KR200364006Y1 - 고주파 인버터 - Google Patents

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KR200364006Y1 KR20-2004-0019965U KR20040019965U KR200364006Y1 KR 200364006 Y1 KR200364006 Y1 KR 200364006Y1 KR 20040019965 U KR20040019965 U KR 20040019965U KR 200364006 Y1 KR200364006 Y1 KR 200364006Y1
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Abstract

본 고안은 중량의 저주파 철심 트랜스를 사용할 필요가 없어, 장치를 컴팩트하게 설계할 수 있으며, 제조원가를 크게 절감시킨 새로운 구조의 고주파 인버터에 관한 것이다.
본 고안에 따르면, DC전원 입력측에 연결되며 노이즈 성분을 제거하도록 콘덴서(C25)와 코일(L3)을 포함한 공진회로로 이루어진 입력필터부(10)와, 상기 입력필터부(10)에 연결되어 DC전원을 스위칭하는 다수의 전력스위칭소자(Q1-Q4)와 이 전력스위칭소자(Q1-Q4)에 연결되어 교번으로 입력되는 DC전압을 원하는 출력전압 이상으로 승압하는 트랜스(T1)와 이 트랜스(T1)의 2차측에 연결되어 승압된 전압 중 교류 성분을 제거하는 브릿지회로부(D1,D2,D11,D12)를 포함하여 이루어진 DC/DC승압부(20)와, 상기 DC/DC승압부(20)의 출력단에 연결되며 DC전원을 고주파 스위칭하여 AC전원으로 변환하는 다수의 전력스위칭소자(Q5-Q8)를 포함하여 이루어진 DC/AC변환부(30)와, 상기 DC/AC변환부(30)의 출력단에 연결되며 DC/AC변환부(30)에서 출력되는 AC전압의 주파수를 60Hz의 상용교류전원 주파수로 공진시키도록 코일(L4)과 콘덴서(C9)를 포함하는 공진회로로 이루어진 공진회로부(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 인버터가 제공된다.

Description

고주파 인버터{High frequency inverter}
본 고안은 고주파 인버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장치를 컴팩트하게 설계할 수 있으며, 제조원가를 크게 절감할 수 있도록 된 고주파 인버터에 관한 것이다.
일반적으로, DC전원을 AC전원으로 변환하는 인버터는 DC전원을 고주파 스위칭하여 AC성분으로 변환하는 전력스위칭부와, 스위칭된 전력을 원하는 AC전압에 매칭되게 승압하는 저주파 철심 트랜스와, 승압된 AC전원을 60Hz의 상용교류전원으로 공진시키는 공진부로 구성된다. 이러한 인버터는 다양한 산업분야에서 응용되고 있으나, DC전원이 비교적 낮은 경우 상대적으로 트랜스에서 부담해야 하는 전압상승분이 커져, 결국 트랜스의 사이즈와 중량이 거대해지는 문제점이 있었다.
특히, 중계기나 기타 통신장비에서 사용되는 인버터의 경우 48V DC전원을 이용하게 되는데, 사이즈에 대한 제약이 큰 통신장비에서 인버터의 설치에 많은 공간을 할애하는 것은 큰 부담이 되었다. 또한, 비교적 고가인 저주파 철심 트랜스의 용량이 증가함으로 인해, 인버터의 코스트가 동반 상승되는 문제점이 있었다.
본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 통신장비와같이 비교적 낮은 DC전력이 공급되는 장소에서 인버터의 사이즈 및 중량을 컴팩트하게 설계할 수 있으며, 고가의 부품을 사용하지 않아 제조원가를 크게 절감할 수 있도록 된 고주파 인버터를 제공하는 것이다.
도 1은 본 고안에 따른 고주파 인버터를 개략적으로 보인 블록도
도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 회로도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10. 입력필터부 20. DC/DC승압부
25. DC/DC승압부 컨트롤러 30. DC/AC변환부
35. DC/AC변환부 컨트롤러 40. 공진회로부
50. 출력필터부
본 고안에 따르면, DC전원 입력측에 연결되며 노이즈 성분을 제거하도록 콘덴서(C25)와 코일(L3)을 포함한 공진회로로 이루어진 입력필터부(10)와, 상기 입력필터부(10)에 연결되어 DC전원을 스위칭하는 다수의 전력스위칭소자(Q1-Q4)와 이 전력스위칭소자(Q1-Q4)에 연결되어 교번으로 입력되는 DC전압을 원하는 출력전압 이상으로 승압하는 트랜스(T1)와 이 트랜스(T1)의 2차측에 연결되어 승압된 전압 중 교류 성분을 제거하는 브릿지회로부(D1,D2,D11,D12)를 포함하여 이루어진 DC/DC승압부(20)와, 상기 DC/DC승압부(20)의 출력단에 연결되며 DC전원을 고주파 스위칭하여 AC전원으로 변환하는 다수의 전력스위칭소자(Q5-Q8)를 포함하여 이루어진 DC/AC변환부(30)와, 상기 DC/AC변환부(30)의 출력단에 연결되며 DC/AC변환부(30)에서 출력되는 AC전압의 주파수를 60Hz의 상용교류전원 주파수로 공진시키도록 코일(L4)과 콘덴서(C9)를 포함하는 공진회로로 이루어진 공진회로부(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 인버터가 제공된다.
본 고안의 다른 특징에 따르면, 상기 DC/DC승압부(20)에는 전력스위칭소자(Q1-Q4)의 게이트(G1,G2)에 연결되어 DC전원을 교번으로 트랜스(T1)에 공급하도록전력스위칭소자(Q1-Q4)를 제어하는 DC/DC승압부 컨트롤러(25)가 더 연결되고, 상기 DC/AC변환부(30)에는 전력스위칭소자(Q5-Q8)의 게이트(H1,H2,H3,H4)에 연결되어 DC전원을 고주파 스위칭하도록 전력스위칭소자(Q5-Q8)를 제어하는 DC/AC변환부 컨트롤러(35)가 더 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 인버터가 제공된다.
본 고안의 또 다른 특징에 따르면, 상기 공진회로부(40)의 출력단에는 초크코일(L5)과 이 초크코일(L5)에 병렬로 연결된 콘덴서(C11)로 이루어진 출력필터부(50)가 더 연결되어 출력전압 중 노이즈를 제거하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 인버터가 제공된다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 고안에 따른 고주파 인버터를 개략적으로 보인 블록도이고, 도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 회로도이다.
이를 참조하면, 본 고안의 고주파 인버터는 비교적 낮은 DC전압을 이용하는 통신장비 등에 적용되는 고주파 인버터에 관한 것으로서, 이하의 실시예는 DC 48V를 상용교류전원 60Hz AC 220V로 변환하는 인버터를 예를 들어 설명한다.
도 1의 블록도를 참조하면, 본 고안의 고주파 인버터는 DC전원이 입력되는 DC전원입력부(60)와, DC전원 입력의 노이즈를 제거하는 입력필터부(10)와, DC입력전압을 원하는 출력전압 이상의 DC전압으로 승압하는 DC/DC승압부(20)와, 승압된 DC전압을 AC전압으로 변환하는 DC/AC변환부(30)와, AC전압의 주파수를 상용교류전원의 주파수로 공진시키는 공진회로부(40)와, 출력전압에 포함된 노이즈를 제거하는 출력필터부(50)로 구성된다. 이때, 상기 DC/DC승압부(20)와 DC/AC변환부(30)에는 각각 전력스위칭소자(Q1-Q4,Q5-Q6)의 작동을 제어하는 DC/DC승압부 컨트롤러(25)와 DC/AC변환부 컨트롤러(35)가 더 연결되어, 전력스위칭소자(Q1-Q4,Q5-Q8)의 작동을 제어한다.
도 2의 회로도를 참조하여, 본 고안의 일실시예를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, DC 48V를 입력받는 DC전원입력부(60)에는 기판상에 실장되는 부품들, 특히, 전력스위칭소자(Q1-Q8)를 방열시키기 위해 냉각팬(FAN)이 병렬로 연결된다. 그리고, DC전원입력부(60)에는 릴레이(K1)의 a접점이 직렬로 연결되어, DC전원을 지연시켜 입력시킴으로써, 입력시 발생되는 전격을 방지한다. 이때, 릴레이(K1)의 코일부는 보조전원부(70)에 연결된다. 보조전원부(70)는 DC 48V와 24V를 입력받아 이를 DC 5V, 12V, 15V의 제어전원으로 변환시켜 DC/DC승압부 컨트롤러(25)와 DC/AC변환부 컨트롤러(35)에 공급한다. 한편, DC전원입력부(60) 후단에는 콘덴서(C25)와 코일(L3)이 병렬로 연결되어 공진회로를 이루는 입력필터부(10)가 더 연결되어, 입력전원에 포함된 노이즈 성분을 제거한다.
상기 DC/DC승압부(20)는 DC 48V를 원하는 출력전압 이상의 DC전압으로 승압하는 것으로서, AC 220V를 얻기 위해 DC 48V를 대략 DC 420V로 승압한다. 이 DC/DC 승압부(20)는 전력스위칭소자(Q1-Q4), 트랜스(T1), 브릿지회로부(D1,D2,D11,D12)로 구성된다. 상기 전력스위칭소자(Q1-Q4)는 네 개의 FET가 푸시풀(Push-Pull) 방식으로 접속된 것으로서, FET Q1과 Q2의 게이트(G1)가 공통으로 접속되고, Q3와 Q4의 게이트(G2)가 공통으로 접속된다. DC/DC승압부 컨트롤러(25)는 각 게이트(G1,G2)를 교번으로 트리거시켜, DC전원을 스위칭한다. 스위칭된 전원은 트랜스(T1)의 1차측에 전달된다. 트랜스(T1)에서 승압된 전압은 브릿지회로부(D1,D2,D11,D12)를 지나면서 교류성분이 제거되며, 브릿지회로부(D1,D2,D11,D12) 후단에 연결된 코일(L1)과 콘덴서(C12)를 지나면서 평활되어, 대략 420V의 DC전압이 출력된다. 이때, 상기 전력스위칭소자(Q1-Q4)의 출력단에는 영상변류기(CT2)가 접속되고, 이 영상변류기(CT2)에 의해 변류된 전류는 DC/DC승압부 컨트롤러(25)에 전달된다. DC/DC승압부 컨트롤러(25)는 영상변류기(CT2)의 2차측에서 과전류가 검출되면, 이후 전력스위칭소자(Q1-Q4)의 작동을 차단시킨다.
상기 DC/AC변환부(30)는 DC/DC승압부(20)의 출력단에 다수의 전력스위칭소자(Q5-Q8)가 풀브릿지(Full-Bridge) 방식으로 접속되어 구성된다. DC/AC변환부 컨트롤러(35)는 각 FET Q5-Q8의 게이트(H1-H4)에 고주파 신호를 인가하여, DC/DC승압부(20)에서 출력되는 DC전원을 고주파 스위칭하여 AC전원으로 변환한다. 이때, 전력스위칭소자(Q5-Q8)의 출력단에는 영상변류기(CT1)가 접속되며, 이 영상변류기(CT1)의 2차측 신호는 DC/AC변환부 컨트롤러(35)에 전달된다. DC/AC변환부 컨트롤러(35)는 영상변류기(CT1)의 2차측에서 과전류가 검출되면, 이후 전력스위칭소자(Q5-Q8)의 작동을 차단시켜 소자를 보호한다.
DC/AC변환부(30)의 후단에는 공진회로부(40)와 출력필터부(50)가 연결된다. 공진회로부(40)는 변환된 AC전원을 60Hz 정현파로 공진시키기 위한 것으로서, 공진코일(L4)와 이 코일(L4)에 병렬접속된 콘덴서(C9,C10)로 구성된다. 그리고, 출력필터부(60)는 초크코일(L5)과 이 초크코일(L5)에 병렬로 연결된 콘덴서(C11)로 구성되어 출력전압 중 노이즈를 제거한다. 한편, 출력필터부(60)에는 낙뢰나 기타 서지전압으로부터 기기를 보호하기 위하여 서지흡수기(RV1)가 더 장착된다.
전술한 바와 같은 본 고안의 고주파 인버터는 상대적으로 낮은 DC 48V의 전압을 AC 220V 60Hz의 교류전압으로 변환할 때, DC/DC승압부(20)에서 먼저 원하는 출력전압 이상의 DC전압(대략 DC 420V)으로 승압한 후에, DC/AC변환부(30)에서 이를 고주파 스위칭하여 AC전압으로 변환하도록 구성된다. 따라서, 종래 저주파 철심 트랜스를 이용하여 상대적으로 낮은 DC전압을 상용교류전원의 AC전압으로 승압시킬 경우 트랜스의 부담이 증가하여 트랜스의 사이즈와 중량이 거대해지는 문제점을 해결할 수 있어, 장치를 컴팩트하게 설계할 수 있으며, 상대적으로 고가인 저주파 철심 트랜스를 사용하지 않아도 되므로, 제조원가를 크게 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서와 같이 본 고안에 의하면, 통신장비 등과 같이 비교적 낮은 DC전압을 사용하는 장소에서, DC/DC 승압을 먼저 실시한 후에 이를 AC로 변환하도록 구성됨으로써, 종래 낮은 DC전압을 AC전압으로 승압시키기 위해 사용되던 저주파 철심 트랜스를 사용하지 않아도 되므로, 장치를 컴팩트하게 설계할 수 있으며, 제조원가를 크게 절감할 수 있도록 된 고주파 인버터를 제공할 수 있다.

Claims (3)

  1. DC전원 입력측에 연결되며 노이즈 성분을 제거하도록 콘덴서(C25)와 코일(L3)을 포함한 공진회로로 이루어진 입력필터부(10)와, 상기 입력필터부(10)에 연결되어 DC전원을 스위칭하는 다수의 전력스위칭소자(Q1-Q4)와 이 전력스위칭소자(Q1-Q4)에 연결되어 교번으로 입력되는 DC전압을 원하는 출력전압 이상으로 승압하는 트랜스(T1)와 이 트랜스(T1)의 2차측에 연결되어 승압된 전압 중 교류 성분을 제거하는 브릿지회로부(D1,D2,D11,D12)를 포함하여 이루어진 DC/DC승압부(20)와, 상기 DC/DC승압부(20)의 출력단에 연결되며 DC전원을 고주파 스위칭하여 AC전원으로 변환하는 다수의 전력스위칭소자(Q5-Q8)를 포함하여 이루어진 DC/AC변환부(30)와, 상기 DC/AC변환부(30)의 출력단에 연결되며 DC/AC변환부(30)에서 출력되는 AC전압의 주파수를 60Hz의 상용교류전원 주파수로 공진시키도록 코일(L4)과 콘덴서(C9)를 포함하는 공진회로로 이루어진 공진회로부(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 인버터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 DC/DC승압부(20)에는 전력스위칭소자(Q1-Q4)의 게이트(G1,G2)에 연결되어 DC전원을 교번으로 트랜스(T1)에 공급하도록 전력스위칭소자(Q1-Q4)를 제어하는 DC/DC승압부 컨트롤러(25)가 더 연결되고, 상기 DC/AC변환부(30)에는 전력스위칭소자(Q5-Q8)의 게이트(H1,H2,H3,H4)에 연결되어 DC전원을 고주파 스위칭하도록 전력스위칭소자(Q5-Q8)를 제어하는 DC/AC변환부 컨트롤러(35)가 더 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 인버터.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 공진회로부(40)의 출력단에는 초크코일(L5)과 이 초크코일(L5)에 병렬로 연결된 콘덴서(C11)로 이루어진 출력필터부(50)가 더 연결되어 출력전압 중 노이즈를 제거하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파 인버터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8040051B2 (en) 2007-03-13 2011-10-18 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Organic light emitting display and method of manufacturing the same

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