KR200213285Y1 - Switching mode power supply with high efficiency - Google Patents

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KR200213285Y1 KR2020000025684U KR20000025684U KR200213285Y1 KR 200213285 Y1 KR200213285 Y1 KR 200213285Y1 KR 2020000025684 U KR2020000025684 U KR 2020000025684U KR 20000025684 U KR20000025684 U KR 20000025684U KR 200213285 Y1 KR200213285 Y1 KR 200213285Y1
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본 고안은 스위칭모드 전원 공급기에 관한 것으로, 특히 회로내에 발생될 수 있는 발진현상을 방지하여 높은 스위칭 주파수로 동작이 가능한 스위칭모드 전원공급기에 관한 것으로, 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 연결되어 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력하는 정류부를 포함하는 것을 특징으로 하며, PWM제어회로의 스위칭 주파수 발진부에 공급되는 전원과 이 스위칭 신호를 증폭 및 변환시키는 메인 전력증폭기로 공급되는 전원을 분리시키기 않고 공통 전원을 사용하더라도 도면 및 청구범위에 기재된 바에 따라 회로를 구성하면 높은 효율의 전원공급기를 구현할 수 있다.The present invention relates to a switching 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, a switching unit for turning 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 to convert AC power into DC power and outputting the same, and amplifying and converting the power supplied to the switching frequency oscillation part of the PWM control circuit and the switching signal. Even if a common power source is used without separating the power supplied to the main power amplifier, the circuit may be configured as described in the drawings and claims to implement a high efficiency power supply.

Description

고효율의 스위칭모드 전원공급기 {Switching mode power supply with high efficiency}Switching mode power supply with high efficiency

본 고안은 스위칭모드 전원 공급기에 관한 것으로, 특히 회로내에 발생될 수 있는 발진현상을 방지하여 높은 스위칭 주파수로 동작이 가능한 스위칭모드 전원공급기에 관한 것이다.The present invention relates to a switching 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 발생하게 된다. 그러한 발진 잡음에 의하여 스위칭 파형이 왜곡되어 일정한 전압의 출력을 얻을 수 없는 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, oscillation occurs even if the switching frequency is only 100 KHz or more. Due to such oscillation noise, the switching waveform is distorted, and there is a problem in that a constant voltage output cannot be obtained.

본 고안이 이루고자하는 기술적 과제는 스위칭모드 전원공급기의 회로 구성에 있어서 스위칭 주파수를 높이더라도 발진이 발생되지 않고 높은 효율을 얻을 수 있는 전원공급기를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a power supply that can obtain a high efficiency without generating oscillation even if the switching frequency in the circuit configuration of the switching mode power supply.

도 1은 스위칭모드 전원 공급기(SMPS)의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a switched mode power supply (SMPS).

도 2는 도 1에 도시된 입력정류기(11)의 구성을 나타내는 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the input rectifier 11 shown in FIG.

도 3은 도 1에 도시된 DC/DC 콘버터(12, 13, 14)의 구성을 나타내는 회로도이다.FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the DC / DC converters 12, 13, and 14 shown in FIG.

도 4는 도 3에 도시된 PWM제어회로(31)의 구성도의 일 예이다.4 is an example of configuration diagram of the PWM control circuit 31 shown in FIG.

도 5a,b는 도 4에 도시된 오차증폭기(41)를 구성하는 출력전압궤환회로의 예를 도시한 것이다.5A and 5B show an example of the output voltage feedback circuit constituting the error amplifier 41 shown in FIG.

도 6은 본 고안의 실시예인 도 3의 회로와 대비되는 종래기술에 의한 회로를 도시한 것이다.Figure 6 shows a circuit according to the prior art as compared to the circuit of Figure 3, an embodiment of the present invention.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 전원공급기는,Power supply according to the present invention for achieving the above object,

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 연결되어 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 rectifier connected to the secondary winding of the power converter to convert AC power into DC power and output the DC power.

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

도 1은 스위칭모드 전원 공급기(Switching Mode Power Supply; SMPS)의 개략적인 구성을 나타내는 블록도로서, SMPS의 기본적인 동작원리를 개략적으로 기능별로 구분하여 설명하기 위한 도면이다. 교류전원이 입력정류기(11)로 입력되면 직류전원을 발생하여 스위칭회로(12)로 출력한다. 스위칭회로(12)는 소정의 주파수로 동작하여 입력 직류전압을 고주파수의 구평파로 쵸핑(chopping)한다. 이 구형파신호는 전력 트랜스포머(13)로 인가되어 코일 권선비에 따라 소정의 값으로 강압된 다음 출력정류기(14)에서 정류 및 필터링되어 요구되는 직류전압이 출력된다. 출력정류기(14)의 출력신호가 검출되어 스위칭회로(12)로 궤환되며, 스위칭회로(12)는 이 출력신호의 전압을 기준전압과 비교하여 그 오차신호에 따라 스위칭회로(12)의 온/오프 타임을 조정(PWM 제어)한다. 도 1에서, 교류입력전압신호는 입력정류기(11)에 의하여 직류전압신호로 변환되어, 스위칭회로(12)와 전력TRF(13)로 인가되고, 출력정류기(14)는 고주파 구형파를 정류시키는 콘버터(변환기)로서 동작한다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a switching mode power supply (SMPS), and illustrates a basic operation principle of the SMPS according to functions. When AC power is input to the input rectifier 11, DC power is generated and output to the switching circuit 12. The switching circuit 12 operates at a predetermined frequency to chop the input DC voltage into a square wave of high frequency. The square wave signal is applied to the power transformer 13, stepped down to a predetermined value according to the coil turns ratio, and rectified and filtered by the output rectifier 14 to output the required DC voltage. The output signal of the output rectifier 14 is detected and fed back to the switching circuit 12. The switching circuit 12 compares the voltage of the output signal with a reference voltage and turns on / off the switching circuit 12 according to the error signal. Adjust the off time (PWM control). In Fig. 1, the AC input voltage signal is converted into a DC voltage signal by the input rectifier 11, applied to the switching circuit 12 and the power TRF 13, and the output rectifier 14 is a converter for rectifying a high frequency square wave. It acts as a (converter).

도 2는 도 1에 도시된 입력정류기(11)의 구성을 나타내는 회로도이다. 교류입력단에는 배리스터(Z1) 및 커패시터(C)와 인덕터(L1, L2)로 구성된 저역통과필터를 구성하여, 입력전원으로 상용 교류전원이 입력되면 스파크나 고주파 잡음을 소거시킨다. 따라서, 잡음에 의한 열손실을 방지할 수 있다. 다이오드(D1)는 교류전원의 위상에 따라 전류의 흐름을 결정하고, 스위치(S1)은 교류입력전압(110V 또는 220V)에 따른 선택스위치이다. 정류부(D2)는 다이오드의 순방향과 커패시터의 전하 충전 작용에 의하여 직류전압을 출력하는데, 이는 피크값 정류가 아닌 평균전압 정류작용을 하여 입력교류전압이 100V~220V일 때 정류된 직류전압은 80V~150로 다소 낮아진다.FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the input rectifier 11 shown in FIG. The AC input stage constitutes a low pass filter composed of a varistor (Z 1 ), a capacitor (C), and an inductor (L 1 , L 2 ), and eliminates spark or high frequency noise when commercial AC power is input to the input power. Therefore, heat loss due to noise can be prevented. The diode D 1 determines the flow of current according to the phase of the AC power source, and the switch S 1 is a selection switch according to the AC input voltage 110V or 220V. The rectifier D 2 outputs a DC voltage by the forward direction of the diode and the charge charge action of the capacitor. The rectified DC voltage is 80V when the input AC voltage is 100V to 220V. Slightly lowered to ~ 150.

도 3은 도 1에 도시된 DC/DC 콘버터의 구성을 나타내는 회로도이다. 입력 직류전원(Vin)은 도 1의 입력정류기(11)의 출력전압이며, PWM제어회로(31), 스위칭 트랜지스터(Q1), 전류검출부(33) 및 자기바이어스회로(35)로 구성된 회로는 도 1의 스위칭회로(12)에 대응하며, 트랜스포머(T1)은 도 1의 전력 트랜스포머(13)에 대응하며, 트랜스포머(T1)의 2차권선에 연결된 회로들(37,a,b,c)은 도 1의 출력정류기(14)에 대응한다. 본 실시예로 도시된 플라이백 콘버터는 발진부인 PWM 제어회로(31)와 출력단에 연결된 트랜지스터(Q1)으로 하나의 입력전원(Vin)이 공통으로 공급되지만 높은 스위칭 주파수(예컨대, 650 KHz 이상)에서도 기생 발진이 발생하지 않아 요구되는 출력을 얻을 수 있다.3 is a circuit diagram illustrating a configuration of the DC / DC converter shown in FIG. 1. The input DC power supply V in is an output voltage of the input rectifier 11 of FIG. 1, and includes a PWM control circuit 31, a switching transistor Q 1 , a current detector 33, and a magnetic bias circuit 35. 1 corresponds to the switching circuit 12 of FIG. 1, and the transformer T 1 corresponds to the power transformer 13 of FIG. 1, and the circuits 37, a, and b connected to the secondary winding of the transformer T 1 . c corresponds to the output rectifier 14 of FIG. In the flyback converter shown in this embodiment, one input power supply V in is commonly supplied to the PWM control circuit 31, which is an oscillator, and a transistor Q 1 connected to an output terminal, but a high switching frequency (for example, 650 KHz or more) is provided. ) Does not cause parasitic oscillation, so the required output can be obtained.

도 3에 도시된 본 고안의 실시예에서, 트랜지스터(Q1)은 PWM 제어회로(31)에서 출력되는 스위칭신호에 따라 온 또는 오프하는 스위칭 소자로서 동작한다. 전력 변환부인 트랜스포머(T1)은 입력직류전원(Vin)과 스위칭부 사이에 1차권선(Np)이 연결되어 스위칭부의 온오프에 의하여 1차권선에 고주파수의 구형파 전원이 공급되어 2차권선에 전력을 공급한다. 입력전류검출부(33)는 스위칭 소자(트랜지스터 Q1)의 온오프 동작에 따라 전력변환부(T1)의 1차권선에 흐르는 전류를 감지하여 이를 PWM 제어회로(31)로 궤환한다. PWM 제어회로(31)는 출력직류전원(+FB)을 궤환받아 이를 기준신호와 비교한 오차신호와 입력전압(Vin)의 변동에 따라 변동되는 입력전류를 입력전류검출부(33)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 정류부(37a,b,c)가 구비되어 하나 또는 그 이상의 일정한 전압의 출력을 얻을 수 있다.In the embodiment of the present invention shown in FIG. 3, 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 31. The transformer T 1 , which is a power conversion unit, is connected to the primary winding N p between the input DC power supply V in and the switching unit. Power the windings. The input current detector 33 detects a current flowing in the primary winding of the power converter T 1 according to the on / off operation of the switching element (transistor Q 1 ) and returns it to the PWM control circuit 31. 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 an input voltage V in that are compared with the reference signal through the input current detector 33. 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, the rectifiers 37a, b, and c are connected to the secondary windings of the power transformer T 1 to convert AC power into DC power to obtain one or more constant voltage outputs.

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.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 ).

한편, 트랜지스터(Q1)의 소스(source) 단자와 마이너스(-) 단자 사이에는 입력전류검출부(33)가 연결되어 트랜지스터(Q1)가 온일 때의 전류에 따라 발생된 신호를 PWM제어회로(31)로 궤환시킨다. 입력전류검출부(33)는 입력측 전압(Vin)의 전위 변동에 따라 나타나는 전류 변화 또는 출력측 로드(부하)의 변화에 따른 입력측 전류의 변동을 센싱하여 이를 PWM제어회로(31)로 궤환시키며, 이와 같은 전류 변동에 따른 현상을 보상하기 위하여 PWM제어회로(31)는 센싱신호에 따라 스위칭 동작을 제어한다.On the other hand, the source (source) terminal and the minus of the transistor (Q 1) (-) is the input current detecting section 33 between the terminal connected to the transistor a signal generated according to the current time (Q 1) is turned on the PWM control circuit ( 31). The input current detector 33 senses a change in the input side current due to a change in current or a change in output load (load) caused by a potential change in the input voltage V in , and returns it to the PWM control circuit 31. In order to compensate for the phenomenon caused by the same current variation, the PWM control circuit 31 controls the switching operation according to the sensing signal.

입력전류검출부(33)는 입력전압(Vin)의 변동이나 출력전압의 변동에 따라 전류(Ipp)가 변화하는 것을 감지하여 이를 전압신호로 변환시킨 다음 이를 PWM 제어회로(31)로 궤환(feedback)한다, PWM 제어회로(31)는 입력전압(Vin)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(33)에서 검출되어 PWM 제어회로(31)로 궤환되는 전류센싱전압이 증가되며, PWM 제어회로(31)는 전류센싱전압에 근거하여 전류(Ipp)가 감소되는 방향으로 제어되도록 스위칭신호(SWout)의 펄스구간을 조정한다.The input current detector 33 detects a change in the current Ipp according to a change in the input voltage V in or a change in the output voltage, converts it into a voltage signal, and then returns it to the PWM control circuit 31. The PWM control circuit 31 adjusts the pulse interval of the positive phase of the switching signal SW out by reflecting the variation of the input voltage V in or the variation of the output voltage, so that the output voltage is constant. Control it to If the current I pp is increased, the current sensing voltage detected by the input current detector 33 and fed back to the PWM control circuit 31 is increased, and the PWM control circuit 31 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(C2, C3)는 리플 및 잡음 제거용이며, 다이오드(D2)는 검출된 구형파신호를 직류신호로 변환 정류시키는 작용을 한다. 전류-커플링 프랜스포머(T2)는 트랜스포머(T1)의 1차권선에 흐르는 전류의 변동을 감지함에 있어서 트랜스포머(T2)의 1차측과 2차측이 분리됨에 따라 전원의 (+)극이 서로 분리됨을 활용하여 고주파수로 스위칭하는 회로 구성을 가능하게 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 2 and C 3 are used for ripple and noise removal, and the diode D 2 converts and rectifies the detected square wave signal into a DC signal. Current-coupling Fran spokes Murray (T 2) is the power source (+) according to the primary side and the secondary side separated of the transformer (T 2) in sensing the variation of the current flowing through the primary winding of the transformer (T 1) The poles are separated from each other to enable a circuit configuration that switches at high frequencies.

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 .

전력공급용 전원과 스위칭 제어용 전원의 (+)극이 공통되어 있으면, PWM 제어회로(31)에서 발생되는 고주파수의 클럭신호나 스위칭소자(Q1)에 의한 스위칭 동작에 의하여 발진현상이 발생되기 쉬운데, 본 회로에서는 입력전류 검출부(33)에 포함된 트랜스포머(T2)의 구성에 의하여 양 전원이 (-)극은 공통되나 (+)극이 분리되어 안정된 고주파 스위칭이 가능하다. 특히, 본 실시예의 회로는 저전력(예컨대, 10와트) 콘버터장치에 유용하다.When the (+) poles of the power supply power supply and the switching control power supply are in common, oscillation is likely to occur due to a high frequency clock signal generated by the PWM control circuit 31 or a switching operation by the switching element Q 1 . In this circuit, both power supplies have a common (-) pole but have positive (+) poles separated by the configuration of the transformer T 2 included in the input current detection unit 33, thereby enabling stable high frequency switching. In particular, the circuit of this embodiment is useful for low power (e.g., 10 Watt) converter devices.

PWM제어회로(31)는 콘버터의 출력전압(+FB)을 궤환 입력받고, 입력측 전류에 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 31 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. A detailed configuration thereof will be described with reference to FIG. 4.

자기바이어스회로(35)는 PWM제어회로(31) 내에 있는 스위칭신호(SWout)의 출력부로 동작전원을 공급한다. 전력 트랜스포머(T1)의 1차측의 보조권선(NFB)에 의하여 유도된 전압은 다이오드(D1)를 통하여 PWM제어회로(31)의 Vcc단자로 인가된다. 여기서, 커패시터(C1)는 리플 제거용이다. 그리고, 입력전원(Vin)은 스위칭 출력부 이외의 PWM제어회로(31) 내의 소자에 전원을 공급한다.The magnetic bias circuit 35 supplies the operating power to the output of the switching signal SW out in the PWM control circuit 31. 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 D1. Here, the capacitor C 1 is for removing ripple. The input power supply V in supplies power to elements in the PWM control circuit 31 other than the switching output section.

한편, 트랜지스터(Q1)을 선정함에 있어서 다음과 같은 점을 고려할 필요가 있다. 먼저 트랜지스터의 입력 게이트 커패시턴스이 낮은 값(예: 350pF)으로 되도록, 내부저항(RDS(on))도 낮은 값(예: 3옴 이하)으로 되도록 하는 것이 바람직하며, 그렇게 함으로써 전력손실을 줄일 수 있다.On the other hand, in selecting the transistor Q 1 , it is necessary to consider the following points. First, it is desirable to make the input gate capacitance of the transistor low (e.g., 350pF) and the internal resistance (R DS (on) ) to low (e.g., 3 ohms or less), thereby reducing power loss. .

메인 트랜스포머(T1)을 설계하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 1차측의 코일에 흐르는 픽크 전류(IPP)와 직류전류(IPDC)(continuous current)는 다음과 같이 표시된다.The process of designing the main transformer (T 1 ) is as follows. The peak current I PP and the direct current I PDC (continuous current) flowing in the primary coil are expressed as follows.

1차측 코일의 인덕턴스(Lp) 및 코아의 크기는 다음과 같이 결정된다.The inductance Lp of the primary coil and the size of the core are determined as follows.

실제 코아의 크기는 (AeAc x 1.5) 보다 크게 한다.The actual core size is larger than (AeAc x 1.5).

그리고, 1차측 코일의 권선수(Np)는The number of turns Np of the primary coil is

에어갭(air gap)(lg)는The air gap (l g )

2차측 코일의 제1출력(Vout1)의 권선수(Ns1)와 트랜지스터(Q5)의 게이트전압 권선수(NG1)는 다음과 같다.The number of turns N s1 of the first output V out1 of the secondary coil and the number of turns of the gate voltage N G1 of the transistor Q5 are as follows.

2차측 코일의 제2, 3출력(Vout1, Vout3)의 권선수(Ns2, Ns3)는The number of turns N s2 and N s3 of the second and third outputs V out1 and V out3 of the secondary coil

전력 트랜스포머(T1)의 2차권선에는 출력정류기들(37a,b,c)이 연결된다. 기본적으로 전력 트랜스포머(T1)의 출력측에는 정류용 소자와 리플제거용 커패시터를 구비한다. 출력전류가 낮을 때(예컨대, 0.5A 이하)에는 다이오드를 정류용으로 사용하고, 출력전류가 높을 때에는 MOFET 트랜지스터(RDS(on)=0.02옴 이하인 것이 바람직함)를 사용하는 것이 바람직하며, 그렇게 함으로써 전력 손실을 최소화할 수 있다. 정류용소자로서 다이오드의 경우와 트랜지스터인 경우의 전력손실은 다음과 같다.Output rectifiers 37a, b, and c are connected to the secondary winding of the power transformer T 1 . Basically, the output side of the power transformer T 1 includes a rectifying element and a ripple removing capacitor. When the output current is low (e.g. 0.5A or less), it is preferable to use a diode for rectification, and when the output current is high, it is preferable to use a MOFET transistor (preferably R DS (on) = 0.02 ohm or less). This can minimize power losses. The power loss in the case of diode and transistor as rectification device is as follows.

한편, 도 3의 출력부(37a,b,c)에 있어서 RC 스누버회로에 관하여 고찰한다. 고주파수용의 전력 트랜스포머(T1)의 1차코일(Lp)의 누설 인덕턴스와 정류용 다이오드의 접합(junction) 커패시턴스에 의하여 공진회로가 형성된다. 이와 같은 동조회로에 의하여 과도상태에서 과전압 링깅 현상(transient overvoltage ringing)이 야기된다. 링깅은 턴-오프 기간에서 잡음이 발생되고 심할 경우 다이오드를 파괴시킬 수 있을 정도로 큰 진폭을 가질 수 있다. RC 스누버(snubber) 회로는 이러한 링깅을 안전한 진폭으로 억제하는 역할을 한다. 도 3의 제2 또는 제3 출력정류기(37b, c)는 스누버회로를 구비하고 있으며, 스누버 회로는 정류용 다이오드의 양단에 연결되거나 전력 트랜스포머(T1)의 2차권선 양단에 연결될 수 있다.On the other hand, the RC snubber circuit in the output sections 37a, b, and c in FIG. 3 is considered. A resonance circuit is formed by the junction inductance of the leakage inductance of the primary coil Lp of the high-frequency power transformer T 1 and the rectifying diode. This tuning circuit causes a transient overvoltage ringing phenomenon in the transient state. Ringing can have amplitudes that are loud enough to cause noise in the turn-off period and destroy the diode in severe cases. RC snubber circuitry suppresses this ringing to a safe amplitude. The second or third output rectifiers 37b and c of FIG. 3 have a snubber circuit, which may be connected to both ends of the rectifying diode or to the second winding of the power transformer T 1 . have.

도 3의 제1 출력정류기(37a)에서, 정류용 소자로 사용되는 트랜지스터(Q5)는 전계효과 트랜지스터(FET)가 바람직하며, 스위칭 소자(Q1)의 온-오프 동작에 의하여 전력 트랜스포머(T1)의 2차권선 측에 유도된 전압을 직류로 변환하여 출력하며, 커패시터(Co1)은 맥류 억제용 소자로서 리플을 평활화시켜 일정한 전압의 출력(Vout1)을 발생한다. 출력정류기에 사용되는 필터용 커패시터(Co1, Co2, Co3)는 종래에 비하여 그 용량을 1/10 으로 하더라도 리플잡음을 방지할 수 있다.In the first output rectifier 37a of FIG. 3, the transistor Q 5 used as the rectifying element is preferably a field effect transistor FET, and the power transformer (Q 1 ) is turned on by the on-off operation of the switching element Q 1 . The voltage induced on the secondary winding side of T 1 ) is converted into a direct current, and the capacitor (C o1 ) is a device for suppressing pulsation to smooth the ripple to generate a constant voltage output (V out1 ). Filter capacitors C o1 , C o2 , and C o3 used in the output rectifier can prevent ripple noise even when the capacity is 1/10 as compared with the conventional art.

저항(R5)와 커패시터(C5)로 구성된 RC 소자는 전력 트랜스포머(T1)의 1차측 코일(Lp)의 누설 인덕턴스(LT)와 트랜지스터(Q5)의 게이트 입력 커패시턴스(CGS)에 의한 발진 링깅 현상을 방지하기 위한 제1 스누버회로이며, 저항(R7)와 커패시터(C7)로 구성된 RC 소자는 전력 트랜스포머(T1)의 1차코일(Lp)의 누설 인덕턴스와 트랜지스터(Q5)의 드레인과 소스간의 커패시턴스(Coss)에 의한 발진 링깅 현상을 방지하기 위한 제2 스누버회로이다.The RC element, consisting of a resistor (R 5 ) and a capacitor (C 5 ), has a leakage inductance (L T ) of the primary coil (Lp) of the power transformer (T 1 ) and a gate input capacitance (C GS ) of the transistor (Q 5 ). Is a first snubber circuit for preventing oscillation ringing caused by an oscillation ring. An RC element composed of a resistor (R 7 ) and a capacitor (C 7 ) includes a leakage inductance of a primary coil (Lp) and a transistor of a power transformer (T 1 ). A second snubber circuit for preventing oscillation ringing due to capacitance (C oss ) between the drain and the source of (Q 5 ).

제1 출력정류기(37a)에서는 정류용 소자로서 다이오드 대신에 트랜지스터를 사용하여 전력 손실을 대폭 축소시킬 수 있어 효율을 증가시킬 수 있다. 따라서, 고전류용에도 적합하며, 링깅현상을 방지하기 위한 스누버회로를 구비하여 발진에 의한 링깅의 문제를 해결할 수 있다.In the first output rectifier 37a, a transistor can be used instead of a diode as a rectifying element to greatly reduce power loss, thereby increasing efficiency. Therefore, the present invention is also suitable for high current and has a snubber circuit for preventing ringing phenomenon, thereby solving the problem of ringing by oscillation.

도 3에 도시된 스누버회로의 설계과정에 대하여 설명한다. 스누버 저항 R5, R7은 다음과 같이 구할 수 있다.A design process of the snubber circuit shown in FIG. 3 will be described. The snubber resistors R 5 and R 7 can be obtained as follows.

스누버 커패시턴스 C5, C7은 다음과 같이 구할 수 있다.The snubber capacitances C 5 and C 7 can be found as follows.

출력전압의 리플을 낮추기 위하여 사용되는 출력 커패시터(전해 콘덴서) Co1, Co2, Co3는 다음과 같이 설계할 수 있다.Output capacitors (electrolytic capacitors) C o1 , C o2 and C o3 used to reduce the ripple of the output voltage can be designed as follows.

실제로이 바람직하다. 그러나, 종래기술에 의하면 출력 리플이 본 실시예보다 크므로 x 10,000 정도를 하여야 한다. 따라서, 본 실시예에 사용되는 출력 커패시터의 용량을 줄일 수 있다.in reality This is preferred. However, according to the prior art, since the output ripple is larger than the present embodiment, it should be about x 10,000. Therefore, the capacity of the output capacitor used in this embodiment can be reduced.

정류용 다이오드에 연결된 RC 스누버회로도 상술한 바와 같은 수식을 이용하여 구할 수 있다. 여기서, CJ는 다이오드의 접합 커패시턴스(junction capacitance)가 된다.An RC snubber circuit connected to the rectifying diode can also be obtained using the above equation. Here, CJ is the junction capacitance of the diode.

본 고안의 실시예인 도 3의 회로와 대비되는 종래기술에 의한 회로가 도 6에 도시되어 있으며, 기본적인 구성은 서로 실질적으로 동일하다. 도 6의 PWM 제어회로(61)는 도 3의 PWM 제어회로(31)에 대응하고, 도 6의 트랜스포머(T1)은 도 3의 트랜스포머(T1)에 대응하며, 도 6의 자기바이어스회로(65)는 도 3의 자기 바이어스회로(35)에 대응하며, 도 6의 스위칭 트랜지스터(Q1)은 도 3의 스위칭 트랜지스터(Q1)에 대응하며, 이들은 실질적으로 서로 동일한 기능을 수행한다. 그러나, 도 6의 전류궤환부(63)는 도 3의 전류궤환부(33)에 대응하지만 그 구성이 전혀 다르다. 그리고, 트랜스포머(T1)의 2차측에 연결된 출력정류부(67a, b)는 정류용 다이오드(D1, D2)와 커패시터(Co1, Co2)로 구성된다.The circuit according to the prior art is shown in FIG. 6 as opposed to the circuit of FIG. 3, which is an embodiment of the present invention, and the basic configurations are substantially the same. The PWM control circuit 61 of FIG. 6 corresponds to the PWM control circuit 31 of FIG. 3, the transformer T 1 of FIG. 6 corresponds to the transformer T 1 of FIG. 3, and the magnetic bias circuit of FIG. 6. 65 is a switching transistor (Q 1) of the response and, Figure 6 a self-bias circuit 35 of Figure 3 corresponds to the switching transistor (Q 1) of Figure 3, all of which are substantially the same function with each other. However, although the current feedback part 63 of FIG. 6 corresponds to the current feedback part 33 of FIG. 3, the structure is completely different. In addition, the output rectifiers 67a and b connected to the secondary side of the transformer T 1 are composed of rectifying diodes D 1 and D 2 and capacitors C o1 and C o2 .

도 6에 의하면, 트랜지스터(Q1)에 흐르는 전류를 저항(Rcs)에 의하여 검출하여 이를 PWM 제어회로(61)로 궤환시킨다는 것을 알 수 있다. 입력전압의 변동 및/또는 출력부하의 변동 등으로 트랜지스터(Q1)의 드레인-소스 간에 흐르는 전류의 변동을 감지하여 이를 PWM 제어회로로 궤환 공급한다. PWM 제어회로는 예를 들어, 입력전압이 높을 때에는 스위칭모드의 양의 위상의 진폭을 축소시켜 전류를 감소시켜 출력전압의 상승을 억제하함으로써 출력전압을 일정하게 유지시킬 수 있다.According to FIG. 6, it can be seen that the current flowing through the transistor Q 1 is detected by the resistor R cs and fed back to the PWM control circuit 61. The change in the current flowing between the drain and the source of the transistor Q 1 is detected by the change in the input voltage and / or the output load, and fed back to the PWM control circuit. For example, when the input voltage is high, the PWM control circuit can keep the output voltage constant by reducing the amplitude of the positive phase in the switching mode to reduce the current to suppress the rise of the output voltage.

본 고안의 실시예와 종래기술은 전류 센싱 방법에 있어서 근본적으로 차이가 있다. 그러한 차이점으로 인하여 본 고안에서는 500 KHz 이상의 스위칭 주파수에서도 잘 동작되며 커플러에 의한 전력 손실도 거의 무시할 정도로 매우 낮다. 그러나, 종래기술에 의하면 저항(RDS)에서 전압 강하(VDrp= IPDCx RCS)가 발생되어 이 저항에 의한 전력 손실(PLoss= RCSx IPDC 2)이 매우 높고, 또한 스위칭 주파수를 크게 높일 수 없었다.Embodiments of the present invention and the prior art are fundamentally different in the current sensing method. Due to such differences, the present invention works well at switching frequencies above 500 KHz and the power loss caused by the coupler is almost negligible. However, according to the related art, a voltage drop (V Drp = I PDC x R CS ) occurs in the resistor RDS, and the power loss (P Loss = R CS x I PDC 2 ) caused by the resistor is very high, and the switching frequency is also high. Could not be greatly increased.

본 실시예에서 전류 센싱 트랜스포머(T2)의 1차측과 2차측의 코일 권선방향을 도면에 도시된 바와 같이 하면 저전력(10 와트)인 경우에는 스위칭 주파수를 1 MHz까지 높이더라도 잘 작동한 것을 실험적으로 확인할 수 있었다. 본 실시예에서 트랜스포머(T2)의 1차권선의 턴수가 1회임으로 그 코일의 저항을 거의 무시할 수 있으므로 그로 인한 전력 손실이 거의 없게 된다.In this embodiment, if the coil winding directions of the primary side and the secondary side of the current sensing transformer T 2 are shown in the drawing, in the case of low power (10 watts), it works well even if the switching frequency is increased to 1 MHz. It could be confirmed as. In this embodiment, since the number of turns of the primary winding of the transformer T 2 is one time, the resistance of the coil can be almost neglected, resulting in almost no power loss.

도 4는 도 3에 도시된 PWM제어회로(31)의 구성도의 일 예로서, 전류-모드 제어방식을 설명하고 있다. 전류모드 콘버터는 입력 픽크전류와 관련하여 오차신호를 조정하기 위한 내부 루프를 사용하고 있다. 전력 트랜스포머(T1)의 1차측의 보조권선(NFB)에 의하여 유기된 전원(Vcc)는 스위칭신호(SWout)를 출력하는 증폭기(45)로 전원을 공급하며, 클럭발생기(43), 플립플럽(44), 오차증폭기(51) 및 비교기(52) 등의 회로에는 레규레이터(47)를 통하여 인가되는 입력전원(Vin)으로부터 동작전원을 공급받는다.FIG. 4 illustrates a current-mode control method as an example of the configuration diagram of the PWM control circuit 31 shown in FIG. Current-mode converters use an inner loop to adjust the error signal with respect to the input peak current. The power supply Vcc induced by the auxiliary winding NFB on the primary side of the power transformer T 1 supplies the power to the amplifier 45 which outputs the switching signal SW out , and the clock generator 43 and the flip line. Circuits such as the flop 44, the error amplifier 51, the comparator 52, and the like are supplied with operating power from an input power source V in applied through the regulator 47.

오차증폭기(41)는 출력신호(+FB)와 기준전압(Vref)을 비교하여 증폭하고, 그 오차신호는 비교기(42)로 입력된다. 그리고, 스위칭소자가 온되었을 때 전력 트랜스포머의 1차 권선에 흐르는 피크 전류를 센싱하여 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(대개는 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. When the switching element is turned on, the peak current flowing through the primary winding of the power transformer 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 (usually a 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, 입력전류가 센싱되어 궤환된 신호(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 스위칭신호(SWout)를 발생하여 입력전압과 부하의 변동에 따라 트랜스포머(T1)에 흐르는 전류를 증감시켜 최종 출력단의 출력전압을 일정하게 유지시킬 수 있다. 즉, 스위칭신호(SWout)는 출력 전압과 입력전류에 따라 듀티 사이클이 변화된 펄스폭 변조(PWM)된 신호가 된다.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 signal SENSE fed back by sensing the input current is the reference voltage (1.2) in the comparator 42. Is compared with V) and the result is inputted to the flip flop 44. In the flip-flop 44, the switching signal SW out is generated by increasing or decreasing the phase (or width) of the clock signal generated by the oscillator 43 according to the output signal of the comparator 42 to change the input voltage and the load. As a result, the current flowing through the transformer T 1 may be increased or decreased to keep the output voltage at the final output terminal constant. That is, the switching signal SW out becomes a pulse width modulated signal whose duty cycle is changed according to the output voltage and the input current.

출력전압이 여러 개 있는 경우, 이 중 가장 높은 출력전압을 기준으로 다른 출력의 전압을 조정한다. 즉, 입력전압이나 부하가 일정 범위에서 변동되더라도 출력전압이 일정하게 유지되어야 하기 때문에 입력전류 검출부(33)에 의한 궤환 뿐만 아니라 메인출력전압(+FB)이 PWM 제어회로(31)로 궤환되어야 한다. 이와 같이 구성함으로써, 콘버터회로의 안정상이 높아지고 고주파 고효율의 SMPS를 구현할 수 있다.If there are several output voltages, adjust the voltage of the other output based on the highest output voltage. That is, the output voltage must be kept constant even if the input voltage or the load varies within a certain range, and therefore the main output voltage (+ FB) must be fed back to the PWM control circuit 31 as well as the feedback by the input current detector 33. . By such a configuration, the stable phase of the converter circuit can be enhanced and a high frequency high efficiency SMPS can be realized.

도 5a, b는 도 4에 도시된 오차증폭기(41)를 구성하는 출력전압궤환회로의 예를 도시한 것이다.5A and 5B show an example of an output voltage feedback circuit constituting the error amplifier 41 shown in FIG.

도 5a는 주파수 f1과 f2 사이에서 일정한 이득을 나타내며, 회로 파라미터인 바이어스 저항(Rbias), 커패시턴스(C1, C2), 이득(AV), 차단 주파수(f1, f2), 및 스위칭 주파수(fs)는 다음과 같은 관계식으로 표시된다.5A shows a constant gain between frequencies f1 and f2, the circuit parameters of bias resistor R bias , capacitance C 1 , C 2 , gain AV, cutoff frequency f 1 , f 2 , and switching The frequency f s is represented by the following equation.

도 5b는 도 5a의 회로에 비하여 과도응답 특성을 개선한 것으로서, 회로 파라미터인 바이어스 저항(Rbias), 커패시턴스(C1, C2, C3, C4), 이득(AV1, AV2), 차단 주파수(f1, f2및 f3, f4) 및 스위칭 주파수(fs)는 다음과 같은 관계식으로 표시된다.FIG. 5B is an improvement in the transient response characteristics compared to the circuit of FIG. 5A. The circuit parameters include bias resistors R bias , capacitances C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 , and gains AV 1 and AV 2 . , The cutoff frequencies f 1 , f 2 and f 3 , f 4 and the switching frequency f s are expressed by the following equation.

다음으로, 도 3에 도시된 콘버터 회로도의 효율(수학식 1)을 산출해 보면 다음과 같다.Next, the efficiency (Equation 1) of the converter circuit diagram shown in Figure 3 is calculated as follows.

세 출력에 대한 출력전력(Pout)은 다음과 같다고 하자.Assume that the output power P out for the three outputs is

그러면, 총 출력전력은 다음과 같다.Then, the total output power is as follows.

전력 트랜스포머(T1)의 1차측 코일에 흐르는 전류(continuous current; IPDC)는 다음과 같다. 여기서, 스위칭 주파수(fs)가 650KHz, 입력최소전압(Vin(min))이 160Vdc, 입력최대전압(Vin(max))이 240Vdc, 최대 펄스위상(maximum pulse width; Dmax) = 0.45인 것으로 한다.The continuous current I PDC flowing in the primary coil of the power transformer T 1 is as follows. Here, the switching frequency (f s ) is 650 KHz, the input minimum voltage (V in (min) ) is 160Vdc, the input maximum voltage (V in (max) ) is 240Vdc, the maximum pulse phase (D max ) = 0.45 It shall be

전체 전력 손실을 산출하면 다음과 같다. 여기서, 전력변환기의 1차측 코일의 동선저항이 0.4옴, 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온시의 드레인과 소스간의 저항 RDS(on)이 1.5옴, 정류용 트랜지스터(Q5)의 온시의 드레인과 소스간의 저항 RDS(on)이 0.02옴, 정류용 다이오드(D8, D9)의 순방향 전압(VF)가 0.3V로 가정한다.The total power loss is calculated as follows. Here, the copper resistance of the primary coil of the power converter is 0.4 ohm, the resistance R DS (on) between the drain and the source when the switching transistor Q 1 is on is 1.5 ohm, and the drain and the source when the rectification transistor Q5 is on. Assume that the resistance R DS (on) of the liver is 0.02 ohm and the forward voltage V F of the rectifying diodes D8 and D9 is 0.3V.

따라서, 콘버터의 효율은 다음과 같다.Therefore, the efficiency of the converter is as follows.

상술한 바와 같은 콘버터의 구성은 고전력용 전력을 요구하는 전원변환장치의 구동회로(드라이브 앰프)로 사용될 수 있으며, 특히 밧데리 충전기, 직류전동기 구동장치 등에 사용되는 각종 인버터나 콘버터 회로에 유용하다. 그리고, 본 고안에 따른 콘버터는 노트북 컴퓨터와 같이 저전압/고전력용 전원공급장치의 구동회로로도 적합하며, 특히 핸드폰 무선전화기, 화상 무선전화기 뿐만 아니라 포터블 라디오나 TV, 컴퓨터 등에 내장형 밧데리 충전기 또는 내장형 무정전 전원장치(UPS) 등의 기초회로로서 널리 응용될 수 있다.The above-described configuration of the converter can be used as a drive circuit (drive amplifier) of a power converter that requires high power, and is particularly useful for various inverters or converter circuits used in battery chargers, DC motor drive devices, and the like. In addition, the converter according to the present invention is also suitable as a driving circuit for a low voltage / high power power supply device, such as a notebook computer, and in particular, a battery charger or a built-in uninterruptible battery for a portable radio, a TV, a computer, as well as a mobile phone or a video wireless phone. It can be widely applied as a basic circuit of a power supply (UPS) or the like.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 전원공급기에 의하면, PWM제어회로의 스위칭 주파수 발진부에 공급되는 전원과 이 스위칭 신호를 증폭 및 변환시키는 메인 전력증폭기로 공급되는 전원이 각각 분리 공급되도록 회로를 구성한다면 스위칭 발진부로 인한 발진현상이 출력단으로 전달되지 않으며 아울러 높은 효율을 달성할 수 있는데, 본 고안에서는 상기 두 개의 전원을 분리시키기 않고 공통 전원을 사용하더라도 도면 및 청구범위에 기재된 바에 따라 회로를 구성하면 높은 효율의 전원공급기를 구현할 수 있다.As described above, according to the power supply according to the present invention, if the circuit is configured such that the power supplied to the switching frequency oscillation unit of the PWM control circuit and the power supplied to the main power amplifier for amplifying and converting the switching signal are separately supplied, the switching is performed. The oscillation caused by the oscillation unit is not transmitted to the output stage and high efficiency can be achieved. In the present invention, even if a common power source is used without separating the two power sources, the circuit can be configured as described in the drawings and claims. The power supply of can be implemented.

종래의 SMPS는 그 효율이 65% 내지 75% 수준에 불과하지만, 본 고안에서는 고주파수의 스위칭 모드로 동작시켜 90% 이상의 효율을 나타낼 수 있으며, 특히 에어 콤퓨레샤용 직류 모터에 적용하는 경우 모터의 크기가 축소되고 모터의 토크(회전력)이 증가되어 더욱 전기에너지를 절약할 수 있게 된다.The conventional SMPS is only 65% to 75% of the efficiency, but in the present invention can operate in a high frequency switching mode can exhibit an efficiency of more than 90%, especially when applied to the DC motor for the air compressor size of the motor Is reduced and the torque (rotational power) of the motor is increased, thereby saving further electric energy.

Claims (5)

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 연결되어 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력하는 정류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급기.And a rectifier connected to the secondary winding of the power converter to convert AC power into DC power. 제1항에 있어서, 상기 검출부는The method of claim 1, 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. 제1항에 있어서, 상기 정류부는The method of claim 1, wherein the rectifying unit 상기 전력변환부의 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 power converter and having an output terminal drawn from the drain terminal; And 상기 게이트단자 및 소스단자 사이에 상기 전력변환부의 누설 인덕턴스와 게이트 커패시턴스에 의한 링깅 현상을 방지하기 위한 제1 스누버회로 및 드레인단자와 소스단자 사이에 상기 전력변환부의 누설 인덕턴스와 드레인과 소스간의 커패시턴스에 의한 링깅 현상을 방지하기 위한 제2 스누버회로 중 적어도 하나를 구비하는 스누버부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전원공급기.A first snubber circuit for preventing a ringing phenomenon caused by a leakage capacitance and a gate capacitance between the gate terminal and the source terminal and a leakage inductance between the drain terminal and the source terminal and the capacitance between the drain and the source terminal And a snubber portion including at least one of second snubber circuits for preventing ringing from occurring. 제1항에 있어서, 상기 정류부는The method of claim 1, wherein the rectifying unit 상기 전력변환부의 2차권선에 정류용 다이오드가 연결되며,A rectifier diode is connected to the secondary winding of the power converter, 상기 전력변환부의 누설 인덕턴스와 상기 다이오드의 접합 커패시턴스에 의한 링깅 현상을 방지하기 위하여 상기 다이오드의 양단에 또는 상기 전력변환부의 2차권선 양단에 스누버회로가 연결되는 것을 특징으로 하는 전원공급기.And a snubber circuit connected to both ends of the diode or both ends of the secondary winding of the power converter in order to prevent ringing caused by leakage inductance of the power converter and junction capacitance of the diode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 검출부는 입력직류전원의 그라운드와 상기 스위칭부 사이에 연결되어, 상기 전력변환부의 1차권선에 흐르는 전력을 공급받아 이를 소정의 비율로 변환하여 2차권선으로 전력을 공급하는 전류-커플링 변환기를 포함하며,The detection unit is connected between the ground of the input DC power supply and the switching unit, the current-coupling converter that receives the power flowing in the primary winding of the power conversion unit and converts it to a predetermined ratio to supply power to the secondary winding Including; 상기 제어부는 상기 전류-커플링 변환기의 2차권선에 유도된 전력으로부터 생성된 감지신호를 입력받고, 출력직류전원을 궤환받아 이를 기준신호와 비교한 오차신호 및 상기 감지신호에 따라 상기 스위칭신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 전원공급기.The control unit receives a sensing signal generated from the power induced in the secondary winding of the current-coupling converter, receives an output DC power feedback and compares the switching signal with a reference signal and the switching signal according to the sensing signal. Power supply, characterized in that generated.
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