KR20020006436A

KR20020006436A - 전압피드백에 의한 개선된 역율을 갖는 스위칭전원

Info

Publication number: KR20020006436A
Application number: KR1020010040628A
Authority: KR
Inventors: 야스무라마사유끼
Original assignee: 이데이 노부유끼; 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2001-07-07
Publication date: 2002-01-19
Also published as: CN1333593A; US6396717B2; EP1172924A2; US20020012259A1; TW530450B; EP1172924A3

Abstract

역율(power factor)개선회로를 복합 공진 타입 컨버터에 제공하여 형성한 스위칭전원회로는 자기커플링(magnetic coupling)에 의해 3차권선 혹은 3차권선 및 직류공진커패시터를 거처서 1차측 전압공진컨버터에서 생성된 전압공진펄스전압을 고속복원타입 다이오드들에 피드백하여, 역율(power factor)을 0.9까지 개선시킴으로써, 전압 더블러(doubler) 정류동작에 의해 직류출력전압의 리플성분의 감소와 AC/DC변환효율의 개선을 이루어낸다. 또한, 제 1정류회로 및 제 2정류회로는 평활(smoothing) 수단에 저장되도록 전류를 분기시킴으로써, 역율이 개선되는 경우에도 제로볼트(OV) 스위칭동작의 범위가 좁아지지 않는다.

Description

전압피드백에 의한 개선된 역율을 갖는 스위칭전원{Switching power supply having an improved power factor by voltage feedback}

본 발명은 역율(power factor) 개선기능을 갖는 스위칭전원에 관한 것이다.

도 10 및 도 11은 스위칭전원회로 내의 역율개선회로의 다른 예들을 나타낸 회로도이다. 도 11은 역율개선회로부만을 나타낸 것이다.

도 10은 커패시터 전압분할을 이용한 커패시터 커플링 타입의 역율개선회로(20a)를 나타낸 것이다.

전원회로는 역율을 개선시키기 위한 역율개선회로(20a)를 자기여기(self-excited) 전압 공명타입의 스위칭 컨버터에 제공함으로써 형성된다.

이 도면에 나타낸 전원회로에는 상용교류전력(AC)에 대해서 상용교류전파정류를 행하기 위한 브리지정류회로(Di)가 제공된다.

브리지정류회로(Di)에 의해 정류된 출력은 역율개선회로(20a)를 통하여 평활커패시터(Ci)에 저장되며, 이에 따라 정류되고 평활된 전압(Ei)이 평활커패시터(Ci)에 의해 얻어진다.

전압공진타입컨버터에 대한 설명에 대해서는, 본 발명의 실시예를 참고해야 한다.

병렬공진커패시터(Cr)는 스위칭장치(Q1)의 콜렉터에 접속된다. 절연컨버터 변성기(transformer)(PIT)의 1차권선(N1)측의 누설(leakage) 인덕턴스(L1)와 병렬공진커패시터(Cr)의 전기용량은 전압공진타입 컨버터의 1차측 병렬공진회로를 형성한다. 스위칭장치(Q1)가 꺼진 동안에는, 공진커패시터(Cr)에 걸린 전압은 병렬공진회로 효과의 결과로서 사인(sinusoidal) 펄스파형을 형성하며, 이에 따라 전압공진타입 동작이 얻어진다.

역율개선회로(20a)는 서로 직렬로 연결되고 브리지정류회로(Di)의 양극출력단자와 평활커패시터(Ci)의 양극단자 사이에 삽입된 고속복원타입 다이오드(D1)와 초크코일(Ls)을 가지고 있다. 필터커패시터(CN)는 고속복원타입 다이오드(D1)와초크코일(Ls)의 직렬접속회로와 병렬로 제공되어, 초크코일(Ls)과 함께 정상모드 저대역필터를 형성한다.

병렬공진커패시터(C10)는 고속복원타입 다이오드(D1)와 병렬로 제공된다. 병렬공진커패시터(C10)는 초크코일(Ls)과 함께 직렬공진회로를 형성한다. 이에 따라 직렬공진회로는 부하가 적은 때의 정류 및 평활된 전압(E1)의 증가를 제어하는 기능을 하게 된다.

병렬공진커패시터(Cr)는 초크코일(Ls)과, 고속복원타입 다이오드(D1)의 에노드와, 병렬공진커패시터(C10)를 서로 연결하는 노드에서 역율개선회로(20a)에 접속되어, 1차측 병렬공진회로에서 얻은 스위칭출력이 역율개선회로(20a)에 피드백된다.

따라서, 이 도면에 나타낸 역율개선회로(20a)의 구성에 의해, 1차측 병렬공진회로에서 얻은 스위칭출력이 병렬공진커패시터(Cr)의 전기용량적 커플링을 거처 정류된 전류경로로 피드백된다.

병렬공진커패시터(Cr)가 역율개선회로(20a) 내의 고속복원타입 다이오드(D1)의 에노드에 접속되기 때문에, 병렬공진커패시터(Cr)와 병렬공진커패시터(C10)는 서로 직렬로 접속된 상태에 있게 된다. 구체적으로, 병렬공진커패시터(Cr)에 걸린 전압으로서 나타나는 전압공진펄스전압은 병렬공진커패시터(Cr)와 병렬공진커패시터(C10) 사이의 전기용량비율에 의해 분할된다. 이 전압은 고속복원타입 다이오드(D1)와 병렬로 접속된 병렬공진커패시터(C10)를 거처서 평활커패시터(Ci)에 피드백되며, 이에 따라 전압피드백타입의 회로시스템이 형성된다.

이 회로구성은 1차측병렬공진커패시터(Cr, C10)에 의해 예를 들어 1차측 전압공진펄스전압(Vcp=600V)을 약 3:1 비율의 전압으로 분할하고, 150V의 고주파사인펄스전압을 피드백한다.

교류입력전압(VAC)의 양(positive) 피크 및 음 피크에 가까운 때에, 고속복원타입 다이오드(D1)가 전도(conduct)되고, 평활커패시터(Ci)가 교류입력전원(AC)으로부터의 급경사 펄스 충전전류에 의해 충전된다.

교류전류입력전압(VAC)의 양피크 및 음피크 근처에 있지 않을 때에는, 고속복원타입 다이오드(D1)가 피드백된 펄스전압에 의해 스위칭동작을 반복할 수 있게 된다. 고속복원타입다이오드(D1)가 오프상태인 동안에는, 병렬공진커패시터(Cr), 인덕턴스(LS) 및 커패시터(CN)에 의해 병렬공진전류가 흐르게 된다. 고속복원타입 다이오드(D1)가 온상태인 동안에는, 인덕턴스(LS)를 통하여 교류입력전원(AC)로부터 평활커패시터(Ci)로 고주파충전전류가 흐르게 된다.

이 동작에 의해 교류입력전류(IAC)의 전도각(conduction angle)이 증가하게 되어, 역율을 개선시킬 수 있게된다.

도 11은 3차권선 시스템을 이용한 다이오드커플링 타입의 역율개선회로(20b)를 나타낸 것이다.

역율개선회로(20b)는 서로 직렬로 접속되고 브리지정류회로(Di)의 양극출력단자와 평활커패시터(Ci)의 양극단자 사이에 삽입된 쇼트키다이오드(D1s)와 초크코일(LS)을 가지고 있다.

필터커패시터(CN)는 쇼트키다이오드(D1s)와 초크코일(LS)의 직렬접속과 병렬로 삽입되어, 초크코일(LS)과 함께 정상모드 저대역필터를 형성한다.

절연컨버터변성기(PIT)의 3차권선(N3)은 직류공진커패시터(C3)를 거처서 쇼트키다이오드(D1s)의 에노드와, 초크코일(LS)을 서로 연결하는 노드에 연결되어, 1차측 병렬공진회로에서 얻어진 스위칭출력전압이 역율개선회로(20b)에 피드백된다.

이 경우, 교류입력전원(VAC)의 절대값의 피크 주위에서, 쇼트키다이오드(D1s)가 전도되고, 충전전류(I1)가 초크코일(LS)과 쇼트키다이오드(D1s)를 거처서 교류입력전원(AC)로부터 평활커패시터(Ci)로 흐르게 된다. 동시에, 3차권선(N3)의 전압공진펄스전압이 쇼트키다이오드(D1s)의 스위칭동작을 위하여 직렬공진커패시터(C3)와 쇼트키다이오드(D1s)의 직렬회로에 피드백된다. 이에 따라, 교류입력전류(IAC)의 흐름범위(flowing range)가 확장되고, 따라서 역율이 개선된다.

교류입력전압(VAC)의 절대값이 낮을 경우, 쇼트키다이오드(D1s)가 비전도상태가 되며, 3차권선(N3)의 전압공진펄스전압이 직류공진커패시터(C3), 초크코일(LS) 및 필터커패시터(CN)의 직렬회로에 의해 직렬공진전압으로 바뀌게 된다.

이상 2개의 회로를 예로 나타내었고, 도 11의 구성은 더 높은 AC/DC전력변환효율(ηAC/DC)을 가지고 있다. 이 경우의 역율(PF)과 AC/DC전력변환효율의 특성을 도 12 및 도 13에 나타내었다.

도 12는 부하전력(Po)이 40W에서 200W로 변할 경우 역율(PF)과 AC/DC전력변환효율(ηAC/DC)의 특성을 나타낸 것이다. 도 13은 교류입력전압(VAC)이 80V에서 260V로 변할 경우에, 역율(PF)과 AC/DC전력변환효율(ηAC/DC)의 특성을 나타낸 것이다.

도면으로부터 알 수 있는 것처럼, 0.7 또는 그 이상의 역율(PF)을 유지하고, 넓은 범위의 부하전력(load power) 및 교류입력전압을 거처서 90% 또는 그 이상의 AC/DC전력변환효율(ηAC/DC)을 얻을 수 있다.

하지만, 상술한 바와 같은 종래의 역율개선회로(20a 또는 20b)를 가지고 있는 스위칭전원회로는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째로, 0.8 또는 그 이상으로 역율을 개선시키기 위한 최대 부하전력의 상태에서 역율개선회로(20)에 전압피드백 양의 증가에 의해 이때, 1차측 전압공진컨버터의 안정된 동작을 위한 조건으로서의 0볼트(zero volt) 스위칭동작이 수행될 수 없는 부하전력영역과, 교류입력전압영역이 확장된다. 따라서, 역율이 0.8 이상 개선될 수 없다.

도 14a~14j는 도 11에 나타낸 회로예의 부품들의 동작파형을 나타낸 것이다.

교류입력전압(VAC)의 양 및 음피크 주위에서, 3차권선(N3) 및 직렬공진커패시터(C3)의 직렬공진전류(IC3)가 인덕턴스(Ls) 및 쇼트키다이오드(D1s)로부터 유입된 전류(ID1)에 중첩된다. 따라서, 도 14i에 나타낸 바와 같은 과충전전류가 평활커패시터(Ci)에 전류(I1)로서 흐르게 된다.

따라서, 역율(PF)의 개선을 위한 다량의 전압피드백을 위한 3차권선(N3)의 감은 수(권수)의 증가에 의해 1차측 전압공진컨버터의 스위칭장치(Q1)의 안정한 동작의 조건으로서의 0V스위칭동작이 수행될 수 있는 교류입력전압영역 및 부하전력영역이 좁아진다. 이에 따라 부하전력(Po) 및 교류입력전압(VAC)에 있어서의 변화에 의해 0V스위칭동작이 불안정하게 된다. 따라서, 역율이 0.8 이상으로 개선될 수 없다.

또한, 최대 부하전력 상태에서 AC/DC변환효율(ηAC/DC)이 증가할 수 없게 된다.

본 발명은 역율이 개선될 때에도 그 범위를 좁히지 않고 0V스위칭동작을 수행할 수 있는 역율개선기능을 가지고 있는 스위칭전원회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 스위칭전원회로를 나타낸 회로도이다.

도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 스위칭전원회로를 나타낸 회로도이다.

도 3은 실시예에 따른 전원회로에서 사용되는 절연컨버터 변성기를 나타낸 측단면도이다.

도 4a 및 4b는 상호 인덕턴스가 +M 및 -M인 경우의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예에 따른 스위칭전원회로에서의 역율과 AC/DC변환효율의 특성을 설명하기 위한 도면이다.

도 6a 및 6b는 본 발명의 실시예에 따른 스위칭전원회로에서의 역율과 AC/DC변환효율의 특성을 설명하기 위한 도면이다.

도 7a~7g는 본 발명의 제 1실시예에 따른 스위칭전원회로의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.

도 8a~8f는 본 발명의 제 2실시예에 따른 스위칭전원회로의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.

도 9는 본 발명의 제 3실시예에 따른 스위칭전원회로의 회로도이다.

도 10은 종래의 전원회로의 구성을 나타낸 회로도이다.

도 11은 종래의 역율개선회로의 구성을 나타낸 회로도이다.

도 12는 종래의 스위칭전원회로에서의 역율 및 AC/DC변환효율의 특성을 설명하기 위한 도면이다.

도 13은 종래의 스위칭전원회로에서의 역율 및 AC/DC변환효율의 특성을 설명하기 위한 도면이다.

도 14a~14j는 종래의 스위칭전원회로의 동작을 나타내는 파형도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호설명

1. 제어회로 10. 역율개선정류회로

Ci. 평활커패시터 D1A, D1B. 고속복원타입 다이오드

Di1, Di2. 저속복원타입 다이오드

Cr. 병렬공진커패시터 C3. 직렬공진커패시터

C2. 2차측 병렬공진커패시터 Q10. 스위칭장치

PRT. 직교타입 제어변성기 PIT. 절연컨버터변성기

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따라 제공된 스위칭전원회로는, 정류된 전류를 평활하여 2중 직류입력전압을 출력하기 위하여 서로 직렬로 접속된 2개의 평활커패시터를 가지고 있는 평활수단과; 1차측 상의 출력을 2차측에 전송하기 위한 것으로, 원하는 커플링계수로 느슨한(loose) 커플링을 제공하도록 형성된 갭을 포함하고 있는 절연컨버터변성기와; 상기 2중 직류입력전압을 인터럽트하여 인터럽트된 전압을 상기 절연컨버터변성기의 1차권선에 출력하기 위한 스위칭장치를 포함하는 스위칭수단과; 상기 스위칭수단의 동작을 전압공진타입 동작으로 변환하기 위한 것으로 적어도 상기 절연컨버터변성기의 1차권선의 누설인덕턴스성분과, 1차측 병렬공진커패시터의 전기용량에 의해 형성되는 1차측 공진회로와; 교류전력을 정류하여 상기 평활수단에 정류된 전류를 제공하며, 상기 절연컨버터변성기의 1차권선의 와이어를 감아서 형성한 3차권선과 직렬공진커패시터를 거처서 그 역율개선정류수단에 피드백되고 상기 1차측 공진회로에서 얻어진 스위칭출력전압에 따라 정류된 전류를 인터럽트함으로써 역율을 개선하기 위한 역율개선정류수단와; 상기 절연컨버터변성기의 2차권선의 누설인덕턴스성분과 2차권선공진커패시터의 전기용량에 의해 2차측에 형성된 2차측 공진회로와; 상기 절연컨버터변성기의 2차권선에서 얻어진 입력교류전압을 정류하여 2차측 직류출력전압을 생성하기 위한 것으로 2차측 공진회로를 포함하는 직류출력전압생성수단과; 2차측 직류출력전압의 레벨에 따라 2차측 직류출력전압의 정전압제어를 수행하기 위한 정전압제어수단을 포함하여 이루어진다.

상기 역율개선정류수단은 서로 직렬로 접속된 2개의 고속복원타입 다이오드에 의해 형성된 제 1정류회로와, 서로 직렬로 접속된 2개의 저속복원타입 다이오드에 의해 형성된 제 2정류회로를 포함하고 있다. 3차권선은 2개의 고속복원타입 다이오드를 서로 접속하는 노드에 직렬공진커패시터를 거처서 접속되며, 이에 따라 스위칭출력전압이 역율개선정류수단에 피드백된다. 2개의 고속복원타입 다이오드의 각각은 피드백스위칭출력전압에 따라 정류된 전류를 인터럽트함으로써 역율이 개선된다.

또는, 이 역율개선정류수단은 서로 직렬로 접속된 2개의 고속복원타입 다이오드에 의해 형성된 정류회로를 가지고 있다. 3차권선은 2개의 고속복원타입 다이오드를 서로 접속하는 노드에 직렬공진커패시터를 거처서 접속되며, 이에 따라 스위칭출력전압은 역율개선정류수단에 피드백된다. 2개의 고속복원타입 다이오드의 각각은 피드백된 스위칭출력전압에 따라 정류된 전류를 인터럽트하여, 역율이 개선된다.

이러한 구성에 의해, 1차측 전압공진컨버터에서 생성된 전압공진펄스전압은 자기적 커플링(magnetic coupling)에 의해 직렬공진커패시터와 3차권선을 거처서 역율개선정류수단에 피드백된다. 따라서, 교류입력전류(IAC)의 흐름범위가 확장되어, 역율이 예를 들면 약 0.9까지 향상될 수 있다.

또한, 교류입력에 대해서 전압 더블러 정류동작을 수행함으로써, AC/DC 변환효율을 향상시키고, 직류출력전압의 리플성분을 감소시킬 수 있다. 또한, 제 1정류회로 및 제 2정류회로에 의해 전류가 분기되어 평활수단에 저장된다. 따라서, 역율이 개선될 경우에도 0V 스위칭동작범위를 확보할 수 있다.

(실시예)

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 스위칭전원회로의 회로구성도이고, 도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 스위칭전원회로의 회로구성도이다.

이 도면에 나타낸 전원회로의 1차측에는 전압공진타입 스위칭컨버터가 제공된다. 전압공진타입 컨버터에는 역율개선기능을 갖는 정류회로, 즉, 역율개선정류회로(10)가 제공된다.

이 예에서의 회로들은 교류입력전압(VAC)이 100V이고, 200W이상의 부하전력(Po)이 필요한 경우에 이용하기 적합한 것이다.

이 도면에 나타낸 전원회로는 상용교류전원 AC를 위한 라인필터변성기(LFT)를 가지고 있다.

교류입력전류(IAC)는 역율개선정류회로(10)에 의해 정류되고, 서로 직렬로 연결된 한 쌍의 평활커패시터(Ci1,Ci2)에 의해 평활되며, 이에 따라 전압 더블러(doubler) 정류시스템은 전파(full-wave) 정류시스템의 2배인 정류 및 평활된 전압(Ei)을 제공한다.

전압공진타입 컨버터의 구성에 대해서 우선 설명한다.

이 예에서의 전압공진타입 컨버터는 자기여기되는 것이며, 스위칭장치(Q1)를 가지고 있다. 이 경우, 고전압 쌍극 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor)가 스위칭장치(Q1)로서 이용되고, 예를 들어 1500V의 내전압을 가지고 있다.

스위칭장치(Q1)의 베이스는 베이스전류제한저항(RB) 및 시작저항(RS)을 거처서 평활커패시터(Ci1)의 양전극측에 접속되어, 정류 및 평활라인으로부터 전원 시작시의 베이스전류가 꺼내진다. 스위칭장치(Q1)의 베이스와 1차측 접지단자 사이에 접속된 것은 구동권선(NB), 공진커패시터(CB) 및 베이스전류제한저항(RB)을 서로 직렬로 연결하여 형성된 자려발진(self-oscillation) 구동을 위한 회로이다.

스위칭장치(Q1)의 베이스와 평활커패시터(Ci2)의 음전극 사이에 삽입된 클램프다이오드(DD)는 스위칭장치(Q1)의 오프상태 중에 흐르는 클램프전류의 경로를 형성한다.

스위칭장치(Q1)의 콜렉터는 1차권선(N1)과 검출권선(ND)의 직렬접속을 거처서 평활커패시터(Ci1)의 양극단자에 접속된다. 스위칭장치(Q1)의 에미터는 1차측 접지단자에 접속된다.

병렬공진커패시터(Cr)는 스위칭장치(Q1)의 콜렉터 및 에미터에 접속된다.후술하는 절연컨버터변성기(PIT)의 1차권선(N1) 상의 누설인덕턴스(L1) 및 병렬공진커패시터(Cr)의 전기용량은 전압공진타입 컨버터의 1차측 병렬공진회로를 형성한다. 스위칭장치(Q1)가 오프상태인 동안에는, 공진커패시터(Cr)에 걸린 전압이 사실상 병렬공진회로가 작용한 결과로 사인펄스파형을 형성하고, 따라서 전압공진타입 동작이 얻어진다.

이 도면에 나타낸 직교(orthogonal) 타입 제어 변성기(PRT)는 검출권선(ND), 구동권선(NB) 및 제어권선(NC)이 제공되어 있는 포화가능 리엑터(saturable reactor)이다. 직교타입 제어변성기(PRT)는 스위칭장치(Q1)를 구동하고, 정전압을 위한 제어를 수행하기 위해 제공된다.

직교타입 제어변성기(PRT)의 구조는 각각 4개의 자석다리(magnetic leg)를 가지고 있고 서로 그 자석다리의 끝에 있는 2개의 이중 U형상의 코어를 연결하여 형성한 입체형 코어(cubic core)이다. 검출권선(ND) 및 구동권선(NB)은 입체형 코어의 2개의 주어진 자석다리 주위에 같은 방향으로 감기며, 제어권선(NC)은 검출권선(ND)과 구동권선(NB)과 직교인 방향으로 감긴다.

이 경우, 직교타입 제어변성기(PRT)의 검출권선(ND)은 주파수변경수단으로서, 절연컨버터변성기(PIT)의 1차권선(N1)에 접속되어, 스위칭장치(Q1)의 스위칭출력이 1차권선(N1)을 거처서 검출권선(ND)에 전송된다.

직교타입 제어변성기(PRT)의 검출권선(ND)에 의해 얻어진 스위칭출력이 변성기커플링을 거처 구동권선(NB)에 유도되며, 교류전압이 구동권선(NB) 내의 구동전압으로서 생성된다. 구동전압은 베이스전류제한저항(RB)을 거처서 자려발진구동회로를 형성하는 직렬공진전류(NB,CB)로부터 스위칭장치(Q1)에 구동전류로서 출력된다. 따라서, 스위칭장치(Q1)는 직렬공진회로(NB,CB)의 공진주파수에 의해 결정되는 스위칭주파수에서 스위칭동작을 수행한다.

도 3에 나타낸 것처럼, 절연컨버터변성기(PIT)는 예를 들어 코어(CR1)의 자석다리가 코어(CR2)의 자석다리와 대향하도록 한 페라이트재질의 E형상의 코어(CR1,CR2)를 결합하여 형성되는 E-E형상의 코어를 가지고 있다. 1차권선(N1)과 2차 권선(N2)은 분할보빈(dividing bobbin)(B)에 의해 서로 분리된 상태에서 E-E형상의 코어의 중앙 자석다리 주변에 감긴다. 또한, 도 3에 나타낸 것처럼, 중앙 자석다리에 갭(G)이 형성된다. 따라서, 예를 들면 0.85의 원하는 커플링계수(k), 즉 느슨한 커플링이 1차권선(N1)과 2차권선(N2) 사이에 제공되어, 포화상태가 쉽게 얻어질 수 없게 된다.

3차권선(N3)은 도 1에서처럼 1차권선(N1)과 같은 보빈 주위에 감기게 되어, 1차권선(N1)과 3차권선(N3) 사이에 예를 들어 0.95의 커플링계수(k), 즉 빽빽한 커플링이 얻어지게 된다.

E형상의 코어(CR1,CR2) 각각의 중앙 자석다리를 E형상의 코어(CR1,CR2) 각각의 2개의 외측 자석다리보다 짧게 만들어서 갭(G)을 형성할 수 있다.

1차권선(N1)의 한쪽 끝단은 스위칭장치(Q1)의 콜렉터에 연결되며, 반면에 1차권선(N1)의 다른 쪽 끝단은 평활커패시터(Ci1)의 양전극과 직렬로 연결된 것으로서 검출권선(ND)을 거처서 평활커패시터(Ci1)의 양전극에 연결된다.

1차권선(N1)의 와이어를 감아서 형성한 3차권선(N3)은 피드백권선으로서 역할을 하고, 역율개선정류회로(10) 내에서 고속복원타입 다이오드(D1A) 및 다이오드(D1B)를 서로 연결하는 노드에 직렬공진커패시터(C3)를 거처서 연결된다.

1차권선(N1)에 의해 유도된 교류전압은 절연컨버터변성기(PIT)의 2차측 상의 2차권선(N2)에서 생성된다. 이 경우, 2차측 병렬공진회로(C2)는 2차권선(N2)과 병렬로 접속된다. 이에 따라, 2차권선(N2)의 누설인덕턴스(L2) 및 2차측 병렬공진커패시터(C2)의 전기용량전기용량회로를 형성한다. 병렬공진회로는 2차권선(N2)에 포함된 교류를 공진전압으로 변환하게 한다. 그렇게 하여, 전압공진동작이 2차측에서 얻어지게 된다.

이렇게 하여, 전원회로에는 1차측에서 스위칭동작을 전압공진타입동작으로 변환하기 위하여 병렬공진회로가 제공되고, 또한 2차측에 전압공진동작을 제공하기 위하여 병렬공진회로도 제공된다. 따라서, 전원회로는 본 명세서에서 복합공진타입 스위칭컨버터로 언급한 것으로서 형성된다.

이 경우에, 정류다이오드(D01) 및 평활커패시터(C01)는 도면에 나타낸 방식으로 2차측 상에 병렬공진회로에 연결되어, 반파(half-wave) 정류회로를 제공하여 직류출력전압(E01)을 생성하게 된다.

또한, 직류출력전압(E01)은 분기점(branch point)으로부터 제어회로(1)에 입력되며, 따라서 정전압을 위한 제어를 수행한다. 이 제어회로(1)는 직류출력전압(E01)을 검출전압으로서 이용하여 스위칭장치(Q1)를 스위칭하기 위하여 공진주파수를 제어한다.

좀더 구체적으로, 예를 들어 제어회로(1)는 2차측 직류전압(E01)의 레벨에따라 변하는 직류를 구동변성기(PRT)의 제어권선(NC)에 제어전류로서 제공하여, 후술하는 것처럼 정전압을 위한 제어를 수행한다.

절연컨버터변성기(PIT)에서의 2차권선(N2)의 인덕턴스(L2)와 1차권선(N1)의 인덕턴스(L1) 사이의 상호인덕턴스(M)는 1차권선(N1)의 권선방향 및 정류다이오드(D01)의 접속 사이의 관계에 의존하여, +M 또는 -M이 된다.

예를 들어, 도 4a에 나타낸 접속은 +M(추가 극성)의 상호인덕턴스를 갖는 반면에, 도 4b에 나타낸 접속은 -M(삭감 극성)의 상호인덕턴스를 갖는다.

이것은 도 1에 나타낸 전원회로의 2차측 동작에 적용될 것이다. 예를 들어 2차권선에서 얻어진 교류전압이 양극성을 가지면, 정류된 전류가 정류다이오드(D01)에서 흐르게 하는 동작이 +M동작모드로 간주될 수 있다.

제어회로(1)는 2차측 직류출력전압(E01)의 레벨에서의 변화에 따라 제어권선(NC)을 통하여 흐르는 제어전류의 레벨을 변경함으로써 직교타입 제어변성기(PRT) 내에서 구동권선(NB)의 인덕턴스(LB)를 변경가능하게 제어한다. 이에 따라 스위칭장치(Q1)의 자려발진구동을 위한 이 회로 내의 구동권선(NB)의 인덕턴스(LB)를 포함하는 직렬공진회로의 공진조건에서의 변화가 있게 된다. 이것은 스위칭장치(Q1)의 스위칭주파수를 변경하는 동작을 나타내며, 그것에 의해 2차측 직류출력전압이 안정되게 된다.

스위칭장치(Q1)의 스위칭주파수를 변경하면, 도 1에 나타낸 회로는 스위칭장치(Q1)의 오프상태 기간을 고정하며, 스위칭장치(Q1)의 온상태 기간을 변경가능하게 제어한다. 구체적으로, 정전압제어를 위한 동작으로서 스위칭장치의 스위칭주파수를 변경가능하게 제어함으로써, 이 전원회로는 스위칭출력을 위한 공진임피던스를 제어하고, 동시에 스위칭사이클 내에서 스위칭장치의 PWM제어를 수행한다. 이러한 복잡한 제어동작이 하나의 제어회로시스템에 의해 실현되게 된다.

이 스위칭주파수제어에 있어서, 전원회로는 예를 들어 2차측 출력전압이 부하가 증가함과 함께 상승할 때 스위칭주파수를 증가시키며, 이에 따라 2차측출력을 제어하게 된다.

도 1의 역율개선정류회로(10)의 구성에 대해서 설명한다.

역율개선정류회로(10)는 교류입력전류(IAC)를 정류하는 기능과, 그 역율을 개선시키는 역할을 하고 있다.

이 교류입력은 초크코일의 인덕턴스(Ls)를 거처서 2개의 고속복원타입 다이오드(D1A, D1B)에 제공된다.

고속복원타입 다이오드(D1A, D1B)는 1차측접지단자와 평활커패시터(Ci1)의 양극 단자 사이에서 서로 직렬로 접속되어 있고, 따라서, 제 1 전압더블러정류회로로서 역할을 한다. 절연 컨버터변성기(PIT)의 3차권선은 고속복원타입 다이오드(D1A, D1B)를 서로 접속시키는 노드에 직렬공진커패시터(C3)를 거처서 접속된다.

필름커패시터를 직렬공진커패시터(C3)로서 이용한다.

또한, 교류전류라인에는 평활커패시터(Ci1)의 양극 단자와 1차측 접지단자 사이에 배치된 저속복원타입 다이오드(Di1,Di2)의 직렬회로가 제공되며, 그에 따라 직렬회로가 제 2전압더블러정류회로의 역할을 하게 된다.

구체적으로, 교류입력전압(VAC)이 양극성인 기간 동안에는, 정류되는 전류는 교류전원(AC)으로부터 라인필터변성기(LFT), 인덕턴스(Ls) 및 고속복원타입 다이오드(D1B)를 거처서 평활커패시터(Ci1)로의 경로를 통하여 흘러가서 평활커패시터(Ci1)에 저장되게 되며, 동시에, 정류되는 전류는 교류전원(AC)으로부터 라인필터변성기(LFT) 및 저속복원타입 다이오드(Di1)를 거처서 평활커패시터(Ci1)로의 경로를 통하여 흘러가서 평활커패시터(Ci1)에 저장되게 된다.

교류입력전압(VAC)이 음극성인 기간 동안에는, 정류되는 전류가 교류전원(AC)으로부터 라인필터변성기(FLT), 평활커패시터(Ci2), 1차측 접지단자 및 고속복원타입 다이오드(D1A)를 거처서 초크코일로의 경로를 통하여 흘러가서 평활커패시터(Ci2)에 저장되게 되고, 동시에, 정류되는 전류는 교류전원(AC)으로부터 라인필터변성기(LFT), 평활커패시터(Ci2) 및 1차측 접지단자를 거처서 고속복원타입 다이오드(Di2)로의 경로를 통하여 흘러가서 평활커패시터(Ci2)에 저장되게 된다.

이렇게 하여, 2개의 정류회로는 정류되는 전류를 2갈래의 전류로 분할하여 평활커패시터(Ci1 또는 Ci2)에 제공하게 된다.

평활커패시터(Ci1, Ci2)가 서로 직렬로 접속되어 있어서, 정류되고 평활된 전압(Ei)이 평활커패시터(Ci1)의 양극 단자측으로부터 추출되게 된다.

역율개선정류회로(10)의 역율개선기능은 다음과 같다.

1차측 병렬공진회로에서 얻어진 스위칭출력은 자기적 커플링(magneticcoupling)에 의해 2차권선(N3)과 직렬공진커패시터(C3)를 거처서 한쌍의 고속복원타입 다이오드(D1A, D1B)로 피드백된다.

이렇게 피드백된 스위칭출력의 결과로서, 스위칭사이클을 갖는 교류전압이 교류정류경로에 중첩되게 된다. 스위칭사이클을 갖는 중첩된 교류전압의 성분에 의해, 고속복원타입 다이오드(D1A, D1B)가 정류사이클에서 정류되는 전류를 인터럽트시키게 된다. 이 인터럽트기능도 분명히 인덕턴스(Ls)를 증가시키게 된다.

이렇게 하여, 정류된 출력전압의 레벨이 평활커패시터(Ci1 또는 Ci2)에 걸린 전압보다 낮은 기간 동안에도, 충전전류가 평활커패시터(Ci1 또는 Ci2)에 흐르게 된다.

결과적으로, 교류입력전류(IAC)의 흐름범위가 확장되어, 결과적으로 역율이 개선되게 된다.

절연컨버터변성기(PIT)의 3차권선(N3)은 직렬공진커패시터(C3)를 거처서 고속복원타입 다이오드(D1A)의 캐소드에 접속되어, 전압공진펄스전압 혹은 1차측 병렬공진회로에서 얻어진 스위칭출력을 고속복원타입 다이오드(D1A, D1B)와 초크코일(LS)을 서로 접속시키는 노드에 피드백하기 위한 전압피드백회로를 형성하게 된다.

구체적으로, 3차권선(N3)에 걸린 전압은 음의 펄스전압이고, 이 펄스전압은 인덕턴스(Ls)와 직렬공진커패시터(C3)의 전기용량에 의한 전류공진에 의해 초크코일(Ls)에서의 전압을 생성시키게 된다. 초크코일(Ls)에서의 전압은 평활커패시터(Ci1, Ci2)에 피드백된다.

스위칭장치(Q1)가 오프인 기간 동안에 발생된 전압공진펄스전압은 평활커패시터(Ci1, Ci2)의 측에서 양극이므로, 교류입력전압(VAC)이 평활커패시터(CI1, Ci2)에서 얻은 전압(Ei)보다 낮은 경우에도, 3차권선(N3)의 펄스전압을 교류전류입력전압(VAC)에 추가하여 얻은 값이 전압(Ei) 보다 높다면 교류전원(AC)으로부터의 교류입력전류(IAC)가 평활커패시터(Ci1, Ci2)에 저장되게 된다.

결과적으로, 교류입력전류(IAC)의 전도각이 증가하여, 역율(PF)이 개선되게 된다.

3차권선(N3)에 의해 방출된 여기(exciting) 에너지는 평활커패시터(Ci1, Ci2)를 위한 충전에너지의 변형된 형태이다. 여기에너지는 충전전류로 변하여 평활커패시터(Ci1, Ci2)를 충전하게 되어 충전에너지로 복귀된다.

2개의 정류기 경로는 평활커패시터(Ci1, Ci2)에 저장되는 전류를 분기(shunt)시킨다.

이에 따라 과도한 충전전류가 교류전류입력전압(VAC)의 양 및 음극성의 피크 주변에서 인덕턴스(Ls)와 고속복원타입 다이오드(D1B 또는 D1A)를 통하여 흐르게 되는 것이 방지된다. 따라서, 교류전류입력전압(VAC)의 피크값 주변에서 0V스위칭동작에 있어서의 제한을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 3차권선(N3)의 권수가 많은 양의 전압피드백을 위하여 증가된 경우에도, 부하전력(Po)과 교류전류입력전압(VAC)에서의 변화에 대해서 전 범위에 걸친 안정한 0V스위칭동작을 위한 조건이 만족되게 된다.

따라서, 전압피드백을 증가시키거나 예를 들어 역율을 0.8 이상으로 개선시키는데 있어서 문제가 없게 된다.

도 2의 역율개선정류회로(10A)의 구성에 대해서 설명한다.

인덕턴스(Ls)를 갖는 초크코일은 교류전류라인과 직렬로 접속되고, 절연컨버터변성기(PIT)의 3차권선(N3)의 한쪽 끝단은 인덕턴스(Ls)에 접속된다. 3차권선(N3)의 다른 쪽 끝단은 평활커패시터(Ci1)의 앙극단자와 1차측 접지단자 사이에서 고속복귀타입 다이오드(D1A, D1B)를 직렬로 접속시키는 노드에 접속된다. 고속복원타입 다이오드(D1A, D1B)는 그에 따라 제 1전압더블러 정류회로의 역할을 하게 된다.

또한, 교류전류라인은 고속복원타입 다이오드(i1, Di2)를 서로 직렬로 접속시키는 노드에 접속된다. 고속복원타입다이오드(Di1, Di2)의 직렬회로는 평활커패시터(Ci1)와 1차측 접지단자 사이에 배치되어, 2차전압 더블러 정류회로의 역할을 하게 된다.

구체적으로, 교류전류입력전압(VAC)이 양인 기간 동안에는, 정류되는 전류는 교류전원(AC)으로부터 라인필터변성기(LFT), 인덕턴스(Ls), 3차권선(N3) 및 고속복원타입다이오드(D1B)를 거처서 평활커패시터(Ci1)로의 경로를 거처서 흘러가서 평활커패시터(Ci1)에 저장되며, 동시에, 정류되는 전류는 교류전원(AC)으로부터 라인필터변성기(LFT) 및 고속복원타입다이오드(Di1)를 거처서 평화커패시터(Ci1)로의 경로를 통하여 흘러가서 평활커패시터(Ci1)에 저장되게 된다.

교류입력전압(VAC)이 음인 기간 동안에는, 정류되는 전류는 교류전원(AC)으로부터 라인필터변성기(LFT), 평활커패시터(Ci2) 및 1차측 접지단자를 거처서 고속복원타입 다이오드(D1A)로의 경로를 통하여 흘러가서 평활커패시터(Ci2)에 저장되게 되며, 동시에, 정류되는 전류는 교류전류전원(AC)으로부터 라인필터변성기(LFT), 평활커패시터(Ci2) 및 1차측 접지단자를 거처서 고속복원타입 다이오드(Di2)로의 경로를 통하여 흘러가서 평활커패시터(Ci2)에 저장되게 된다.

이렇게 하여, 도 1에 나타낸 전원회로에서와 같이, 2개의 정류회로는 2개의 시스템으로 정류되도록 전류를 분기시켜서, 그 전류를 평활커패시터(Ci1, Ci2)에 제공하게 된다.

평활커패시터(Ci1, Ci2)는 서로 직렬로 접속되어 있는 있어서, 정류되고 평활된 전압(Ei)은 평활커패시터(Ci1)의 양극 단자측으로부터 추출된다.

역율개선정류회로(10A)는 역율개선2개의 경로(10)와 같은 방식으로 역율을 개선시킨다.

이 경우에, 역율개선정류회로(10A) 내에 공진커패시터가 제공되지 않고, 따라서, 양극성의 교류입력전압(VAC)을 위한 교류입력전류(IAC)와 스위칭전류(I1, I2)의 전류값은 음극성의 교류전류입력전압(VAC)을 위한 것과 균형을 이루지 않는다. 이것은 3차권선(N3)의 양의 펄스전압 및 음의 펄스전압 사이의 임피던스로 인한 것이다. 3차권선(N3)의 극성이 바뀌면, 교류입력전류(IAC)와 스위칭전류(I1, I2)의 피크값도 바뀌게 된다.

또한, 도 1에 나타낸 전원회로의 역율개선정류회로(10)에서와 같이, 역율개선정류회로(10A)에서의 2개의 경로실험커패시터(Ci1, Ci2)에 저장되도록 전류를 분기시킨다. 이에 따라, 교류입력전압(VAC)의 양 및 음의 피크 주위에서 인덕턴스(Ls) 및 고속복원타입다이오드(D1B, D1A)를 통하여 과도한 충전전류가 흐르는 것이 방지된다. 따라서, 교류입력전압(VAC)의 피크값 주위에서 0V스위칭동작에 있어서의 제한을 방지할 수 있다.

도 5a 및 5b와 도 7a~7g는 각각 도 1의 스위칭전원회로의 실험결과 및 동작파형을 나타낸 것이다. 도 6a 및 6b와 도 8a~8f는 도 2의 스위칭전원회로의 실험실험 및 동작파형을 각각 나타낸 것이다.

도 5a는 도 1의 전원회로의 교류입력전압(VAC)이 100V이고, 그 부하전력(Po)이 40W에서 200W까지 변할 경우에 AC/DC전력변환효율(ηAC/DC)과 역율(PF)에서의 변화특성을 나타낸 것이다. 도 5b는 부하전력(Po)이 200W이고, 교류입력전압(VAC)이 80V에서 140V까지 변할 경우에, AC/DC전력변환효율(ηAC/DC)과 역율(PF)에서의 변화특성을 나타낸 것이다.

도6a는 도 2의 전원회로의 교류입력전압(VAC)이 100V이고, 그 부하전력(Po)이 40W에서 200W까지 변할 경우에 AC/DC전력변환효율(ηAC/DC)와 역율(PF)에서의 변화특성을 나타낸 것이다. 도 6b는 부하전력(Po)이 200W이고, 교류입력전압(VAC)이 80V에서 140V까지 변할 경우에, AC/DC전력변환효율(ηAC/DC)과 역율(PF)에서의 변화특성을 나타낸 것이다.

도 5a 및 도 5b와 도 6a 및 도 6b에서 명확히 알 수 있는 바와 같이, 역율(PF)이 0.9 이상으로 개선될 수 있고, 또한 AC/DC전력변환효율(ηAC/DC)가 개선될 수 있다.

따라서, 이 경우, 전파(full-wave) 정류시스템의 2배인 정류 및 평활된 전압(Ei)이 전압더블러정류시스템에 의해 교류입력전압(VAC)으로부터 얻어진다. 절연컨버터변성기(PIT)의 1차권선(N1)을 통하여 흐르는 1차전류는 이에 따라 종래의 1/2로 감소한다. 따라서, 도 1에 나타낸 전원회로의 AC/DC전력변환효율(ηAC/DC)이 도 12에 나타낸 종래의 회로예의 91.8%에서 93.0%로 개선되고, 도 2에 나타낸 전원회로의 AC/DC변환효율(ηAC/DC)이 93.7%로 개선된다. 따라서, 도 1에 나타낸 전원회로의 입력전력은 약 2.8W만큼 감소하고, 도 2의도 2의로의 입력전력은 약 5.2W만큼 감소된다.

물론, AC/DC전력변환효율(ηAC/DC)과 역율(PF)은 교류입력전압(VAC)과 부하전력(Po)의 넓은 변경범위에 걸쳐서 어떤 레벨에서 유지될 수 있다.

도 7a~7g 및 도 8a~8f는 부하전력(Po)이 200W이고, 교류입력전압(VAC)이 50Hz에서 100V일 경우에, 각각 도 2의 전원회로와 도 1의 전원회로의 부분들의 동작파형을 나타낸 것이다.

도 7c 및 7e는 각각 제 2정류회로를 통하여 흐르는 전류(I2)와 제 1정류회로를 통하여 흐르는 전류(I1)를 나타낸 것이다. 도 10에 나타낸 종래의 전원회로에서 교류입력전압(VAC)의 피크값 주위, 예를 들어 10Ap의 전류가 흐른다. 본 발명에서는 전류(I2)로서 5Ap의 저주파전류와, 전류(I1)로서 5Ap의 고주파전류가 흐른다.

이것은 저속복원타입 다이오드(Di1, Di2)를 통한 전류와 고속복원타입 다이오드(D1A, D1B)를 통한 전류가 과도하지 않게 되는 것을 의미한다.

또한, 도 7d에서의 전류(I3)에 의해 나타낸 것처럼, 교류입력전압(VAC)이 피크값으로부터 약간 낮아질 때의 기간에서도, 3차권선(N3)에서 생성된 교류전압에 의해 중첩된 전류(I3)가 고속복원타입 다이오드(D1A, D1B)를 스위칭하여, 역율이 개선되게 된다.

도 7c 및 8c는 제 2정류회로를 통하여 흐르는 전류(I2)를 나타낸 것이다.

교류입력전압(VAC)의 피크값 주위에서, 저속복원타입 다이오드(Di1 또는 Di2)이 전도되고, 이에 따라, 교류입력으로부터 평활커패시터(Ci1)로 전류(I2)가 흐르게 된다.

도 7d 및 도 8d는 3차권선(N3)에서 생성된 교류전압에 의해 제 1정류회로에서 중첩된 전류(I3)를 나타낸 것이다. 중첩된 전류(I3)에 의해 스위칭이 수행되고, 이에 따라 교류입력전류(IAC)의 파형이 도 7b 및 도 8b에 나타낸 것처럼 확장된다. 이에 따라 역율이 개선되게 된다.

또한, 본 발명에서는, 입력전류가 저주파전류와 고주파전류로 분할되어, 고속복원타입 다이오드(D1A, D1B)를 통하여 흐르는 전류가 과도하지 않게 되므로, 0V 스위칭동작이 교류입력전압(VAC)의 피크값 주위로 한정되지 않게 된다. 따라서, 3차권선(N3)의 권수가 다량의 전압피드백을 위해서 예를 들면 2T에서 6T로 증가될 수 있어서 역율을 0.9 이상 개선시키게 된다.

또한, 저속복원타입 다이오드(Di1)와 고속복원타입 다이오드(D1A, D1B)가 다량의 전류로 인한 열의 발생을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 방열기의 필요성이 없어진다. 또한, 소량의 전류 용량(current capacity)을 갖는 다이오드를 선택할 수도 있다.

도 9는 본 발명의 제 3실시예에 따른 회로를 나타낸 것이다.

도 1의 전원회로와 유사하게, 도 9의 전원회로에는, 1차측에 전압공진타입 컨버터가 제공되고, 2차측에 직렬공진회로가 제공된다.

평활커패시터(Ci1, Ci2)는 서로 직렬로 접속되고, 고속복원타입 다이오드(D1A, D1B)는 전압 더블러 정류동작을 수행한다. 좀더 구체적으로, 스위칭 전원회로에서의 역율개선정류회로(10B)는 도 1의 역율개선 정류회로(10)의 구성에서 저속복원타입 다이오드(Di1, Di2)를 제거함으로써 형성된다.

본 실시예에서의 스위칭전원회로에는 1차측에 스위칭장치(Q10)로서 MOS-FET를 이용한 외부 여기전압(externally excited voltage) 공진타입 컨버터가 제공된다.

스위칭장치(Q10)는 발진회로(2)와 구동회로(3)에 의해 스위칭동작을 위해 구동된다.

제어회로(1)의 제어하에서, 발진회로(2)는 원하는 주파수를 갖는 발진신호를 생성하고, 그 발진신호를 구동회로(3)에 출력한다. 이 발진신호에 기초하여, 구동회로(3)는 스위칭장치(Q10)를 구동하기 위한 구동전압을 생성하여, 그 구동전압을 스위칭장치(Q10)에 출력한다. 제어회로(1)는 2차측 직류출력전압(E01)에 따라서 발진회로(2)의 발진주파수를 제어한다.

이렇게 하여, 스위칭장치(Q10)는 외부 여기 스위칭 동작을 수행하고, 또한 직류출력전압이 안정된다.

이 도면에 나타낸 바와 같이 평활커패시터(C01)와, 정류다이오드(D01, D02)와, 3차측 직렬공진커패시터(C2)를 연결하여 형성한 정류회로시스템은 절연컨버터변성기(PIT)의 2차측에 제공된다. 따라서, 정류회로시스템은 2차측 직렬공진커패시터(C2)와 2차권선(N2)으로 구성되는 2차측 직렬공진회로를 포함하는 전압더블러 반파정류회로를 형성하게 된다.

역율개선정류회로(10B)는 저속복원타입 다이오드(Di1, Di2)를 포함하는 제 2정류회로가 역율개선 정류회로(10B)에 형성되지 않는 점을 제외하면, 도 1의 역율개선정류회로(10)와 같은 것이다. 제 1정류회로를 형성하는 고속복원타입 다이오드(D1A, D1B)는 전압더블러 정류동작을 수행하고, 3차권선(N3)에서 생성된 교류전압에 의해 제 1정류회로에서 중첩된 전류(I3)에 의해 스위칭된다. 이에 따라 고속복원타입 다이오드(D1B, D1A)의 전도범위가 넓어지고, 그 결과 역율이 개선된다.

그러나, 제 2정류회로는 역율개선정류회로(10B)에서 형성되지 않기 때문에, 평활커패시터(Ci)에 저장되는 전류가 교류입력전압(VAC)의 피크값 주위에서도 분기되지 않게 된다. 따라서, 안정된 0V스위칭동작은 원하는 교류입력전압범위 혹은 부하변화범위의 부분에 한정되지 않는다. 따라서, 0.8 이하의 역율이 충분할 경우, 전원회로가 AC/DC변환효율을 개선시키고 리플전압을 감소시키기 위해 안정한 0V 스위칭동작을 할 수 있는 실용적인 회로로 이용될 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예를 기술하였으나, 다양한 다른 변형들을 고려할 수 있다.

예를 들어, 2차측 직렬공진회로를 이용하는 전파 정류회로, 전압더블러 정류회로, 전압 4중 정류회로(voltage quadrupler rectifier circuit) 등이 제공된 복합 공진타입 스위칭컨버터가 실시예의 변형으로서 형성될 수도 있다. 따라서, 실시예들은 2차측 상의 정류회로와 공진회로의 구성에 의해 한정되지 않는다.

또한, 하나의 스위칭장치가 제공된 소위 단일 끝단 구조(single-ended configuration)가 1차측 상의 전압공진타입 컨버터로서 기술되었지만, 본 발명은 2개의 스위칭장치를 교대로 스위칭시키는 소위 푸시풀시스템에도 적용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 특정한 용어를 사용하여 설명하였으나, 그러한 설명은 단지 예시를 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 또는 권리범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변경 및 변형들이 가능함을 유념해야 한다.

본 발명의 역율개선정류수단은 서로 직렬로 접속된 2개의 고속복원타입 다이오드에 의해 형성된 제 1정류회로와, 서로 직렬로 접속된 2개의 저속복원타입 다이오드에 의해 형성된 제 2정류회로를 포함하고 있다. 3차권선은 2개의 고속복원타입 다이오드를 서로 접속하는 노드에 직렬공진커패시터를 거처서 접속되며, 이에 따라 스위칭출력전압이 역율개선정류수단에 피드백된다. 2개의 고속복원타입 다이오드의 각각은 피드백스위칭출력전압에 따라 정류된 전류를 인터럽트함으로써 역율이 개선된다.

Claims

교류입력전압에 대한 전압 더블러(doubler) 정류동작을 수행하기 위하여, 서로 직렬로 접속된 제 1쌍의 정류다이오드와, 서로 직렬로 접속된 상기 제 1쌍의 정류다이오드와 병렬로 코일을 통하여 접속된 것으로 서로 직렬로 연결되어 있는 제 2쌍의 다이오드와, 서로 직렬로 접속된 한 쌍의 평활커패시터(smoothing capacitor)를 포함하는 전압 더블러 정류수단과;

상기 전압 더블러 정류수단으로부터 2중(double) 직류전압을 인터럽트하기 위한 스위칭장치를 포함하는 스위칭수단과;

1차권선, 2차권선 및 3차권선을 포함하는 것으로 상기 스위칭수단에 의해 상기 3차권선에서 얻어진 스위칭출력을 상기 2차권선 및 상기 3차권선에 전송하기 위한 절연 컨버터 변성기(transformer)와;

상기 스위칭수단의 동작을 전압공진으로 변환하기 위한 것으로, 적어도 1차측 병렬공진커패시터의 전기용량과, 상기 절연컨버터변성기의 1차권선의 누설인덕턴스(leakage inductance)에 의해 형성되는 1차측 공진수단과;

상기 3차권선에 전송된 스위칭출력전압을 서로 직렬로 접속된 상기 제 2쌍의 다이오드에 피드백하기 위한 피드백수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭전원회로.
제 1항에 있어서,

상기 3차권선에 전송된 상기 스위칭출력전압이 상기 3차권선과 직렬로 접속된 직렬공진케패시터를 거처서 피드백되는 것을 특징으로 하는 스위칭전원회로.
제 1항에 있어서,

고속복원타입 다이오드가 서로 직렬로 접속된 상기 제 2쌍의 다이오드 각각으로서 이용되고,

상기 고속복원타입 다이오드의 한 쌍이 각각 상기 피드백수단에 의해 피드백된 스위칭출력전압에 따라 정류를 수행하여 역율을 개선시키는 것을 특징으로 하는 스위칭전원회로.
제 1항에 있어서,

상기 절연컨버터변성기의 1차권선 및 2차권선을 서로 느슨하게 커플링하여 얻어진 상기 제 2권선의 누설인덕턴스성분과, 2차측 공진커패시터의 전기용량에 의해 2차측에 형성된 2차측 공진회로와;

상기 2차공진회로를 포함한 것으로서, 상기 2차권선에서 얻어진 교류전압을 정류하여 2차측 직류출력전압을 생성하기 위한 직류출력전압생성수단과;

상기 2차측 직류출력전압의 레벨에 따라서 상기 2차측 직류출력의 정전압 제어를 수행하기 위한 정전압 제어수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭전원회로.
제 4항에 있어서,

상기 정전압제어수단은 상기 2차측 직류출력전압의 레벨에 따라서 상기 1차측 공진수단의 공진주파수를 제어함으로써 상기 2차측 직류출력전압의 정전압제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 스위칭전원회로.