KR20060032527A - A noise reduction circuit - Google Patents

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이기배
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Abstract

본 발명은 노이즈 저감회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PWM제어를 수행하여 스위칭노이즈를 저감시키는 노이즈 저감회로에 관한 것이다. 본 발명은 사인 파형과 톱니파형을 이용해서 가변되는 주파수를 발생하고, 피드백 전압과 비교하여 랜덤한 PWM제어신호를 출력한다. 그 결과 랜덤 PWM제어신호가 스위치에 온/오프 신호로 이용됨으로서, 스위칭에 의한 노이즈를 저감한다.
The present invention relates to a noise reduction circuit, and more particularly, to a noise reduction circuit for performing switching to reduce switching noise. The present invention generates a variable frequency using a sinusoidal waveform and a sawtooth waveform, and outputs a random PWM control signal compared to the feedback voltage. As a result, a random PWM control signal is used as an on / off signal to the switch, thereby reducing noise due to switching.

노이즈, 사인파형 발생기, 톱니파 발생기, 주파수 가변, PWMNoise, Sine Wave Generator, Sawtooth Generator, Frequency Variable, PWM

Description

노이즈 저감회로{A noise reduction circuit}Noise reduction circuit {A noise reduction circuit}

도 1a는 종래 기술에 따른 랜덤 PWM 방식에 의해 출력되는 파형 및 스펙트럼.Figure 1a is a waveform and spectrum output by the random PWM method according to the prior art.

도 1b는 종래 기술에 따른 전원회로.Figure 1b is a power supply circuit according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 노이즈 저감회로.2 is a noise reduction circuit according to the present invention.

도 3a는 본 발명에 따른 노이즈 저감회로에 인가되는 랜덤 pwm 입력 파형.Figure 3a is a random pwm input waveform applied to the noise reduction circuit according to the present invention.

도 3b는 본 발명에 따른 노이즈 저감회로의 제 1 가산기에 전송되는 피드백 전압을 나타내는 파형도.Fig. 3B is a waveform diagram showing a feedback voltage transmitted to the first adder of the noise reduction circuit according to the present invention.

도 3c는 본 발명에 따른 노이즈 저감회로의 제 2 가산기로부터 출력되는 주파수 가변 톱니파형도.Figure 3c is a frequency variable sawtooth waveform diagram output from the second adder of the noise reduction circuit according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *        Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10, 20 : 전원발생부 30 : 제 1 가산기10, 20: power generator 30: first adder

40 : 제어기 50 : 리미트40: controller 50: limit

60 : 비교기 70 : 제 2 가산기60: comparator 70: second adder

80 : 사인파형 발생기 90 : 톱니파형 발생기80: sinusoidal wave generator 90: sawtooth wave generator

100 : 부하부 200 : 제어부100: load unit 200: control unit

300 : PWM제어 파형발생부
300: PWM control waveform generator

본 발명은 노이즈 저감회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사인 파형을 이용해 pwm가변제어를 수행하여 노이즈를 저감하는 노이즈 저감회로에 관한 것이다.The present invention relates to a noise reduction circuit, and more particularly, to a noise reduction circuit for reducing noise by performing pwm variable control using a sinusoidal waveform.

종래의 랜덤 PWM은, 노이즈 제너레이터 즉, 일종의 마이크로 프로세서를 이용하여 프로그램에 의한 스위칭 동작이 이루어지도록 제어하였다. 도 1a는 종래의 랜덤 PWM 방식에 의해서 출력되는 파형 및 스펙트럼이다. 종래 방식의 일 예로서, 고가의 마이크로 프로세서를 사용하는 실시예를 살펴보면 다음과 같다.Conventional random PWM is controlled so that a switching operation by a program is performed by using a noise generator, that is, a kind of microprocessor. Figure 1a is a waveform and spectrum output by the conventional random PWM method. As an example of the conventional method, an embodiment using an expensive microprocessor will be described.

도 1b는 종래 기술에 따른 전원회로로서, 도시되는 바와 같이, 전원단(1)은 트랜스포머(T)의 1차단과 연결된다. 그리고 트랜스포머(T)의 2차단에는 2차측 직류 출력전압을 정류하여 평활한 후 부하측에서 필요로 하는 정전압으로 공급하는 정류부(3)와, 상기 2차측의 출력을 검출하여, pwm제어신호를 출력하는 마이크로 프로세서(5)가 구성된다. 한편, 트랜스포머(T)의 1차측 일측에는 스위칭소자(4)의 콜렉터가 연결되고, 스위칭소자(4)의 에미터는 그라운드된다. 그리고 상기 스위칭소자(4)는 마이크로 프로세서(5)의 PWM제어신호를 전달받는다. 이에 따라 종래에는 마이크로 프로세서를 통해서 출력되는 PWM제어신호가 스위칭소자(4)에 전달되어, 스위칭소자(4)의 구동이 제어되었다.1B is a power circuit according to the prior art, as shown, the power stage 1 is connected to the primary stage of the transformer T. In the second stage of the transformer T, the rectifier unit 3 rectifies and smoothes the secondary DC output voltage and supplies the constant voltage required by the load side, and detects the output of the secondary side, and outputs a pwm control signal. The microprocessor 5 is configured. On the other hand, the collector of the switching device 4 is connected to one side of the primary side of the transformer T, and the emitter of the switching device 4 is grounded. The switching device 4 receives the PWM control signal of the microprocessor 5. Accordingly, in the related art, the PWM control signal output through the microprocessor is transmitted to the switching element 4, thereby controlling the driving of the switching element 4.

종래와 같은 방식으로 마이크로 프로세서를 이용한 스위칭의 동작을 PWM제어 함으로서, 스위칭동작에 의해서 발생되는 노이즈를 하였다. 그러나 종래와 같은 방식은 저감제어회로의 단가가 상승함과 동시에, 구현의 어려움과 복잡한 하드웨어 구성 등이 요구되었다.
By PWM control of the switching operation using a microprocessor in the same manner as in the conventional method, noise generated by the switching operation was made. However, in the conventional method, as the unit cost of the reduction control circuit increases, difficulty in implementation and complicated hardware configuration are required.

따라서 본 발명의 목적은 사인 파형을 이용해서 간단하게 노이즈를 저감하는 노이즈 저감회로를 제공함에 있다.
It is therefore an object of the present invention to provide a noise reduction circuit which simply reduces noise by using a sine wave.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 노이즈 저감회로는, 트랜스포머의 2차단으로부터 발생되는 피드백 전압과; 톱니파형을 발생하는 톱니파형발생기와; 상기 톱니파형발생기에서 출력되는 톱니파의 주파수를 가변시키기 위한 기준파형을 발생하는 주파수가변파형발생기와; 상기 주파수가변파형발생기와 톱니파형발생기를 혼합하는 혼합수단과; 상기 가산수단의 출력전압과 피드백 전압을 비교하여, PWM제어신호를 출력하는 비교수단을 포함하여 구성된다.A noise reduction circuit according to the present invention for achieving the above object comprises a feedback voltage generated from the second stage of the transformer; A sawtooth waveform generator for generating a sawtooth waveform; A frequency variable waveform generator for generating a reference waveform for varying the frequency of the sawtooth wave output from the sawtooth waveform generator; Mixing means for mixing the frequency variable waveform generator and the sawtooth waveform generator; And comparing means for comparing the output voltage of the adding means with the feedback voltage and outputting a PWM control signal.

본 발명에서, 상기 비교수단은, 별도의 기준전압을 출력하는 전압발생부와;In the present invention, the comparison means, a voltage generator for outputting a separate reference voltage;

상기 전압발생부의 출력값과 피드백 전압을 가산하는 가산기와; 상기 가산기의 출력값과 혼합수단의 출력값을 비교하여 PWM제어신호를 출력하는 비교기를 포함하여 구성된다.An adder for adding an output value of the voltage generator and a feedback voltage; And a comparator for outputting a PWM control signal by comparing the output value of the adder with the output value of the mixing means.

본 발명에서, 상기 비교수단은, 상기 가산기로부터 출력된 전압값을 제어하 는 제어기와; 상기 제어기의 출력값을 제한하는 리미트를 더 포함하여 구성된다.In the present invention, the comparing means includes a controller for controlling the voltage value output from the adder; It further comprises a limit for limiting the output value of the controller.

본 발명에서, 상기 비교수단에서 출력되는 PWM제어신호에 의해서 스위칭동작을 수행하는 스위칭수단을 더 포함하여 구성된다.In the present invention, it further comprises a switching means for performing a switching operation by the PWM control signal output from the comparison means.

본 발명에서, 상기 주파수가변파형발생기는, 사인파형을 발생하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the frequency variable waveform generator is characterized in that for generating a sinusoidal waveform.

이하 본 발명에 따른 노이즈 저감회로에 대해 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the noise reduction circuit according to the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명에 따른 노이즈 저감회로이고, 도 3a는 본 발명에 따른 노이즈 저감회로에 인가되는 랜덤 pwm 입력 파형, 도 3b는 본 발명에 따른 노이즈 저감회로의 제 1 가산기에 전송되는 피드백 전압을 나타내는 파형도, 도 3c는 본 발명에 따른 노이즈 저감회로의 제 2 가산기로부터 출력되는 주파수 가변 톱니파형도, 도 3d는 본 발명에 따른 노이즈 저감회로의 스위칭부 제어를 위한 주파수 가변된 pwm가변신호이다.Figure 2 is a noise reduction circuit according to the present invention, Figure 3a is a random pwm input waveform applied to the noise reduction circuit according to the present invention, Figure 3b is a feedback voltage transmitted to the first adder of the noise reduction circuit according to the present invention 3C is a frequency variable sawtooth waveform output from the second adder of the noise reduction circuit according to the present invention, and FIG. 3D is a frequency variable pwm variable signal for controlling a switching unit of the noise reduction circuit according to the present invention. .

트랜스포머(T)의 일차측 ①에는 전원발생부(10)가 연결되고, 트랜스포머(T)의 일차측 ②에는 일측이 그라운드되고 있는 스위칭소자(S)가 연결되고 있다. 그리고 스위칭소자(S)와 병렬로 다이오드(D1)가 연결되어, 역전류 흐름을 방지한다. 도면에 도시되고 있는 바와 같이 랜덤 PWM 입력신호가 트랜스포머(T)의 일차단으로 입력된다. 트랜스포머(T)의 2차단에는, 다이오드(D1)와 캐패시터(C), 저항(R) 등으로 구성되어, 2차단으로 입력된 전압을 정류하는 부하부(100)가 구성되고 있다. 그리고 상기 부하부(100)는, 제 1 가산기(30)와 연결된다. 이때, 상기 부하부 (100)에서 출력된 전압값은 피드백(FEEBACK) 전압값으로서, 제어부(200)의 제 1 가산기(30)에 입력된다.The power generator 10 is connected to the primary side ① of the transformer T, and the switching element S having one side grounded to the primary side ② of the transformer T is connected. In addition, the diode D1 is connected in parallel with the switching element S to prevent reverse current flow. As shown in the figure, a random PWM input signal is input to the first stage of the transformer T. In the second stage of the transformer T, a load unit 100 composed of a diode D1, a capacitor C, a resistor R, and the like is rectified to rectify the voltage inputted in the second stage. The load unit 100 is connected to the first adder 30. In this case, the voltage value output from the load unit 100 is input to the first adder 30 of the controller 200 as a feedback voltage value.

한편, 그라운드와 연결되어, 별도로 발생되는 기준전압발생부(20)가 구성되고, 기준전압발생부(20)를 통해서 출력되는 기준전압은 제 1 가산기(30)에 전송되된다. On the other hand, it is connected to the ground, a separate reference voltage generator 20 is configured, the reference voltage output through the reference voltage generator 20 is transmitted to the first adder (30).

이에 따라 상기 제 1 가산기(30)는 피드백 전압값과 기준전압값을 가산한다. 그리고 PI 제어기(40)는, 제 1 가산기(30)를 통해서 가산된 값을 리미트(50)로 전달하여 전압제한치를 조정한 후, 비교기(60)의 비반전단자(+)에 입력한다. 반면 상기 비교기(60)의 반전단자(-)는 비교 전압값이 입력된다. 본 발명의 일실시예로서, 비교기(60)로서 OP-AMP를 구성하지만, 사인 파형 IC 등을 사용하는 것도 가능하다.Accordingly, the first adder 30 adds a feedback voltage value and a reference voltage value. The PI controller 40 transmits the value added through the first adder 30 to the limit 50 to adjust the voltage limit value and then inputs the non-inverting terminal (+) of the comparator 60. On the other hand, the comparison voltage value is input to the inverting terminal (-) of the comparator 60. As an embodiment of the present invention, although the OP-AMP is configured as the comparator 60, it is also possible to use a sinusoidal IC or the like.

상기 비교기(60)로 비교 전압값을 입력시키기 위해서, 본 발명에서는 PWM제어 파형발생부(300)를 통해서 출력되는 값을 이용한다. 상기 PWM제어 파형발생부(300)는 톱니파 파형을 출력하는 톱니파형발생기(90)과, 피크치와 주파수가 가변 용이한 사인 파형을 출력하는 사인파형발생기(80)와 두 파형을 가산하는 제 2 가산기(70)로 구성된다. In order to input the comparison voltage value to the comparator 60, the present invention uses the value output through the PWM control waveform generator 300. The PWM control waveform generator 300 includes a sawtooth waveform generator 90 for outputting a sawtooth waveform, a sine waveform generator 80 for outputting a sinusoidal waveform having a variable peak value and frequency, and a second adder for adding two waveforms. It consists of 70.

상기 톱니파형 발생기(90)와 사인파형 발생기(80)로부터 각각 생성된 파형은, 제 2 가산기(70)로 전달된다. 이에 따라 제 2 가산기(70)는 두 파형을 가산하여, 주파수 가변 파형을 생성한다. 본 발명의 실시예에서는, 도면에 도시되고 있는 바와 같이 사인 파형은 50㎐~60㎐ 대역이고, 톱니파형은 50㎑ 대역이다. The waveforms generated from the sawtooth waveform generator 90 and the sinusoidal waveform generator 80 are transmitted to the second adder 70. Accordingly, the second adder 70 adds two waveforms to generate a frequency variable waveform. In the embodiment of the present invention, as shown in the figure, the sinusoidal waveform is 50 Hz to 60 Hz band, and the sawtooth waveform is 50 Hz band.                     

그리고 상기 제 2 가산기(70)를 통과한 신호는, 도 3c에 도시되는 파형도와 같이 주파수가 변하는 톱니파(V3)가 생성되고, 도 3c의 파형의 주파수 가변 톱니파가 비교기(60)의 반전단자(-)에 입력된다.The signal passing through the second adder 70 generates a sawtooth wave V3 whose frequency is changed as shown in the waveform diagram of FIG. 3C, and the frequency variable sawtooth wave of the waveform of FIG. 3C is the inverting terminal of the comparator 60. Is entered in-).

그리고 비교기(60)는, 반전단자(-)에 인가된 주파수 가변되는 톱니파와 리미트(50)를 통과한 피드백 전압을 비교한다. 도 3b에 도시되는 파형(V3는 주파수 가변된 톱니파이고, V6는 제 1 가산기를 통과한 피드백 전압이다.)이 비교기에서 비교되어, 비교 결과 비교기(60)의 출력단은 도 3a에 도시되는 바와 같이 스위치 주파수가 변하는 랜덤 PWM(V4)를 발생한다. 그 결과 랜덤 PWM 출력으로, 트랜스포머(T)의 1차단에 연결되고 있는 스위칭소자(S)가 동작제어된다. 그 결과 상기 스위칭소자(S)가 동작하여 PWM제어를 수행함으로서, 스위칭동작에 따른 노이즈가 저감된다.The comparator 60 compares the sawtooth wave with the frequency variable applied to the inverting terminal (−) and the feedback voltage passing through the limit 50. The waveform shown in FIG. 3B (V3 is a frequency variable sawtooth pie, V6 is a feedback voltage passing through the first adder) is compared in the comparator, and the output terminal of the comparison result comparator 60 is shown in FIG. 3A. Generates a random PWM (V4) that changes the switch frequency. As a result, the switching element S connected to the first stage of the transformer T is controlled by the random PWM output. As a result, the switching element S operates to perform PWM control, thereby reducing noise due to the switching operation.

이와 같이 본 발명은 별도의 마이크로 프로세서를 구비하지 않고도, 사인파형과 톱니파형의 발생으로부터 주파수 가변되는 톱니파와 피드백 전압을 이용한 기준전압을 서로 비교하여 출력된 결과를 이용해서 스위칭소자의 PWM제어를 수행한다.As described above, the present invention compares the reference voltage using the sawtooth wave and the feedback voltage which are variable in frequency from the generation of the sine wave and the sawtooth wave without the need for a separate microprocessor, and performs the PWM control of the switching device using the output result. do.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명은, 사인파형과 톱니파 파형을 이용해 주파수 가변하고, 주파수 가변된 파형을 이용해서 PWM제어를 수행하여 노이즈를 저감하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 한다.As described above, according to the present invention, it is a basic technical idea to reduce the noise by performing a PWM control using a sine wave and a sawtooth wave waveform, and using the frequency-variable waveform.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 지 재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by the claims, and various changes and modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the claims. It is self-evident.

따라서 본 발명에 따른 노이즈 저감회로로 인해서 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다. 본 발명은 스위칭소자의 PWM제어를 위해서 고가의 제어장치(마이크로 프로세서 등)를 구성하지 않고도, 간단한 사인 파형 및 톱니파형을 발생하여 PWM제어함으로서, 비용을 절감하면서 노이즈를 저감시키는 것이 가능해진다.
Therefore, the following effects can be expected due to the noise reduction circuit according to the present invention. The present invention can generate a simple sine waveform and a sawtooth waveform and control the PWM without configuring an expensive control device (microprocessor or the like) for PWM control of the switching element, thereby reducing noise while reducing costs.

Claims (5)

트랜스포머의 2차단으로부터 발생되는 피드백 전압과;A feedback voltage generated from the second stage of the transformer; 톱니파형을 발생하는 톱니파형발생기와;A sawtooth waveform generator for generating a sawtooth waveform; 상기 톱니파형발생기에서 출력되는 톱니파의 주파수를 가변시키기 위한 기준파형을 발생하는 주파수가변파형발생기와;A frequency variable waveform generator for generating a reference waveform for varying the frequency of the sawtooth wave output from the sawtooth waveform generator; 상기 주파수가변파형발생기와 톱니파형발생기를 혼합하는 혼합수단과;Mixing means for mixing the frequency variable waveform generator and the sawtooth waveform generator; 상기 가산수단의 출력전압과 피드백 전압을 비교하여, PWM제어신호를 출력하는 비교수단을 포함하여 구성되는 노이즈 저감회로.And a comparison means for comparing the output voltage of the adding means with a feedback voltage and outputting a PWM control signal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 비교수단은, The comparison means, 별도의 기준전압을 출력하는 전압발생부와;A voltage generator for outputting a separate reference voltage; 상기 전압발생부의 출력값과 피드백 전압을 가산하는 가산기와;An adder for adding an output value of the voltage generator and a feedback voltage; 상기 가산기의 출력값과 혼합수단의 출력값을 비교하여 PWM제어신호를 출력하는 비교기를 포함하여 구성되는 노이즈 저감회로.And a comparator for comparing the output value of the adder with the output value of the mixing means and outputting a PWM control signal. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 비교수단은,The comparison means, 상기 가산기로부터 출력된 전압값이 일정하게 흐르도록 안정화하는 제어기 와;A controller which stabilizes the voltage value output from the adder to flow constantly; 상기 제어기의 출력값을 제한하는 리미트를 더 포함하여 구성되는 노이즈 저감회로.And a limit for limiting an output value of the controller. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 비교수단에서 출력되는 PWM제어신호에 의해서 스위칭동작을 수행하는 스위칭수단을 더 포함하여 구성되는 노이즈 저감회로.Noise reduction circuit further comprises a switching means for performing a switching operation by the PWM control signal output from the comparison means. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 주파수가변파형발생기는, 사인파형을 발생하는 것을 특징으로 하는 노이즈 저감회로.And the frequency variable waveform generator generates a sinusoidal waveform.
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