KR200194413Y1 - Battery charger of zero switching type - Google Patents

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Abstract

마이컴 제어기를 갖고 제로화 스위칭 방식을 이용하는 배터리 충전기에 관한 것으로서, 교류전원(20)이 초기에 충전기로 입력될 때 과전류의 돌입을 방지하기 위한 임시충전부와(21)와, 상기 입력된 교류전원(20)을 직류로 변환시키는 입력정류부(22)와, 상기 직류의 맥류 성분을 필터링하고 두 개의 콘덴서에 직류전압을 분할 충전시키는 충전부(23)와, 상기 충전부(23)에 충전된 직류전압을 제로화전압스위칭(ZVS)과 제로화전류스위칭(ZCS)의 방식을 이용하여 교류전압으로 변환시키는 반도체 스위칭부(24)와, 상기 교류전압을 충전에 적합한 교류전압으로 변압시키는 전압변환부(25)와, 상기 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 출력정류부(26)와, 상기 직류전압의 맥류 성분을 필터링하는 출력필터부(27)와, 상기 필터링된 출력전류와 출력전압을 검출하여 마이컴2(31)로 전달하는 출력검지부(28)로 구성된 것을 특징으로 하는 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기를 이용함으로써, 종래 스위칭 방식 배터리 충전기 시스템의 잡음 및 열을 제거하고, 고성능 고충전효율을 갖는 효과를 얻을 수 있다.A battery charger having a microcomputer controller and using a zero switching method, comprising: a temporary charging unit 21 for preventing inrush of overcurrent when an AC power source 20 is initially input to a charger, and the input AC power source 20. ), The input rectifying unit 22 converts the direct current into a direct current, a charging unit 23 for filtering the pulsation component of the direct current and dividing and charging the two capacitors with a DC voltage, and a zeroing voltage for the DC voltage charged in the charging unit 23. A semiconductor switching unit 24 for converting into an AC voltage using a switching (ZVS) and zeroing current switching (ZCS) scheme, a voltage converting unit 25 for transforming the AC voltage into an AC voltage suitable for charging, and An output rectifying section 26 for converting an AC voltage into a DC voltage, an output filter section 27 for filtering the pulsating component of the DC voltage, and detecting the filtered output current and output voltage. By using the zero-switched switching type battery charger, characterized in that the output detection unit 28 to be delivered to the Com 2 (31), to remove the noise and heat of the conventional switching type battery charger system, and to have the effect of high performance and high charging efficiency You can get it.

Description

제로화 스위칭 방식 배터리 충전기Zero Switching Battery Charger

본 고안은 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디지털 제어기를 갖고 제로화전압스위칭방식과 제로화전류스위칭방식을 이용하여 종전 시스템의 잡음 및 열을 제거하고, 고성능 고충전효율을 갖게한 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기에 관한 것이다.The present invention relates to a zero-switched switching type battery charger, and more specifically, to zero noise that has a digital controller, eliminates noise and heat of a conventional system by using a zero voltage switching method and a zero current switching method, and has high performance and high charging efficiency. The present invention relates to a switched battery charger.

일반적으로 납 축전지는 축적하고 있는 에너지가 낮아져 버리는 자기 방전성도 있으나, 순시적으로 큰 전류도 흘릴 수 있는 고효율 방전 특성이 있어 정전류·정전압 방식으로 충전을 할 수 있는 간편성 때문에 고성능 고효율을 갖는 배터리 충전기에 납 축전지는 다른 2차 축전지보다 많이 사용된다.In general, lead accumulators have self-discharge characteristics that lower the accumulated energy, but have high-efficiency discharge characteristics that allow instantaneous large current flow. Lead-acid batteries are used more frequently than other secondary batteries.

종래에는 마이컴(MICOM)의 전자 제어에 의해 정전류·정전압 방식으로 납 축전지에 충전하여 고성능 고효율을 갖게 하는 스위칭 방식 배터리 충전기가 있으나, 스위치의 접점시에 잡음 및 스위칭 회로의 열에 의한 부하가 크므로 장기간 사용할 때 스위치 불량 및 충전 효과가 저하되는 문제가 있다.Conventionally, there is a switching type battery charger which charges a lead-acid battery in a constant current / constant voltage method by MICOM electronic control to have high performance and high efficiency. When used, there is a problem that the switch is poor and the charging effect is reduced.

종래 기술의 스위칭 방식 배터리 충전기는 제1도에 나타낸 바와 같이 교류전원을 공급받는 마그네틱 스위치부(1)와, 상기 마그네틱 스위치부(1)로부터 출력된 교류전압을 직류전압으로 정류하는 제1다이오우드부(2)와, 상기 정류된 직류전압을 충전하는 콘덴서(3)와, 마이컴(10)으로부터 펄스폭 변조된 신호를 받아 교번 스위칭 작용으로 구동하면서 구형파 신호를 출력하는 스위칭 소자부(4)와, 상기 스위칭 소자부(4)에서 출력되는 구형파 신호를 전파정류하는 제2다이오우드부(5)와, 상기 제2다이오우드부(5)로부터 정류된 출력전압과 출력전류를 검지하여 축전지로 공급하는 출력부(6)로 구성되어 있다.In the switching battery charger of the prior art, as shown in FIG. 1, a magnetic switch unit 1 receiving AC power and a first diode unit rectifying an AC voltage output from the magnetic switch unit 1 into a DC voltage. (2), a capacitor (3) for charging the rectified DC voltage, a switching element (4) for receiving a pulse width modulated signal from the microcomputer (10) and outputting a square wave signal while driving in an alternating switching action; The second diode part 5 for full-wave rectification of the square wave signal output from the switching element part 4, and the output part for detecting the output voltage and output current rectified from the second diode part 5 and supplying it to the storage battery. It consists of (6).

상기 마그네틱 스위치부(1)는 자력에 의한 기계적인 두 개의 접점스위치로 되어 있기 때문에, 전류가 많이 공급될 때에는 스위치의 온-오프시에 아크(ARK)접점으로 인하여 불꽃도 튀고, 소리에 의한 잡음이 있어 장시간 사용에 어려움이 있고, 스위치의 접점 부위에는 노화가 빨리 되어 손상이 되며 에너지의 충전효율이 저하되는 문제가 있다.Since the magnetic switch unit 1 is composed of two mechanical contact switches by magnetic force, when a large amount of current is supplied, the flame also bounces due to the arc (ARK) contact when the switch is on and off, and noise by sound There is a difficulty in using for a long time, there is a problem that the contact portion of the switch is aging is damaged quickly and the charging efficiency of the energy is lowered.

또한, 상기 스위칭소자부(4)의 두 개의 스위치(S1, S2)는 온-오프를 교대로 반복할 때에 오프에서 온되는 정지시간(DEAD TIME) 중에는 역기전력이 발생하여 제5도에 도시된 두 개의 스위치의 출력신호와 같이 찌그러진 파형이 나타남으로 두 개의 두 개의 스위치(S1, S2)에 열이 많이 발생한다. 열을 최소화하기 위하여 스너버(SNUBBER) 회로를 구성하지만 회로 소자가 많기 때문에 부하가 많이 형성되어 잡음과 열이 발생하여 장기간 사용할 때 충전효율이 저하된다.In addition, when the two switches S1 and S2 of the switching element unit 4 alternately repeat the on-off, the counter electromotive force is generated during the dead time which is turned on from the off. Distorted waveforms appear like the output signals of two switches, which generate a lot of heat in the two switches S1 and S2. In order to minimize heat, a snubber circuit is formed, but many circuit elements are formed, so a lot of load is generated, and noise and heat are generated.

또한, 상기 출력부(6)에는 제2다이오우드부(5)로부터 전파정류된 정류전압이 흐르게 되지만 맥류성분을 완전하게 제거하는 전자 소자가 없기 때문에 전기적 잡음이 혼합되어 충전효율이 낮게 된다.In addition, although the rectified voltage full-wave rectified from the second diode part 5 flows through the output part 6, since there is no electronic device that completely removes the pulsating component, the electrical noise is mixed and the charging efficiency is low.

결국, 제1도에 도시된 종래 시스템의 스위칭 방식 배터리 충전기는 잡음과 열이 많이 발생하여 충전효율이 저하되는 문제점이 있다.As a result, the switching type battery charger of the conventional system illustrated in FIG. 1 has a problem in that charging efficiency is lowered due to a lot of noise and heat.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 디지털 제어기를 갖고 제로화전압스위칭방식과 제로화전류스위칭방식을 이용함으로써, 종전 시스템의 잡음 및 열을 제거하고, 고성능 고효율화를 갖게하는 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, by using a zero voltage switching method and a zero current switching method with a digital controller, zero-switching switching battery to remove noise and heat of the conventional system, and to have high performance high efficiency The purpose is to provide a charger.

제1도는 종래 기술의 스위칭 방식 배터리 충전기의 블록 구성도.1 is a block diagram of a switching battery charger of the prior art.

제2도는 본 고안의 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기에 관한 회로도.2 is a circuit diagram of a zeroed switching type battery charger of the present invention.

제3도는 본 고안의 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기에 관한 시스템 구성도.3 is a system configuration of a zero switching switching battery charger of the present invention.

제4도는 종래 기술의 스위칭 소자부(4)에 나타나는 출력신호.4 is an output signal shown in the switching element section 4 of the prior art.

제5도는 본 고안의 반도체 스위칭부(24)에 나타나는 출력신호.5 is an output signal shown in the semiconductor switching unit 24 of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

21 : 임시충전부 22 : 입력정류부21: temporary charging unit 22: input rectifying unit

23 : 충전부 24 : 반도체 스위칭부23: charging unit 24: semiconductor switching unit

25 : 전압변환부 26 : 출력정류부25: voltage converter 26: output rectifier

27 : 출력필터부 28 : 출력검지부27: output filter unit 28: output detection unit

30 : 전류감지기 31 : 마이컴230: current sensor 31: microcomputer 2

32 : 출력전압 검출부 33 : 모드 검출부32: output voltage detector 33: mode detector

34 : 휴즈 체크부 35 : 과전류검출부34: fuse check unit 35: overcurrent detection unit

36 : 온도검출부 37 : 위상체크부36: temperature detector 37: phase check unit

38 : 입력전압 검출부 39 : 전류제어부38: input voltage detector 39: current controller

40 : 입력제어부 41 : 표시부40: input control unit 41: display unit

상기한 과제를 실현하기 위한 본 고안의 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기는 교류전원(20)이 초기에 충전기로 입력될 때 과전류의 돌입을 방지하기 위한 임시충전부와(21)와, 상기 입력된 교류전원(20)을 직류로 변환시키는 입력정류부(22)와, 상기 직류의 맥류 성분을 필터링하고 두 개의 콘덴서에 직류전압을 분할 충전시키는 충전부(23)와, 상기 충전부(23)에 충전된 직류전압을 제로화전압스위칭(ZVS)과 제로화전류스위칭(ZCS)의 방식을 이용하여 교류전압으로 변환시키는 반도체 스위칭부(24)와, 상기 교류전압을 충전에 적합한 교류전압으로 변압시키는 전압변환부(25)와, 상기 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 출력정류부(26)와, 상기 직류전압의 맥류 성분을 필터링하는 출력필터부(27)와, 상기 필터링된 출력전류와 출력전압을 검출하여 마이컴2(31)로 전달하는 출력검지부(28)로 구성된 것을 특징으로 한다.The zero-switched switching type battery charger of the present invention for realizing the above problem includes a temporary charging unit 21 for preventing inrush of overcurrent when the AC power source 20 is initially input to the charger, and the input AC power source ( 20) an input rectifier 22 for converting the direct current into a direct current, a charging unit 23 for filtering the pulsation component of the direct current and dividing and charging a DC voltage in two capacitors, and zeroing the DC voltage charged in the charging unit 23. A semiconductor switching unit 24 for converting into an AC voltage by using a voltage switching system (ZVS) and a zeroing current switching system (ZCS), a voltage converting unit 25 for transforming the AC voltage into an AC voltage suitable for charging, An output rectifier 26 for converting the AC voltage into a DC voltage, an output filter unit 27 for filtering the pulsation component of the DC voltage, and detecting the filtered output current and output voltage to the microcomputer 2 31. It is characterized by consisting of an output detecting unit 28 to transmit.

또한, 배터리에 전압을 충전하는 충전 방식은 충전 초기는 큰 정전류로 급속히 충전하고, 중기에는 일정한 전압에 도달하면 전류를 테이퍼방식의 커브로 감소시키는 브이 테이퍼(V - TAPER) 충전 방식을 이용하고, 말기에는 작은 전류로 과충전을 하여 충분한 충전이 가능하게 하는 정전류· 브이 테이퍼· 정전류 충전방식을 사용한 것을 특징으로 한다.In addition, the charging method of charging the battery voltage is a rapid charging with a large constant current at the beginning of the charge, and in the medium term uses a V-taper charging method that reduces the current to a tapered curve when reaching a constant voltage, In the last stage, a constant current, V taper, and constant current charging method is used, which allows overcharging with a small current to allow sufficient charging.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention.

본 고안에 의한 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기는 제2도에 나타낸 회로도와 같이 교류전원(20)이 초기에 충전기로 입력될 때 과전류의 돌입을 방지하기 위한 임시충전부와(21)와, 상기 입력된 교류전원(20)을 직류로 변환시키는 입력정류부(22)와, 상기 직류의 맥류 성분을 필터링하고 두 개의 콘덴서에 직류전압을 분할 충전시키는 충전부(23)와, 상기 충전부(23)에 충전된 직류전압을 제로화전압스위칭(ZVS)과 제로화전류스위칭(ZCS)의 방식을 이용하여 교류전압으로 변환시키는 반도체 스위칭부(24)와, 상기 교류전압을 충전에 적합한 교류전압으로 변압시키는 전압변환부(25)와, 상기 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 출력정류부(26)와, 상기 직류전압의 맥류 성분을 필터링하는 출력필터부(27)와, 상기 필터링된 출력전류와 출력전압을 검출하여 마이컴2(31)로 전달하는 출력검지부(28)로 구성되어 있다.The zero-switched switching type battery charger according to the present invention has a temporary charging unit (21) for preventing the inrush of overcurrent when the AC power supply 20 is initially input to the charger as shown in the circuit diagram shown in FIG. An input rectifier 22 for converting the power supply 20 into a direct current, a charging unit 23 for filtering the pulsation component of the direct current and dividing and charging the two capacitors with a direct current voltage, and a direct current voltage charged in the charging unit 23. The semiconductor switching unit 24 converts the AC voltage into AC voltage using the zero voltage switching (ZVS) and the zero current switching (ZCS), and the voltage converting unit 25 converts the AC voltage into an AC voltage suitable for charging. And an output rectifier 26 for converting the AC voltage into a DC voltage, an output filter unit 27 for filtering the pulsation component of the DC voltage, and detecting the filtered output current and output voltage. It consists of an output detection part 28 which transmits to 2 (31).

또한, 교류전원(20)이 초기에 충전기로 입력될 때 과전류의 돌입을 방지하기 위하여 설치된 상기 임시충전부(21)의 내부는 접점릴레이(Ry1)와 저항(Rψ)과 다이오우드(Dψ)가 직렬로 접속되어 구성되어 있다.In addition, the inside of the temporary charging unit 21 installed to prevent inrush of overcurrent when the AC power source 20 is initially input to the charger, has a contact relay Ry1, a resistor Rψ, and a diode Dψ in series. It is connected and is comprised.

또한, 상기 반도체 스위칭부(24)는 다이오우드(Dq)와 병렬로 접속되고 반도체 스위치로 된 스위치1(Q1) 및 스위치2(Q2)로 이루어진 하프 브릿지(HALF BRIDGE)와, 상기 스위치1(Q1) 및 스위치2(Q2)가 스위칭시 발생되는 리플을 억제하고 상기 전압변환부(25)의 변압기가 포화될 때에 발생하는 역기전력을 억제하기 위한 인덕터(IL1, IL2)로 구성되어 있다.In addition, the semiconductor switching unit 24 is connected in parallel with the diode Dq and has a half bridge HALF BRIDGE composed of a switch 1 (Q1) and a switch 2 (Q2) of a semiconductor switch, and the switch 1 (Q1). And inductors IL1 and IL2 for suppressing ripple generated during switching and for suppressing back electromotive force generated when the transformer of the voltage converter 25 is saturated.

또한, 상기 반도체 스위칭부(24)는 전력제어부(39)로부터 펄스폭변조 신호를 받아 스위치1(Q1) 및 스위치2(Q2)는 교대로 온-오프 동작을 하고 스위치1(Q1)이 오프되고 스위치2(Q2)가 온되는 정지시간(DEAD-TIME)시 역기전력이 0 볼트가 될 때 스위치2(Q2)가 온되면서 전압을 제로로 처리하고 병렬로 접속된 상기 인덕터(IL1, IL2)의 두 개의 코일에 의해 전류를 제로로 처리하는 기능을 가진 것을 특징으로 하는 스위치1(Q1) 및 스위치2(Q2)로 구성되어 있다.In addition, the semiconductor switching unit 24 receives the pulse width modulation signal from the power control unit 39 switches 1 (Q1) and 2 (Q2) are alternately on-off operation and switch 1 (Q1) is off When the back electromotive force reaches 0 volts during the DEAD-TIME when switch 2 (Q2) is turned on, switch 2 (Q2) turns on and processes the voltage to zero, and the two inductors IL1 and IL2 connected in parallel are connected. A switch 1 (Q1) and a switch (2) are characterized by having a function of processing a current to zero by two coils.

또한, 상기 출력필터부(27)는 출력전류를 제한하는 코일1(L1)과, 직류전압의 맥류분을 필터링하는 콘덴서3(C3)과 저항1(R1)이 병렬접속 되어 평활회로로 구성되어 있다.In addition, the output filter unit 27 is a coil 1 (L1) for limiting the output current, the capacitor 3 (C3) and the resistor 1 (R1) for filtering the pulsation of the DC voltage is connected in parallel to form a smooth circuit. have.

또한, 제3도에 도시된 시스템 구성도와 같이 회로의 제어신호를 입출력하고 데이터를 저장하는 마이컴2(31)와, 출력검지부(28)의 출력진압(VOS)을 받아 마이컴2(31)의 입력전압 레벨로 감소시켜 마이컴2(31)에 입력하는 출력전압 검출부(32)와, 비상스위치 모드와 균등충전 모드로 구성된 모드 검출부(33)와, 휴즈의 현재 상태를 점검하는 휴즈체크부(34)와, 마이컴2(31)에 입력되는 전류 제한치 보다 높은 과전류를 검출하는 과전류검출부(35)와, 충전기의 주회로를 구성하는 반도체 소자들에서 발생하는 열을 검지하는 온도검출부(36)와, 충전기에 입력되는 삼상교류(R, S, T)중 한 상이라도 결상이 되는가를 확인하는 위상체크부(37)와, 입력되는 교류전원(20)을 기설정된 프로그램과 비교하여 전압차를 확인하는 입력전압 검출부(38)와, 마이컴2(31)에서 출력되는 전류명령과 출력검지부(28)의 출력전류가 일치하도록 제어신호를 스위치1(Q1)과 스위치2(Q2)에 출력하는 전류제어부(39)와, 임시 충전부(21)의 접점릴레이(Ry1)와 사이리스터(S1, S2, S3)의 게이트 신호를 제어하는 입력제어부(40)와, 충전기의 동작상태(충전량)와 오류상태를 표시하는 표시부(41)로 구성되어 있다.In addition, as shown in FIG. 3, the microcomputer 2 31 that inputs and outputs a control signal of a circuit and stores data, and receives the output voltage VOS of the output detector 28, and inputs the microcomputer 2 31. FIG. An output voltage detector 32 for reducing the voltage level and inputting it to the microcomputer 2 31, a mode detector 33 composed of an emergency switch mode and an equal charging mode, and a fuse checker 34 for checking the current state of the fuse. And an overcurrent detector 35 for detecting an overcurrent higher than a current limit input to the microcomputer 2 31, a temperature detector 36 for detecting heat generated in semiconductor devices constituting the charger main circuit, and a charger. Phase checking unit 37 for checking whether one of the three phases (R, S, T) input to the phase is in phase and the input AC power 20 is compared with a preset program to check the voltage difference Current output from the voltage detector 38 and the microcomputer 2 31 Current control unit 39 for outputting a control signal to switch 1 (Q1) and switch 2 (Q2) so that the output current of the output detection unit 28 matches with the command current, and the contact relay Ry 1 and the thyristor of the temporary charging unit 21. An input control unit 40 for controlling the gate signals (S1, S2, S3), and a display unit 41 for displaying the operating state (charge amount) and the error state of the charger.

상기와 같이 구성되는 본 고안에 따른 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기의 작용 및 효과를 제2도에 나타낸 바와 같이 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the zero switching switching battery charger according to the present invention configured as described above as shown in Figure 2 as follows.

먼저, 교류전원(20)이 초기에 충전기로 입력되면 과전류가 흐르게 된다. 본 고안에서는 이 과전류의 돌입을 방지하기 위한 임시충전부(21)를 설치하였고, 상기 임시충전부(21)는 접점릴레이(Ry1)와 저항(Rψ)과 다이오우드(Dψ)가 직렬로 접속되어 초기의 과전류를 충전부(23)의 콘덴서로 보내게 된다.First, when the AC power source 20 is initially input to the charger, an overcurrent flows. In the present invention, a temporary charging unit 21 is installed to prevent inrush of this overcurrent, and the temporary charging unit 21 is connected to a contact relay Ry1, a resistor Rψ, and a diode Dψ in series so that the initial overcurrent Is sent to the capacitor of the charging section (23).

다음 단계에서 정상적인 교류가 입력되면 입력정류부(22)의 사이리스터 다이오우드(S1, S2, S3)에 의해 교류를 직류로 변환시킨다. 종래에는 기계적인 스위치로 했으나, 본 고안에서는 반도체에 의한 스위치로 구성되었으므로 전자적인 제어가 가능하고, 아크 불꽃이나 잡음이 없으므로 충전효율이 좋다.When normal AC is input in the next step, AC is converted into DC by thyristor diodes S1, S2, and S3 of the input rectifier 22. Conventionally, the mechanical switch is used, but in the present invention, since the switch is made of a semiconductor, electronic control is possible and charging efficiency is good because there is no arc flame or noise.

다음 단계인 충전부(23)는 상기 입력정류부(22)를 통과한 맥류 성분을 필터링하고 두 개의 콘덴서에 직류전압을 분할 충전시키는 기능을 갖는다.The charging unit 23, which is a next step, has a function of filtering the pulsation component that has passed through the input rectifier 22 and dividing and charging the DC voltage into two capacitors.

또한, 다음 단계의 반도체 스위칭부(24)는 전력제어부(39)로부터 펄스폭변조 신호를 받아 스위치1(Q1) 및 스위치2(Q2)는 교대로 온-오프 동작을 한다. 스위치1(Q1) 및 스위치2(Q2)의 출력신호는 스위치1(Q1)이 오프되고 스위치2(Q2)가 온되는 정지시간(DEAD-TIME)시 역기전력이 0 볼트가 될 때 스위치2(Q2)가 온되면서 전압을 제로로 처리하는 제로화전압스위칭(ZVS) 방식의 제어신호를 마이컴2(31)로부터 받음으로 종래의 시스템에서 발생한 찌그러진 파형이 제거되었고, 또한 상기 제로화 전압스위칭(ZVS)을 사용하여 회로가 간단하게 됨으로 종래 시스템의 복잡한 회로로 인해 발생하는 잡음과 열도 제거하게 되었다. 그리고, 병렬로 접속된 상기 인덕터(IL1, IL2)의 두 개의 코일에 의해 전류도 제로로 처리하는 제로화전류스위칭(ZCS) 방식도 사용하여 상기 반도체 스위칭부(24)에서 발생하는 모든 잡음과 열을 제거하는 기능을 갖게 되었다. 제6도에 도시된 출력의 파형은 제로화전압스위칭(ZVS) 방식과 제로화전류스위칭(ZCS) 방식에 의해 역기전력이 일어날 때 발생된 써지전압이 제거된 상태를 나타낸 출력파형이다.In the next step, the semiconductor switching unit 24 receives the pulse width modulation signal from the power control unit 39 and switches Q1 and Q2 alternately turn on and off. The output signal of switch 1 (Q1) and switch 2 (Q2) is switched 2 (Q2) when the counter electromotive force reaches 0 volts during the dead-time when switch 1 (Q1) is turned off and switch 2 (Q2) is turned on. ), When the control signal of the zero voltage switching (ZVS) method that processes the voltage to zero is received from the microcomputer 2 (31), the distorted waveform generated in the conventional system is removed, and the zero voltage switching (ZVS) is also used. This simplification of the circuit also eliminates the noise and heat generated by the complex circuits of conventional systems. In addition, the zero-current switching (ZCS) method, in which the current is also zeroed by two coils of the inductors IL1 and IL2 connected in parallel, is used to remove all noise and heat generated from the semiconductor switching unit 24. You have the ability to remove it. The waveform of the output shown in FIG. 6 is an output waveform showing a state in which the surge voltage generated when the counter electromotive force is generated by the zero voltage switching (ZVS) method and the zero voltage current switching (ZCS) method is removed.

또한, 반도체 스위칭부(24)에서 생성한 고주파 교류전압을 충전에 적합한 교류전압으로 변환시키는 전압변환부(25)와, 상기 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 출력정류부(26)와, 상기 직류전압의 맥류분을 필터링하는 출력필터부(27)가 설치되어 있고, 상기 출력필터부(27)는 출력전류를 제한하는 코일1(L1)과, 직류전압의 맥류분을 필터링하는 콘덴서3(C3)과 저항1(R1)이 병렬접속 되어 평활회로로 구성되어 종래의 출력검지부(7)에서 필터링하지 못한 맥류 성분을 완전히 제거하는 효과를 갖는다. 마지막으로 출력검지부(28)는 상기 필터링된 출력전류와 출력전압을 검출하여 마이컴2(31)으로 전달하는 작용을 한다.In addition, a voltage conversion unit 25 for converting the high frequency AC voltage generated by the semiconductor switching unit 24 into an AC voltage suitable for charging, an output rectifying unit 26 for converting the AC voltage into a DC voltage, and the DC voltage An output filter part 27 is provided for filtering the pulse flow of the capacitor, and the output filter part 27 includes the coil 1 (L1) for limiting the output current and the capacitor 3 (C3) for filtering the pulse of the DC voltage. And resistor 1 (R1) are connected in parallel to form a smoothing circuit, which has the effect of completely removing the pulsating component that has not been filtered by the conventional output detection unit (7). Finally, the output detector 28 detects the filtered output current and the output voltage and delivers the filtered output current to the microcomputer 2 31.

또한, 상기와 같이 구성되는 본 고안에 따른 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기의 작용 및 효과를 제3도에 나타낸 바와 같이 설명하면 다음과 같다.In addition, the operation and effect of the zero-switched switching type battery charger according to the present invention configured as described above is described as shown in FIG.

마이컴2(31)의 작용은 회로의 제어신호를 입출력하고, 그 결과에 따라 데이터를 저장하고, 또한, 출력전압 검출부(32)는 출력검지부(28)의 출력전압(VOS)을 받아 마이컴2(31)의 입력전압 레벨로 감쇠시켜 마이컴2(31)에 입력시키고, 상기 마이컴2(31)는 출력전압(VOS)의 전압레벨에 따라 배터리의 충전량, 충전시간을 결정하게 된다.The function of the microcomputer 2 31 inputs and outputs a control signal of the circuit, and stores the data according to the result. The output voltage detector 32 receives the output voltage VOS of the output detector 28 and receives the microcomputer 2 ( The input voltage level of 31 is attenuated and input to the microcomputer 2 31. The microcomputer 2 31 determines the charging amount and the charging time of the battery according to the voltage level of the output voltage VOS.

그리고, 모드 검출부(33)는 비상스위치 모드와 균등충전 모드로 구성되고, 비상스위치를 확인하여 비상스위치가 온 상태이면 충전기의 모든 동작을 중지하고 표시부(41)에 현재의 상태를 표시하고, 균등스위치가 온 상태이면 마이컴2(31)는 즉시 균등충전을 실시하며 충전시간을 결정한다.Then, the mode detecting unit 33 is composed of an emergency switch mode and an equal charging mode, and if the emergency switch is turned on by checking the emergency switch, all operation of the charger is stopped and the current state is displayed on the display unit 41, and the equality When the switch is on, the microcomputer 2 31 immediately performs an equal charge and determines the charging time.

그리고, 휴즈체크부(34)는 휴즈가 단선인가를 항상 확인하며 단선일 경우 충전기의 모든 동작을 중지하고 표시부(41)에 현재의 상태를 표시하는 작용을 하고, 과전류검출부(35)는 전류감지기(30)에서 검출된 전류를 마이컴2(31)에 입력시키며 미리 프로그램하여 입력된 전류제한치 보다 높을 경우 과전류가 도통하는 것을 판단하여, 마이컴2(31)은 충전동작을 중지시키고 표시부(41)에 현재의 상태를 표시한다.In addition, the fuse check unit 34 always checks whether the fuse is disconnected, and when the fuse is disconnected, stops all operations of the charger and displays the current state on the display unit 41. The overcurrent detector 35 detects the current. Inputting the current detected in the (30) to the microcomputer 2 (31) and when the pre-programmed higher than the current limit value is determined that the over-current conducts, the microcomputer 2 (31) stops the charging operation to the display unit 41 Display the current status.

온도검출부(36)는 충전기의 회로를 구성하는 반도체 소자등에서 발생하는 열을 검지하여 미리 입력된 온도 이상일 경우 마이컴2(31)는 충전동작을 중지시키고 표시부(41)에 현재의 상태를 표시한다. 또한, 위상체크부(37)는 삼상교류(R, S, T) 중 한 상이라도 결상이 되는가를 확인하고 그 신호를 마이컴2(31)에 입력하고 충전동작을 중지시키고 표시부(41)에 현재의 상태를 표시하는 기능을 갖는다.The temperature detector 36 detects heat generated from a semiconductor element constituting the charger circuit, and when the temperature is higher than a predetermined temperature, the microcomputer 2 31 stops the charging operation and displays the current state on the display 41. In addition, the phase checker 37 checks whether one phase of the three-phase alternating current R, S, and T forms an image, inputs the signal to the microcomputer 2 31, stops the charging operation, and displays the current on the display unit 41. Has the function of displaying the status of.

입력전압 검출부(38)는 교류 입력전압을 검출하여 기입력된 전압량과 비교하여 높거나 낮으면 이를 마이컴2(31)에 입력시키며 충전동작을 중지시키고 표시부(41)에 현재의 상태를 표시하고, 전류제어부(39)는 마이컴2(31)에서 출력되는 전류명령과 출력검지부(28)의 출력전류가 일치하도록 제어신호를 스위치1(Q1) 및 스위치2(Q2)에 출력하는 기능을 갖는다.The input voltage detection unit 38 detects an AC input voltage and inputs it to the microcomputer 2 31 when it is higher or lower than the input voltage, stops the charging operation, and displays the current state on the display unit 41. The current controller 39 has a function of outputting a control signal to the switch 1 Q1 and the switch 2 Q2 such that the current command output from the microcomputer 2 31 and the output current of the output detection unit 28 coincide with each other.

그리고, 입력제어부(40)는 임시충전부(21)의 접점릴레이(Ry1)와 입력정류부(22)의 사이리스터(S1, S2, S3)의 신호를 제어하고, 표시부(41)는 현재의 충전기의 동작상태와 충전량등의 오류 상태를 마이컴2(31)로부터 신호를 받아 표시하는 기능을 갖는다.The input controller 40 controls the signals of the contact relay Ry1 of the temporary charging unit 21 and the thyristors S1, S2, and S3 of the input rectifying unit 22, and the display unit 41 operates the current charger. It has a function of receiving a signal from the microcomputer 2 31 and displaying an error state such as a state and a charge amount.

상기와 같이 구성되고 작용하는 본 고안에 의한 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기는 제로화전압스위칭방식과 제로화전류스위칭방식을 이용함으로써, 종래 스위칭 방식 배터리 충전기 시스템의 잡음 및 열을 제거하여 고성능 고충전효율을 갖는 효과를 얻을 수 있다.The zero-switched switching battery charger according to the present invention constructed and acting as described above uses a zero-voltage switching method and a zero-current switching method to remove noise and heat of a conventional switching battery charger system, thereby having high performance and high charging efficiency. Can be obtained.

Claims (6)

마이컴 제어기를 갖고 스위칭 방식을 이용하는 배터리 충전기에 있어서, 교류전원(20)이 초기에 충전기로 입력될 때 과전류의 돌입을 방지하기 위한 임시충전부와(21)와, 상기 입력된 교류전원(20)을 직류로 변환시키는 입력정류부(22)와, 상기 직류의 맥류 성분을 필터링하고 두 개의 콘덴서에 직류전압을 분할 충전시키는 충전부(23)와, 상기 충전부(23)에 충전된 직류전압을 제로화전압스위칭(ZVS)과 제로화전류스위칭(ZCS)의 방식을 이용하여 교류전압으로 변환시키는 반도체 스위칭부(24)와, 상기 교류전압을 충전에 적합한 교류전압으로 변압시키는 전압변환부(25)와, 상기 교류전압을 직류전압으로 변환시키는 출력정류부(26)와, 상기 직류전압의 맥류 성분을 필터링하는 출력필터부(27)와, 상기 필터링된 출력전류와 출력전압을 검출하여 마이컴2(31)로 전달하는 출력검지부(28)로 구성된 것을 특징으로 하는 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기.A battery charger having a microcomputer controller and using a switching method, comprising: a temporary charging unit 21 for preventing inrush of overcurrent when the AC power source 20 is initially input to the charger, and the input AC power source 20. An input rectifier 22 for converting to direct current, a charging unit 23 for filtering the pulsation component of the direct current and dividing and charging the two capacitors with a direct current voltage, and zeroing voltage switching of the direct current voltage charged in the charging unit 23 ( ZVS) and a semiconductor switching unit 24 for converting into an AC voltage using a zero current switching (ZCS) method, a voltage converter 25 for transforming the AC voltage into an AC voltage suitable for charging, and the AC voltage An output rectifier 26 for converting the DC voltage into a DC voltage, an output filter unit 27 for filtering the pulsation component of the DC voltage, and detecting the filtered output current and the output voltage and transmitting the same to the microcomputer 2 31. Zeroed switching type battery charger, characterized in that consisting of an output detector (28). 제1항에 있어서, 교류전원(20)이 초기에 충전기로 입력될 때 과전류의 돌입을 방지하기 위하여 설치된 상기 임시충전부(21)의 내부는 접점릴레이(Ry1)와 저항(Rψ)과 다이오우드(Dψ)가 직렬로 접속되어 구성된 것을 특징으로 하는 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기.According to claim 1, wherein the interior of the temporary charging unit 21 is installed in order to prevent the inrush of overcurrent when the AC power supply 20 is initially input to the charger, the contact relay Ry1, the resistor Rψ and the diode Dψ ) Is a zero-switched switching battery charger, characterized in that configured in series. 제1항에 있어서, 상기 반도체 스위칭부(24)는 다이오우드(Dq)와 병렬로 접속되고 반도체 스위치로 된 스위치1(Q1) 및 스위치2(Q2)로 이루어진 하프 브릿지(HALF BRIDGE)부와, 상기 스위치1(Q1) 및 스위치2(Q2)가 스위칭시 발생되는 리플을 억제하고 상기 전압변환부(25)의 변압기가 포화될 때에 발생하는 역기전력을 억제하기 위한 인덕터(IL1, IL2)로 구성된 것을 특징으로 하는 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기.The semiconductor switching unit (24) of claim 1, wherein the semiconductor switching unit (24) is connected in parallel with the diode (Dq) and comprises a half bridge (HALF BRIDGE) unit consisting of a switch 1 (Q1) and a switch 2 (Q2) of a semiconductor switch, Switch 1 (Q1) and switch 2 (Q2) is composed of inductors (IL1, IL2) for suppressing the ripple generated during switching and for suppressing back EMF generated when the transformer of the voltage converter 25 is saturated. Zero switching battery charger. 제3항에 있어서, 상기 반도체 스위칭부(24)는 전력제어부(39)로부터 필스폭변조 신호를 받아 스위치1(Q1) 및 스위치2(Q2)는 교대로 온-오프 동작을 하고 스위치1(Q1)이 오프되고 스위치2(Q2)가 온되는 정지시간(DEAD-TIME)시 역기전력이 0 볼트가 될 때 스위치2(Q2)가 온되면서 전압을 제로로 처리하고 병렬로 접속된 상기 인덕터(IL1, IL2)의 두 개의 코일에 의해 전류를 제로로 처리하는 기능을 가진 것을 특징으로 하는 스위치1(Q1) 및 스위치2(Q2).4. The semiconductor switching unit 24 receives the fill width modulation signal from the power control unit 39, and switches 1 (Q1) and 2 (Q2) alternately turn on and off the switch 1 (Q1). ) Is turned off and when the back electromotive force becomes 0 volts during the DEAD-TIME when switch 2 (Q2) is on, switch 2 (Q2) is turned on to process the voltage to zero, and the inductor IL1, which is connected in parallel, Switch 1 (Q1) and switch 2 (Q2), characterized by having a function of zeroing the current by the two coils of IL2). 제1항에 있어서, 상기 출력필터부(27)는 출력전류를 제한하는 코일1(L1)과, 직류전압의 맥류분을 필터링하는 콘덴서3(C3)과 저항1(R1)이 병렬접속 되어 평활회로로 구성된 것을 특징으로 하는 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기.2. The output filter unit 27 is a coil 1 (L1) for limiting the output current, the capacitor 3 (C3) and the resistor 1 (R1) for filtering the pulse of the DC voltage in parallel is smoothed. Zeroed switching type battery charger, characterized in that consisting of a circuit. 배터리를 충전하는 충전기에 있어서, 상기 충전기는, 회로의 제어신호를 입출력하고 데이터를 저장하는 마이컴2(31)와, 출력검지부(28)의 출력전압(VOS)을 받아 마이컴2(31)의 입력전압 레벨로 감소시켜 마이컴2(31)에 입력하는 출력전압 검출부(32)와, 비상스위치 모드와 균등충전 모드로 구성된 모드 검출부(33)와, 휴즈의 현재 상태를 점검하는 휴즈체크부(34)와, 마이컴2(31)에 입력되는 전류 제한치 보다 높은 과전류를 검출하는 과전류검출부(35)와, 충전기의 주회로를 구성하는 반도체 소자들에서 발생하는 열을 검지하는 온도검출부(36)와, 충전기에 입력되는 삼상교류(R, S, T)중 한 상이라도 결상이 되는가를 확인하는 위상체크부(37)와, 입력되는 교류전원(20)을 기설정된 프로그램과 비교하여 전압차를 확인하는 입력전압 검출부(38)와, 마이컴2(31)에서 출력되는 전류명령과 출력검지부(28)의 출력전류가 일치하도록 제어신호를 스위치1(Q1)과 스위치2(Q2)에 출력하는 전류제어부(39)와, 임시충전부(21)의 접점릴레이(Ry1)와 사이리스터(S1, S2, S3)의 게이트 신호를 제어하는 입력제어부(40)와, 충전기의 동작상태(충전량)와 오류상태를 표시하는 표시부(41)로 구성된 것을 특징으로 하는 제로화 스위칭 방식 배터리 충전기.In the charger for charging a battery, the charger receives a microcomputer 2 (31) for inputting / outputting a control signal of a circuit and storing data, and an input of the microcomputer 2 (31) in response to an output voltage (VOS) of the output detector (28). An output voltage detector 32 for reducing the voltage level and inputting it to the microcomputer 2 31, a mode detector 33 composed of an emergency switch mode and an equal charging mode, and a fuse checker 34 for checking the current state of the fuse. And an overcurrent detector 35 for detecting an overcurrent higher than a current limit input to the microcomputer 2 31, a temperature detector 36 for detecting heat generated in semiconductor devices constituting the charger main circuit, and a charger. Phase checking unit 37 for checking whether one of the three phases (R, S, T) input to the phase is in phase and the input AC power 20 is compared with a preset program to check the voltage difference The voltage detector 38 and the microcomputer 2 31 output the Is a current control unit 39 for outputting a control signal to switch 1 (Q1) and switch 2 (Q2) so that the current command and the output current of the output detection unit 28 coincide, and the contact relay Ry1 of the temporary charging unit 21. And an input control unit 40 for controlling the gate signals of the thyristors S1, S2, and S3, and a display unit 41 for displaying an operating state (charge amount) and an error state of the charger. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010144077A1 (en) * 2009-06-08 2010-12-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Decreasing voltage detection with control signaling

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