KR200168236Y1 - 보일러점화용고주파트랜스포머 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 보일러 점화용 고주파 트랜스포머에 관한 것으로, 보일러용 트랜스포머에 있어서, 입력된 교류전원의 반파를 정류시켜 직류전원으로 출력시키는 정류부(10)와, 정류부(10)로부터 정류된 전원으로 스위칭되는 스위칭부(14)와, 스위칭부(14)의 상태를 전환시키는 스위칭 오프부(12)와, 스위칭부(14)에 연결되어 인가되는 입력전압을 유기시키는 1차 권선(16)과, 1차 권선(16)과 같이 권취되어 1차 권선(16)으로부터 유기되는 전압을 출력시키는 보조 권선(18)과, 1차 권선(16) 및 보조 권선(18)으로부터 유기된 전압을 외부로 출력시키는 2차 권선(22)과, 상기 1차 권선(16), 보조 권선(18) 및 2차 권선(22)이 소정의 방향 및 회수로 권취되는 코어(20)를 포함하여 고주파로 고속 스위칭에 의한 승압된 전압을 유기시켜 고주파 트랜스포머의 효율성을 향상시킨 것이다.

Description

보일러 점화용 고주파 트랜스포머
본 고안은 보일러 점화용 트랜스포머(Transformer)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력된 전압을 고속의 스위칭으로 승압시켜 오일 보일러를 점화시키는 점화용 고주파 트랜스포머에 관한 것이다.
일반적인 트랜스포머는 2개이상의 코일을 공통된 자로(磁路)에 조합한 것으로서, 코일의 한쪽에 교류나 맥류를 통하면 그로 인한 자력선 변화에 의해서 다른 쪽의 코일에는 그 변화에 따른 전류변화가 발생한다.
고주파용의 트랜스포머에 있어서는 공심 또는 페라이트 코어(Ferrite Core, 철심)를 사용하며 저주파용에서는 규소강판이나 퍼멀로이(Permalloy) 등의 철심을 사용한다. 전기기기에 있어서는 파워 트랜스포머, 고주파 트랜스포머, 중간주파 트랜스포머 및 저주파 트랜스포머(입력, 출력, 단간 등)등 여러종류가 이용되고 있다. 전압을 바꾸어 전력을 공급할 목적의 것을 변압기(變壓器), 신호의 전송 등 아주 소전력인 것을 변성기(變成器)라 하는데, 혼동하여 부르는 경우도 많다.
이와 같은 트랜스포머는 종래의 보일러를 점화시키는 점화용 트랜스포머의 경우에도 다수장의 페라이트 코어를 일정한 방향으로 겹친 다음에, 이 겹쳐진 코어의 외부에 1차 및 2차 또는 다수차의 코일을 소정의 방향으로 권취시킨 것이다. 코어는 와전류가 발생하는 것을 방지하기 위하여 절연한 얇은 강판을 겹쳐서 쌓은 것이다. 1차권선을 통해 입력된 소정의 크기의 전압은 코어 및 2차 또는 다수차의 코일로 유기된 후에 각각의 코일을 통해 일정크기로 승압된 출력전압이 출력된다.
상기와 같은 트랜스포머를 일컬어 펄스형 트랜스포머라고 하고, 이는 중량이 크고, 그 부피가 크다. 또한, 입력 전압을 단순히 승압만을 시키므로 인하여 일반적으로 사용되는 전원주파수인 60Hz만을 승압시키는 것이 대부분이므로 호환성이 약하고, 효율성이 낮은 문제가 있었다.
본 고안은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 고주파수의 고속 스위칭으로 입력전압을 승압시켜 출력시키므로, 변압기의 손실없이 변압효율 및 착화성을 향상시키고, 무게 및 부피를 최소화시킨 보일러 점화용 고주파 트랜스포머를 제공하기 위한 것이 목적이다.
도 1은 본 고안에 따른 보일러 점화용 고주파 트랜스포머의 블록도,
도 2는 본 고안에 따른 보일러 점화용 고주파 트랜스포머의 회로구성도.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
10: 정류부 12: 스위칭 오프부
14: 스위칭부 16: 1차 권선
18: 보조 권선 20: 코어
22: 2차 권선 R0-R7: 저항
D1-D4: 다이오드 C1-C4: 콘덴서
Q1, Q2: 트랜지스터 TNR1, TNR2: 임펄스방지용 소자
본 고안은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 보일러 점화용 트랜스포머에 있어서, 입력된 교류전원의 반파를 정류시켜 직류전원으로 출력시키는 정류부와, 정류부로부터 정류된 전원으로 스위칭되는 스위칭부와, 스위칭부의 상태를 전환시키는 스위칭 오프부와, 스위칭부에 연결되어 인가되는 입력전압을 유기시키는 1차 권선과, 1차 권선과 같이 권취되어 1차 권선으로부터 유기되는 전압을 출력시키는 보조 권선과, 1차 권선 및 보조 권선으로부터 유기된 전압을 외부로 출력시키는 2차 권선과, 상기 1차 권선, 보조 권선 및 2차 권선이 소정의 방향 및 회수로 권취되는 코어를 포함하여 이루어진 것이 특징이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 고안에 따른 구성을 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 고안에 따른 보일러 점화용 고주파 트랜스포머의 블록도이고, 도 2는 보일러 점화용 고주파 트랜스포머의 회로구성도이다.
정류부(10)는 입력된 교류전원(AC 220∼110V)의 반파(반주기)를 정류시켜 직류전원(DC)으로 출력시키는 것으로, 정류부(10)에는 입력된 교류전원에 병렬로 연결되어 임펄스(Impulse) 및 서지(Surge)전압을 방지하는 제 1임펄스방지용 소자(TNR1)가 구성되어 있고, 또한 입력단(교류전원)과 제 1임펄스방지용 소자(TNR1)의 일단에 연결되어 입력되는 교류전원의 반주기만을 통과시키는 제 1다이오드(D1)가 구성되어 있으며, 제 1다이오드(D1)의 캐소드단과 제 1임펄스방지용 소자(TNR1)에 각각 직병렬로 연결되어 인가되는 전압억제, 필터링 및 노이즈를 방지시키는 저항(R0) 및 콘덴서(C1)가 포함되어 있다.
스위칭부(14)는 상기 정류부(10)로부터 정류된 전원으로 입력된 반주기동안만 스위칭되는 것으로, 스위칭부(14)에는 정류부(10)로부터 인가된 반주기의 전원이 저항(R1)을 통해 베이스단으로 인가되고, 컬렉터단에는 공진용 콘덴서(C2) 및 댐핑용 제 2다이오드(D2)가 접지로 각각 연결되며, 에미터단에는 역전압이 인가되는 것을 방지하는 제 4다이오드(D4), 콘덴서(C4) 및 저항(R2)이 직병렬로 연결된 제 1트랜지스터(Q1)가 연결되어 있고, 또한 제 1트랜지스터(Q1)의 컬렉터단에는 1차 권선(16)이 연결되고 제 1트랜지스터(Q1)의 순간적인 전압상승을 방지하는 제 2임펄스방지용 소자(TNR2)가 1차 권선(16)의 입력단과 접지사이에 구성되어 있으며, 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스단에 병렬로 연결되어 제 1트랜지스터(Q1)의 오프(Off)특성을 개선시키거나 소정의 방향으로 전압을 통과시키고, 보조 권선(18)으로 유기된 전압을 강하시키는 콘덴서(C3), 제 3다이오드(D3) 및 저항(R7)이 포함되어 있다.
스위칭 오프부(12)는 상기 스위칭부(14)의 구동상태를 전환시키는 것으로, 스위칭 오프부(12)에는 스위칭부(14)에 에미터단이 연결되고 베이스 및 컬렉터단에 저항(R3, R4)이 각각 연결된 제 2트랜지스터(Q2)가 구성되어 있고, 또한 제 2트랜지스터(Q2)의 컬렉터단 및 베이스단에는 각각 저항(R3, R4)을 통해 제 3트랜지스터(Q3)의 베이스단 및 컬렉터단이 연결되며, 제 3트랜지스터(Q3)의 베이스단과 에미터단에는 복수의 저항(R5, R6)을 통해 정류부(10)에 연결된 제 3트랜지스터(Q3)가 포함되어 있다.
1차 권선(16)은 스위칭부(14)를 통해 정류부(10)에 연결되어 인가되는 입력전압을 유기시키는 것으로, 소정의 회수로 코일이 권취되어 있다.
보조 권선(18)은 상기 1차 권선(16)과 함께 권취되어 있고, 1차 권선(16)으로부터 유기되는 전압을 출력시키는 스위칭부(14)로 출력시킨다.
2차 권선(22)은 1차 권선(16)으로부터 유기된 전압을 외부로 출력시키는 것으로, 보일러를 점화시키는 기기나 장치(도시되지 않음)로 연결된다.
또한, 상기 1차 권선(16), 보조 권선(18) 및 2차 권선(22)이 소정의 방향 및 회수로 권취되는 코어(20)로 이루어진다. 코어(20)는 페라이트 등이 사용되며, 유기되는 전압의 크기에 따라 사용되는 재질이 달라질 수 있다.
이와 같이 구성된 본 고안의 작용상태를 구체적으로 설명한다.
우선, 도 2에서 입력단을 통해 교류전원(AC)이 인가되면, 정류부(10)의 제 1임펄스방지용 소자(TNR1)를 거쳐 입력되는 교류전원내에 포함된 서지전압이나 노이즈성분이 제거된다. 제 1임펄스방지용 소자(TNR1)를 거친 전원은 제 1다이오드(D1)에서 ＋반주기만이 도통된다. 도통된 ＋반주기는 저항(R0) 및 콘덴서(C1)를 거쳐 저항(R1)을 통해 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스단으로 인가된다.
제 1트랜지스터(Q1)의 베이스단에 인가된 전류는 제 1트랜지스터(Q1)를 턴온시켜 도통상태로 만들고, 이때, 고주파 트랜스포머의 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스 드라이브용 보조 권선(18)에는 (+)전압이 유기된다. 유기된 (+)전압은 저항(R7) 및 다이오드(D3)를 통하여 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스단의 전류를 더욱 증가시킨다.
따라서, 제 1트랜지스터(Q1)의 컬렉터단에도 전압이 증가하게 된다. 더욱이 제 1트랜지스터(Q1)의 컬렉터단의 증가된 전류는 저항(R6)을 통하여 교류전원(AC) 입력단으로 인가되어 스위칭 오프부(12)의 저항(R6) 양단에 나타나는 전압이 제 3트랜지스터(Q3)의 베이스 및 에미터단간의 도통전압보다 크게 되어 다음의 수학식 1이 성립된다.
여기서, IR6은 저항(R6)에 흐르는 전류이고, 0.7[V]는 트랜지스터의 에미터단 및 베이스단사이에 인가되는 전압으로 트랜지스터를 도통시키는 최소의 전압이다.
즉, 제 3트랜지스터(Q3)가 도통상태가 되면, 제 2트랜지스터(Q2)도 도통상태가 된다. 따라서, 제 2트랜지스터(Q2)가 도통상태가 되면, 제 1트랜지스터(Q1)이 베이스단의 전류는 감소하게 되고, 이때, 제 1트랜지스터(Q1)의 컬렉터단의 전류도 감소하게 되어 보조 권선(18)에는 －반주기의 펄스가 유기되어 제 1트랜지스터(Q1)를 완전히 오프상태로 만든다. 더욱 상세하게는 저항(R4)의 양단전압이 게이트 트리거(Gate Trigger) 전압이상이 되면, 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스단의 전류가 감소되고, 제 1트랜지스터(Q1)의 컬렉터단에도 전류가 감소되므로, 보조 권선(18)에는 －반주기의 펄스가 유기되어 제 1트랜지스터(Q1)를 완전히 오프상태로 턴오프시키는 것이다.
이와 같이 1차 권선(16)과 콘덴서(C2)가 공진상태가 되는데, 공진상태의 반주기가 끝나면 저항(R1)을 통하여 다시 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스단에 전류가 흐르게 되고, 제 1트랜지스터(Q1)는 다시 포화상태가 되어 턴온된다.
이렇게 제 1트랜지스터(Q1)를 통해 계속적으로 발진이 되면, 교류전원의 입력이 제1다이오드(D1)가 도통상태가 되는 ＋반주기동안만 점화용 고주파 트랜스포머의 2차측 2차 권선(22)을 통해 고압의 전압이 유기되도록 하였다.
본 고안의 고주파 트랜스포머는 소정의 주파수(약 20KHz)로 고속의 스위칭에 의해 전압을 승압시켜 고주파 트랜스포머의 효율성이 증가시키는 것으로, 오일 보일러나 가스 보일러 또는 여타의 연료를 사용하는 보일러를 점화시키는 고주파 트랜스포머라는 것을 해당분야의 지식을 가진 자라면 용이하게 실시 및 변형할 수 있음을 알 수 있고, 더욱이 본 고안의 범위내에서 다른 실시예가 고려될 수 있으며, 본 고안의 범위는 한정된 것은 아님이 명백함을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안의 보일러 점화용 고주파 트랜스포머는 코어에 권취된 1차 권선 및 보조 권선에 연결되어 구성된 스위칭부 및 스위칭오프부의 작동에 의해 2차 권선으로 고주파로 고속 스위칭에 의한 승압된 전압을 유기시켜 고주파 트랜스포머의 효율성을 향상시키고, 2개이상의 코일이 권취된 펄스형 트랜스포머보다 무게 및 부피를 줄일 수 있고, 보일러의 착화성을 증대시켜 보일러의 수명을 연장시킨 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 보일러용 트랜스포머에 있어서,
    입력된 교류전원의 반파를 정류시켜 직류전원으로 출력시키는 정류부와,
    정류부로부터 정류된 전원으로 스위칭되는 스위칭부와,
    스위칭부의 상태를 전환시키는 스위칭 오프부와,
    스위칭부에 연결되어 인가되는 입력전압을 유기시키는 1차 권선과,
    1차 권선과 같이 권취되어 1차 권선으로부터 유기되는 전압을 출력시키는 보조 권선과,
    1차 권선 및 보조 권선으로부터 유기된 전압을 외부로 출력시키는 2차 권선과,
    상기 1차 권선, 보조 권선 및 2차 권선이 소정의 방향 및 회수로 권취되는 코어를 포함한 것을 특징으로 하는 보일러 점화용 고주파 트랜스포머.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 정류부는 입력된 교류전원에 병렬로 연결되어 임펄스 및 서지전압을 방지하는 제 1임펄스방지용 소자와,
    입력단과 제 1임펄스방지용 소자의 일단에 연결되어 입력되는 교류전원의 반주기만을 통과시키는 제 1다이오드와,
    제 1다이오드의 캐소드단과 제 1임펄스방지용 소자에 각각 직병렬로 연결되어 인가되는 전압억제, 필터링 및 노이즈를 방지시키는 저항 및 콘덴서가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러 점화용 고주파 트랜스포머.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 스위칭 오프부는 스위칭부에 에미터단이 연결되고 베이스 및 컬렉터단에 저항이 각각 연결된 제 2트랜지스터와,
    제 2트랜지스터의 컬렉터단에 저항을 통해 베이스단이, 베이스단에는 저항을 통해 컬렉터단이 연결되고, 베이스단과 에미터단에는 복수의 저항을 통해 정류부에 연결된 제 3트랜지스터가 포함된 것을 특징으로 하는 보일러 점화용 고주파 트랜스포머.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 스위칭부는 정류부로부터 인가된 반주기의 전원이 저항을 통해 베이스단으로 인가되고, 컬렉터단에는 공진용 콘덴서 및 댐핑용 제 2다이오드가 병렬로 연결되며, 에미터단에는 과전압이 인가되는 것을 방지하는 제 4다이오드, 콘덴서 및 저항이 직병렬로 연결된 제 1트랜지스터와,
    정류부에서 입력된 전압과 접지사이에 연결되어 제 1트랜지스터의 순간적인 전압상승을 방지하는 제 2임펄스방지용 소자와,
    제 1트랜지스터의 베이스단에 병렬로 연결되어 제 1트랜지스터의 오프특성을 개선시키거나 소정의 방향으로 전압을 통과시키고, 보조 권선으로 유기된 전압을 강하시키는 콘덴서, 제 3다이오드 및 저항이 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러 점화용 고주파 트랜스포머.
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