KR20020008645A - 전파배압회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력단에 1차측 권선부와, 출력단에 2차측 권선부를 가지고 있으며, 상기 2차측 권선부는 감겨진 하나의 도선인 제 1 보조권선부와, 상기 제 1 보조권선부의 일단과 직렬연결된 제 1 도전층, 유전층, 제 2 도전층, 절연층이 적층된 적층체가 감겨진 콘덴서기능부를 가진 트랜스포머와; 상기 트랜스포머의 콘덴서기능부의 제 2 도전층의 일단 방향에서 상기 제 1 보조권선부의 타단 방향으로 순방향 직렬 연결된 다이오드와; 상기 트랜스포머의 제 2 도전층의 일단과, 상기 제 1 보조권선부 일단과 각각 연결된 출력부를 포함하는 전파배압회로를 제공하여, 최고전압과 최저전압이 손쉽게 조절되고, 최저전압이 일정전압으로 유지될 수 있고, 적은 제조단가에 의해 제조될 수 있고, 일효율을 증대시킬 수 있게 된다.

Description

전파배압회로{full-wave double voltage circuit}

본 발명은 전파배압회로에 관한 것으로, 특히 고압전원으로 저전류를 발생시키는 전기기기 예를 들어 높은 작동(방전) 개시전압과 비교적 낮은 유지전압을 가지는 전기기기에 적용하기 위한 전파배압회로에 관한 것이다.

고압의 개시전압과 저압의 유지전압을 가지는 전기기기는 고압집진기, 전자레인지의 마그네트론, 고압방전등용 안정기 등이 있다.

종래에 이러한 기기의 예로서 전자레인지의 마그네트론의 구동회로를 도 1을 참조하여 설명한다.

도시한 바와 같이, 종래의 전자레인지의 고주파 출력 회로는 고주파를 발진시켜서 가열실(미도시)에 공급하는 마그네트론(MGT)과, 마그네트론(MGT)의 발진에 필요한 고전압을 공급하는 고압 트랜스포머(High Voltage Transformer; 이하, 간단히 트랜스포머라고 한다)(HVT)와, 트랜스포머(HVT)에서 출력된 고전압을 반파 배압정류하여 마그네트론(MGT)에 공급하는 반파 배전압 정류부(7)와, 마그네트론(MGT)에 공급되는 전원을 단속시키는 전원릴레이(RY) 및 전원 릴레이(RY)의 단속을 포함하여 전자레인지의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(5)로 이루어진다. 반파 배전압 정류부(7)는 트랜스포머(HVT)의 이차측 권선(SC)의 일측단에 연결된 고압 콘덴서(HVC), 콘덴서(HVC)와 접지단 사이에 연결된 고압 다이오드(HVD)로 이루어진다.

전술한 구성을 갖는 종래의 전자레인지에서, 제어부(7)에 의해 전원 릴레이(RY)가 온되면 트랜스포머(HVT)의 1차측 권선(PC)에 전원이 입력되고 2차측의 필라멘트 권선(FC)에 유기된 전압은 마그네트론(MGT)의 필라멘트를 가열시켜며, 2차측 권선(SC)에 유기된 고전압은 반파 배압 정류부(7)에서 정류되어 마그네트론(MGT)의 발진 전원으로 공급되고, 이에 따라마그네트론(MGT)이 발진되어 고주파 신호가 가열실에 공급되므로써 요리가 수행된다.

이러한 구성을 가진 회로도의 출력은 도 2에 도시되어 있는 바, 입력을 AC 220V, 60Hz라고 하고, 상기 트랜스포머의 권선비를 적절히 조절하면, 마그네트론(MGT)를 구동하기 위한 전압인 맥류 4400V/300mA가 출력된다. 도면에서 A는 이상적인 출력전압을 도시한 것이고, B는 실제 출력전압을 나타내고 있다.

그런데, 이 출력전압은 반파배압으로 마그네트론의 작동은 다이오드(도 1의 HVD)에 의해 휴지기를 갖게된다.

도 3은 도 2와 비슷한 결과를 추출하는 인버터화 전원장치의 예로서, 도 1에 도시된 고압콘덴서(HVC)를 트랜스포머(HVT)와 일체(10)로 구성한 회로도로서, 본 출원의 발명자에 의해 제안된 대한민국 공개특허공보 특1999-0037277(공개일자:1999년 05월 25일)에 기재되어 있다.

이 회로도는 고압콘덴서를 배제할 수 있어 경제적으로 유리한 점이 있으나, 교류입력전압이 정류평활부(1)과 고주파스위칭부(3)을 지나 상기 고압콘덴서(HVC)를 트랜스포머(HVT)와 일체(10) 통하여 출력된 출력전압 역시 도 2에 도시된 반파배압형태의 출력을 나타내므로, 휴지기를 가지게 되어 전기기기가 소정간격으로 일을 수행하지 않는 문제점이 있다.

따라서 일을 지속적으로 수행할 수 있는 전파배압회로가 요청되고 있다. 전파배압회로의 예로는 도 4 및 도 5에 도시된 것들이 있고, 이들 회로의 출력전압은 도 6에 도시한 바와 같이 전파배압이 된다.

이러한 전파배압은 출력전압에 휴지기가 없는 점에서 반파배압에 비해 유리한 점이 있으나, 마그네트론과 같은 작동소자는 일을 개시하기 위해서 필요한 고압이 필요하고 또한 일을 유지하기 위해서는 예를 들어 도 6의 점선으로 표시한 바와 같이 소정 이상의 전압(Vt)이 요구되는 바, 도 6과 같은 출력전압으로는 실제로 일을 연속적으로 할 수 없는 구간이 발생하게 된다.

또한 도 4와 같은 회로를 구성하기 위해서는 4개의 다이오드(D₁, D₂, D₃, D₄)와 하나의 캐패시터(C₁)가 필요하고, 도 5의 회로에는 다이오드가 2개(D₁, D₂), 캐패시터가 2개(C₁, C₂)가 필요하여 생산원가가 전파배압으로 인한 효과 이상으로 상승하게 되어 실제 안정기나 전자레인지에 적용되기 힘든 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 저렴한 생산원가로 제작할 수 있는 전파배압회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 일의 효율을 높일 수 있는 전파배압회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 최고전압과 최저전압을 쉽게 조절할 수 있는 전파배압회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 기타 다른 목적은 이하에서 설명하는 실시예와 첨부도면을 통해 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 전자레인지의 고주파 출력회로의 일 예를 도시한 회로도

도 2는 도 1의 회로도의 출력전압을 나타내는 그래프

도 3은 종래의 전자레인지의 고주파 출력회로의 다른 예를 도시한 회로도

도 4 및 도 5는 각각 전파배압회로의 예를 도시한 회로도

도 6은 도 4와 도 5의 회로의 출력전압을 나타내는 그래프

도 7은 본 발명의 콘덴서기능부의 적층체구조를 설명하는 단면도

도 8은 도 7의 적층체구조가 실제 권선상태를 나타내는 단면도

도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 회로도

도 10은 도 9의 출력전압을 나타내는 그래프

도 11은 도 9의 트랜스포머의 구성을 도시한 사시도

도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 회로도

도 13은 도 12의 출력전압을 나타내는 그래프

도 14는 도 12의 트랜스포머의 구성을 도시한 사시도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 트랜스포머 40: 1차측 권선

50: 보빈 60: 제1보조권선부

70: 콘덴서기능부 80: 제2보조권선부

D10: 다이오드

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 입력단에 1차측 권선부와, 출력단에 2차측 권선부를 가지고 있으며, 상기 2차측 권선부는 감겨진 하나의 도선인 제 1 보조권선부와, 상기 제 1 보조권선부의 일단과 직렬연결된 제 1 도전층, 유전층, 제 2 도전층, 절연층이 적층된 적층체가 감겨진 콘덴서기능부를 가진 트랜스포머와; 상기 트랜스포머의 콘덴서기능부의 제 2 도전층의 일단 방향에서 상기 제 1 보조권선부의 타단 방향으로 순방향 직렬 연결된 다이오드와; 상기 트랜스포머의 제 2 도전층의 일단과, 상기 제 1 보조권선부 일단과 각각 연결된 출력부를 포함하는 전파배압회로를 제공한다.

상기 전파배압회로에서 상기 트랜스포머의 제 2 도전층의 일단과 일단이 연결되고, 상기 출력부와 연결된 제 2 보조권선을 더욱 포함할 수도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니다.

도 7은 본 발명의 트랜스포머에서 2차측 권선부 중 콘덴서기능부의 적층체 구조를 설명하는 단면도이다.

도시한 바와 같이, 알루미늄 또는 구리와 같은 두 개의 금속층(21)(22)과, 제 1, 2 절연층(21a)(22a)이 적층되어 구성되어 있고, 상기 제 2 절연층(22a)은 콘덴서의 유전층으로서 역할을 하고, 상기 두 개의 금속층인 제 1, 2 도전층(21)(22)은 각각 콘덴서를 구성하는 도체역할을 하게 되고, 각각은 도선(31)(32)으로 타 회로와 연결되는 바, 이때 초음파용접 등이 적용될 수 있다. 제 1 절연층(21a)은 각 적층체간의 절연을 하기 위함이다.

도 8은 도 7와 같은 적층구조를 가진 본 발명에 따른 트랜스포머의 콘덴서기능부의 실제 권선상태를 도시한 예를 나타낸 단면도이고, 코아(30)의 구조는 U타입, ER 타입 등 다양하게 적용될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전파배압회로의 일예를 도시한 회로도로서, 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 트랜스포머(100)와, 상기트랜스포머(100)와 직렬연결된 다이오드(D10)를 기본으로 구비하고 있다.

상기 트랜스포머(100)는 입력단에 1차측 권선부(40)와, 출력단에 2차측 권선부를 가지고 있으며, 상기 2차측 권선부는 제 1 보조권선부(60)와, 상기 보조권선부와 직렬연결된 콘덴서기능부(70)를 가지고 있다.

상기 트랜스포머(100)의 2차측의 제 1 보조권선부(60)는 통상의 트랜스포머에 적용되는 것과 유사하게 하나의 도선이 감겨진 형상이고, 상기 콘덴서기능부(70)는 상기 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 콘덴서기능을 갖추고 있다.

상기 제 1 보조권선부(60)의 일단(61)은 상기 콘덴서기능부(70)의 제 1 도전층(21)과 연결되고, 제 2 도전층(22)은 상기 다이오드(D10)의 일단과 전기적으로 연결되고, 상기 다이오드(D10)의 타단은 상기 제 1 보조권선부(60)의 타단(62)과 연결되고, 상기 다이오드(D10)는 상기 콘덴서기능부(70)의 제 2 도전층(22)에서 상기 제 1 보조권선부(60) 방향으로 순방향결합된다.

한편, 이 회로의 출력전압은 상기 트랜스포머(100)의 제 2 도전층(22)의 일단과, 상기 제 1 보조권선부(60)의 일단(61)에서 추출되고, 이 사이에는 임의의 부하가 위치하게 된다.

이러한 구성을 가진 본 실시예의 회로의 출력은 다음과 같이 계산될 수 있다.

먼저 1차측 권선수와 입력전압을 각각 N₁, V₁이라 하고, 2차측의 보조권선부의 권선수와 출력전압을 각각 N₂, V₂, 콘덴서기능부의 적층체의 권선수와 출력전압을 각각 N₃, V₃라고 한다. 또한 콘덴서성분 양단간에 충전되는 전하에 의하여 Vc가 발생하게 되는 데 이때의 Vc는 V₃와 같은 값을 가진다.

입력전압의 방향이 도 9의 실선방향이라고 할 때, 2차측의 출력전압은 2차측 권선부의 N₁, N₂를 지나 최종의 출력전압은 순방향 다이오드를 통해서

Vout = V₂+V₃+Vc가 되고. 이때 V₂는 ( N₂/ N₁) × V₁이고, V₃는 (N₃/ N₁) × V₁이며, V₃와 동시에 나타나는 Vc 또한 V₃와 같은 값이므로, Vout = {( N₂+2N₃) / N₁} × V₁이 되고 이는 도 10에서 나타난 그래프의 실선 부분의 전압에 해당된다..

또한 입력전압이 점선 방향일 때에는 다이오드에 역방향이므로 N₂를 지나지 않고 N₃에 걸리는 전압만 출력되고, 이때의 출력전압은 Vout = ( N₃/ N₁) × V₁= V₃가 되어 최종적인 출력전압은 도 10의 점선 부분이 된다.

도 11은 본 실시예의 트랜스포머의 내부 구성을 도시한 사시도로서, 1차측 권선부(40)와 2차측에 서로 직렬연결된 제 1 보조권선부(60)와 콘덴서기능부(70)가 보빈(50)에 각각 감겨있다.

본 발명의 다른 실시예의 전파배압용 회로도는 도 12에 도시되어 있는 바, 도 9의 회로도와 다른 점은 2차측에 컨덴서기능부(70)의 제 2 도전층(22)과 직렬연결된 제 2 보조권선부(80)가 있고, 출력은 제 2 보조권선부(80)의 끝단(81)과, 상기 제 1 보조권선부(60)의 일단(61)에서 이루어진다.

이 경우의 출력전압은 아래와 같다.

1차 권선에 제공되는 외부 입력전압이 실선 방향일 때에는 2차측 권선부의 N₂, N₃, N₄를 모두 경유하여 최종의 출력전압은 순방향 다이오드를 통해서 Vout = V₂+V₃+Vc+V₄가 되고.

이때 V₂는 ( N₂/ N₁) × V₁이고,

V₃는 ( 2N₃/ N₁) × V₁이고,

Vc는 V₃와 상기 설명한 이유에 의해 같고,

V₄는 ( N₄/ N₁) × V₁이므로

Vout = ( N₂+2N₃+N₄/ N₁) × V₁이 되고 이는 도 13에 도시된 실선부분에 해당한다.

한편, 1차측 권선에 제공되는 입력전압이 점선방향일때는 다이오드에 의해 Vout = V₃+V₄= (N₃+N₄/ N₁) × V₁이 되고 이는 도 13의 점선부분이 된다.

이 실시예에 대한 구성은 도 14의 사시도에 도시된 바와 같다.

한편, 필요한 경우 보조권선을 2개, 3개 등 연속적으로 연결하는 것도 가능함은 위의 식에서 이해될 수 있을 것이다.

도 10과 도 13에서 실선부분은 최고전압이 되고, 점선부분은 최저전압이 되어 연속적인 형상을 이루고 있다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전파배압회로의 출력전압은 출력부의 2차측에 컨덴서기능부의 적층체의 권선수와 제 1 또는 제 2 보조권선수에 따라 다양하게 조절할수 있으므로 본 발명의 전파배압회로는 최고전압와 최저전압을 손쉽게 조절할 수 있는 이점이 있다.

이러한 최고전압과 최저전압은 앞서 설명한 마그네트론과 같은 기기의 동작(방전) 개시전압과 유지전압으로 조절하는 것이 가능하므로 기기의 작동이 연속적으로 이루어질 수 있는 이점이 있어 효율이 개선됨은 물론 각각의 제조업체 마다 마그네트론 또는 고압방전등에 대한 전기적 사양이 다르게 생산하고 있으므로, 이에 따른 동작(방전) 개시전압 및 유지전압에 맞출 수 있고, 특히 각각의 부하 물체에 대한 안전임계전압을 최고전압으로 조절할 수 있는 회로를 쉽게 구성할 수 있는 이점이 있다.

또한 다이오드 하나만 채택하여 구성하고 있으므로, 종래의 전파배압회로에 비하여 제조단가가 훨씬 낮아지고, 상대적으로 신뢰성이 개선되는 이점도 가지고 있다.

본 발명의 이와 같은 효과는 고압집진기, 전자레인지의 마그네트론, 고압방전등용 안정기 등과 같이 고압의 개시전압과 저압의 유지전압을 가지는 전기기기 뿐 아니라 다양한 분야에 이용될 수 있을 것이다.

Claims (2)

1. 입력단에 1차측 권선부와, 출력단에 2차측 권선부를 가지고 있으며, 상기 2차측 권선부는 감겨진 하나의 도선인 제 1 보조권선부와, 상기 제 1 보조권선부의 일단과 직렬연결된 제 1 도전층, 유전층, 제 2 도전층, 절연층이 적층된 적층체가 감겨진 콘덴서기능부를 가진 트랜스포머와;

   상기 트랜스포머의 콘덴서기능부의 제 2 도전층의 일단 방향에서 상기 제 1 보조권선부의 타단 방향으로 순방향 직렬 연결된 다이오드와;

   상기 트랜스포머의 제 2 도전층의 일단과, 상기 제 1 보조권선부 일단과 각각 연결된 출력부

   를 포함하는 전파배압회로
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 트랜스포머의 제 2 도전층의 일단과 일단이 연결되고, 상기 출력부와 타단이 연결된 제 2 보조권선을 더욱 포함하는 전파배압회로