 전달한다. 포토다이오드(OP2)에 수광된 빛은 전기적인 신호로 바뀌고 이 신호는 PWM IC(2)로 들어가 출력단자(DC Vout)의 전압 변화에 따른 듀티 비율을 조절하여 일정하게 출력전압을 유지하도록 한다.
한편 도 1b를 참조하면, 종래 기술에 의한 플라이백 방식의 DC-DC 컨버터는 구동 트랜지스터(TR10), PWM IC(6), 변압기(8), 다이오드(D10), 커패시터(C10) 및 포토 커플러(OP10,OP12)로 구성된다. 여기서, 상기 플라이백 DC-DC 컨버터는 역시 포워드방식과 마찬가지로 변압기(8)와 포토 커플러(OP10,OP12)를 통해 입/출력 전압간의 절연(isolation)이 이루어진다.
우선, 플라이백 방식의 DC-DC 컨버터는 입력단자(DC Vin)를 통해 상용 전원이 인가되고 구동 트랜지스터(TR10)가 오프(off)되면 변압기(8) 1차측의 권선 T10의 전압이 2차측 권선인 T12에서는 소정 전압으로 변압된다. T12를 통하여 변압된 전압은 다이오드(D10)를 통과하여 출력단자(DC Vout)에 전달된다.
이와 반대로, 구동 트랜지스터(TR10)가 온(on)되면 변압기(8)의 T1에서 T2로의 에너지를 충전하게 된다.
상기 플라이백 방식의 DC-DC 컨버터는 상술한 포워드 방식과는 달리 변압기 2차측에 연결된 인덕터가 존재하지 않으므로 간단한 회로구성을 갖고 있으며 구동 트랜지스터의 작동이 다르다는 점을 제외하고는 나머지 PWM IC(8)와 포토 커플러(OP1, OP2)는 동일하게 작동한다.
그러므로, 종래 기술의 포워드 또는 플라이백 방식의 DC-DC 컨버터는 변압기를 이용하여 DC 전원을 변화시켜 원하는 출력 DC 전압을 얻는데, 특히 변압기와 포토커플러를 이용하여 입/출력전압간 절연을 만들어 입력의 급격한 변화에 따른 출력의 영향을 최대한 방지하였다.
그러나, 종래의 절연형 DC-DC 컨버터는 변압기의 사용으로 높은 입력전원을 낮은 출력전원으로 변환할 수 있지만, 그 대신에 DC-DC 컨버터당 하나의 출력 전압만 얻을 수 있는 단점이 있다. 이러한 이유로 포워드 또는 플라이백 방식의 절연형 DC-DC 컨버터는 대개 대용량의 주전원(48V 입력-5V/10A출력)으로 사용한다.
그러므로, 종래 절연형 DC-DC 컨버터는 출력 전압을 원하는 레벨로 제어하기는 어렵기 때문에 출력전압의 변화에 따라 DC-DC 컨버터의 모듈 전체를 원하는 출력전압에 맞게 교체하거나 사용 시스템의 요구 전압에 맞게 모듈을 만들어야 하는 단점이 있다.
도 2는 종래 기술에 의한 입/출력전압간 비절연이 되는 DC-DC 컨버터의 일예인 쵸퍼방식의 컨버터를 도시한 회로도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 쵸퍼 방식의 DC-DC 컨버터는 구동 트랜지스터(TR20), PWM IC(9), 다이오드(D20), 인덕터(L10), 커패시터(C10)로 구성된다. 여기서, 상기 쵸퍼 방식의 DC-DC 컨버터는 입/출력간 접지를 공통으로 사용하고 있기 때문에 입/출력 전압간의 비절연(nonisolation) 특성을 갖는다. 종래 기술에 의한 쵸퍼 방식의 DC-DC 컨버터는 변압기를 사용하지 않고, 입력 DC전원보다 출력 DC가 낮을 경우 입/출력간의 접지를 공통으로 사용한다.
여기서, PWM IC(9)는 PWM의 듀티 비율을 조절하며 이 PWM 신호는 구동 트랜지스터(TR20)의 구동신호로 사용된다.
이에 종래 기술의 쵸퍼 방식의 DC-DC 컨버터는 입력전압(DC Vin)에서 출력전압(DC Vout)의 차만큼 듀티 비율을 줄여서 원하는 출력전압을 얻는다. 듀티 제어신호의 오프(off) 기간에는 도통된 다이오드(D20)에 의해 인덕터(L1)의 에너지가 출력전압 단자(DC Vout)에 출력된다. 이러한 쵸퍼 방식의 DC-DC 컨버터는 정밀한 출력전압의 제어가 가능하고 주로 소용량, 소전압(12V 미만)의 보존 전원(5V 입력-3V/5A 출력)을 얻고자 할 때 사용한다.
그러나, 종래 기술에 의한 비절연형 쵸퍼 방식의 DC-DC 컨버터는 정밀한 출력전압의 제어가 가능한 반면에, 입/출력 전압간에 절연이 되지 않기 때문에 입력의 급격한 변화가 출력에 영향을 미쳐 출력단에 연결된 시스템에 큰 손상을 줄 수 있다. 또한, 입/출력간에 변환 전압의 차가 크면, 고출력의 출력전원을 만들기가 어렵고 그 효율도 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술의 한계점을 해결하기 위하여 입출력간에 절연기능을 갖는 1차 전압 변압부를 통해서 DC 전원을 일정한 전압으로 만든 후에 다시 2차 전압 변압부와 D/A 컨버터를 통하여 소정의 전압 레벨로 프로그래머블하게 출력함으로써 출력 전압을 원하는 레벨로 제어하여 고출력의 시스템/장비의 전원을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 입/출력간 절연이 되기 때문에 출력단자에 연결된 시스템이 입력의 급격한 변화로 인한 손상을 방지할 수 있는 프로그래머블 DC-DC 컨버터를 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 DC 전원을 입력받아 다수개의 서로 다른 DC전압 레벨로 출력하는 DC-DC 컨버터에 있어서, DC 전원을 입력받아서 일정한 DC 전압 레벨로 변경하여 제 1출력전압을 출력하되, 입력전압에 대한 출력전압의 절연 특성을 갖는 제 1전압 변압부와, 제 1전압 변압부의 제 1출력전압을 입력받고 다수개의 스위치 또는 선택단자에 응답하여 프로그래머블하게 다수개의 설정 DC 레벨 중에서 어느 하나를 선택하여 제 2출력전압을 출력하는 제 2전압 변압부를 구비한다.
본 발명의 DC-DC 컨버터에 있어서, 상기 제 1전압변압부는 DC 전원을 입력받는 입력부와, DC 전원을 소정의 DC전압 레벨로 바꾸는 변압부와, 변압된 DC 전압을 제 1출력전압으로 출력하는 제 1출력부와, 제 1출력전압을 피드백하고 이 전압 변화를 검출하는 출력제어부와, 출력제어부의 피드백된 신호에 응답하여 제 1출력부의 전압 펄스폭을 제어하고 상기 전압 변화를 감지하는 제 1PWM칩 제어부와, 제 1PWM칩 제어부의 감지된 신호에 응답하여 변압부의 전압 펄스폭을 변경하는 제 1PWM칩을 포함한다.
본 발명의 DC-DC 컨버터에 있어서, 상기 제 2전압변압부는 제 1전압변압부의 제 1출력전압을 소정의 전압 펄스폭으로 변경하는 제 2PWM칩과, 제 2PWM칩의 펄스폭에 따라 그 레벨이 변경되는 제 2출력전압을 출력하는 제 2출력부와, 제 2출력부의 전압 펄스폭을 제어하기 위한 제 2PWM칩 제어부와, 다수개의 스위치 또는 선택 단자를 통해 프로그래머블하게 내부 저항값을 변경하여 피드백된 제 2출력전압의 레벨을 다수개의 DC전압 레벨 중에서 어느 하나로 변경하도록 하는 D/A 컨버터를 포함한다.
본 발명에 따르면, 제 1 및 제 2전압 변압부에 의해 입력 DC전원에 대한 출력 DC전압의 고출력과 절연(isolation) 특성이 만족되고, 특히 DC-DC 컨버터를 사용하는 장비들의 저전압과 여러 전압원을 요구하는 장비들에 대하여 D/A 컨버터의 스위치를 사용하여 다양한 출력전압의 레벨을 프로그래머블하게 변경할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 입/출력전압간 절연이 되는 DC-DC 컨버터의 일 예인 포워드방식 및 플라이백방식의 컨버터를 도시한 회로도들,
도 2는 종래 기술에 의한 입/출력전압간 비절연이 되는 DC-DC 컨버터의 일예인 쵸퍼방식의 컨버터를 도시한 회로도,
도 3은 본 발명에 따른 프로그래머블 DC-DC 컨버터의 기능 블록도,
도 4는 도 3에 도시된 프로그래머블 DC-DC 컨버터의 상세한 일 실시예의 회로도,
도 5는 도 4에 도시된 제 1PWM 칩의 내부 구성도,
도 6은 도 4에 도시된 제 2PWM 칩의 내부 구성도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 제 1전압 변압부 11 : 입력부
12 : 변압기 13 : 제 1출력부
14 : 제 1출력제어부 15 : 제 1PWM칩 제어부
16 : 제 1PWM칩 20 : 제 2전압 변압부
21 : 제 2PWM칩 22 : D/A 컨버터
23 : 제 2출력부 24 : 제 2PWM칩 제어부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 다음과 같이 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 프로그래머블 DC-DC 컨버터의 기능 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 DC-DC 컨버터는 DC 전원(DC Vin)을 입력받아서 일정한 DC전압 레벨로 변경하여 제 1출력전압(DC Vo)을 출력하되, 입력전압에 대한 출력전압의 절연 특성을 갖는 제 1전압 변압부(10)와, 제 1전압 변압부(10)의 제 1출력전압(DC Vo)을 입력받고 다수개의 스위치 또는 선택단자에 응답하여 프로그래머블하게 다수개의 설정 DC 레벨 중에서 어느 하나를 선택하여 제 2출력전압(DC Vout)을 출력하는 제 2전압 변압부(20)로 구성된다. 여기서, 제 1전압 변압부(10)와 제 2변압부(20)는 하나의 모듈로 구성되는 것이 바람직하다.
좀 더 상세하게, 제 1전압변압부(10)는 DC 전원(DC Vin)을 입력받는 입력부(11)와, DC 전원(DC Vin)을 소정의 DC전압 레벨로 바꾸는 변압부(12)와, 변압된 DC 전압을 제 1출력전압(DC Vo)으로 출력하는 제 1출력부(13)와, 제 1출력전압(DC Vo)을 피드백하고 이 전압 변화를 검출하는 출력제어부(14)와, 출력제어부(14)의 피드백된 신호에 응답하여 제 1출력부(13)의 전압 펄스폭을 제어하고 상기 전압 변화를 감지하는 제 1PWM칩 제어부(15)와, 제 1PWM칩 제어부(15)의 감지된 신호에 응답하여 변압부(12)의 전압 펄스폭을 변경하는 제 1PWM칩(16)으로 구성된다.
게다가 제 2전압변압부(20)는 제 1전압변압부(10)의 제 1출력전압(DC Vo)을 소정의 전압 펄스폭으로 변경하는 제 2PWM칩(21)과, 제 2PWM칩(21)의 펄스폭에 따라 그 레벨이 변경되는 제 2출력전압(DC Vout)을 출력하는 제 2출력부(23)와, 제 2출력부(23)의 전압 펄스폭을 제어하기 위한 제 2PWM칩 제어부(24)와, 다수개의 스위치 또는 선택 단자를 통해 프로그래머블하게 내부 저항값을 변경하여 피드백된 제 2출력전압(DC Vout)의 레벨을 다수개의 DC전압 레벨 중에서 어느 하나로 변경하도록 하는 D/A 컨버터(22)로 구성된다.
도 4는 도 3에 도시된 프로그래머블 DC-DC 컨버터의 상세한 일 실시예의 회로도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 프로그래머블 DC-DC 컨버터의 회로는 다음과 같은 구성으로 이루어진다.
상기 입력부(11)는 DC 입력단과 푸쉬풀형 변압기(12)의 1차측 코일(T31)의 탭 부분 사이에 노이즈 또는 리플 제거용 커패시터들(C31,C32), 노이즈 제거용 인덕터(L31), 및 저항(R31)이 연결되어 있다. 그리고, DC 입력단과 변압기(12)의 1차측 분리된 코일(T32) 사이에는 PWM칩(16)을 구동하기 위한 전원을 발생하는 커패시터(C33), 인덕터(L32), 및 다이오드들(D31,D32)이 연결되어 있다.
상기 제 1출력부(13)는 변압기(12)의 2차측 코일(T33)에 연결된 다이오드들(D33,D34), 노이즈 또는 리플 제거용 커패시터들(C38,C39,C40), 과전압 방지 제너다이오드(ZD1)로 구성된다.
상기 출력제어부(14)는 상기 커패시터(C40)와 접지 단자 사이에 피드백 제어를 위한 저항들(R40,R41,R42), 피드백된 제 1출력전압의 변화를 검출하는 발광다이오드(OP31), 전압검출기(REG1), 커패시터(C41)가 연결되어 있다. 여기서, R40과 C41은 모두 발광다이오드의 안정화 소자이다.
상기 제 1PWM칩 제어부(15)는 상기 푸쉬풀형 변압기(12)의 1차측 코일(T31)의 하측 부분과 연결된 구동 트랜지스터(TR30), 제 1PWM칩(16)의 단자에 연결된 다수개의 저항들(R32∼R39), 다수개의 커패시터들(C35∼C37), 포토다이오드(OP32), 다이오드(D35), 전류센싱 변압기(TC1)로 구성된다.
도 5의 제 1PWM 칩의 내부 구성도를 참조하면, 상기 제 1PWM칩(16)은 증폭기들(161,163), 다이오드(162), 발진기(164), PWM소자(165), 정류기(166)로 구성된다.
상기 제 2출력부(23)는 다이오드(D36), 커패시터(C46,C47), 증폭 트랜지스터들(TR31,TR32), 출력 쵸크(L34), 저항(R54)으로 구성된다.
상기 제 2PWM칩 제어부(24)는 구동 제어저항(R43), 피드백 제어용 저항들(R44,R46), 피드백 안정화 시정수를 결정하는 커패시드터들(C42,C43) 및 저항(R52), 제 2PWM칩(21)의 구동 전원 RC 필터(C44,C45,R53)로 구성된다.
상기 D/A 컨버터(22)는 출력 쵸크(L34)로부터 피드백된 전압의 기준 저항(R47), 다수개의 스위치(SW1∼SW4)의 온/오프(on/off)에 따라 프로그래머블하게 저항값이 변경되는 내부 저항들(R48∼R52), 상기 결정된 저항값을 검출하여 이를 제 2PWM칩(21)으로 알리는 비교기(OP30)로 구성된다. 이때, 스위치는 딥 스위치나 선택단자일 수 있다.
도 6의 제 2PWM 칩의 내부 구성도를 참조하면, 제 2PWM칩(21)은 증폭기(211), 지연기(212), 비교기(213), 발진기(214), 논리게이트(215), 증폭 트랜지스터들(TR31,TR32)의 구동신호를 출력하는 인버터들(216,217)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 프로그래머블 DC-DC 컨버터는 다음과 같이 작동한다.
우선, DC 전원으로서 48V가 제 1전압 변압부(10)에 인가되면, 입력부(11)에서는 입력 저항(R31)을 통해 제 1PWM칩(16)의 7번 단자로 초기 동작전원이 인가된다. 일단 제 1PWM칩(16)이 동작하게 되면, 6번 단자로부터 구동 전압이 인가되어 구동 트랜지스터(TR30)가 구동하게 되고 이에 변압기(12)의 T31에 걸리는 에너지가 T32, T33로 전달된다. T32에 전달된 에너지는 다이오드들(D31,D32)를 통하여 정류된 후에, 인덕터(L32)를 통하여 DC 전원으로 만들어진다. 이 DC 전원은 제 1PWM칩(16)의 구동전원으로 사용된다.
그리고, 변압기(12)의 2차측 코일(T33)에 전달된 에너지는 다이오드(D33)와 인덕터(L33)를 통하여 제 1출력전압(DC Vo), 약 5V가 만들어진다. 이때, 커패시터들(C38,C39,C40)을 통해 제 1출력전압(DC Vo)의 노이즈나 리플이 제거되고, 제너다이오드(ZD1)를 통해 제 1출력전압(DC Vo)이 과전압으로 발생되는 것을 방지한다.
변압기(12)의 1차측의 분리된 코일(T32)의 에너지를 통하여 구동되는 제 1PWM칩(16)은 내부의 정류기(166)를 통하여 기준 전압인 5V를 8번 단자로 출력한다. 이에 기준전압은 제 1PWM칩 제어부(15) 내 소자의 전원으로 사용된다. 그리고, 제 1PWM칩(16)은 2번 단자를 통하여 출력 제어부(14)의 발광다이오드(OP31)에서 포토다이오드(OP32)의 포토 커플러에 의해 제 1출력전압(DC Vo)의 변화량을 오차 증폭기(161)를 통하여 감지한다. 이때, 제 1PWM칩(16)의 1번 단자에는 병렬 연결된 저항(R34)과 커패시터(C34)에 의해 오차 증폭기(161)와 피드백 회로의 안정성(이득확보)을 얻는다. 오차 증폭기(161)를 통해 출력된 신호는 다이오드(162)를 거쳐 3번 단자에 인가되는 전류센싱 변압기(TC1)의 전압과 비교된 후 PWM소자(165)에 입력된다. PWM소자(165)는 PWM 파형을 만들고 듀티 비율울 결정하여 6번 단자로 내보낸다.
그리고, 출력전압 제어부(14)는 제 1출력부(13)의 전압이 변화될 경우 전압검출기(REG1)의 저항치가 변화하고 이에 발광다이오드(OP31)의 전류량이 제어되어 광량을 조절하게 된다.
그러므로, 본 발명의 제 1전압 변압부(10)는 DC 입력전원(24V 또는 48V)을 일정한 DC 전압(5V)으로 변압할 때 변압기(12)와 발광다이오드(OP31) 및 포토다이오드(OP32)를 통해 입/출력간 절연(isolation)이 이루어진다.
그 다음, 제 2전압 변압부(20)의 제 2PWM칩(21)은 FB 단자에 입력된 D/A 컨버터(22)의 신호와 발진기(214)에서 발진된 신호가 비교기(213)에 입력되어 그 차를 검출한다. 이때, 비교기(213)에는 CMP 단자에 입력된 피드백 안정화 시정수 소자들(C42,C43,R52)의 신호가 D/A 컨버터(22)의 신호를 제어한다. 그리고, 저항(R43)을 통해 인가된 제 1출력전압(DC 5V)도 지연기(212)를 거쳐 비교기(213)로 입력된다. 비교기(213)의 출력은 다시 논리게이트(215)의 단자로 입력되고 발진기(214)의 신호와 논리조합된다. 논리게이트(215)의 신호, 반전신호는 인버터 216, 217로 각각 입력된다. 인버터 216의 PVcc1단자에는 제 1전압 변압부(10)의 제 1출력전압(DC Vo)이 인버터(D36)를 통해 전달되는데, 이 PVcc1 전압은 인버터 216의 구동전원으로 사용된다. 반면에 인버터 217의 Vcc단자에는 제 2PWM칩(21)의 구동 전원 RC 필터(C44,C45,R53)를 통해 구동 전원이 인가되는데, 이 Vcc는 제 2PWM칩(21) 전체의 구동전원이기도 하다. 이때, 상기 인버터 216과 217은 상반되게 작동한다.
그리고, 제 2PWM칩(21)의 G1과 G2 단자를 통해 서로 상반된 레벨로 출력되는 신호에 따라 두 개의 증폭 트랜지스터(TR31,TR32)가 상반되게 구동한다. 이에 따라, 증폭 트랜지스터 TR31, 또는 TR32가 연속해서 턴온/턴오프되어 출력 쵸크(L34)를 통해 출력전압 단자에 제 2출력전압(DC Vout)이 다수개의 전압 레벨중에서 어느 하나로 출력된다. 여기서, 다수개의 출력전압 레벨은 1.5∼3.5V이다.
상기 제 2전압 변압기(20)에서 D/A 컨버터(22)는 출력 쵸크(L34)에 걸리는 제 2출력전압을 피드백하고 다수개의 스위치(SW1∼SW4)의 온/오프에 따라 프로그래머블하게 내부 저항들(R48∼R52)의 저항값을 변경한다. 상기 D/A 컨버터(22)의변경된 저항값에 따른 검출 신호는 다시 제 2PWM칩(21)의 FB단자에 입력되고 비교기(213)를 통해 발진기(214)의 발진 신호와 비교되어 주파수와 출력전압 레벨을 결정하게 된다.
이와 같이 제 2전압 변압부(20)는 D/A 컨버터(22)의 다수개 스위치를 통해 제 1전압 변압부(10)의 일정한 DC 전압을 다시 다수개의 전압 레벨중에서 어느 하나로 변경할 수 있어 DC-DC 컨버터로부터 전원을 공급받는 시스템에서 요구 전압을 정밀하게 맞출 수 있다. 게다가, 제 2전압 변압부(20)는 출력 전압의 주파수와 그 레벨을 정하되, 두 개의 증폭 트랜지스터를 상보적으로 턴온시켜 지속적으로 전류가 흐르게 함으로써 원하는 출력 전압을 계속해서 발생할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 실시예는 입력 DC전원(24V/48V)을 입출력간 절연기능을 갖는 제 1전압 변압부(10)를 통해 일정 레벨의 제 1출력전압(5V)을 만들고 이를 프로그래머블하게 출력레벨을 제어하는 제 2전압 변압부(20)를 통해 제 2출력전압을 DC 1.5V에서 3.5V까지 프로그래머블하게 출력한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 DC-DC 컨버터는 입/출력간 절연특성을 갖도록하여 출력단자에 연결된 시스템을 급격한 입력 변화로 인한 손상으로부터 방지할 수 있다. 게다가 본 발명의 DC-DC 컨버터는 D/A 컨버터의 스위치를 통해 프로그래머블하게 저항값을 변경하여 고출력의 가변 출력값을 발생함으로써 DC-DC 컨버터가 하나의 모듈로 구성되었다고 하더라도 시스템에서 요구하는 원하는 출력전압을 바로 공급할 수 있다.
따라서, 본 발명은 현재 공통적으로 많이 사용되는 전자장비 부품의 구동전원의 저전력, 저전압 사양을 맞출 수 있고 제품의 사용전압에 따라 DC-DC 컨버터의 모듈내에서 원하는 출력 레벨을 발생하므로 정밀한 출력전압의 제어가 가능하다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (7)

  1. DC 전원을 입력받아 다수개의 서로 다른 DC전압 레벨로 출력하는 DC-DC 컨버터에 있어서,
    상기 DC 전원을 입력받아서 일정한 DC 전압 레벨로 변경하여 제 1출력전압을 출력하되, 입력전압에 대한 출력전압의 절연 특성을 갖는 제 1전압 변압부; 및
    상기 제 1전압 변압부의 제 1출력전압을 입력받고 다수개의 스위치 또는 선택단자에 응답하여 프로그래머블하게 다수개의 설정 DC 레벨 중에서 어느 하나를 선택하여 제 2출력전압을 출력하는 제 2전압 변압부를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 DC-DC 컨버터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1전압 변압부와 제 2변압부는 하나의 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 DC-DC 컨버터.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1전압변압부는 DC 전원을 입력받는 입력부와, 상기 DC 전원을 소정의 DC전압 레벨로 바꾸는 변압부와, 상기 변압된 DC 전압을 제 1출력전압으로 출력하는 제 1출력부와, 상기 제 1출력전압을 피드백하고 이 전압 변화를 검출하는 출력제어부와, 상기 출력제어부의 피드백된 신호에 응답하여 제 1출력부의 전압 펄스폭을 제어하고 상기 전압 변화를 감지하는 제 1PWM칩 제어부와, 상기 제 1PWM칩 제어부의 감지된 신호에 응답하여 상기 변압부의 전압 펄스폭을 변경하는 제 1PWM칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 DC-DC 컨버터.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 출력제어부는 전압 변화를 검출하는 발광다이오드를 포함하고 상기 제 1PWM칩 제어부는 상기 전압 변화를 감지하는 포토다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 DC-DC 컨버터.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 제 1전압변압부의 제 1출력전압은 5V인 것을 특징으로 하는 프로그래머블 DC-DC 컨버터.
  6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 제 2전압변압부는 상기 제 1전압변압부의 제 1출력전압을 소정의 전압 펄스폭으로 변경하는 제 2PWM칩과, 상기 제 2PWM칩의 펄스폭에 따라 그 레벨이 변경되는 제 2출력전압을 출력하는 제 2출력부와, 상기 제 2출력부의 전압 펄스폭을 제어하기 위한 제 2PWM칩 제어부와, 다수개의 스위치 또는 선택 단자를 통해 프로그래머블하게 내부 저항값을 변경하여 피드백된 제 2출력전압의 레벨을 다수개의 DC전압 레벨 중에서 어느 하나로 변경하도록 하는 D/A 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 DC-DC 컨버터.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 2전압변압부의 제 2출력전압은 1.5V∼3.5V인 것을 특징으로 하는 프로그래머블 DC-DC 컨버터.
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