KR20050051678A - 스위치된 모드 회로로부터의 간섭을 감소시키기 위한 회로및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 스위치된-모드 전원 또는 오디오 증폭기에 대한 스위치된-모드 제어 회로(1)에 관한 것이다. 이것은 스위치된-모드 회로(2)의 출력 신호에 대한 감시 루프(3)를 포함한다. 튜너(7)는 보호된 주파수 또는 주파수 대역에 연관된 참조 신호를 공급한다. 감시 루프(3)는 사이에 필터(6)를 가진 두 개의 직교 믹서(4, 5)를 포함하고, 스위치된-모드 회로(2)로 다시 연결되는 정정 신호를 생성한다. 상기 감시 루프(3)에 의해 수행된 정정 변화는 참조 신호에 추가된 동기화 펄스이다. 이것은 스위치된-모드 회로(2)의 각 스위칭 위치의 시간에서 이동을 초래한다.

Description

스위치된 모드 회로로부터의 간섭을 감소시키기 위한 회로 및 방법{CIRCUIT AND METHOD FOR REDUCING INTERFERENCE FROM SWITCHED MODE CIRCUITS}

본 발명은, 스위치된-모드 전원 또는 오디오 증폭기와 같은, 스위치된-모드 전력 회로에 관한 것이다. 이것은 특히 그러한 스위치된-모드 전력 회로의 제어에 관한 것이다. 본 발명은, 예를 들어, 스위치된-모드 전원 및/또는 AM 수신기를 포함하는 오디오 세트 안의 스위치된-모드 전력 증폭기에 사용될 수 있다.

스위치된-모드 전원은 전자기 방출을 만들어 낸다. 전자기 방출을 감소시키는데는 다양한 방법이 존재한다. 그 중 하나는 신호를 쉴딩(shielding)하고 필터링(filtering)하는 것이다. 또 다른 방법은 동작 주파수를 신중하게 선택하는 것이다. 스위치된-모드 전원 및/또는 AM 수신기를 포함하는 오디오 세트 안의 스위치된-모드 전력 증폭기의 애플리케이션과 같은, 몇몇 경우에는, 예를 들어, 이러한 알려진 방법들은 전자기 호환성(EMC)의 문제를 해결하지 못한다. 이런 경우에, 상기 방출은 지역 안테나로 AM 수신에 대해 대략 50dB 정도 더 높을 수 있다.

몇몇 경우에, 쉴딩 하나로 원하는 향상을 달성할 수 없고, 또한 이것은 매우 비쌀 수 있다. 다른 경우에, 스위치된-모드 고조파(harmonic)의 측파대 오버랩(sideband overlap)에 의해 스펙트럼의 일부가 사용할 수 없을 수 있기 때문에(이것은 특히 스위치된-모드 전력 증폭기의 경우에 그러하다), 동작 주파수는 자유롭게 선택될 수 없다.

미국 특허 US 5,537,305는 동기화되어 동조된 전력 컨버터 방법 및 장치를 개시한다. 이 향상된 스위칭 전원은 가변 주파수-스위칭 회로를 포함한다. 스위칭 회로 주파수는 생성된 전원 노이즈와 전원에 의해 전력이 공급되는 전자 디바이스 사이의 상호작용을 최소화하기 위해 가변한다. 전원이 공급된 전자 디바이스의 동작 주파수(들)는 스위칭 회로 주파수의 연속적인 실시간 제어를 가능하게 하기 위해 감시된다. 감시의 결과로서, 발진기는 아무런 간섭이 일어나지 않도록 보장하는 주파수에 설정된다.

도 1은 독창적인 스위치된-모드 제어 회로의 기본 요소의 블록도.

도 2는 스위치된-모드 제어 회로의 하나의 구현을 도시하는 도면.

도 3은 입력 신호에 추가된 동기화 펄스를 도시하는 도면.

도 4a는 종래 기술의 동작에 대한 스위치된-모드 회로의 필터되지 않은 출력의 스펙트럼을 도시하는 도면.

도 4b는 독창적인 주파수 보호를 갖는 동작에 대한 필터되지 않은 스위치된-모드 회로의 출력의 스펙트럼을 도시하는 도면.

그러므로, 본 발명의 목적은 구현하기 쉽고 쉴딩을 요구하지 않는 스위치된-모드 제어 회로를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 스위치된-모드 회로에 의해 일어나는 전자기 방출을 감소시키는 방법을 제공하는 것이다.

스위치된-모드 제어 회로에 관해서는, 이 목적은 출력 신호를 생성하고 간접적으로 튜너에 연결된 스위치된-모드 회로를 포함하는 스위치된-모드 제어 회로에 의해 해결되며, 상기 튜너는 순차적으로 스위치된-모드 제어 회로에, 스위치된-모드 제어 회로에 의해 보호되어야 할 주파수나 주파수 대역을 포함하거나 이것에 연관된, 참조 신호를 공급하고, 출력 신호를 감시하기 위한 감시 루프를 구비한다.

상기 방법에 관해서는, 본 목적은, 보호되어야 할 주파수나 주파수 대역을 포함하는 순차적으로 참조 신호를 공급하는, 튜너에 간접적으로 연결된 스위치된-모드 회로의 전자기 방출을 감소시키는 방법에 의해 달성되는데, 상기 방법은,

-보호된 주파수 또는 주파수 대역을 포함하는 참조 신호를 수신하는 단계,

-스위치된-모드 회로 출력 신호의 출력 신호의 적어도 작은 주파수 대역의 주파수 성분을 감시하는 단계,

-보호된 주파수 또는 주파수 대역 안의 간섭 신호를 검출하는 단계,

-보호된 주파수 또는 주파수 대역 근처에 홀(hole)을 형성하기 위해 출력 신호에 정정 변화를 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 감시 루프는,

-보호된 주파수 또는 주파수 대역을 포함하거나, 이것에 연관된, 참조 신호를 수신하는 수단,

-출력 신호에 존재하는 보호된 주파수 대역 안의 간섭을 검출하는 수단,

-출력 신호 안에 정정 변화를 도입하는 수단을 포함한다.

만약 신호, 즉, 보호되는 주파수 또는 주파수 대역을 수신하기 위한 루프를 감시하는 수단이 필터에 의해 연결된 두 개의 병렬 직교 믹서를 포함한다면, 유리하다. 직교 믹서와 필터는 구현하기 쉽고 가격이 덜 비싸며, 일반적인 쉴딩보다 더 적은 공간을 차지한다.

추가로, 감시 루프는,

-정정 신호를 생성하는 수단,

-스위치된-모드 회로의 출력 신호 안에 정정 변화를 도입하는 수단을 가진다.

정정 변화는 동기화 펄스이고, 각각 개별적인 스위칭 순간, 즉, 각 스위칭 위치의 시간에서 이동시킴으로써 수행된다. 상기 이동은 전체 기간의 작은 일부에 관한 것이고 제어되는 방식으로 수행된다. 이것은 스위치된-모드 전원으로부터의 가변된 전자기 방출을 초래한다. 특히, 보호된 주파수 대역 안의 특정 주파수에서의 전자기 방출은 이 방식으로 실질적으로 감소될 수 있다.

본 발명의 이러한 그리고 다른 양상은 오디오 증폭기에 관한 이후에 기술되는 실시예를 참조로 설명될 것이다.

도 1은 독창적인 스위치된-모드 제어 회로(1)의 기본 요소의 블록도이다. 기본 요소는 스위치된-모드 회로(2)와 사이에 필터(6)를 갖는 두 개의 직교 믹서(4, 5)를 포함하는 감시 루프(3)이다. 제어 루프(3)에 대한 참조 신호는 튜너(7)에 의해 공급된다. 상기 튜너(7)에 의해 수신되는 통신 채널의 주파수는 보호될 주파수이다. 각각의 직교 믹서(4, 5)는 상기 튜너(7)에 의해 공급되는 참조 신호에 대한 두 개의 입력을 가진다. 상기 두 개의 직교 믹서(4, 5) 사이의 필터(6)는 지금까지 감지된 임의의 간섭에 관한 메모리의 역할을 한다. 감시 루프(3)의 출력은 스위치된-모드 회로(2)의 입력에 연결된다. 스위치된-모드 회로(2)의 출력은 고 주파수-필터(8)를 통해 직교 믹서(4, 5)로 다시 연결된다. 상기 감시 루프(3)는 스위치된-모드 회로(2)의 출력 신호에 정정 변화를 도입함으로써 정정 신호를 생성한다.

도 2는, 하나는 스위치된-모드 회로(2)에 연관하고 또 하나는 보호된 주파수 또는 주파수 대역에 대한 감시 루프(3)에 연관한, 두 개의 부분으로 필수적으로 구성된 스위치된-모드 제어 회로(1)의 하나의 구현을 도시한다. 만약, 스위치된-모드 제어 회로(1)가 중간-파 AM 수신기에 사용된다면, 상기 보호된 주파수 대역은, 예를 들어, 측파대, 즉, 주위를 둘러싼 변조 측파대와 함께 AM 방송국의 반송파 주파수(carrier frequency)이다. 보호된 대역의 중심 주파수는 튜너에 의해 제공된다. 중심 주파수는 대응하는 튜너 연결에서 사인 및 코사인 요소를 포함한 직교 신호로서 스위치된-모드 제어 회로(1)에 들어간다. 요소들(R5, C2, R8, C5)을 포함하는 제어 루프(3)는 보호된 주파수 대역 안의 스펙트럼 내용을 감시한다. 두 개의 튜너 연결에서 수신된 각각의 두 개의 신호는 두 개의 믹서에 공급되어, 각각의 입력 신호는 상기 제어 루프(3)에 들어설 때 직교를 만들어 낸다.

개시된 실시예의 상기 스위치된-모드 회로(2)는 두 개의 인버터(INV), 두 개의 저항(R1, R3), 및 하나의 캐패시터(C1)로 필수적으로 구성되어 있다. 이 실시예에서, 상기 스위치된-모드 제어 회로(1)는, 대략 80kHz의 스위칭 주파수{(F_switch)}를 가지며 6kHz의 사인파인 출력 신호를 생성하는, 스위치된-모드 오디오 전력 증폭기에서 사용된다. 스위치된-모드 회로(2)에 대한 V_IN 입력 신호는 또한 6kHz의 사인파이지만, 낮은-진폭의 사인파이다. 도면은 또한 추가의 신호(V_START PULSE)를 도시하지만, 이것은 시스템을 기동할 때만 사용된다. 스위치된-모드 회로(2)의 피드백 신호는 스스로 발진하고 동기화 펄스와 결합되었다. 동기화 펄스는, 결합되어 인버터(INV)에 전달되는, 두 개의 곱셈기(XA, XB)의 출력을 사용함으로써 생성된다. 제어 루프의 출력 전압은 인버터와 두 개의 저항기(R9, R10)를 통해 캐패시터(C10)에 공급된다.

네 개의 곱셈기, 즉, 두 개의 저항기(R5, R8)와 두 개의 캐패시터(C2, C5)를 포함하는 제어 루프 사이의 요소들은 보호되는 대역의 형태 및 폭을 제어할 수 있다.

보호되는 주파수 대역의 위치는 이 실시예에서 함께 참조 신호를 형성하는 사인 및 코사인 신호에 의해 결정된다.

도 2에 도시된 구현은 하나의 가능성을 나타낸다. 완전한 디지털 형태도 가능하다.

도 3은 V_IN 입력 신호에 추가된 동기화 펄스를 도시한다. 상기 신호는 도 2의 V_COMP에서 측정된다. 추가된 동기화 펄스는 V_COMP 신호가 비교기, 예를 들어, 발진기(oscillator)의 제 1 포트의 입력에 존재하는 바람직한 스위칭 순간을 달성한다.

도 4a는 종래 기술의 동작에 대한 스위치된-모드 회로(2)의 필터되지 않은 출력의 스펙트럼을 도시한다. F_switch 스위칭 주파수는 댐핑(damp)되지 않았고 오디오 출력은 F_center 주파수 근처에서 단지 최소의 댐핑을 갖는다. 도 4b는 독창적인 주파수 보호를 갖는 동작의 스펙트럼을 도시한다. 상기 스펙트럼은 1MHz, 즉, F_protected 주파수 근처에서 마크된 갭을 가진다. 이 실시예에서, 이 지점에서 얻어진 감소는 대략 30dB이다. F_switch 스위칭 주파수는 다시 댐핑되지 않고, 오디오 출력은 도 4의 (a)에서 보다 F_center 주파수 근처에서 더 많은 댐핑을 갖는다. 하지만, 이것은 독창적인 스위치된-모드 제어 회로를 이용하는 제품에 의해 보상될 수 있다.

본 발명은 스위치된-모드 전원 또는 스위치된-모드 회로(2)의 출력 신호에 대한 감시 루프(3)를 포함하는 오디오 증폭기를 위한 스위치된-모드 제어 회로(1)로 요약될 수 있다. 튜너(7)는 보호된 주파수 또는 주파수 대역에 연관된 참조 신호를 공급한다. 상기 감시 루프(3)는 사이에 하나의 필터(6)를 갖는 두 개의 직교 믹서(4, 5)를 포함하고, 스위치된-모드 회로(2)로 다시 연결되는, 정정 신호를 생성한다. 감시 루프(3)에 의해 수행된 정정 변화는 참조 신호에 추가된 동기화 펄스이다. 동기화 펄스는 스위치된-모드 회로(2)에 대한 각 스위칭 위치의 시간에서의 이동을 일으킨다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 스위치된-모드 전원 또는 오디오 증폭기와 같은, 스위치된-모드 전력 회로에 응용될 수 있다.

Claims (8)

1. 출력 신호를 생성하고, 보호될 주파수 또는 주파수 대역을 포함하거나 이것에 연관된 참조 신호를 스위치된-모드 제어 회로(1)에 공급하는, 튜너(7)에 간접적으로 연결된 스위치된-모드 회로(2)를 포함하는 스위치된-모드 제어 회로(1)로서,

   출력 신호를 감시하기 위한 감시 루프(3)를 특징으로 하는, 스위치된-모드 제어 회로.
2. 제 1항에 있어서, 상기 감시 루프(3)는,

   -보호된 주파수 또는 주파수 대역을 포함하거나, 이것에 연관된, 참조 신호를 수신하는 수단,

   -출력 신호 안에 존재하는 보호된 주파수 대역 내에서 간섭을 검출하는 수단,

   -출력 신호 안의 정정 변화를 도입하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 스위치된-모드 제어 회로.
3. 제 2항에 있어서, 보호된 주파수 또는 주파수 대역을 포함하는, 참조 신호와 출력 신호를 수신하기 위한 루프 감시 수단(3)은, 필터(6)에 의해 연결된 두 개의 직교 믹서(4, 5)인, 스위치된-모드 제어 회로.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감시 루프(3)는,

   -정정 신호를 생성하는 수단,

   -스위치된-모드 회로(2)의 출력 신호 안에 정정 변화를 도입하는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는, 스위치된-모드 제어 회로.
5. 제 4항에 있어서, 상기 정정 변화가 동기화 펄스인 것을 특징으로 하는, 스위치된-모드 제어 회로.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 필터(8)는 상기 스위치된-모드 회로(2)의 출력과 상기 감시 루프(3)의 입력 사이에 연결된 것을 특징으로 하는, 스위치된-모드 제어 회로.
7. 보호될 주파수 또는 주파수 대역을 포함하는 참조 신호를 공급하는 튜너(7)에 간접적으로 연결된 스위치된-모드 회로(2)의 전자기 방출을 감소시키는 방법으로서,

   -보호된 주파수 또는 주파수 대역을 포함하는 참조 신호를 수신하는 단계,

   -스위치된-모드 회로(2)의 출력 신호의 적어도 적은 주파수 대역의 주파수 성분을 감시하는 단계,

   -보호된 주파수 또는 주파수 대역 안의 간섭 신호를 검출하는 단계,

   -보호된 주파수 또는 주파수 대역 근처에 홀(hole)을 형성하기 위해 출력 신호 안에 정정 변화를 도입하는 단계를 특징으로 하는, 스위치된-모드 회로(2)의 전자기 방출을 감소시키는 방법.
8. 출력 신호를 생성하고, 튜너(7)에 간접적으로 연결된 스위치된-모드 회로(2)를 포함하는 스위치된-모드 제어 회로(1)의 사용 방법으로서,

   상기 튜너는, 상기 스위치된-모드 제어 회로(1)에 참조 신호를 공급하고,

   상기 참조 신호는, 강력한 오디오 신호를 생성하려는 목적으로 보호된 주파수 또는 주파수 대역에서 신호를 수신하는 것과 간섭에 의해 형성된 제품의 자체 전자기 방출을 감소시키는 것을 동시에 시도하는 제품에서 보호될 주파수 또는 주파수 대역을 포함하거나 이것에 연관되는, 스위치된-모드 제어 회로의 사용 방법.