KR20020036166A - Switching mode power supply - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A switching mode power supply is provided to avoid oscillation within a circuit, operate in a high switching frequency, and accomplish high efficiency. CONSTITUTION: A switching mode power supply comprises a transistor(Q1), a transformer(T1), and a PWM(pulse width modulation) control circuit(11). The transistor(Q1) switches on/off depending on a switching signal from the PWM control circuit(11). The first wound wire(Np) of the transformer(T1) is connected between an input DC power supply(V1) and the transistor(Q1) to supply an AC power to the first wound wire based on on/off of the transistor(Q1) so as to supply power to the second wound wire. The PWM control circuit(11) compares a feedback DC output power with a reference to generate the switching signal. The PWM control circuit(11) senses current variation due to output load change to use in generation of the switching signal.

Description

스위칭모드 전원공급기{Switching mode power supply}Switching mode power supply

본 발명은 스위칭모드 전원 공급기에 관한 것으로, 특히 회로내에 발생될 수 있는 발진현상을 방지하여 높은 스위칭 주파수로 동작이 가능한 스위칭모드 전원공급기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switched mode power supply, and more particularly, to a switching mode power supply capable of operating at a high switching frequency by preventing oscillation that may occur in a circuit.

스위칭모드 전원 공급기(Switching Mode Power Supply; SMPS)에서 스위칭 주파수(fs)를 최대한 높여 트랜스포머의 크기를 축소시키고 아울러 코일의 턴수를 줄임으로써 코일의 저항에 의한 에너지 손실을 줄이는 시도가 있으나, 종래의 회로 구성에 의하면 스위칭 주파수가 100 KHz 이상만 되어도 발진이 발생하여 부하를 출력단에 연결하면 출력전압이 강하(drop)하는 현상이 발생되어 전원공급기 측의 전력이 출력단의 부하로 제대로 전송되지 않는 문제점이 있었다.In Switching Mode Power Supply (SMPS), there is an attempt to reduce the energy loss caused by the resistance of the coil by reducing the size of the transformer by increasing the switching frequency (fs) as much as possible and reducing the number of turns of the coil. According to the configuration, even if the switching frequency is more than 100 KHz, oscillation occurs, and when the load is connected to the output terminal, the output voltage drops, and power of the power supply side is not properly transmitted to the load of the output terminal. .

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 높은 효율을 얻을 수 있는 스위칭모드 전원공급기를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a switching mode power supply that can obtain a high efficiency.

도 1은 본 발명에 따른 스위칭모드로 동작하는 전원공급기의 기본적인 구성을 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing the basic configuration of a power supply operating in a switching mode according to the present invention.

도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 스위칭모드 전원공급기의 구성을 나타내는 도면이다.2 is a view showing the configuration of a switched mode power supply according to another embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 전원공급기의 출력정류부의 다른 예를 도시한 것이다.3 illustrates another example of the output rectifier of the power supply illustrated in FIG. 2.

도 4는 도 1에 도시된 PWM제어회로(11)의 구성도의 일 예이다.4 is an example of configuration diagram of the PWM control circuit 11 shown in FIG.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 일 실시예의 스위칭모드 전원공급기는,In order to achieve the above object, a switching mode power supply of an embodiment according to the present invention,

소정의 주파수로 동작하여 입력직류전원을 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하여 출력하는 스위칭부; 상기 스위칭부에서 출력된 구형파신호의 로직레벨에 따라 서로 번갈아 온 또는 오프되는 상측 출력부 및 하측 출력부를 구비하여, 상기 입력전원의 (+)단자에서 출력 트랜스포머 및 상기 상측 출력부를 통하여 (-)단자로의 전류 경로를 설정하거나 상기 입력전원의 (+)단자에서 출력 트랜스포머 및 상기 하측 출력부를 통하여 (-)단자로의 전류경로를 설정하여, 구형파신호를 발생시키는 인버터부; 상기 인버터부의 출력단자로 흐르는 전류를 검출하여 궤환시키는 전류궤환부; 상기 전류궤환부에서 출력된 감지신호에 따라 상기 스위칭부의 구형파 펄스 위상을 조정하여 최종 출력의 직류전압이 일정하게 유지되도록 제어하는 스위칭제어부; 상기 인버터부에서 출력된 구형파신호를 정류하여 직류전원으로 출력하는 출력정류부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A switching unit for operating at a predetermined frequency and outputting the input DC power by chopping the square wave of the frequency; It is provided with an upper output unit and a lower output unit which are alternately turned on or off according to the logic level of the square wave signal output from the switching unit, and the (-) terminal through the output transformer and the upper output unit at the (+) terminal of the input power source An inverter unit configured to generate a square wave signal by setting a current path to the furnace or setting a current path from the positive terminal of the input power supply to the negative terminal through an output transformer and the lower output unit; A current feedback unit for detecting and feeding back a current flowing through the output terminal of the inverter unit; A switching control unit controlling a square wave pulse phase of the switching unit to maintain a constant DC voltage of the final output according to a detection signal output from the current feedback unit; And an output rectifying unit rectifying the square wave signal output from the inverter unit and outputting the rectified square wave signal.

상기 상측 출력부는 트랜지스터를 포함하는 적어도 하나의 모듈을 구비하며,각 모듈에 포함된 트랜지스터의 드레인 단자는 공통으로 연결되어 출력 트랜지스터의 1차권선의 업단자에 연결되고, 트랜지스터의 소스 단자는 공통으로 연결되어 입력전원의 (-)단자에 접속되며, 상기 하측 출력부는 트랜지스터를 포함하는 적어도 하나의 모듈을 구비하며, 각 모듈에 포함된 트랜지스터의 드레인 단자는 공통으로 연결되어 출력 트랜지스터의 1차권선의 다운단자에 연결되고, 트랜지스터의 소스 단자는 공통으로 연결되어 입력전원의 (-)단자에 접속되며, 입력 구형파신호의 로직레벨에 따라, 상기 상측 출력부에 포함된 트랜지스터들이 온되어 상기 입력전원의 (+)단자에서 상측 출력부를 거쳐 입력전원의 (-)단자 방향으로 전류를 흐르게 하거나, 상기 하측 출력부에 포함된 트랜지스터들이 온되어 상기 입력전원의 (+)단자에서 하측 출력부를 거쳐 입력전원의 (-)단자 방향으로 전류를 흐르게 하여, 출력단자에 구형파를 발생한다.The upper output unit includes at least one module including a transistor, and the drain terminals of the transistors included in each module are connected in common to an up terminal of the primary winding of the output transistor, and the source terminal of the transistor is commonly Connected to a negative terminal of an input power source, and the lower output unit includes at least one module including a transistor, and the drain terminals of the transistors included in each module are connected in common to each other of the primary winding of the output transistor. Connected to the down terminal, the source terminal of the transistor is connected in common to the (-) terminal of the input power, and according to the logic level of the input square wave signal, the transistors included in the upper output is turned on to The current flows from the positive terminal to the negative terminal of the input power source through the upper output part or the lower side. Is turned on to a transistor included in ryeokbu the input power through the lower parts of the output from the (+) terminal of the input power (-) to flow a current in a terminal direction, and generates a square wave to the output terminal.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 다른 실시예의 스위칭모드 전원공급기는,In order to achieve the above object, a switching mode power supply of another embodiment according to the present invention,

소정의 스위칭신호에 따라 온 또는 오프하는 스위칭부; 입력직류전원과 상기 스위칭부 사이에 1차권선이 연결되어 스위칭부의 온오프에 의하여 1차권선에 공급되는 전원을 단속하여 2차권선에 전력을 공급하는 전력변환부; 상기 스위칭부의 온오프 동작에 따라 상기 전력변환부의 1차권선에 흐르는 전류를 감지하여 이를 제어부로 궤환하는 검출부; 출력직류전원을 궤환받아 이를 기준신호와 비교한 오차신호 및 상기 검출부에서 출력된 감지신호에 따라 상기 스위칭신호를 발생하는 제어부; 및 상기 전력변환부의 2차권선에 연결되며, 적어도 둘의 다이오드를 구비하여 상기인버터부에서 전달된 구형파신호의 로직상태에 따라 번갈아 온 또는 오프되어 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력하는 정류부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A switching unit which is turned on or off according to a predetermined switching signal; A power conversion unit connected to an input DC power source and the switching unit to supply power to the secondary winding by intermitting power supplied to the primary winding by turning on and off the switching unit; A detector for detecting a current flowing in the primary winding of the power converter according to an on / off operation of the switching unit and feeding it back to the controller; A controller configured to receive an output DC power supply and generate the switching signal according to an error signal comparing the same with a reference signal and a detection signal output from the detection unit; And a rectifying part connected to the secondary winding of the power converter and having at least two diodes, which are alternately turned on or off according to a logic state of a square wave signal transmitted from the inverter part to convert AC power into DC power and output the rectifier. Characterized in that.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 스위칭모드로 동작하는 전원공급기의 기본적인 구성을 나타내는 회로도로서, 교류를 직류로 변환하는 입력정류기(도시되지 않음)의 직류전원(V1)을 입력받아 소전력용의 SMPS를 구현할 수 있다.1 is a circuit diagram showing a basic configuration of a power supply operating in a switching mode according to the present invention, SMPS for small power by receiving a DC power supply (V 1 ) of an input rectifier (not shown) for converting AC to DC Can be implemented.

우선 입력전원(V1)이 입력되는 입력단자에는 인덕터(L1)와 커패시터(C1, C2)로 구성된 파이형 필터를 구비하여 전원의 잡음을 제거한다. 트랜지스터(Q1)은 PWM 제어회로(11)에서 출력되는 스위칭신호에 따라 온 또는 오프하는 스위칭소자로서 동작한다. 트랜스포머(T1)은 입력직류전원(V1)과 트랜지스터(Q1) 사이에 1차권선(Np)이 연결되어 트랜지스터(Q1)의 온오프에 의하여 1차권선에 교류전원이 공급되어 2차권선에 전력을 공급한다. PWM 제어회로(11)는 출력 직류전원(+FB)을 궤환받아 이를 기준신호와 비교한 오차신호에 따라 PWM 제어하여 스위칭신호(SWout)를 발생한다. 또한, PWM 제어회로(11)로는 출력측 로드(부하)의 변화에 따른 전류의 변동을 센싱하여 그로부터 구한 감지신호(SENSE)가 궤환되며, PWM 제어회로(11)는 이와 같은 감지신호를 고려하여 스위칭신호(SWout)를 발생한다.First, an input terminal to which the input power source V1 is input is provided with a pi-type filter composed of an inductor L1 and capacitors C1 and C2 to remove noise of the power source. The transistor Q 1 operates as a switching element that is turned on or off in accordance with the switching signal output from the PWM control circuit 11. In the transformer T 1 , the primary winding N p is connected between the input DC power supply V 1 and the transistor Q1, and AC power is supplied to the primary winding by turning on and off the transistor Q1. Power the windings. The PWM control circuit 11 receives the output DC power supply (+ FB) and generates a switching signal SW out by PWM control according to the error signal compared with the reference signal. In addition, the PWM control circuit 11 returns a sensing signal SENSE obtained by sensing a change in current according to a change in the output side load (load), and the PWM control circuit 11 switches in consideration of such a sensing signal. Generate signal SW out .

스위칭소자는 트랜지스터(Q1)로 구성되며, PWM제어회로(11)의스위칭신호(SWout)의 로직 레벨에 따라 온/오프하여 전력트랜스포머(T1)의 1차권선(Np)에 흐르는 전류를 단속한다. 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온오프에 따라 트랜스포머(T1)의 1차권선(Np)에 흐르는 전류가 2차권선으로 유도되어 권선비에 따라 2차권선 양단에 전압이 유기된다. 스위칭 트랜지스터(Q1)에 의하여 발생된 구형파 신호는 트랜스포머(T1)을 통하여 2차권선측으로 전달되어 전계효과 트랜지스터(Q3, Q5)의 게이트 단자로 입력된다. 이 때 구형파의 극성이 정반대로 각 트랜지스터로 인가된다. 따라서, 트랜지스터(Q3, Q5)는 서로 교대로 턴-온/오프 된다.The switching element is composed of a transistor Q 1 , which is turned on / off according to the logic level of the switching signal SW out of the PWM control circuit 11 and flows to the primary winding N p of the power transformer T 1 . Interrupt the current. As the switching transistor Q 1 is turned on and off, a current flowing in the primary winding N p of the transformer T 1 is induced to the secondary winding, and voltage is induced across the secondary winding depending on the turns ratio. The square wave signal generated by the switching transistor Q 1 is transmitted to the secondary winding side through the transformer T 1 and input to the gate terminals of the field effect transistors Q3 and Q5. At this time, the polarity of the square wave is applied to each transistor in the opposite direction. Thus, transistors Q3 and Q5 are turned on / off alternately.

본 회로도에서는 트랜스포머(T1)의 1차권선은 기본권선(Np)과 보조권선(NT)을 포함한다. 보조권선(NT)은 스위칭 트랜지스터(Q1)이 오프인 동안 에너지를 저장하고 있다가 트랜지스터(Q1)일 온일 때 이 저장된 에너지를 출력측으로 리턴함으로써 구형파의 다운(down) 부분, 즉 로우레벨신호의 에너지를 출력측으로 전달하여 오프신호레벨을 높인다. 따라서, 구형파의 다운(down) 부분 동안 트랜지스터(Q5)을 온시키기에 충분한 게이트신호를 공급할 수 있다. 반대로, 기본권선(Np)은 트랜지스터(Q1)이 온인 동안 에너지를 저장하고 있다가 트랜지스터(Q1)일 오프일 때 이 저장된 에너지를 출력측으로 전달하여 트랜지스터(Q3)을 온시킨다.In this circuit diagram, the primary winding of the transformer T 1 includes a basic winding N p and an auxiliary winding N T. The auxiliary winding N T stores energy while the switching transistor Q 1 is off and returns the stored energy to the output side when the transistor Q 1 is on, so that the down portion of the square wave, that is, the low level, is stored. Increases the off signal level by transferring the energy of the signal to the output side. Thus, it is possible to supply a gate signal sufficient to turn on the transistor Q 5 during the down portion of the square wave. On the other hand, it turns on the primary winding (N p) is a transistor (Q 1) that stores the energy during the turned on transistor (Q 1) in the off is stored in the transistor (Q 3) to transfer energy to the output when the.

기본권선(Np)과 보조권선(NT)은 그 극성이 반대로 권선되어 있으며,다이오드(D1)는 빠른 스위칭(ultra fast) 다이오드를 사용하며, 기본권선(Np)과 보조권선(NT) 사이에 개제되거나 보조권선(NT)과 (-)단자(-V1) 사이에 게재되어 스위칭 트랜지스터(Q1)가 오프인 동안의 전류의 방향을 결정한다. 보조권선(NT)에 사용되는 코일의 굵기 및 권선수는 기본권선(Np)의 그것과 실질적으로 동일하게 구성한다.The primary winding (N p ) and the auxiliary winding (N T ) are wound in opposite polarities, and the diode (D1) uses an ultra fast diode, and the primary winding (N p ) and the auxiliary winding (N T) ) Or between the auxiliary winding (N T ) and the (-) terminal (-V 1 ) to determine the direction of the current while the switching transistor Q 1 is off. The thickness and the number of turns of the coil used for the auxiliary winding N T are configured substantially the same as that of the basic winding N p .

PWM제어회로(11)는 콘버터의 출력전압(+FB)을 궤환 입력받고, 인버터 출력전류에 의하여 발생된 센싱전압(SENSE)을 입력받아, 스위칭소자(Q1)의 온/오프 동작을 위한 구형파펄스를 발생시킨다. 이에 대한 자세한 구성은 도 4를 통하여 설명할 것이다.The PWM control circuit 11 receives the output voltage of the converter (+ FB) and receives the sensing voltage SENSE generated by the inverter output current, and the square wave for the on / off operation of the switching element Q 1 . Generate a pulse. A detailed configuration thereof will be described with reference to FIG. 4.

자기바이어스회로(15)는 PWM제어회로(11) 내에 있는 스위칭신호(SWout)의 출력부로 동작전원을 공급한다. 전력 트랜스포머(T1)의 1차측의 궤환권선(NFB,그 극성표시(dot; 권선의 start점 표시)는 기본권선(Np)의 극성표시와 반대로 됨)에 의하여 유도된 전압은 다이오드(D2)를 통하여 PWM제어회로(11)의 Vcc단자로 인가된다. 여기서, 커패시터(C)는 리플 제거용이다. 그리고, 입력전원(V1)은 스위칭 출력부 이외의 PWM 제어회로(11) 내의 소자에 전원을 공급한다.The magnetic bias circuit 15 supplies the operating power to the output of the switching signal SW out in the PWM control circuit 11. The voltage induced by the feedback winding (N FB on the primary side of the power transformer T 1 , the dot indicating the start point of the winding) is opposite to the polarity indication of the basic winding N p ). It is applied to the Vcc terminal of the PWM control circuit 11 through D2). Here, the capacitor C is for removing ripple. The input power source V 1 supplies power to elements in the PWM control circuit 11 other than the switching output unit.

도 4는 도 1에 도시된 PWM제어회로(11)의 구성도의 일 예로서, 전류-모드 제어방식을 설명하고 있다. 전력 트랜스포머(T1)의 1차측의 궤환권선(NFB)에 의하여 유기된 전원(Vcc)는 스위칭신호(SWout)를 출력하는 증폭기(45)로 전원을 공급하며,클럭발생기(43), 플립플럽(44), 오차증폭기(41) 및 비교기(42) 등의 회로에는 레규레이터(47)를 통하여 인가되는 입력전원(V1)으로부터 동작전원을 공급받는다.FIG. 4 illustrates a current-mode control method as an example of the configuration diagram of the PWM control circuit 11 shown in FIG. The power supply Vcc induced by the feedback winding NFB on the primary side of the power transformer T 1 supplies power to the amplifier 45 that outputs the switching signal SW out , and the clock generator 43 and the flip line. Circuits such as the flop 44, the error amplifier 41, the comparator 42, and the like are supplied with operating power from an input power V 1 applied through the regulator 47.

오차증폭기(41)는 출력신호(+FB)와 기준전압(Vref)을 비교하여 증폭하고, 그 오차신호는 비교기(42)로 입력된다. 그리고, 인버터의 출력전류를 센싱하고 이를 전압으로 변환한 다음 그 센싱신호(SENSE)가 비교기(42)로 입력된다. 비교기(42)는 픽크 스위치 전류에 따른 검출신호(SENSE)를 출력신호와 관련된 오차신호와 비교하여 RS 플립플럽(래치, 44)으로 입력한다. 클럭발생기(43)는 스위칭주파수(fs)에 상응하는 구형파신호인 클럭신호를 발생하며, RS 플립플럽(44)은 비교기(42)의 출력과 클럭신호를 입력받아 스위칭 소자의 온/오프를 구동하는 스위칭신호(SWout)를 발생한다. 스위칭신호는 그 로직 레벨에 따라 뒷단에 연결된 스위칭소자(트랜지스터)를 온/오프한다.The error amplifier 41 compares and amplifies the output signal + FB and the reference voltage V ref , and the error signal is input to the comparator 42. Then, the output current of the inverter is sensed and converted into a voltage, and then the sensing signal SENSE is input to the comparator 42. The comparator 42 compares the detection signal SENSE according to the peak switch current with an error signal associated with the output signal and inputs the RS flip-flop (latch) 44. The clock generator 43 generates a clock signal which is a square wave signal corresponding to the switching frequency fs, and the RS flip-flop 44 receives the output of the comparator 42 and the clock signal to drive on / off of the switching element. To generate a switching signal SW out . The switching signal turns on / off a switching element (transistor) connected at the rear end according to its logic level.

최종 출력단에서 궤환된 메인 출력전압(+FB)는 오차증폭기(41)에서 기준전압(Vref)와 비교되며, 전류궤환신호(SENSE)는 비교기(42)에서 기준전압(1.2V)과 비교되어 그 결과가 플립플럽(44)으로 입력된다. 플립플럽(44)에서는 비교기(42)의 출력신호에 따라 발진기(43)에서 발생되어 입력되는 클럭신호의 위상(또는 폭)을 증감시켜(다시 말하면, 클럭신호의 듀티 사이클이 변화된 펄스폭 변조(PWM)된 신호를 발생시켜) 스위칭신호(SWout)를 발생하여 입력전압과 부하의 변동에 따라 트랜스포머(T1)에 흐르는 전류를 증감시켜 최종 출력단의 출력전압을 일정하게 유지시킬 수 있다.The main output voltage (+ FB) fed back from the final output stage is compared with the reference voltage (V ref ) in the error amplifier 41, and the current feedback signal (SENSE) is compared with the reference voltage (1.2V) in the comparator 42 The result is input to the flip flop 44. The flip-flop 44 increases or decreases the phase (or width) of the clock signal generated and input from the oscillator 43 according to the output signal of the comparator 42 (that is, the pulse width modulation in which the duty cycle of the clock signal is changed ( By generating a PWM) signal to generate a switching signal SW out , the current flowing through the transformer T 1 may be increased or decreased according to the change of the input voltage and the load, thereby keeping the output voltage of the final output terminal constant.

도 1의 트랜스포머(T1)의 2차권선 측에 연결된 푸쉬-풀형 인버터부(17) 및 출력정류부(19)의 구성은 다음과 같다. 푸쉬-풀형 인버터부(17)는 포워드(forward)형 상측 및 하측 출력부(171, 173)를 구비한 것으로서, 트랜스포머(T1)의 1차권선 측에서 전달된 구형파신호를 전달받으며, 권선비에 따라 레벨이 변경된 구형파신호에 의하여 트랜지스터들(Q3,Q5)이 교대로 온/오프되어 각 포워드형 출력부는 반 사이클 단위로 전력을 부하로 공급하게 된다. 상측 출력부(171)와 하측 출력부(173)는 2차권선의 극성표시(dot)의 위치가 반대로 된 점을 제외하고는 실질적인 구성이 동일하다.The configurations of the push-pull inverter unit 17 and the output rectifying unit 19 connected to the secondary winding side of the transformer T1 of FIG. 1 are as follows. The push-pull inverter unit 17 includes forward type upper and lower output units 171 and 173, and receives a square wave signal transmitted from the primary winding side of the transformer T 1 and transmits to the turns ratio. Accordingly, the transistors Q 3 and Q 5 are alternately turned on and off by the square wave signal whose level is changed so that each forward type output unit supplies power to the load in half cycle units. The upper output unit 171 and the lower output unit 173 are substantially the same except that the position of the polarity dot of the secondary winding is reversed.

고주파수용의 전력 트랜스포머(T1)의 1차측 코일의 누설 인덕턴스와 트랜지스터(Q3,Q5)의 게이트와 소스 간의 커패시턴스(CGS)에 의하여 턴-오프 시에 동조회로가 형성되는데, 이와 같은 동조회로에 의하여 과도상태에서 과전압 링깅 현상(transient overvoltage ringing)이 야기된다. 링깅은 턴-오프 기간에서 다이오드나 트랜지스터를 파괴시킬 수 있을 정도로 큰 진폭을 가질 수 있다. 저항(R)와 커패시터(C)로 구성된 RC 소자는 스누버(snubber) 회로로서, 이와 같은 링깅 현상을 억제하는 역할을 하며, 전력 트랜스포머(T1)의 2차권선에 병렬로 연결된다.A tuning circuit is formed at turn-off by the leakage inductance of the primary coil of the power transformer T 1 for high frequency and the capacitance C GS between the gate and the source of the transistors Q 3 and Q 5 . The tuning circuit causes transient overvoltage ringing in the transient state. Ringing can have amplitudes large enough to destroy diodes or transistors in the turn-off period. RC element composed of a resistor (R) and a capacitor (C) is a snubber (snubber) circuit, and serves to suppress such ringing phenomenon, is connected in parallel to the secondary winding of the power transformer (T 1 ).

그리고, 트랜지스터(Q3,Q5)의 게이트단자에 연결된 게이트저항(R)은 전력 트랜스포머(T1)로부터 전달된 구형파의 상승시간(rising time)과 트랜지스터(Q3,Q5)의상승시간이 매칭되도록 하기 위하여 부가된다.The gate resistor R connected to the gate terminals of the transistors Q 3 and Q 5 has a rising time of the square wave transferred from the power transformer T 1 and a rising time of the transistors Q 3 and Q 5 . Is added to match.

한편 각 출력부(171, 173)는 도면에 도시된 바와 같은 모듈을 적어도 둘 이상 병렬로 연결하여 구성할 수 있다. 즉, 각 출력부에는 실질적으로 구성이 동일한 모듈을 둘 이상 구비하여 출력부에서 발생되는 손실 전력을 최소화시킨다. 모듈의 수가 증가되면 트랜지스터의 내부저항에 의한 전력손실은 그 증가된 수에 비례하여 감소된다.On the other hand, each output unit 171, 173 may be configured by connecting at least two modules in parallel as shown in the figure. That is, each output unit includes two or more modules having substantially the same configuration to minimize the loss power generated at the output unit. As the number of modules increases, the power loss due to the internal resistance of the transistor decreases in proportion to the increased number.

상측 출력부(171) 및 하측 출력부(173)에 포함된 각 모듈은 실질적으로 그 내부구성이 동일하며, 다만 상측 출력부(171)에 포함된 트랜지스터(Q3)의 게이트 단자로는 트랜스포머(T1)의 1차권선의 극성과 같은 방향으로 전류가 인가되고, 하측 출력부(171)에 포함된 트랜지스터(Q5)의 게이트 단자로는 트랜스포머(T1)의 1차권선의 극성과 반대 방향으로 전류가 인가된다. 따라서, 트랜스포머(T1)을 통하여 전달된 구형파의 레벨에 따라 상측 출력부(171) 및 하측 출력부(173)에 포함된 트랜지스터들이 교대로 온/오프됨을 알 수 있다.Each module included in the upper output unit 171 and the lower output unit 173 has substantially the same internal configuration, except that the gate terminal of the transistor Q 3 included in the upper output unit 171 is a transformer ( Current is applied in the same direction as the polarity of the primary winding of T 1 ), and the gate terminal of the transistor Q5 included in the lower output unit 171 is opposite to the polarity of the primary winding of the transformer T 1 . Current is applied. Accordingly, it can be seen that the transistors included in the upper output unit 171 and the lower output unit 173 are alternately turned on / off according to the level of the square wave transmitted through the transformer T 1 .

상측 출력부(171)에 있는 트랜지스터(Q3)의 드레인 단자는 출력 트랜지스터(T3)의 1차권선의 업(UP)측에 연결되고, 트랜지스터(Q3)의 소스 단자는 하측 출력부(173)에 있는 트랜지스터(Q5)의 소스단자와 공통 접속되어 트랜스포머(T2)의 1차권선을 통하여 입력전원(V1)의 (-)단자(-V1)에 접속된다. 하측 출력부(173)에 있는 트랜지스터(Q5)의 드레인 단자는 출력 트랜지스터(T3)의 1차권선의 다운(DOWN)측에 연결되고, 트랜지스터(Q5)의 소스 단자는 상측출력부(171)의 소스단자와 공통 접속되어 트랜스포머(T2)의 1차권선을 통하여 입력전원(V1)의 (-)단자(-V1)에 접속된다.The drain terminal of the transistor Q3 in the upper output section 171 is connected to the up side of the primary winding of the output transistor T3, and the source terminal of the transistor Q3 is connected to the lower output section 173. Commonly connected to the source terminal of the transistor Q5 is connected to the negative terminal (-V 1 ) of the input power source (V 1 ) through the primary winding of the transformer T2. The drain terminal of the transistor Q5 in the lower output unit 173 is connected to the DOWN side of the primary winding of the output transistor T3, and the source terminal of the transistor Q5 is connected to the upper output unit 171 of the output terminal T1. It is connected in common with the source terminal and is connected to the negative terminal (-V 1 ) of the input power source V 1 through the primary winding of the transformer T2.

출력 트랜스포머(T3)의 1차권선에는 인버터의 출력단자가 연결되는데, 그 출력단자로는 상측 출력부(171)에 있는 트랜지스터(Q3)의 드레인 단자, 입력전원(V1)의 (+)단자 및 하측 출력부(173)에 있는 트랜지스터(Q5)의 드레인 단자들이 각각 업측, 중간탭, 다운측의 단자를 형성한다.The output terminal of the inverter is connected to the primary winding of the output transformer T3, and the output terminal thereof is a drain terminal of the transistor Q3 in the upper output unit 171, a positive terminal of the input power V 1 , and a lower side of the output transformer T3. The drain terminals of the transistor Q5 in the output portion 173 form terminals on the up side, the middle tap, and the down side, respectively.

트랜스포머(T1)의 2차권선에 구형파신호가 전달되면, 그 로직레벨에 따라 상측 출력부(171)에 포함된 트랜지스터가 온되거나 하측 출력부(173)에 포함된 트랜지스터가 온되어 출력단자에 구형파가 발생된다. 출력신호는 다음에 연결될 출력정류부의 입력이 된다. 다시 말하면, PWM제어회로(11)에 연결된 스위칭 트랜지스터(Q1)가 온되면 상측 출력부(171)의 트랜지스터들은 온되고 하측 출력부(173)의 트랜지스터들은 오프되어 고전압전원(V1)의 (+)단자에서 상측 출력부(171) 및 트랜스포머(T3)의 1차권선(Na1)을 거쳐 입력전원(V1)의 (-)단자(-V1) 방향으로 전류가 흐르게 된다. 다음으로, 스위칭 트랜지스터(Q1)가 오프되면 상측 출력부(171)의 트랜지스터들은 오프되고 하측 출력부(173)의 트랜지스터들은 온되어 입력전원(V1)의 (+)단자에서 하측 출력부(173) 및 트랜스포머(T3)의 1차권선(Na2)을 거쳐 입력전원(V1)의 (-)단자(-V1) 방향으로 전류가 흐르게 된다. 이와 같이, 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온/오프 동작에 의하여 출력 트랜스포머(T3)의 1차코일에 전압레벨이 증폭된 구형파가 형성되고, 그 구형파가 2차코일측으로 전달된다.When the square wave signal is transmitted to the secondary winding of the transformer T 1 , the transistor included in the upper output unit 171 is turned on or the transistor included in the lower output unit 173 is turned on according to its logic level. Square wave is generated. The output signal becomes the input of the output rectifier to be connected next. In other words, when the switching transistor Q 1 connected to the PWM control circuit 11 is turned on, the transistors of the upper output unit 171 are turned on and the transistors of the lower output unit 173 are turned off to turn off the high voltage power supply V 1 . In the + terminal, current flows in the direction of the negative terminal (-V 1 ) of the input power source V 1 through the upper output unit 171 and the primary winding Na1 of the transformer T3. Next, when the switching transistor Q 1 is turned off, the transistors of the upper output unit 171 are turned off and the transistors of the lower output unit 173 are turned on so that the lower output unit (at the positive terminal of the input power source V 1 ) is turned on. 173) and a current flows toward the negative terminal (-V 1 ) of the input power source V 1 through the primary winding Na2 of the transformer T3. As described above, the square wave having the voltage level amplified is formed in the primary coil of the output transformer T3 by the on / off operation of the switching transistor Q 1 , and the square wave is transmitted to the secondary coil side.

전류궤환부(13)는 인버터부(17)에서 입력전원(V1)의 (-)단자(-V1)로 흐르는 전류를 센싱하여 이를 PWM 제어회로(11)로 궤환시킨다. 전류궤환부(13)는 전류 커플링 트랜스포머(T2)를 포함하며, 권선의 극성은 도면에 도시된 바와 같다. 저항(R2)은 트랜스포머(T2)의 2차권선에 유도된 전류를 전압신호로 변환한다. 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온 또는 오프 상태에 관계없이 전류의 방향은 고전압전원(V1)의 (+)단자에서 트랜스포머(T3)의 1차권선을 거쳐 (-)단자(-V1) 쪽으로 흐르게 되어 다이오드(D4)에는 순방향 바이어스가 걸려 도통된다. 커패시터(C3)는 잡음 제거용이며, 가변 저항기(VR)은 출력신호(SENSE)의 전위레벨 조정용으로 사용되며, 가변저항기(VR)에 의하여 조정된 전압신호(SENSE)는 PWM제어회로(11)로 궤환된다.The current feedback unit 13 senses a current flowing from the inverter unit 17 to the negative terminal (-V 1 ) of the input power source V 1 and returns it to the PWM control circuit 11. The current feedback unit 13 includes a current coupling transformer T2, and the polarity of the winding is as shown in the figure. The resistor R2 converts the current induced in the secondary winding of the transformer T2 into a voltage signal. Regardless of the on or off state of the switching transistor Q 1 , the direction of current flows from the positive terminal of the high voltage power supply V 1 through the primary winding of the transformer T3 to the negative terminal (-V 1 ). The flow causes the diode D4 to conduct a forward bias. The capacitor C3 is used to remove noise, the variable resistor VR is used to adjust the potential level of the output signal SENSE, and the voltage signal SENSE adjusted by the variable resistor VR is the PWM control circuit 11. Is fed back.

전류궤환부(13)는 출력전류를 센싱하여 스위칭 트랜지스터(Q1)을 제어하는 감지신호(SENSE)를 생성하는데, 트랜스포머(T2)에 의하여 스위칭회로부와 인버터 출력부를 전기적으로 분리한다. 따라서, 스위칭 트랜지스터(Q1)에서의 고주파수 동작에 의하여 인버터의 출력에 나타나는 발진이나 잡음을 방지할 수 있다.The current feedback unit 13 senses an output current to generate a detection signal SENSE for controlling the switching transistor Q 1 , and electrically disconnects the switching circuit unit from the inverter output unit by the transformer T2. Therefore, oscillation and noise appearing at the output of the inverter can be prevented by the high frequency operation in the switching transistor Q 1 .

다음으로, 스위칭 전원공급기의 출력정류부(19)에 대하여 설명한다. 출력 트랜스포머(T3)의 1차권선에는 인버터부(17)의 출력단자들이 연결되며, 그 2차권선측에는 출력정류부(19)가 연결된다. 출력 트랜스포머(T3)는 인버터부(17)에서 출력되는 구형파를 입력받아 이를 권선비에 따라 일정한 전압으로 낮추고 정류부는 이를 정류하여 직류전원을 제공한다.Next, the output rectifying unit 19 of the switching power supply will be described. The output terminals of the inverter unit 17 are connected to the primary winding of the output transformer T3, and the output rectifying unit 19 is connected to the secondary winding side. The output transformer T3 receives the square wave output from the inverter unit 17 and lowers it to a constant voltage according to the turns ratio, and rectifies the rectifier to provide a DC power.

트랜스포머(T3)의 출력측에는 정류용 소자와 필터용 커패시터를 구비하는데, 트랜스포머는 권선비에 따라 출력전압을 조정하며, 트랜지스터들은 정류용 소자이며 커패시터는 필터용 소자이다.On the output side of the transformer T3, a rectifying element and a filter capacitor are provided. The transformer adjusts the output voltage according to the turns ratio. The transistors are rectifying elements and the capacitors are filter elements.

출력정류부(19)는 상측모듈(191)과 하측모듈(193)로 구성된 출력모듈 및 그 출력단자 양단에 연결된 필터용 커패시터(Co)을 포함함을 알 수 있다. 상측모듈(191) 및 하측모듈(193)은 출력용 트랜스포머(T3)의 2차권선에 연결되어 정류작용을 수행한다. 만일 스위칭 트랜지스터(Q1)가 온되면 상측모듈(191)의 트랜지스터(Q7)가 온되고, 스위칭 트랜지스터(Q1)가 오프되면 하측모듈(193)의 트랜지스터(Q9)가 온된다. 출력 커패시터(Co)는 작은 맥류(ripple)를 평활하게 필터링하여 직류전원 출력을 제공한다.The output rectifier 19 may include an output module including an upper module 191 and a lower module 193 and a filter capacitor Co connected to both ends of the output terminal. The upper module 191 and the lower module 193 are connected to the secondary winding of the output transformer T3 to perform a rectifying action. If the switching transistor Q 1 is turned on, the transistor Q 7 of the upper module 191 is turned on. If the switching transistor Q 1 is turned off, the transistor Q 9 of the lower module 193 is turned on. The output capacitor Co filters the small ripple smoothly to provide a DC power output.

상측모듈(191)은 트랜지스터(Q7) 외에도 스누버회로를 구비하고 있다. 저항(R8)와 커패시터(C8)로 구성된 RC 소자는 트랜스포머(T3)의 1차코일의 누설 인덕턴스와 트랜지스터(Q7)의 게이트 커패시턴스에 의한 과전압 링깅 현상을 방지하기 위한 제1 스누버회로이다 또한, 저항(R)와 커패시터(C)로 구성된 RC 소자는 출력 트랜스포머(T3)의 1차코일의 누설 인덕턴스와 트랜지스터(Q7)의 드레인과 소스간의커패시턴스(Coss)에 의한 과전압 링깅 현상을 방지하기 위하여 트랜지스터(Q7)의 드레인과 소스 단자 사이에 RC 직렬회로로 구성된 제2 스누버회로를 더 구비할 수 있다. 그리고, 트랜지스터(Q7)의 게이트단자에 연결된 게이트저항(R7)은 트랜스포머(T3)로부터 전달된 구형파의 상승시간(rising time)과 트랜지스터(Q7)의 상승시간이 매칭되도록 하기 위하여 부가된다.The upper module 191 includes a snubber circuit in addition to the transistor Q 7 . The RC element composed of the resistor R8 and the capacitor C8 is a first snubber circuit for preventing the overvoltage ringing caused by the leakage inductance of the primary coil of the transformer T3 and the gate capacitance of the transistor Q 7 . The RC element composed of resistor R and capacitor C prevents overvoltage ringing due to leakage inductance of primary coil of output transformer T3 and capacitance Coss between drain and source of transistor Q 7 . To this end, a second snubber circuit composed of an RC series circuit may be further provided between the drain and the source terminal of the transistor Q 7 . A gate resistor (R7) connected to the gate terminal of the transistor (Q 7) is added to ensure that the rise time of the square wave rise time (rising time) and the transistor (Q 7) of the transfer from the transformer (T3) matched.

하측모듈(193)은 상측모듈(191)의 내부 구성과 실질적으로 동일하며, 스누버회로 및 게이트저항의 기능 및 파라미터도 실적적으로 동일하지만, 상측모듈(191)에서는 트랜지스터(Q7)의 게이트단자가 트랜스포머(T3)의 극성표시(dot)가 있는 권선에 연결되는 반면, 하측모듈(193)에서는 트랜지스터(Q9)의 게이트단자가 트랜스포머(T3)의 극성표시(dot)가 없는 권선에 연결되는 점에서 차이가 있다. 따라서, 트랜스포머(T3)의 1차권선으로부터 전달되는 구형파 전력신호를 그 로직레벨에 따라 번갈아 도통시킬 수 있다.The lower module 193 is substantially the same as the internal configuration of the upper module 191, and the functions and parameters of the snubber circuit and the gate resistor are also the same. However, in the upper module 191, the gate of the transistor Q 7 is used. The terminal is connected to the winding with the polarity dot of the transformer T3, while in the lower module 193 the gate terminal of the transistor Q 9 is connected to the winding without the polarity dot of the transformer T3. There is a difference in that. Therefore, the square wave power signal transmitted from the primary winding of the transformer T3 can be conducted alternately according to its logic level.

도 1에 도시된 전원공급기는 핸드폰과 같이 입력전압이 비교적 낮고 출력전압은 입력전압보다 낮지만 출력전류가 비교적 높은 전원장치로서 특히 유용하며, 높은 효율로서 안정된 전원을 공급할 수 있다. 즉, 핸드폰용의 배터리 전압(직류 11~15V) 또는 차량의 전원을 입력전원으로 하여 원하는 출력전원을 얻을 수 있다.The power supply shown in FIG. 1 is particularly useful as a power supply device having a relatively low input voltage and a low output voltage but a relatively high output current, such as a mobile phone, and can supply stable power with high efficiency. That is, the desired output power can be obtained by using the battery voltage (DC 11-15V) for the mobile phone or the power of the vehicle as the input power.

도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 스위칭모드 전원공급기의 구성을 나타내는 도면이다. 트랜지스터(Q1)은 PWM 제어회로(11)에서 출력되는 스위칭신호에 따라 온 또는 오프하는 스위칭 소자로서 동작한다. 트랜스포머(T1)은 입력직류전원(V1)과 스위칭부 사이에 1차권선(Np)이 연결되어 스위칭부의 온오프에 의하여 1차권선에 고주파수의 구형파 전원이 공급되어 2차권선에 전력을 공급한다. 입력전류검출부(23)는 스위칭 소자(트랜지스터 Q1)의 온오프 동작에 따라 트랜스포머(T1)의 1차권선에 흐르는 전류를 감지하여 이를 PWM 제어회로(21)로 궤환한다. PWM 제어회로(31)는 출력직류전원(+FB)을 궤환받아 이를 기준신호와 비교한 오차신호와 입력전압(V1)의 변동에 따라 변동되는 입력전류를 입력전류검출부(23)를 통하여 검출된 전압레벨에 따라 스위칭신호(SWout)의 온/오프 구간(duration)를 제어하여 1차권선에 흐르는 전류량을 제어한다. 그리고, 전력 트랜스포머(T1)의 2차권선에 연결되어 교류전원을 직류전원으로 변환하는 출력정류부(27)가 구비되어 하나 또는 그 이상의 일정한 전압의 출력을 얻을 수 있다.2 is a view showing the configuration of a switched mode power supply according to another embodiment of the present invention. The transistor Q 1 operates as a switching element that is turned on or off in accordance with the switching signal output from the PWM control circuit 11. Transformer (T 1 ) is connected to the primary winding (N p ) between the input DC power supply (V 1 ) and the switching unit, the high-frequency square wave power is supplied to the primary winding by the on-off of the switching unit to power the secondary winding To supply. The input current detector 23 detects a current flowing in the primary winding of the transformer T 1 according to the on / off operation of the switching element (transistor Q 1 ) and returns it to the PWM control circuit 21. The PWM control circuit 31 receives the output direct current power supply (+ FB) and detects an input signal that is changed according to an error signal and a change in the input voltage V 1 compared with the reference signal through the input current detector 23. The amount of current flowing in the primary winding is controlled by controlling the on / off duration of the switching signal SW out according to the voltage level. In addition, an output rectifying unit 27 connected to the secondary winding of the power transformer T 1 to convert AC power into DC power may be provided to obtain one or more constant voltage outputs.

출력정류부(27)는 복수의 정류부(271~274)에 의하여 복수의 출력전압을 얻을 수 있다. 각 정류부는 두개의 다이오드가 트랜지스터(T1)의 2차권선에 연결되어 전류의 방향을 결정한다. 즉, 트랜스포머(T1)에서 전달된 구형파신호가 양(+)이면 다이오드(D11)이 온되고 음(-)이면 다이오드(D12)가 온된다. 각 정류부의 인덕터(Lo1~Lo4)는 각 출력전압의 리플 소거용 쵸크 코일이며, 트랜스포머(T1)의 보조권선(NT)은 각 코일에 자화력을 공급하는 기능을 하며, 트랜지스터(Q1)이 턴온되면 전류사 흘러 이들 코일을 자화시킨다. 이 때 출력단의 다이오드(D11, D21,D31, D41)이 도통된다. 다음으로 트랜지스터(Q1)이 턴오프되면 기본코일(Np)에 저장된 에너지가 다이오드(D12, D22, D32, D42)를 통하여 출력으로 전달된다. 특히, 제3, 4 정류부(273, 274)는 부극성의 출력전압을 얻을 수 있음을 알 수 있다.The output rectifier 27 may obtain a plurality of output voltages by the plurality of rectifiers 271 to 274. In each rectifier, two diodes are connected to the secondary winding of the transistor T1 to determine the direction of the current. That is, if the square wave signal transmitted from the transformer T1 is positive, the diode D11 is turned on. If the square wave signal is negative, the diode D12 is turned on. The inductors Lo1 to Lo4 of each rectifying part are ripple cancellation choke coils for each output voltage, and the auxiliary winding NT of the transformer T1 functions to supply magnetization power to each coil, and the transistor Q1 is turned on. When current flows, these coils are magnetized. At this time, the diodes D11, D21, D31, and D41 of the output terminal are turned on. Next, when the transistor Q1 is turned off, energy stored in the basic coil Np is transferred to the output through the diodes D12, D22, D32, and D42. In particular, it can be seen that the third and fourth rectifiers 273 and 274 can obtain an output voltage of negative polarity.

본 실시예에서 스위칭 동작을 위한 회로는 스위칭 신호발생용 PWM 제어회로(31), 트랜지스터(Q1), 전압강압용 트랜스포머(T1) 및 전류감지용 트랜스포머(T2)로 구성된다. PWM 제어회로(31)로부터 발생된 구형파(SWout)에 의하여 트랜지스터(Q1)가 온/오프된다. 트랜지스터(Q1)가 온될 때 트랜스포머(T1)의 1차권선에 전류가 일단 충전되어 있다가 트랜지스터(Q1)가 오프되면 1차권선에 충전된 전류가 2차권선으로 전송되어, 트랜스포머(T1)의 권선비에 따라 2차권선 양단에 전압이 유기된다. 이와 같은 구성에 대한 동작설명은 도 1에서 설명한 바와 기본적으로 동일하다.In the present embodiment, the circuit for the switching operation is composed of a switching signal generation PWM control circuit 31, a transistor Q 1 , a voltage step-down transformer T 1 and a current sensing transformer T 2 . The transistor Q 1 is turned on / off by the square wave SW out generated from the PWM control circuit 31. When the transistor Q 1 is turned on, the current is charged in the primary winding of the transformer T 1 , and when the transistor Q 1 is turned off, the current charged in the primary winding is transferred to the secondary winding, so that the transformer ( Voltage is induced across the secondary winding according to the turns ratio of T 1 ). The operation description of such a configuration is basically the same as described with reference to FIG. 1.

한편, 트랜지스터(Q1)의 소스(source) 단자와 마이너스(-) 단자 사이에는 입력전류검출부(23)가 연결되어 트랜지스터(Q1)가 온일 때의 전류에 따라 발생된 신호를 PWM제어회로(21)로 궤환시킨다. 입력전류검출부(23)는 입력측 전압(V1)의 전위 변동에 따라 나타나는 전류 변화 또는 출력측 로드(부하)의 변화에 따른 입력측 전류의 변동을 센싱하여 이를 PWM제어회로(21)로 궤환시키며, 이와 같은 전류 변동에 따른 현상을 보상하기 위하여 PWM제어회로(21)는 센싱신호에 따라 스위칭 동작을 제어한다.On the other hand, the transistor source (source) terminal and the minus (Q 1) (-) is the input current detecting section 23 between the terminal connected to the transistor a signal generated according to the current time (Q 1) is turned on the PWM control circuit ( 21). The input current detector 23 senses a change in the input side current due to a change in current or a change in output load (load) that appears due to a change in potential of the input side voltage V 1 , and returns it to the PWM control circuit 21. In order to compensate for the phenomenon caused by the same current variation, the PWM control circuit 21 controls the switching operation according to the sensing signal.

입력전류검출부(23)는 입력전압(V1)의 변동이나 출력전압(또는 부하)의 변동에 따라 전류(Ipp)가 변화하는 것을 감지하여 이를 전압신호로 변환시킨 다음 이를 PWM 제어회로(21)로 궤환(feedback)한다, PWM 제어회로(21)는 입력전압(V1)의 변동이나 출력전압의 변동을 반영하여 스위칭신호(SWout)의 양의 위상(positive phase)의 펄스구간을 조정하여 출력전압이 일정하게 되도록 제어한다. 만일 전류(Ipp)가 증가되었다면 입력전류검출부(23)에서 검출되어 PWM 제어회로(31)로 궤환되는 전류센싱전압이 증가되며, PWM 제어회로(21)는 전류센싱전압에 근거하여 전류(Ipp)가 감소되는 방향으로 제어되도록 스위칭신호(SWout)의 펄스구간을 조정한다.The input current detector 23 detects a change in the current Ipp according to a change in the input voltage V 1 or a change in the output voltage (or load), converts it into a voltage signal, and then converts it into a voltage signal, followed by a PWM control circuit 21. The PWM control circuit 21 adjusts the pulse period of the positive phase of the switching signal SW out by reflecting the variation of the input voltage V 1 or the variation of the output voltage. Control the output voltage to be constant. If the current I pp is increased, the current sensing voltage detected by the input current detector 23 and fed back to the PWM control circuit 31 is increased, and the PWM control circuit 21 is based on the current sensing voltage. pp ) adjusts the pulse interval of the switching signal SW out to be controlled in the decreasing direction.

트랜지스터(Q1)가 온되면 전류-커플링 프랜스포머(T2)의 1차권선에 흐르는 전류에 의하여 2차권선에 전류가 유도된다. 저항(R1)는 프랜스포머(T2)에 유도된 전류를 전압신호로 변환하고, 가변저항(R2)에서의 저항값 조정에 의하여 센싱단자(SENSE)로 인가되는 전압이 결정된다. 그리고, 커패시터(C4, C5)는 리플 및 잡음 제거용이며, 다이오드(D3)는 검출된 구형파신호를 직류신호로 변환 정류시키는 작용을 한다.When the transistor Q 1 is turned on, current is induced in the secondary winding by the current flowing in the primary winding of the current-coupling transformer T 2 . The resistor R1 converts the current induced in the transformer T 2 into a voltage signal, and the voltage applied to the sensing terminal SENSE is determined by adjusting the resistance value of the variable resistor R 2 . The capacitors C 4 and C 5 are used for ripple and noise cancellation, and the diode D 3 serves to convert and rectify the detected square wave signal into a DC signal.

트랜스포머(T2)의 1차권선 대 2차권선의 비는 1:50~200 정도가 바람직하다. 예를 들어, 10와트 미만의 소전력용인 경우 메인 트랜스포머(T1)의 1차측 코일에 흐르는 전류(continuius current)(IPDC)가 1.0A 이하일 때 트랜스포머(T2)의 1차권은 1회이고 2차권선은 100회인 것이 바람직하다. 그리고, 트랜스포머(T2)의 코아의 재질은 메인 트랜스포머(T1)의 코아와 같은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.The ratio of the primary winding to the secondary winding of the transformer T 2 is preferably about 1:50 to 200. For example, for low power consumption of less than 10 watts, the primary winding of transformer T 2 is once when the continuius current (I PDC ) flowing in the primary coil of main transformer T 1 is 1.0 A or less. The secondary winding is preferably 100 times. The core of the transformer T 2 is preferably made of the same material as the core of the main transformer T 1 .

PWM제어회로(21)는 콘버터의 출력전압(+FB)을 궤환 입력받고, 입력측 전류에 의하여 발생된 센싱전압(SENSE)을 입력받아, 스위칭소자(Q1)의 온/오프 동작을 위한 구형파펄스를 발생시킨다.The PWM control circuit 21 receives the output voltage (+ FB) of the converter and receives the sensing voltage SENSE generated by the input side current, and the square wave pulse for the on / off operation of the switching element Q 1 . Generates.

자기바이어스회로(25)는 PWM제어회로(21) 내에 있는 스위칭신호(SWout)의 출력부로 동작전원을 공급한다. 전력 트랜스포머(T1)의 1차측의 보조권선(NFB)에 의하여 유도된 전압은 다이오드(D2)를 통하여 PWM제어회로(31)의 Vcc단자로 인가된다.The magnetic bias circuit 25 supplies the operating power to the output of the switching signal SW out in the PWM control circuit 21. The voltage induced by the auxiliary winding N FB on the primary side of the power transformer T 1 is applied to the Vcc terminal of the PWM control circuit 31 via the diode D2.

도 2에 도시된 전원공급기는 핸드폰과 같이 입력전압이 비교적 낮은 경우에 적용하는 것이 특히 유용하며, 여러 개의 극성이 다른 출력전압을 얻을 수 있다. 또한, 출력용 전해 콘덴서들의 용량을 매우 낮은 것으로 사용할 수 있으므로 집적회로화에 특히 유리하다.2 is particularly useful when the input voltage is relatively low, such as a mobile phone, it is possible to obtain an output voltage of different polarities. In addition, the capacity of the output electrolytic capacitors can be used very low, which is particularly advantageous for integrated circuits.

도 3은 도 2에 도시된 전원공급기의 출력정류부의 다른 예를 도시한 것으로, 보조권선(NT)가 없는 것을 제외하고는 트랜스포머(T1)의 1차권선측에 연결된 구성은 도 2에서 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 출려정류부(37)의 경우 정격이 같은 두 개의 다이오드(D4, D5)를 직렬로 연결하여 내압을 두 배로 증가시킬 수 있으며, 출력용 커패시터도 같은 정격을 갖는 두 개 이상을 사용하여 내압은 두 배로증가시키고 각 용량은 반으로 줄일 수 있다.3 illustrates another example of the output rectifier of the power supply illustrated in FIG. 2, except that there is no auxiliary winding NT, the configuration connected to the primary winding side of the transformer T1 is the same as that described with reference to FIG. 2. Substantially the same. In the case of the output rectifier 37, two diodes D4 and D5 having the same rating can be connected in series to double the breakdown voltage, and the breakdown voltage is doubled by using two or more output capacitors having the same rating. Each dose can be cut in half.

따라서, 본 회로는 높은 스위칭 주파수를 동작이 가능하며, 낮은 입력전압으로 높은 출력전압을 얻을 수 있다, 특히, 노트북 컴퓨터와 같은 LCD 디스플레이 화면의 백라이트를 제공하는 형광등에 인가되는 매우 높은 전압(약 550V)을 얻을 수 있다.Therefore, the circuit can operate at a high switching frequency and obtain a high output voltage with a low input voltage. In particular, a very high voltage (about 550 V) applied to a fluorescent lamp providing a backlight of an LCD display screen such as a notebook computer can be obtained. ) Can be obtained.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 스위칭모드 전원공급기에 의하면 높은 스위칭 주파로 동작이 가능하며 높은 효율을 얻을 수 있다. 특히, 낮은 입력전압으로도 필요한 출력전압과 전력을 얻는데 특히 유용하다.As described above, according to the switching mode power supply according to the present invention, it is possible to operate at a high switching frequency and obtain high efficiency. It is especially useful for obtaining the required output voltage and power even at low input voltages.

Claims (7)

소정의 주파수로 동작하여 입력직류전원을 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하여 출력하는 스위칭부;A switching unit for operating at a predetermined frequency and outputting the input DC power by chopping the square wave of the frequency; 상기 스위칭부에서 출력된 구형파신호의 로직레벨에 따라 서로 번갈아 온 또는 오프되는 상측 출력부 및 하측 출력부를 구비하여, 상기 입력전원의 (+)단자에서 출력 트랜스포머 및 상기 상측 출력부를 통하여 (-)단자로의 전류 경로를 설정하거나 상기 입력전원의 (+)단자에서 출력 트랜스포머 및 상기 하측 출력부를 통하여 (-)단자로의 전류경로를 설정하여, 구형파신호를 발생시키는 인버터부;It is provided with an upper output unit and a lower output unit which are alternately turned on or off according to the logic level of the square wave signal output from the switching unit, and the (-) terminal through the output transformer and the upper output unit at the (+) terminal of the input power source An inverter unit configured to generate a square wave signal by setting a current path to the furnace or setting a current path from the positive terminal of the input power supply to the negative terminal through an output transformer and the lower output unit; 상기 인버터부의 출력단자로 흐르는 전류를 검출하여 궤환시키는 전류궤환부;A current feedback unit for detecting and feeding back a current flowing through the output terminal of the inverter unit; 상기 전류궤환부에서 출력된 감지신호에 따라 상기 스위칭부의 구형파 펄스 위상을 조정하여 최종 출력의 직류전압이 일정하게 유지되도록 제어하는 스위칭제어부;A switching control unit controlling a square wave pulse phase of the switching unit to maintain a constant DC voltage of the final output according to a detection signal output from the current feedback unit; 상기 인버터부에서 출력된 구형파신호를 정류하여 직류전원으로 출력하는 출력정류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a rectifier for rectifying the square wave signal output from the inverter and outputting the rectified square wave signal. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상측 출력부는 트랜지스터를 포함하는 적어도 하나의 모듈을 구비하며, 각 모듈에 포함된 트랜지스터의 드레인 단자는 공통으로 연결되어 출력 트랜지스터의 1차권선의 업단자에 연결되고, 트랜지스터의 소스 단자는 공통으로 연결되어 입력전원의 (-)단자에 접속되며,The upper output unit includes at least one module including a transistor, and the drain terminals of the transistors included in each module are connected in common to the up terminal of the primary winding of the output transistor, and the source terminal of the transistor is commonly Connected to the negative terminal of the input power source. 상기 하측 출력부는 트랜지스터를 포함하는 적어도 하나의 모듈을 구비하며, 각 모듈에 포함된 트랜지스터의 드레인 단자는 공통으로 연결되어 출력 트랜지스터의 1차권선의 다운단자에 연결되고, 트랜지스터의 소스 단자는 공통으로 연결되어 입력전원의 (-)단자에 접속되며,The lower output part includes at least one module including a transistor, and the drain terminals of the transistors included in each module are connected in common to the down terminal of the primary winding of the output transistor, and the source terminal of the transistor is commonly Connected to the negative terminal of the input power source. 입력 구형파신호의 로직레벨에 따라, 상기 상측 출력부에 포함된 트랜지스터들이 온되어 상기 입력전원의 (+)단자에서 상측 출력부를 거쳐 입력전원의 (-)단자 방향으로 전류를 흐르게 하거나, 상기 하측 출력부에 포함된 트랜지스터들이 온되어 상기 입력전원의 (+)단자에서 하측 출력부를 거쳐 입력전원의 (-)단자 방향으로 전류를 흐르게 하여, 출력단자에 구형파를 발생하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.According to the logic level of the input square wave signal, the transistors included in the upper output part are turned on to allow a current to flow from the positive terminal of the input power source through the upper output part to the negative terminal direction of the input power source, or the lower output part. Switching power supply characterized in that the transistors included in the portion is turned on to flow a current from the (+) terminal of the input power through the lower output portion toward the (-) terminal of the input power, generating a square wave at the output terminal . 제1항에 있어서, 상기 전류궤환부는The method of claim 1, wherein the current feedback unit 상기 인버터부의 출력단자로 흐르는 전류 경로 상에 전류 커플링 트랜스포머를 게재하여, 상기 트랜스포머의 2차권선으로 유도된 전류를 전압신호로 변환하여 상기 스위칭부로 궤환하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a current-coupling transformer placed on a current path flowing through the output terminal of the inverter unit, converting a current induced in the secondary winding of the transformer into a voltage signal, and feeding it back to the switching unit. 제1항에 있어서, 상기 출력정류부는According to claim 1, wherein the output rectifying unit 상기 인버터부에서 출력된 구형파신호가 트랜스포머를 게재하여 전달되어 상기 전달된 구형파신호의 위상에 따라 서로 번갈아 온 또는 오프되는 상측모듈 및 하측모듈을 구비하되,The square wave signal output from the inverter unit is delivered by placing a transformer, the upper module and the lower module alternately turned on or off according to the phase of the transmitted square wave signal, 상기 각 상측모듈 및 하측모듈은Each of the upper module and the lower module 상기 트랜스포머의 2차권선 양단에 게이트단자 및 소스단자가 각각 연결되며 드레인단자에서 출력단자가 인출되는 트랜지스터; 및A transistor having a gate terminal and a source terminal connected to both ends of the secondary winding of the transformer and having an output terminal drawn from a drain terminal; And 상기 게이트단자 및 소스단자 사이에 상기 트랜스포머의 누설 인덕턴스와 게이트 커패시턴스에 의한 링깅 현상을 방지하기 위한 제1 스누버회로 및 드레인단자와 소스단자 사이에 상기 트랜스포머의 누설 인덕턴스와 드레인과 소스간의 커패시턴스에 의한 링깅 현상을 방지하기 위한 제2 스누버회로 중 적어도 하나를 구비하는 스누버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.The first snubber circuit for preventing ringing due to leakage inductance and gate capacitance of the transformer between the gate terminal and the source terminal and the leakage inductance of the transformer between the drain terminal and the source terminal and the capacitance between the drain and the source terminal And a snubber unit including at least one of second snubber circuits for preventing a ringing phenomenon. 제1항에 있어서, 상기 입력전원이 입력되는 단자에 전원 잡음을 제거하기 위하여 커패시터 및 인덕터로 구성된 파이형 필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.The switching mode power supply of claim 1, further comprising a pi filter formed of a capacitor and an inductor to remove power noise at a terminal to which the input power is input. 소정의 스위칭신호에 따라 온 또는 오프하는 스위칭부;A switching unit which is turned on or off according to a predetermined switching signal; 입력직류전원과 상기 스위칭부 사이에 1차권선이 연결되어 스위칭부의 온오프에 의하여 1차권선에 공급되는 전원을 단속하여 2차권선에 전력을 공급하는 전력변환부;A power conversion unit connected to an input DC power source and the switching unit to supply power to the secondary winding by intermitting power supplied to the primary winding by turning on and off the switching unit; 상기 스위칭부의 온오프 동작에 따라 상기 전력변환부의 1차권선에 흐르는 전류를 감지하여 이를 제어부로 궤환하는 검출부;A detector for detecting a current flowing in the primary winding of the power converter according to an on / off operation of the switching unit and feeding it back to the controller; 출력직류전원을 궤환받아 이를 기준신호와 비교한 오차신호 및 상기 검출부에서 출력된 감지신호에 따라 상기 스위칭신호를 발생하는 제어부; 및A controller configured to receive an output DC power supply and generate the switching signal according to an error signal comparing the same with a reference signal and a detection signal output from the detection unit; And 상기 전력변환부의 2차권선에 연결되며, 적어도 둘의 다이오드를 구비하여 상기 인버터부에서 전달된 구형파신호의 로직상태에 따라 번갈아 온 또는 오프되어 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력하는 정류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급기.It is connected to the secondary winding of the power conversion unit, and provided with at least two diodes are alternately turned on or off in accordance with the logic state of the square wave signal transmitted from the inverter unit includes a rectifying unit for converting the AC power to DC power and outputting it. Power supply characterized in that. 제6항에 있어서, 상기 검출부는The method of claim 6, wherein the detection unit 입력직류전원의 마이너스극과 상기 스위칭부 사이에 연결되어, 상기 스위칭부의 온오프에 따라 상기 전력변환부의 1차권선에 흐르는 전력을 1차권선으로 공급받아 이를 소정의 비율로 변환하여 2차권선으로 전력을 공급하는 전류-커플링 변환기; 및It is connected between the negative pole of the input DC power supply and the switching unit, the power flowing in the primary winding of the power conversion unit according to the on-off of the switching unit is supplied to the primary winding and converted to a predetermined ratio to the secondary winding A current-coupled converter for supplying power; And 상기 전류-커플링 변환기의 2차권선에 유도된 전력으로부터 상기 제어부로 입력되는 감지신호를 생성하는 신호발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급기.And a signal generator for generating a sensing signal input to the controller from power induced in the secondary winding of the current-coupling converter.
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