KR20010047576A - 역률 보상회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 역률 보상회로에 관한 것으로, 종래에는 PWM제어용트랜지스터가 온/오프될때 스위칭 노이즈가 많이 발생하여 접지 및 전장부에 페라이트코어를 삽입하게 되고, 이에 의해 비용이 상승됨과 아울러 그 PWM제어용트랜지스터가 과열되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 입력교류전원을 정류하여 그에 따른 직류 전압을 출력하는 정류부와; 부하에 걸리는 출력전압에 따라 발생하는 PWM제어신호에 의해 스위칭시 발생되는 역방향 전류의 유입을 차단함과 아울러 상기 PWM제어신호에 의해 스위칭되어 상기 정류부로부터 출력되는 직류전압의 역률을 개선하는 역률개선부와; 상기 역률개선부의 출력전압을 충전하여 이를 부하로 공급하는 커패시터로 구성함으로써 PWM제어용트랜지스터의 턴온시 고속 회복 다이오드의 역회복 시간동안 소수 캐리어의 이동에 의한 역방향 전류의 유입을 차단하여 고주파 성분의 노이즈 및 공진성 노이즈를 감소시킬 수 있고, 또한 접지 및 전장부에 삽입하는 페라이트 코아의 크기 및 갯수가 줄어들어 비용이 절감되는 효과가 있다.

Description

역률 보상회로{POWER FACTOR COMPENSATION CIRCUIT}

본 발명은 역률 보상회로에 관한 것으로, 특히 PWM(Pulse Width Modulation)제어용 트랜지스터의 스위칭시 발생하는 노이즈를 저감할 수 있도록 한 역률 보상회로에 관한 것이다.

도1은 종래 역률 보상회로에 대한 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와같이 입력교류전원(Vin)을 정류하여 그에 따른 직류전압을 출력하는 정류부(10)와; PWM제어신호(PS)에 의해 스위칭되어 상기 정류부(10)의 직류전압에 대한 역률을 개선하는 역률개선부(20)와; 상기 역률개선부(20)의 출력전압을 충전하여 이를 부하(R1)로 공급하는 커패시터(C1)로 구성된다.

상기 역률개선부(20)는 정류부(10)의 출력단이 일측에 접속된 인덕터(L1)를 노드A에 접속하고, 그 노드A에 게이트에 PWM제어신호(PS)가 인가되고 소스가 접지된 PWM제어용트랜지스터(NT1)의 드레인을 접속하며, 상기 노드A에 고속 회복 다이오드(D1)를 접속하여 그 고속 회복 다이오드(D)에서 출력신호가 출력되도록 구성되며, 이와 같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 정류부(10)는 입력교류전원(Vin)을 정류하여 그에 따른 직류전압을 출력하고, 그러면 역률개선부(20)는 상기 직류전압을 입력받아 이를 PWM제어신호 (PS)에 의해 역률을 개선하여 그에 따른 출력전압을 커패시터(C1)에 충전하게 된다.

이후, 상기 커패시터(C1)에 충전된 전압이 방전되어 안정된 직류전압으로 부하(R1)에 공급되게 된다.

이때, 상기 역률개선부(20)의 동작을 상세히 설명하면, 우선 PWM제어신호 (PS)가 고전위로 입력되면 PWM제어용 트랜지스터(NT1)가 턴온되고, 이에 의해 인덕터(L1)에 자기에너지가 축적되며 커패시터(C1)에 축전된 에너지가 부하(R1)로 전달된다.

이후, 상기 PWM제어신호(PS)가 저전위로 입력되면 상기 PWM제어용 트랜지스터(NT1)가 턴오프되어 상기 인덕터(L1)에 축적된 에너지가 도3과 같은 특성을 가진 고속 회복 다이오드(D1)를 통해 커패시터(C1)에 전달된다.

여기서, PWM제어신호(PS)는 전체적인 입력 교류전압(Vin)과 출력전류의 파형이 동일하게 되도록 하기 위하여 듀티비가 가변되는 펄스폭 변조신호로서, 제어부(미도시)에서 부하(R1)에 걸리는 출력전압을 피이드백 받아 그에 따라 PWM제어신호 (PS)를 출력한다.

이때, 상기 PWM제어신호(PS)에 의해 상기 PWM제어용 트랜지스터(NT1)가 턴온 및 턴오프됨에 따라 상기 인덕터(L1)를 통해 흐르는 전류는 도2와 같이 흐르게 된다.

그러나, 상기와 같이 동작하는 종래 장치는 PWM제어용트랜지스터가 온/오프될때 스위칭 노이즈가 많이 발생하여 접지 및 전장부에 페라이트코어를 삽입하게 되고, 이에 의해 비용이 상승됨과 아울러 그 PWM제어용트랜지스터가 과열되는 문제점이 있었다.

그리고, 상기 PWM제어용트랜지스터의 턴온시 고속 회복 다이오드의 역방향전류에 의해 그 PWM제어용트랜지스터에 손실이 발생하여 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 PWM제어용트랜지스터의 턴온시 고속 회복 다이오드의 역회복 시간 동안 소수 캐리어의 이동에 의한 역방향 전류 및 인덕터의 공진성 노이즈의 발생을 방지할 수 있도록 한 역률보상회로를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 역률 보상회로에 대한 구성을 보인 회로도.

도2는 도1에 있어서, 인덕터의 공진전류 파형도.

도3은 도1에 있어서, 고속 회복 다이오드의 스위칭 특성을 보인도.

도4는 본 발명 역률 보상회로에 대한 구성을 보인 회로도.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

10:정류부 20:역률개선부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력교류전원을 정류하여 그에 따른 직류 전압을 출력하는 정류부와; 부하에 걸리는 출력전압에 따라 발생하는 PWM제어신호에 의해 스위칭시 발생되는 역방향 전류의 유입을 차단함과 아울러 상기 PWM제어신호에 의해 스위칭되어 상기 정류부로부터 출력되는 직류전압의 역률을 개선하는 역률개선부와; 상기 역률개선부의 출력전압을 충전하여 이를 부하로 공급하는 커패시터로 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 역률 보상회로에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도4는 본 발명 역률 보상회로에 대한 구성을 보인 실시예의 회로도로서,이에 도시한 바와같이, 입력 교류전원(Vin)을 정류하여 그에 따른 직류 전압을 출력하는 정류부(10)와; 부하(R1)에 걸리는 출력전압에 따라 발생하는 PWM 제어신호(PS)에 의해 스위칭시 발생되는 역방향 전류의 유입을 차단함과 아울러 상기 PWM 제어신호 (PS)에 의해 스위칭되어 상기 정류부(10)로부터 출력되는 직류 전압의 역률을 개선하는 역률개선부(20)와; 상기 역률개선부(20)의 출력전압을 충전하여 이를 부하(R1)로 공급하는 커패시터(C1)로 구성한다.

상기 역률개선부(20)는 정류부(10)의 출력단이 일측에 접속된 제1 인덕터(L1)를 일측이 노드A에 접속된 제2 인덕터(L2)에 접속하고, 그 노드A에 게이트에 PWM 제어신호(PS)가 인가되고 소스가 접지된 PWM제어용트랜지스터(NT1)의 드레인을 접속하며, 상기 노드A에 고속 회복 다이오드(D1)를 접속하고, 상기 제1,제2 인덕터(L1),(L2)의 접속점과 상기 고속 회복 다이오드(D1) 사이에 역전류 방지용 다이오드(D2)를 접속하여, 상기 고속 회복다이오드(D1)에서 출력신호가 출력되도록 구성하며, 이와같이 구성한 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 일반적인 동작은 종래와 동일하다. 즉,정류부(10)는 입력교류전원 (Vin)을 정류하여 그에 따른 직류전압을 출력하고, 그러면 역률개선부(20)는 상기 직류전압을 입력받아 이를 PWM제어신호(PS)에 의해 역률을 개선하여 그에 따른 출력전압을 커패시터(C1)에 충전하게 된다.

이후, 상기 커패시터(C1)에 충전된 전압이 방전되어 안정된 직류전압으로 부하(R1)에 공급되게 된다.

여기서, 본 발명은 상기 역률개선부(20)는 인덕터(L2)와 다이오드(D2)를 더 포함하여 구성함으로써 부하(R1)에 걸리는 출력전압에 따라 발생하는 PWM 제어신호 (PS)에 의해 스위칭시 발생되는 역방향 전류의 유입을 차단하는데, 이를 상세히 설명한다.

우선, PWM제어신호(PS)가 고전위로 입력되면 PWM제어용 트랜지스터(NT1)가 턴온되고, 이에 의해 제1,제2 인덕터(L1),(L2)에 자기에너지가 축적되며 커패시터 (C1)에 축전된 에너지가 부하(R1)로 전달된다.

이때, 상기 PWM제어용트랜지스터(NT1)가 턴온되는 순간에 고속 회복 다이오드(D)의 역방향 전류는 상기 제2 인덕터(L2)에 의해 차단되고, 다이오드(D)(D2)에 의해 발생하는 역방향 전류 또한 상기 제2 인덕터(L2)의 강제 전류에 의해 그 양이 감소하게 되어 PWM제어용트랜지스터(NT1)에 인가되는 피크전류가 감소하게 된다.

이후, 상기 PWM제어신호(PS)가 저전위로 입력되면 상기 PWM제어용트랜지스터 (NT1)가 턴오프되어 상기 제1,제2 인덕터(L1),(L2)에 축적된 에너지가 다이오드 (D1)를 통해 커패시터(C1)에 전달된다.

다시 말하면, 본 발명은 역률개선부(20)에 추가로 접속되는 제2 인덕터(L2)의 강제 전류에 의해 고속 회복 다이오드(D1)및 다이오드(D2)의 역방향 전류를 거의 차단하게 되고, PWM제어용트랜지스터(NT1)가 턴오프될때 발생하는 공진현상을 상기 제2 인덕터(L2)에 의해 감소시킨다.

또한, 상기 역방향 전류가 감소하므로 PWM제어용트랜지스터(NT1)에 흐르는 피크전류가 제한되어 그 PWM제어용 트랜지스터(NT1)의 손실이 감소하는데, 즉 고속회복 다이오드(D1)의 고속 회복 시간 동안에 커패시터(C1)에 충전되었던 에너지가 전원측으로 방출되는 양이 감소하여 효율이 증가하게 된다.

이상에서, 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 PWM제어용트랜지스터의 턴온시 고속 회복 다이오드의 역회복 시간동안 소수 캐리어의 이동에 의한 역방향 전류의 유입을 차단하여 고주파 성분의 노이즈 및 공진성 노이즈를 감소시킬 수 있고, 또한 접지 및 전장부에 삽입하는 페라이트 코아의 크기 및 갯수가 줄어들어 비용이 절감되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 입력 교류전원(Vin)을 정류하여 그에 따른 직류 전압을 출력하는 정류부(10)와; 부하(R1)에 걸리는 출력전압에 따라 발생하는 PWM 제어신호(PS)에 의해 스위칭시 발생되는 역방향 전류의 유입을 차단함과 아울러 상기 PWM 제어신호 (PS)에 의해 스위칭되어 상기 정류부(10)로부터 출력되는 직류 전압의 역률을 개선하는 역률개선부(20)와; 상기 역률개선부(20)의 출력전압을 충전하여 이를 부하(R1)로 공급하는 커패시터(C1)로 구성한 것을 특징으로 하는 역률 보상회로.
2. 제1 항에 있어서, 역률개선부(20)는 정류부(10)의 출력단이 일측에 접속된 제1 인덕터(L1)를 일측이 노드A에 접속된 제2 인덕터(L2)에 접속하고, 그 노드A에 게이트에 PWM 제어신호(PS)가 인가되고 소스가 접지된 PWM제어용트랜지스터(NT1)의 드레인을 접속하며, 상기 노드A에 고속 회복 다이오드(D1)를 접속하고, 상기 제1,제2 인덕터(L1),(L2)의 접속점과 상기 고속 회복 다이오드(D1) 사이에 역전류 방지용 다이오드(D2)를 접속하여, 상기 고속 회복다이오드(D1)에서 출력신호가 출력되도록 구성한 것을 특징으로 하는 역률 보상회로.