KR20060059172A - 완충용 인덕터 기능을 수행할 수 있는 변압기를 구비한전기 회로 및 이를 이용한 자기 자극기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전기회로는, 전원부; 상기 전원부로부터의 전류를 정류하는 정류수단; 상기 정류수단을 통해 상기 전원부에 그 1차측 인덕터가 연결된 변압기; 상기 변압기 1차측 인덕터에 대응하는 변압기 2차측 인덕터에 연결되고, 상기 전원부로부터 상기 변압기 1차측 인덕터를 통해서 전력이 공급되면, 상기 변압기 2차측으로부터 이 전력을 제공받아 캐패시터 양단에 전하로 축적할 수 있는 캐패시터; 상기 캐패시터 및 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되어 상기 전력 공급시 캐패시터에 축적된 전하가 상기 변압기 쪽으로 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지 수단; 상기 캐패시터에 축적된 전하를 방전전류로서 제공받아 자기장을 형성하는 방전용 인덕터; 상기 캐패시터에서 방전용 인덕터로 일방향으로 흐르는 방전전류의 흐름을 온/오프하는 제1 스위칭 수단; 상기 방전용 인덕터로부터 상기 캐패시터로 일방향으로만 전류를 흐르게 하는 바이패스 수단; 을 포함하는 것으로서, 상기 방전전류는 상기 방전용 인덕터 및 캐패시터 사이에서 상기 제1 스위칭 수단 및 바이패스 수단을 거쳐 L-C 공진을 할 수 있고, 상기 방전전류가 L-C 공진을 하면서 상기 방전용 인덕터에 자기장을 발생시키면 상기 전원부는 상기 변압기를 거쳐 상기 캐패시터에 이 자기장 발생에 따른 손실된 전력을 보충하고, 상기 변압기 2차측 인덕터는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 상대적으로 큰 인덕턴스를 가진 것으로서, 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때에는 전력 공급 수단으로 사용되고 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류의 흐름을 감쇄시키는 완충용 인덕터로 사 용되고, 상기 L-C 공진시에 상기 정류수단은 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 흐를 수 있는 역전류를 차단하는 것을 특징으로 한다.

Description

완충용 인덕터 기능을 수행할 수 있는 변압기를 구비한 전기 회로 및 이를 이용한 자기 자극기{AN ELECTRIC CIRCUIT, HAVING TRANSFORMER WHICH CAN FUNCTION AS A BUFFER INDUCTOR, AND MAGNETIC STIMULATOR THEREWITH }

도 1은 요실금 치료기로서 사용되는 자기 자극기의 모식도.

도 2는 두뇌 자극기로서 사용되는 자기 자극기의 모식도.

도 3은 종래의 자기 자극기에 대한 회로도.

도 4a는 변압기 1차측에 정류회로만 존재하는 본 발명의 한 실시예를 나타내는 회로도.

도 4b는 상기 도 4a의 동작파형 도면.

도 4c는 변압기 1차측에 전류제한수단이 존재하는 본 발명의 한 실시예를 나타내는 회로도.

도 5a 및 도 5b는 도 4의 실시예 중 정류수단으로서 반파정류 및 전파정류 수단을 포함한 본 발명의 회로도

도 6a 및 도 6b는 각각 플라이백 전력 공급 방식을 사용하는 본 발명의 또 다른 실시예에 대한 회로도 및 그 동작파형.

도 7은 제1 스위칭 수단을 피드백 제어하는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 회로도.

도 8은 변압기 1차측에 정류회로 대신 스위칭 소자를 포함한 본 발명의 한 실시예를 나타내는 회로도.

도 9는 정류회로와 스위칭 수단이 변압기 1차측에 배치된 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 회로도.

본 발명은 의료용 자기 자극기에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 전원장치인 스위칭 전원의 변압기가 전류제한용 인덕터 역할을 함께 수행하는 의료용 자기 자극기 및 그 전기회로에 관한 것이다.

치료용으로 사용되는 자기 자극기 (magnetic stimulator )는 전기 자극기(electric stimulator)에 비해 통증이 현저히 작으며 치료부위에 근접하여 발생시킨 자력에 의해 치료부위에 전류를 발생시키는 비접촉식이므로, 피부 표면 또는 전극을 삽입하기가 어려운 뇌부위나 척추 신경을 자극할 수 있는 장치로 각광받고 있다.

이러한 자기 자극기는 기본적으로 자극에 필요한 에너지를 저장하는 커패시터와 이를 방전하여 강한 자계를 형성시키는 코일로 구성되어 있다. 즉, 코일에 짧고 강한 전류를 주입하면 펄스 형태의 자계가 형성되고, 이 시변자계는 인체조직 내에 와전류(eddy current)를 유발시켜, 마치 전기 신경 자극법에서 전극을 통하여 주입된 전류가 신경을 자극하는 것과 같은 원리로 신경을 자극하게 되는 것이다.

이러한 자기 자극기가 사용되는 대표적인 예 중 하나는, 요실금 치료기로서 도 1은 종래의 비접촉성 요실금 치료기의 한 형태를 모식적으로 도시한 것이다.

그 치료 과정을 간단히 설명하면, 의자 형태의 치료기 하부에 자기장을 발생시키는 자기장 발생장치가 배치되고 의자상에는 환자가 앉은 상태에서, 코어를 감고 있는 코일에 펄스 전류를 공급하면 전류는 코어내부에 자기장을 발생시킨다. 이 자기장은 코어의 두 단부사이에서 자기장 폐쇄 루프를 형성하는데, 이 폐쇄 루프 중간에 환자의 환부가 위치하고 있으므로, 결국 이 자기장에 의해 환부에는 다시 와전류가 유도됨으로써 환부를 전기적으로 자극하는 것이다.

도 2는 자기 자극기가 사용되는 또 다른 예인 두뇌 자극기를 도시한 것으로서, 환자의 두뇌(130)부위에 역시 자기장 발생장치(132)를 배치하여 전술한 것과 동일한 원리로 역시 자기장 및 와전류로서 뇌를 자극하는 것이다.

이러한 자기 자극기가 치료 효과를 내기 위한 충분한 강도의 와전류를 발생시키기 위해서는, 수 테슬라(tesla) 정도의 자계를 수백 마이크로 초(㎲)폭의 펄스로 발생시켜야 한다.

도 3은 본 발명의 출원인이 종전에 개발한 자기 자극기의 전원 회로를 도시한 것으로서, 전술한 강도의 자계를 만들어 낼 수 있는 회로이다. 이하에서는 이 회로의 작동 방식에 대해 설명한다.

먼저, 교류 전원부가 통상의 110V~ 220V, 50hz ~ 60Hz 등의 교류 전원(Vs)을 제공하면 변압기(T)는 이를 승압하고, 승압된 전류(I4)는 브릿지 다이오드(B)에서 전파 정류된다. 정류된 전류(I1)는 저항(R1) 및 코일(L1)을 통하여 캐패시터에 충 전된다. 이 때 저항(R1)은 전류(I1) 중 과전류를 제한하여 관련 회로들을 보호하며, 코일(L1)도 회로에 흐를 수 있는 과전류를 방지하는 역할을 수행한다.

캐패시터가 방전이 가능할 정도(+Vc)로 충전되면 스위치(S2)를 온 상태로 전환하여 방전코일(L2)에 순간적으로 많은 전류(I2)를 흘려주면서 방전을 시작한다. 방전 초기시 캐패시터가 +Vc 전압인 상태에서는 방전코일(L2)로만 전류(I2)가 흐르고 전류(I1)의 역방향(-I1)으로는 다이오드 등에 막혀 전류가 거의 흐르지 않게 된다. 방전코일(L2)에 흐르는 전류(I2)는 캐패시터의 전압(Vc)이 0 V일때 최대가 되며, 그 후 이 에너지는 처음과는 반대극성으로 캐패시터에 충전된다(-Vc).

이러한 방전과정 중에 만약 저항(R1), 코일(L1)이 존재하지 않으면 방전코일(L2)과 브릿지 다이오드는 하나의 폐쇄된 루프를 형성하므로, 전류(I2)는 캐패시터를 반대극성으로 충전하는 대신에 브릿지 다이오드와 스위치(S2)를 통하여 다시 방전코일(L2)로 흐르면서 각 소자 및 도선의 저항에 의해 열 에너지로 소모된다. 그 뿐만 아니라, 이 때 흐르는 전류는 캐패시터에 충전된 전류가 한꺼번에 흐르는 과전류이므로 변압기(T)를 통해 입력 교류전원부(Vs)에 심각한 손상을 주게 된다.

하지만 상대적으로 매우 큰 인덕턴스를 가진 코일(L1)이 회로상에 존재하면, 캐패시터에 의한 방전 주파수가 매우 높기 때문에 전술한 브릿지 다이오드 및 코일(L1)를 통하여 흐르는 전류는 대부분 차단되고 그 대신 캐패시터에 반대극성(-Vc)으로 충전되게 된다. 이는 상대적으로 큰 저항을 가진 저항(R1)을 이용한 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그 후, 반대극성으로 충전된 전하는 반대 방향의 전류(-I2)로 다시 한 번 방 전코일(L2)을 지나면서 자극을 발생시킨다. 이때도 분기점(a)에서 변압기쪽으로의 전류(I3)가 발생할 수 있지만 역시 방전 주파수가 매우 크므로 코일(L1) 및/또는 저항(R1)에 의해 거의 흐르지 못하게 되고 대부분은 반대방향 전류(-I2)로 흘러 방전코일(L2)에 자기장을 일으키는데 사용된다.

전술한 회로에서 코일(L1) 은 없어서는 안 되는 중요한 구성요소이다. 또한 전술한 바와 같이 이 코일은 그 특성상 방전코일(L2)보다 그 인덕턴스가 매우 커야 한다.

이러한 큰 인덕턴스 때문에 코일(L1)은 그 실제 크기가 약 10cm×10cm×5cm 로서 비교적 크고 그 중량도 1kg 이상인 형태로 만들어지므로, 상기 회로를 콤팩트하게 구성하는데 방해가 된다.

또한 이 때문에 장치의 제조원가가 크게 상승한다는 문제점을 안고 있다.

더 큰 문제는 도시된 바와 같이 전원 충전 경로상에 상기 코일(L1) 및/또는 저항(R1)이 직렬로 연결되어 있으므로 전원충전시에 항상 전력의 일부를 여기서 손실하게 되는 것이다. 더우기, 이렇게 손실되는 전력은 모두 열로 변하므로 발열 및 그에 따른 냉각 문제도 심각해진다.

따라서 이처럼 필수적임에도 불구하고 제조원가의 상승과 전력손실 등을 불러오는 상기 코일 및/또는 저항에 대해서 여러가지 변형 설계의 필요성이 요구되는 상황이며 본 발명은 이러한 필요성에 대한 대응으로 개발된 것이다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 상기 완충용 인덕터 의 역할을 변압기 2차측의 인덕터가 수행하도록 제작하여 별도로 완충용 인덕터를 구비하지 않아도 되는 새로운 전기회로 및 이를 이용한 자기 자극기의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기회로는, 전원부; 상기 전원부로부터의 전류를 정류하는 정류수단; 상기 정류수단을 통해 상기 전원부에 그 1차측 인덕터가 연결된 변압기; 상기 변압기 1차측 인덕터에 대응하는 변압기 2차측 인덕터에 연결되고, 상기 전원부로부터 상기 변압기 1차측 인덕터를 통해서 전력이 공급되면, 상기 변압기 2차측으로부터 이 전력을 제공받아 캐패시터 양단에 전하로 축적할 수 있는 캐패시터; 상기 캐패시터 및 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되어 상기 전력 공급시 캐패시터에 축적된 전하가 상기 변압기 쪽으로 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지 수단; 상기 캐패시터에 축적된 전하를 방전전류로서 제공받아 자기장을 형성하는 방전용 인덕터; 상기 캐패시터에서 방전용 인덕터로 일방향으로 흐르는 방전전류의 흐름을 온/오프하는 제1 스위칭 수단; 상기 방전용 인덕터로부터 상기 캐패시터로 일방향으로만 전류를 흐르게 하는 바이패스 수단; 을 포함하는 것으로서, 상기 방전전류는 상기 방전용 인덕터 및 캐패시터 사이에서 상기 제1 스위칭 수단 및 바이패스 수단을 거쳐 L-C 공진을 할 수 있고, 상기 방전전류가 L-C 공진을 하면서 상기 방전용 인덕터에 자기장을 발생시키면 상기 전원부는 상기 변압기를 거쳐 상기 캐패시터에 이 자기장 발생에 따른 손실된 전력을 보충하고, 상기 변압기 2차측 인덕터는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 상대적으로 큰 인덕턴스를 가진 것으로서, 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때에는 전력 공급 수단으로 사용되고 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류의 흐름을 감쇄시키는 완충용 인덕터로 사용되고, 상기 L-C 공진시에 상기 정류수단은 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 흐를 수 있는 역전류를 차단하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 전원부와 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되는 제2 스위칭 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기회로가 사용될 수 있으며, 이 제 2 스위칭 수단은 플라이백이나 포워드 방식으로 전원을 공급하는 경우 변압기 1차측의 회로를 온/오프제어하는 수단으로 사용되거나 또는 변압기 1차측 및 전원부로 흐를 수 있는 역전류 또는 과전류를 차단하는 수단으로 사용된다.

본 발명은 또한, 전원부, 상기 전원부로부터 전력을 공급받아 자기장을 발생시키는 회로부, 상기 회로부를 제어하는 제어부를 포함한 치료용 자기장 펄스를 발생시키는 자기 자극기에 관한 것으로서, 상기 회로부는 상기 전원부로부터의 전류를 정류하는 정류수단; 상기 정류수단을 통해 상기 전원부에 그 1차측 인덕터가 연결된 변압기; 상기 변압기 1차측 인덕터에 대응하는 변압기 2차측 인덕터에 연결되고, 상기 전원부로부터 상기 변압기 1차측 인덕터를 통해서 전력이 공급되면, 상기 변압기 2차측으로부터 이 전력을 제공받아 캐패시터 양단에 전하로 축적할 수 있는 캐패시터; 상기 캐패시터 및 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되어 상기 전력 공급시 캐패시터에 축적된 전하가 상기 변압기 쪽으로 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지 수단; 상기 캐패시터에 축적된 전하를 방전전류로서 제공받아 자기장을 형 성하는 방전용 인덕터; 상기 캐패시터에서 방전용 인덕터로 일방향으로 흐르는 방전전류의 흐름을 온/오프하는 제1 스위칭 수단; 상기 방전용 인덕터로부터 상기 캐패시터로 일방향으로만 전류를 흐르게 하는 바이패스 수단; 을 포함하는 것으로서, 상기 방전전류는 상기 방전용 인덕터 및 캐패시터 사이에서 상기 제1 스위칭 수단 및 바이패스 수단을 거쳐 L-C 공진을 할 수 있고, 상기 방전전류가 L-C 공진을 하면서 상기 방전용 인덕터에 자기장을 발생시키면 상기 전원부는 상기 변압기를 거쳐 상기 캐패시터에 이 자기장 발생에 따른 손실된 전력을 보충하고, 상기 변압기 2차측 인덕터는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 상대적으로 큰 인덕턴스를 가진 것으로서, 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때에는 전력 공급 수단으로 사용되고 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류의 흐름을 감쇄시키는 완충용 인덕터로 사용되고, 상기 L-C 공진시에 상기 정류수단은 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 흐를 수 있는 역전류를 차단하고, 상기 L-C 공진에 의해 상기 방전용 인덕터에서 자기장이 발생하면 이 자기장을 환자의 환부에 침투시켜 환부내에 유도 전류를 발생시키는 것을 특징으로 한다. 또한 상기에서, 상기 전원부와 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되는 제2 스위칭 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기자극기가 사용될 수 있다.

본 발명은 또한, 전원부; 상기 전원부로부터의 전류를 정류하는 정류수단; 상기 정류수단을 통해 상기 전원부에 그 1차측 인덕터가 연결된 변압기; 상기 변압기 1차측 인덕터에 대응하는 변압기 2차측 인덕터에 연결되고, 상기 전원부로부터 상기 변압기 1차측 인덕터를 통해서 전력이 공급되면, 상기 변압기 2차측으로부터 이 전력을 제공받아 캐패시터 양단에 전하로 축적할 수 있는 캐패시터; 상기 캐패시터 및 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되어 상기 전력 공급시 캐패시터에 축적된 전하가 상기 변압기 쪽으로 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지 수단; 상기 캐패시터에 축적된 전하를 방전전류로서 제공받아 자기장을 형성하는 방전용 인덕터; 상기 캐패시터에서 방전용 인덕터로 일방향으로 흐르는 방전전류의 흐름을 온/오프하는 제1 스위칭 수단; 상기 방전용 인덕터로부터 상기 캐패시터로 일방향으로만 전류를 흐르게 하는 바이패스 수단; 상기 전원부와 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되는 제2 스위칭 수단;을 포함하는 것으로서, 상기 방전전류는 상기 방전용 인덕터 및 캐패시터 사이에서 상기 제1 스위칭 수단 및 바이패스 수단을 거쳐 L-C 공진을 할 수 있고, 상기 방전전류가 L-C 공진을 하면서 상기 방전용 인덕터에 자기장을 발생시키면 상기 전원부는 상기 변압기를 거쳐 상기 캐패시터에 이 자기장 발생에 따른 손실된 전력을 보충하고, 상기 변압기 2차측 인덕터는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 상대적으로 큰 인덕턴스를 가진 것으로서, 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때에는 전력 공급 수단으로 사용되고 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류의 흐름을 감쇄시키는 완충용 인덕터로 사용되고, 상기 전원부가 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때 플라이백 방식으로 전력을 공급할 수 있도록 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 연결되는 경로를 상기 제2 스위칭 수단이 온/오프 제어하고, 상기 L-C 공진시에 상기 정류수단은 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 흐를 수 있는 역전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 전기회로에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 전원부, 상기 전원부로부터 전력을 공급받아 자기장을 발생시키는 회로부, 상기 회로부를 제어하는 제어부를 포함한 것으로서, 치료용 자기장 펄스를 발생시키는 자기 자극기에 관한 것으로서, 상기 회로부는, 상기 전원부로부터의 전류를 정류하는 정류수단; 상기 정류수단을 통해 상기 전원부에 그 1차측 인덕터가 연결된 변압기; 상기 변압기 1차측 인덕터에 대응하는 변압기 2차측 인덕터에 연결되고, 상기 전원부로부터 상기 변압기 1차측 인덕터를 통해서 전력이 공급되면, 상기 변압기 2차측으로부터 이 전력을 제공받아 캐패시터 양단에 전하로 축적할 수 있는 캐패시터; 상기 캐패시터 및 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되어 상기 전력 공급시 캐패시터에 축적된 전하가 상기 변압기 쪽으로 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지 수단; 상기 캐패시터에 축적된 전하를 방전전류로서 제공받아 자기장을 형성하는 방전용 인덕터; 상기 캐패시터에서 방전용 인덕터로 일방향으로 흐르는 방전전류의 흐름을 온/오프하는 제1 스위칭 수단; 상기 방전용 인덕터로부터 상기 캐패시터로 일방향으로만 전류를 흐르게 하는 바이패스 수단; 상기 전원부와 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되는 제2 스위칭 수단; 을 포함하는 것으로서, 상기 방전전류는 상기 방전용 인덕터 및 캐패시터 사이에서 상기 제1 스위칭 수단 및 바이패스 수단을 거쳐 L-C 공진을 할 수 있고, 상기 방전전류가 L-C 공진을 하면서 상기 방전용 인덕터에 자기장을 발생시키면 상기 전원부는 상기 변압기를 거쳐 상기 캐패시터에 이 자기장 발생에 따른 손실된 전력을 보충하고, 상기 변압기 2차측 인덕터는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 상대적으로 큰 인덕턴스를 가진 것으로서, 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때에는 전력 공급 수단으로 사용되고 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류의 흐름을 감쇄시키는 완충용 인덕터로 사용되고, 상기 전원부가 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때 플라이백 방식으로 전력을 공급할 수 있도록 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 연결되는 경로를 상기 제2 스위칭 수단이 온/오프 제어하고, 상기 L-C 공진시에 상기 정류수단은 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 흐를 수 있는 역전류를 차단하고, 상기 L-C 공진에 의해 상기 방전용 인덕터에서 자기장이 발생하면 이 자기장을 환자의 환부에 침투시켜 환부내에 유도 전류를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한, 전원부; 상기 전원부에 그 1차측 인덕터가 연결된 변압기; 상기 변압기 1차측 인덕터에 대응하는 변압기 2차측 인덕터에 연결되고, 상기 전원부로부터 상기 변압기 1차측 인덕터를 통해서 전력이 공급되면, 상기 변압기 2차측으로부터 이 전력을 제공받아 캐패시터 양단에 전하로 축적할 수 있는 캐패시터; 상기 캐패시터 및 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되어 상기 캐패시터에 직류를 공급하고 동시에 상기 전력 공급시 캐패시터에 축적된 전하가 상기 변압기 쪽으로 역류하는 것을 방지하기 위한 정류/역류방지 수단; 상기 캐패시터에 축적된 전하를 방전전류로서 제공받아 자기장을 형성하는 방전용 인덕터; 상기 캐패시터에서 방전용 인덕터로 흐르는 방전전류의 흐름을 온/오프하는 제1 스위칭 수단; 상기 방전용 인덕터로부터 상기 캐패시터로 일방향으로만 전류를 흐르게 하는 바이패스 수단; 상기 전원부와 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되는 제2 스위칭 수단; 을 포함하는 것으로서, 상기 방전전류는 상기 방전용 인덕터 및 캐패시터 사이에서 상기 제1 스 위칭 수단 및 바이패스 수단을 거쳐 L-C 공진을 할 수 있고, 상기 방전전류가 L-C 공진을 하면서 상기 방전용 인덕터에 자기장을 발생시키면 상기 전원부는 상기 변압기를 거쳐 상기 캐패시터에 이 자기장 발생에 따른 손실된 전력을 보충하고, 상기 변압기 2차측 인덕터는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 상대적으로 큰 인덕턴스를 가진 것으로서, 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때에는 전력 공급 수단으로 사용되고 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류의 흐름을 감쇄시키는 완충용 인덕터로 사용되고, 상기 전원부가 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때 플라이백 방식으로 전력을 공급할 수 있도록 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 연결되는 경로를 상기 제2 스위칭 수단이 온/오프 제어하고 동시에 상기 L-C 공진시에 오프되어 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 흐를 수 있는 역전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 전기회로 및 이러한 전기회로를 이용한 자기자극기에 관한 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해서 상세히 설명한다.

도 4a는 본 발명의 기본적인 실시예를 나타내는 회로도로서, 완충용 인덕터가 변압기 2차측 인덕터와 일체형으로 제작되거나 또는 변압기 2차측 인덕터가 완충용 인덕터 역할을 수행할 수 있도록 구성된 본 발명의 자기 자극기의 회로 구성도를 나타낸 것이다.

상기 회로의 좌측에 위치한 전원부, 즉 변압기 1차측(Np)에는 전체 회로 시 스템에 전력을 공급하는 교류 전원(Vs), 이로부터 공급된 교류 전류를 전파정류 또는 반파정류하는 정류회로, 그리고 변압과 함께 캐패시터 쪽에 전력을 공급하기 위한 변압기(TS) 등이 포함되어 있다.

변압기 2차측(Ns)에는 방전용 인덕터(L2)에 전력을 공급하는 캐패시터(C)가 배치되어 있으며, 캐패시터에 전류 공급시 이에 축적된 전하가 변압기 쪽으로 역류하는 것을 방지하는 수단의 한 예인 다이오드(D1)가 변압기와 캐패시터간에 구성되어 있다. 이 역류 방지 수단은 상기 다이오드 외에도 역류방지 기능을 수행할 수 있는 것이라면 어떤 형태의 소자도 가능하다.

캐패시터(C)의 우측에는 이 캐패시터와의 사이에서 전류를 L-C 공진하며 자기 자극 펄스를 발생시키는 방전용 인덕터(L2)가 상기 공진을 위한 경로를 제공하는 SCR 및 바이패스 다이오드(D3)를 두고 연결되어 있다.

상기 SCR은 캐패시터와 방전용 인덕터(L2) 사이를 개폐하는 스위치 역할을 수행하는 것이다.

상기 회로에서 주목할 점은 도 3에서 문제가 되었던 코일(L1, 이하 완충용 인덕터라 한다) 및/또는 저항(R1, 이하 완충용 저항이라 한다)이 물리적으로 따로이 존재하지 않는다는 것이다. 따라서 이들이 가졌던 문제점들이 원천적으로 발생하지 않는다는 장점을 가지지만, 한편 이들이 가졌던 필수적인 기능인 L-C 공진에서의 캐패시터 충전 및 변압기 1차측으로의 과전류 제한 기능이 어떻게 되었는가가 문제이다. 이에 대해서는 먼저 상기 회로의 동작 파형을 살펴본 후 그 해결방법을 설명한다.

도 4b는 도 4a 회로의 동작 파형을 도시한 것이다.

먼저 캐패시터 전압(Vc)의 변화를 살펴보면, 초기 상태인 시간 T0 이전에는 캐패시터에 전압 Vc 만큼 충전될 때까지 전원(Vs) 및 정류회로, 변압기 등을 거쳐 전류가 공급된다.

충분한 방전 전압인 Vc가 축적된 시간 T0에서 이 캐패시터의 방전을 막고 있던 스위칭 수단인 SCR이 온(on) 되면, 캐패시터에 축적된 전하는 급작스럽게 방출되어 사인파(sine wave)로 증가하는 전류 I3 가 되면서 방전용 인덕터(L2)로 공급되고, 이 전류 I3 는 방전용 인덕터(L2)에서 최초의 펄스 자기장을 생성한다.

시간이 지날수록 전류 I3 는 커지다가 캐패시터의 전압이 0이 되는 시간 T1을 정점으로 그 세기가 다시 감소한다. 또한 방전용 인덕터(L2)를 거친 전류 I3 는 루프를 돌아 캐패시터(C)를 처음과는 반대 극성으로 충전하기 시작한다.

시간 T2가 될 때까지 전류 I3는 방전용 인덕터(L2)를 거치면서 캐패시터를 처음 극성과는 반대로 충전한다. 그 다음, T2 이후가 되면 전류는 처음과는 반대 방향인 -I3로 흐르면서 L2에 다시 한 번 펄스 자기장을 형성한 후 캐패시터를 처음과 동일한 극성으로 재충전하기 시작한다. 이러한 현상은 캐패시터(C)에 누적되어 있던 전하가 모두 소진되어 반대측으로 이동하는 처음과 시간 T4까지 계속된다.

이렇게 처음의 극성으로 재충전된 캐패시터의 최대 전압은, 도선내 다른 저항을 무시한다면 상기 펄스 자기장을 두 번 형성하면서 소모된 값만큼 감소된 Vc- 2Vf가 된다.

따라서 다음 방전 사이클을 위해 시간 T4에서 시간 T5 동안 캐패시터의 감소 된 전력을 전원(Vs)로부터 보충하는 단계를 수행하는데, 이 손실보충 단계에서 비로소 변압기 1차측 스위칭 소자를 온(on)하여 정류된 전류 I0 가 흐르게 하고, 이로부터 I1 을 유도하여 캐패시터를 충전한다. 또한 이 단계에서 사용되는 충전방식에는 포워드 방식 및 플라이백 방식 모두가 가능하다.

시간 T5 이후 캐패시터의 전압이 Vc만큼 충전되면, 필요한 경우 시스템을 안정화시킨 후 시간 T6에서 다시 SCR을 온시켜 전술한 방전 사이클을 되풀이한다.

일반적인 상식대로라면 도 4a의 회로는 도 3의 회로처럼 완충용 인덕터 또는 완충용 저항이 존재하지 않으므로 시간 T2부터 시간 T4동안 분기점(a)에서 흐르는 전류 I3 는 캐패시터보다는 변압기 2차측으로 흐르는 I1 전류가 되어 변압기와 방전용 인덕터(L2)사이를 돌면서 열로 소모되는 것이 타당해 보인다.

하지만, 본 발명의 도 4의 회로에서는 변압기 2차측(Ns) 코일의 인덕턴스를 방전용 인덕터(L2)의 인덕턴스에 비해 약 10배 이상 ~ 1000배 가까이 큰 값을 가지도록 구성함으로써, 시간 T2부터 시간 T4동안 분기점(a)를 지나는 대부분의 I3 가 캐패시터쪽으로 흘러 캐패시터를 반대 극성으로 충전하는데 사용할 수 있게 구성하였다. 이러한 구조 때문에 종래기술의 완충용 인덕터 또는 완충용 저항을 사용하지 않아도 되는 것이다.

또한, 도 4b에 도시되어 있듯이, 이처럼 두 인덕터가 큰 인덕턴스 차이를 갖는다 하더라도 시간 T1에서 시간 T3사이에서 I3 중 일부는 분기점(a)에서 I1 으로 흐르게 되는데, 이 I1 은 전술한 바와 같이 변압기 2차측을 흐르면서 전원(Vs)을 파괴하거나 적어도 강한 전기적 충격을 줄 정도의 유도 기전력 및 그에 따른 과전 류 또는 역전류 -I0 를 변압기 1차측에 발생시킬 수 있다.

하지만, 도 4a의 변압기 1차측 회로에서는 상기 정류회로가 존재하고 있어 항상 I0방향으로만 전류가 흐르게 되어 있으므로 전류회로를 구성하는 부품, 가령 다이오드 등에 항복이나 절연파괴가 발생하지 않는 한 -I0가 흐를 수 없고 따라서 이러한 문제점은 해결되도록 구성되어 있다.

본 발명의 상기 실시예는 이처럼 자기 자극기 회로에서, 종래에는 필수요소였던 완충용 인덕터 및/또는 완충용 저항을 제거하고 그 대신에 변압기 2차측의 인덕터가 이 기능을 대신 수행하도록 구성함과 동시에, 변압기 1차측에는 전원의 안전한 보호를 위해 정류수단을 구성한 것을 핵심적인 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 회로를 해석해 보면 도 3의 회로에서 사용된 종래의 완충용 인덕터(L1)가 본 발명의 회로에서는 없어진 것이라 하기는 어렵고, 대신 이것이 변압기 2차측 인덕터(Ns)와 물리적으로 일체형으로 구성된 것으로 보는 것이 더욱 타당한데, 왜냐하면 이 2차측 인덕터가 시간상으로는 명백하게 두 역할을 구분하여 수행하기 때문이다.

즉, 전원부가 캐패시터에 전력을 공급하는 시간인 T4에서 T5 구간에서는 상기 2차측 인덕터는 캐패시터에 손실된 전력을 공급하는 변압기 2차측 기능을 수행하지만, 캐패시터가 방전하면서 L-C 공진을 할 때인 시간 T0 에서 T4 구간에서는 명백하게 완충용 인덕터로서만 작용한다.

따라서 이처럼 시간상 분리되는 두 가지 기능을 물리적으로는 하나의 인덕터로 구현함으로써, 본 발명의 자기 자극기는 종래의 그것에 비해 콤팩트하고 효율적 인 회로를 갖게 되는 것이다.

상기 변압기 2차측 인덕터가 변압기 2차측 외에 완충용 인덕터의 역할을 수행하기 위해서는 다음의 조건을 갖추는 것이 바람직하다.

먼저, 전술한 것처럼 그 인덕턴스가 L2의 인덕턴스보다 상대적으로 커야 한다. 이는 전술한 것처럼 캐패시터의 반대 극성 방전시 I1 의 크기를 될 수 있는 한 작게 하기 위해서이다.

이러한 변압기 2차측 인덕턴스의 크기 또는 L2에 대한 인덕턴스 비를 한 예로 들면, 캐패시턴스가 50㎌인 캐패시터의 최대 충전값이 1000V이고 L2의 인덕턴스가 100μH 일 때, 변압기 2차측 인덕터는 그 10배인 약 1mH 정도를 인덕턴스로서 가지는 것 등이다.

하지만, 이러한 인덕턴스 비는 그 크기를 짐작케 하는 하나의 예시에 불과한 것으로서, 사용되는 시스템의 용도 및 타 소자들의 용량에 따라 얼마든지 가변될 수 있는 것이다.

또한, 변압기 2차측 인덕터가 코어(core)를 가지는 경우에는 그 코어의 포화자기값이 큰 것이 좋다. 왜냐하면 인덕터를 이루는 코어의 포화자기값이 작을 경우, I1 에 의해 포화되어 자칫 변압기의 2차측 경로를 쇼트 상태로 만들어 더 이상은 전술한 완충 효과가 발생하지 않는 문제점이 있기 때문이다.

따라서 변압기 2차측 인덕터의 코어는 적어도 캐패시터의 방전시 변압기 2차측으로 흐르는 전류에 의해 포화되지 않을 정도의 포화값을 가진 재료를 사용할 수 있는데 일반적으로 페라이트 계열의 재료 또는 적층형 규소 강판을 이에 사용할 수 있다.

하지만 코어를 갖지 않은 경우에도 코일 자체의 인덕턴스가 충분히 크다면 동일한 효과를 가지므로, 코어가 없는 실시예가 본 발명의 실시예에서 배제되는 것은 아니다.

도 4의 회로에서, 변압기 1차측에 과전류가 흐를 수 있다. 왜냐하면 도면상으로는 변압기 1차측에 저항이 없거나 극히 작은 도선 저항만이 존재하기 때문인데, 전원부로서 정전압원(Vs)을 사용하는 경우에 정류회로에 의해 정류된 직류가 무한정 커질 수 있는 위험이 존재하는 것이다. 즉, 이 직류전류가 실제로는 무한값이 될 수 없다 하더라도 적어도 변압기를 파괴시킬 정도의 크기로 커질 수는 있으므로 이를 방지하는 수단이 필요할 수 있다.

이러한 현상을 방지하기 위해서 도 4c처럼 변압기 1차측에 전류제어 수단을 추가적으로 부착할 수 있다. 이러한 전류제한수단의 역할은 전술한 것처럼 무한 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 것으로서 구체적으로는 적정한 크기를 가진 저항을 사용하거나 또는 스위치를 사용하여 일정 크기 이상의 전류가 흐르면 회로를 오프하도록 구성하는 것이다.

상기 전류제한수단은 과전류의 염려가 있는 경우에 추가적으로 부착할 수 있는 것이므로 본 발명에서 반드시 필요한 필수구성요소는 아니다. 또한, 플라이백 방식의 전원 공급을 위해 변압기 1차측에 스위칭 소자 등이 구성된 경우에는 따로이 전류제한수단을 구비할 필요없이 이 스위칭 소자가 상기 전류제한수단의 역할을 동시에 수행토록 할 수도 있다.

도 5a 및 도 5b는 도 4의 회로에서 정류회로를 좀 더 구체적으로 묘사한 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 5a에서는 정류 다이오드(D0) 를 전원과 변압기 1차측간에 직렬로 연결하여 반파정류한 전류(I0)를 사용하는 예를 도시한 것이다. 반파정류한 전류를 사용할 경우에, 비록 전류의 반은 못쓰게 되고 그에 따라 에너지 효율 및 충전 시간인 전술한 시간 T4 부터 T5 시간이 길어지는 단점이 있지만, 충방전 주파수가 그리 크지 않고 요구되는 자기장 펄스 파워도 작은 경우에는 간단하게 구성하여 사용할 수 있다는 장점이 있다.

도 5b는 브릿지 다이오드(BD, Bridge Diodes)를 이용하여 전파정류된 전류(I0)를 전원으로서 사용하는 경우를 도시한 것이다. 이 경우 작은 전력으로도 빠른 주파수로 캐패시터 충전이 가능하며 에너지 효율이 높다는 장점을 가진다.

상기 도 5a 및 도 5b에서 사용된 다이오드(D0) 또는 브릿지 다이오드는 정류 기능 외에도 변압기 2차측의 전류 흐름에 따라 변압기 1차측으로 유도되어 도시된 것과 반대 방향으로 흐를 수 있는 역전류나 서지(surge) 등으로부터 전원(Vs)을 보호하는 역할도 수행한다. 따라서 이러한 역전류를 막는 기능도 크게 봐서는 본 발명에서 언급하는 정류의 한 형태로 보아야 한다.

상기 도 5의 실시예에서도 변압기 1차측에 전류제한수단을 부착할 수 있음은 당연한 일이다.

도 6a 및 도 6b는 플라이백(flyback) 방식으로 전력을 공급하는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.

주지하다시피, 플라이백 방식의 전력 공급은 SMPS(Switched-Mode Power Supply) 방식 중 하나로서 전원부에서 비교적 낮은 전력을 연결된 변압기 1차측 인덕터에 공급한 후 회로 중간의 스위치를 오프하여 그 공급을 중단하면, 변압기 1차측 인덕터에 축적된 에너지에 의해 변압기 2차측 인덕터에는 유도 전력이 발생하고 이것이 변압기 2차측의 출력단에 공급되는 것이다. 이 경우, 변압기 1차측 회로가 이미 오프되어 있으므로 출력단에 어떤 리액턴스를 가진 소자들이 존재하느냐에 무관하게 2차측 인덕터에 유도된 전력 전체가 출력단에 공급될 것이므로 일정 전력을 안정적으로 공급할 수 있다는 장점을 가지게 된다.

따라서 플라이백 방식은 비교적 낮은 전원을 이용하여 출력단에 고전압 또는 고전류를 구현할 수 있는 방식이다.

도 6a의 회로는 이러한 플라이백 전력 공급방식을 위해 설계된 것으로서, 변압기 1차측 및 전원부 사이에 스위칭 소자가 구성되어 있다. 그리고 이 변압기 1차측 스위칭 소자는 플라이백 전력 공급을 위해 전술한 전력 공급시인 시간 T4에서 T5 동안 짧은 주기로 온/오프를 연속적으로 반복하는 동작을 행하게 된다.

이를 좀 더 상세히 설명하기 위해서 도 6a 회로의 동작 파형을 나타내는 도 6b를 살펴보면, 변압기 1차측의 공급 전류(I0)이 스위칭 소자의 온/오프 제어에 따라 짧은 주기를 갖는 많은 펄스파로 이루어지면 이러한 I0 때문에 변압기 2차측 인덕터에 유도되는 변압기 2차측 전류(I1) 역시 동일한 주기를 가진 펄스파 형태로 발생한다. 그리고 이 2차측 전류는 캐패시터에 축적되는데 매 축적시마다 변압기 1차측이 스위칭 소자에 의해 오프되어 있으므로 2차측 인덕터에 유도되는 모든 에너 지들은 캐패시터에만 쌓이게 된다. 즉, 캐패시터에 축적된 전하량에 무관하게 모든 에너지가 전달되는 것이다. 따라서 본 실시예는 이러한 플라이백 원리를 이용하여 본 발명에서 필요로 하는 고전력을 손쉽게 얻을 수 있다는 장점을 가진 것이다.

도 7은 전원으로부터 캐패시터로 SMPS(Switched-Mode Power Supply)방식으로 전력을 공급할 경우, 캐패시터에 걸리는 전압을 피드백받은 스위칭 소자 제어회로에 의해 적정한 Vc가 될 때까지 스위칭 소자를 제어하는 경우를 도시한 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.

이 실시예는 실시간으로 캐패시터의 전하량에 따라 스위칭 소자를 온/오프 제어함으로써 좀 더 정밀한 플라이백 방식의 전력 공급이 가능해진다는 장점을 가진다.

이러한 피드백 제어 대신에 타이머나 카운터 등을 이용하여 스위칭 소자를 제어할 수도 있으나 그보다는 이러한 피드백 회로가 좀 더 정확하고 안정적이라 할 수 있다. 하지만 본 발명은 상기 피드백 회로 대신 타이머나 카운터 또는 이와 유사한 장치를 사용하여 상기 스위칭 소자를 제어하는 경우 또한 또 다른 실시예로서 포함하는 것이다.

본 발명의 변압기 1차측에 형성된 스위칭 소자는 구체적으로 MOSFET, Bipolar Transistor, IGBT(Insulated Gate Bi-polar Transistor), IPM(Intelligent power modules), GTO(Gate Turn Off Thyristor) 등이 사용될 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 이번에는 변압기 1차측에 정류 회로 자체가 존재하지 않는 경우를 도시한 것이다. 그 외 나머지 회로 부분의 작동 방식 은 전술한 실시예들과 대동소이하다.

변압기 1차측에 정류회로가 존재하지 않으면 교류 전원이 변압기에 공급되는데, 이처럼 교류 전원이 가능한 이유는 변압기 2차측에 다이오드(D1)이 있으므로 캐패시터에는 항상 정류 전압이 전달될 수 있기 때문이다. 따라서 이 경우에 다이오드(D1)은 변압기 2차측에 존재하는 정류/역류방지 수단으로 지칭될 수 있다.

본 실시예는 포워드 방식 및 플라이백 방식 중 어느 한 방법으로 전력 공급이 가능하다.

포워드 방식이라면 변압기 1차측에 직렬연결된 스위칭 소자의 쓰임새는 변압기 1차측에 흐를 수 있는 과전류를 제어하는 역할만 수행하게 된다. 즉, L-C 공진 또는 캐패시터 방전시에 변압기 2차측으로부터 유도되어 변압기 1차측에 흐를 수 있는 유도전류가 전원부에 영향을 미치는 것을 방지하도록 하기 위해서 변압기 1차측에 존재하는 스위칭 소자를 이용하여 변압기 1차측 경로를 오프시키도록 구성하는 것이다. 앞에서 설명된 정류회로에 의한 전원 보호 기능을 스위칭 소자의 오프 상태가 대신하게 되는 것이다.

플라이백 방식으로 전력을 공급하는 방식이라면 상기 스위칭 소자는 플라이백을 위한 스위치로 사용되는 동시에 전술한 변압기 1차측의 전원부를 보호하는 역할도 수행하게 된다. 즉, 스위칭 소자는 전력 공급시에는 온/오프를 반복하며 캐패시터에 전하를 축적하는데 사용되고 캐패시터의 방전 또는 L-C 공진시에는 오프되어 1차측의 전원부로 과전류가 흐르는 것을 막게 된다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 이번에는 정류회로와 스위칭 소자가 모두 1차측에 위치한 형태를 가지며 이는 전술한 도 6a와 동일한 형태이다.

도 9의 회로에서 스위칭 소자는 플라이백 방식의 전원 공급의 스위칭 수단으로 사용되며 동시에 1차측에 흐를 수 있는 역전류 방지기능도 함께 수행한다. 따라서 본 실시예에서는 변압기 1차측의 정류회로는 다만 직류를 공급하기 위한 수단으로만 사용되고 L-C 공진시 1차측의 과전류 방지기능은 스위칭 소자가 오프되어 수행하도록 한 것이 특징점이다.

이러한 구성이 필요한 이유는 공진시 1차측에 흐를 수 있는 역전류가 지나치게 커서 1차측에 구성된 정류회로만으로는 과전류를 막지 못하고 절연파괴(breakdown)가 발생하여 전원이 파괴되거나 충격받을 수 있으므로 아예 회로를 끊어놓기 위해서이다.

본 발명은 자기 자극기 및 그 전기회로에 관한 것으로서, 완충용 인덕터 역할을 전원 공급용 변압기의 2차측 인덕터가 동시에 수행하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명의 자기 자극기는 종래의 그것에 비해 완충용 인덕터를 별도로 구비할 필요가 없으므로, 그로부터 발생하는 열 문제나 전력 손실 등의 문제가 없으면서 동시에 자극기의 회로 부분을 콤팩트하게 구성할 수 있고, 그 생산비용도 절감되는 효과를 가진다.

이러한 본 발명의 기술적 특징을 이해한 당업자라면, 본 발명의 전술한 실시예들을 변형시킨 다양한 회로를 손쉽게 생각해 낼 수 있을 것이다.

가령, 변압기 1차측이나 2차측에 존재하는 다이오드나 브릿지 회로 하나만으로 정류기능을 수행하도록 할 수도 있다. 따라서 본 발명에서 언급한 정류회로는 반드시 변압기 1차측에만 존재할 필요는 없으며 변압기 2차측에 존재하는 정류회로도 가능하다. 또한 변압기 1차측의 스위칭 소자가 있는 경우에도 단순한 포워드 방식이나 하프브릿지 방식 등으로 전류를 공급할 수 있다. 이 경우 스위칭 소자는 변압기 1차측의 역전류 방지기능만 수행하게 되는 것이다.

또한, 본 발명의 스위칭 소자 및 정류회로는 알려진 모든 것들이 사용되어 질 수 있으므로 도시된 것에만 국한되지 않음은 당연한 일이다.

또한, 상기 SCR 대신 유사한 기능을 수행하는 다른 스위칭 수단을 사용하는 것도 가능하다.

따라서 본 발명의 보호범위는 전술한 실시예들에만 국한되는 것이 아니며, 이하의 청구범위에 의해 정해져야 한다.

Claims (37)

1. 전원부;

   상기 전원부로부터의 전류를 정류하는 정류수단;

   상기 정류수단을 통해 상기 전원부에 그 1차측 인덕터가 연결된 변압기;

   상기 변압기 1차측 인덕터에 대응하는 변압기 2차측 인덕터에 연결되고, 상기 전원부로부터 상기 변압기 1차측 인덕터를 통해서 전력이 공급되면, 상기 변압기 2차측으로부터 이 전력을 제공받아 캐패시터 양단에 전하로 축적할 수 있는 캐패시터;

   상기 캐패시터 및 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되어 상기 전력 공급시 캐패시터에 축적된 전하가 상기 변압기 쪽으로 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지 수단;

   상기 캐패시터에 축적된 전하를 방전전류로서 제공받아 자기장을 형성하는 방전용 인덕터;

   상기 캐패시터에서 방전용 인덕터로 일방향으로 흐르는 방전전류의 흐름을 온/오프하는 제1 스위칭 수단;

   상기 방전용 인덕터로부터 상기 캐패시터로 일방향으로만 전류를 흐르게 하는 바이패스 수단;

   을 포함하는 것으로서,

   상기 방전전류는 상기 방전용 인덕터 및 캐패시터 사이에서 상기 제1 스위칭 수단 및 바이패스 수단을 거쳐 L-C 공진을 할 수 있고,

   상기 방전전류가 L-C 공진을 하면서 상기 방전용 인덕터에 자기장을 발생시키면 상기 전원부는 상기 변압기를 거쳐 상기 캐패시터에 이 자기장 발생에 따른 손실된 전력을 보충하고,

   상기 변압기 2차측 인덕터는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 상대적으로 큰 인덕턴스를 가진 것으로서, 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때에는 전력 공급 수단으로 사용되고 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류의 흐름을 감쇄시키는 완충용 인덕터로 사용되고,

   상기 L-C 공진시에 상기 정류수단은 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 흐를 수 있는 역전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 전기회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 전원부와 상기 변압기 1차측 사이에 직렬로 연결되는 제2 스위칭 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 정류수단은 반파정류를 위한 다이오드 및 전파정류를 위한 브릿지 다이오드 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기회로.
4. 제1항에 있어서, 상기 변압기 2차측 인덕터는 적어도 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류에 의해 자기포화되지 않을 정도인 포화값을 가진 코어를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 전기회로.
5. 제1항에 있어서, 상기 변압기 2차측 인덕터의 인덕턴스는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 10배 내지 1000배의 크기를 가진 것을 특징으로 하는 전기회로.
6. 제2항에 있어서, 상기 캐패시터에 걸린 전압을 피드백받아 상기 제2 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 신호를 제공하는 제어수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기회로.
7. 제2항에 있어서, 상기 전원부가 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때 플라이백 방식 및 포워드 방식 중 어느 한 방식으로 전력을 공급할 수 있도록 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 연결되는 경로를 상기 제2 스위칭 수단이 온/오프 제어하는 것을 특징으로 하는 전기회로.
8. 제2항에 있어서, 상기 제2 스위칭 수단은 MOSFET, Bipolar Transistor, IGBT, GTO 중 적어도 어느 한 종류의 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기회로.
9. 제1항에 있어서, 상기 전원부와 상기 변압기 1차측 사이에 연결되는 전류제한수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기회로.
10. 전원부, 상기 전원부로부터 전력을 공급받아 자기장을 발생시키는 회로부, 상기 회로부를 제어하는 제어부를 포함한 것으로서, 치료용 자기장 펄스를 발생시키는 자기 자극기에 있어서,

    상기 회로부는,

    상기 전원부로부터의 전류를 정류하는 정류수단;

    상기 정류수단을 통해 상기 전원부에 그 1차측 인덕터가 연결된 변압기;

    상기 변압기 1차측 인덕터에 대응하는 변압기 2차측 인덕터에 연결되고, 상기 전원부로부터 상기 변압기 1차측 인덕터를 통해서 전력이 공급되면, 상기 변압기 2차측으로부터 이 전력을 제공받아 캐패시터 양단에 전하로 축적할 수 있는 캐패시터;

    상기 캐패시터 및 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되어 상기 전력 공급시 캐패시터에 축적된 전하가 상기 변압기 쪽으로 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지 수단;

    상기 캐패시터에 축적된 전하를 방전전류로서 제공받아 자기장을 형성하는 방전용 인덕터;

    상기 캐패시터에서 방전용 인덕터로 일방향으로 흐르는 방전전류의 흐름을 온/오프하는 제1 스위칭 수단;

    상기 방전용 인덕터로부터 상기 캐패시터로 일방향으로만 전류를 흐르게 하는 바이패스 수단;

    을 포함하는 것으로서,

    상기 방전전류는 상기 방전용 인덕터 및 캐패시터 사이에서 상기 제1 스위칭 수단 및 바이패스 수단을 거쳐 L-C 공진을 할 수 있고,

    상기 방전전류가 L-C 공진을 하면서 상기 방전용 인덕터에 자기장을 발생시키면 상기 전원부는 상기 변압기를 거쳐 상기 캐패시터에 이 자기장 발생에 따른 손실된 전력을 보충하고,

    상기 변압기 2차측 인덕터는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 상대적으로 큰 인덕턴스를 가진 것으로서, 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때에는 전력 공급 수단으로 사용되고 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류의 흐름을 감쇄시키는 완충용 인덕터로 사용되고,

    상기 L-C 공진시에 상기 정류수단은 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 흐를 수 있는 역전류를 차단하고,

    상기 L-C 공진에 의해 상기 방전용 인덕터에서 자기장이 발생하면 이 자기장을 환자의 환부에 침투시켜 환부내에 유도 전류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기자극기.
11. 제10항에 있어서, 상기 전원부와 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되는 제2 스위칭 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기자극기.
12. 제10항에 있어서, 상기 변압기 2차측 인덕터는 적어도 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류에 의해 자기포화되지 않을 정도인 포화값을 가진 코 어를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 자기 자극기.
13. 제10항에 있어서, 상기 변압기 2차측 인덕터의 인덕턴스는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 10배 내지 1000배의 크기를 가진 것을 특징으로 하는 자기 자극기.
14. 제10항에 있어서, 상기 정류수단은 반파정류를 위한 다이오드 및 전파정류를 위한 브릿지 다이오드 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기 자극기.
15. 제11항에 있어서, 상기 캐패시터에 걸린 전압을 피드백받아 상기 제2 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 신호를 제공하는 제어수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 자극기.
16. 제11항에 있어서, 상기 제2 스위칭 수단은 MOSFET, Bipolar Transistor, IGBT, GTO 중 적어도 어느 한 종류의 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 자극기.
17. 제11항에 있어서, 상기 전원부가 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때 플라이백 방식 및 포워드 방식 중 어느 한 방식으로 전력을 공급할 수 있도록 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 연결되는 경로를 상기 제2 스위칭 수단이 온 /오프 제어하는 것을 특징으로 하는 자기 자극기.
18. 제10항에 있어서, 상기 전원부와 상기 변압기 1차측 사이에 연결되는 전류제한수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 자극기.
19. 전원부;

    상기 전원부로부터의 전류를 정류하는 정류수단;

    상기 정류수단을 통해 상기 전원부에 그 1차측 인덕터가 연결된 변압기;

    상기 변압기 1차측 인덕터에 대응하는 변압기 2차측 인덕터에 연결되고, 상기 전원부로부터 상기 변압기 1차측 인덕터를 통해서 전력이 공급되면, 상기 변압기 2차측으로부터 이 전력을 제공받아 캐패시터 양단에 전하로 축적할 수 있는 캐패시터;

    상기 캐패시터 및 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되어 상기 전력 공급시 캐패시터에 축적된 전하가 상기 변압기 쪽으로 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지 수단;

    상기 캐패시터에 축적된 전하를 방전전류로서 제공받아 자기장을 형성하는 방전용 인덕터;

    상기 캐패시터에서 방전용 인덕터로 일방향으로 흐르는 방전전류의 흐름을 온/오프하는 제1 스위칭 수단;

    상기 방전용 인덕터로부터 상기 캐패시터로 일방향으로만 전류를 흐르게 하 는 바이패스 수단;

    상기 전원부와 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되는 제2 스위칭 수단;

    을 포함하는 것으로서,

    상기 방전전류는 상기 방전용 인덕터 및 캐패시터 사이에서 상기 제1 스위칭 수단 및 바이패스 수단을 거쳐 L-C 공진을 할 수 있고,

    상기 방전전류가 L-C 공진을 하면서 상기 방전용 인덕터에 자기장을 발생시키면 상기 전원부는 상기 변압기를 거쳐 상기 캐패시터에 이 자기장 발생에 따른 손실된 전력을 보충하고,

    상기 변압기 2차측 인덕터는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 상대적으로 큰 인덕턴스를 가진 것으로서, 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때에는 전력 공급 수단으로 사용되고 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류의 흐름을 감쇄시키는 완충용 인덕터로 사용되고,

    상기 전원부가 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때 플라이백 방식으로 전력을 공급할 수 있도록 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 연결되는 경로를 상기 제2 스위칭 수단이 온/오프 제어하고,

    상기 L-C 공진시에 상기 정류수단은 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 흐를 수 있는 역전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 전기회로.
20. 제19항에 있어서, 상기 제2 스위칭 수단은 상기 정류수단과 더불어 인덕터로부터 상기 전원부로 흐를 수 있는 역전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 전기회로.
21. 제19항에 있어서, 상기 정류수단은 반파정류를 위한 다이오드 및 전파정류를 위한 브릿지 다이오드 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기회로.
22. 제19항에 있어서, 상기 변압기 2차측 인덕터는 적어도 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류에 의해 자기포화되지 않을 정도인 포화값을 가진 코어를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 전기회로.
23. 제19항에 있어서, 상기 변압기 2차측 인덕터의 인덕턴스는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 10배 내지 1000배의 크기를 가진 것을 특징으로 하는 전기회로.
24. 제19항에 있어서, 상기 캐패시터에 걸린 전압을 피드백받아 상기 제2 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 신호를 제공하는 제어수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기회로.
25. 제19항에 있어서, 상기 제2 스위칭 수단은 MOSFET, Bipolar Transistor, IGBT, GTO 중 적어도 어느 한 종류의 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기회로.
26. 전원부, 상기 전원부로부터 전력을 공급받아 자기장을 발생시키는 회로부, 상기 회로부를 제어하는 제어부를 포함한 것으로서, 치료용 자기장 펄스를 발생시키는 자기 자극기에 있어서,

    상기 회로부는,

    상기 전원부로부터의 전류를 정류하는 정류수단;

    상기 정류수단을 통해 상기 전원부에 그 1차측 인덕터가 연결된 변압기;

    상기 변압기 1차측 인덕터에 대응하는 변압기 2차측 인덕터에 연결되고, 상기 전원부로부터 상기 변압기 1차측 인덕터를 통해서 전력이 공급되면, 상기 변압기 2차측으로부터 이 전력을 제공받아 캐패시터 양단에 전하로 축적할 수 있는 캐패시터;

    상기 캐패시터 및 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되어 상기 전력 공급시 캐패시터에 축적된 전하가 상기 변압기 쪽으로 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지 수단;

    상기 캐패시터에 축적된 전하를 방전전류로서 제공받아 자기장을 형성하는 방전용 인덕터;

    상기 캐패시터에서 방전용 인덕터로 일방향으로 흐르는 방전전류의 흐름을 온/오프하는 제1 스위칭 수단;

    상기 방전용 인덕터로부터 상기 캐패시터로 일방향으로만 전류를 흐르게 하는 바이패스 수단;

    상기 전원부와 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되는 제2 스위칭 수단;

    을 포함하는 것으로서,

    상기 방전전류는 상기 방전용 인덕터 및 캐패시터 사이에서 상기 제1 스위칭 수단 및 바이패스 수단을 거쳐 L-C 공진을 할 수 있고,

    상기 방전전류가 L-C 공진을 하면서 상기 방전용 인덕터에 자기장을 발생시키면 상기 전원부는 상기 변압기를 거쳐 상기 캐패시터에 이 자기장 발생에 따른 손실된 전력을 보충하고,

    상기 변압기 2차측 인덕터는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 상대적으로 큰 인덕턴스를 가진 것으로서, 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때에는 전력 공급 수단으로 사용되고 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류의 흐름을 감쇄시키는 완충용 인덕터로 사용되고,

    상기 전원부가 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때 플라이백 방식으로 전력을 공급할 수 있도록 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 연결되는 경로를 상기 제2 스위칭 수단이 온/오프 제어하고,

    상기 L-C 공진시에 상기 정류수단은 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 흐를 수 있는 역전류를 차단하고,

    상기 L-C 공진에 의해 상기 방전용 인덕터에서 자기장이 발생하면 이 자기장을 환자의 환부에 침투시켜 환부내에 유도 전류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기자극기.
27. 제26항에 있어서, 상기 변압기 2차측 인덕터는 적어도 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류에 의해 자기포화되지 않을 정도인 포화값을 가진 코어를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 자기 자극기.
28. 제26항에 있어서, 상기 변압기 2차측 인덕터의 인덕턴스는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 10배 내지 1000배의 크기를 가진 것을 특징으로 하는 자기 자극기.
29. 제26항에 있어서, 상기 정류수단은 반파정류를 위한 다이오드 및 전파정류를 위한 브릿지 다이오드 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기 자극기.
30. 제26항에 있어서, 상기 캐패시터에 걸린 전압을 피드백받아 상기 제2 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 신호를 제공하는 제어수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 자극기.
31. 제26항에 있어서, 상기 제2 스위칭 수단은 MOSFET, Bipolar Transistor, IGBT, GTO 중 적어도 어느 한 종류의 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 자극기.
32. 전원부;

    상기 전원부에 그 1차측 인덕터가 연결된 변압기;

    상기 변압기 1차측 인덕터에 대응하는 변압기 2차측 인덕터에 연결되고, 상기 전원부로부터 상기 변압기 1차측 인덕터를 통해서 전력이 공급되면, 상기 변압기 2차측으로부터 이 전력을 제공받아 캐패시터 양단에 전하로 축적할 수 있는 캐패시터;

    상기 캐패시터 및 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되어 상기 캐패시터에 직류를 공급하고 동시에 상기 전력 공급시 캐패시터에 축적된 전하가 상기 변압기 쪽으로 역류하는 것을 방지하기 위한 정류/역류방지 수단;

    상기 캐패시터에 축적된 전하를 방전전류로서 제공받아 자기장을 형성하는 방전용 인덕터;

    상기 캐패시터에서 방전용 인덕터로 흐르는 방전전류의 흐름을 온/오프하는 제1 스위칭 수단;

    상기 방전용 인덕터로부터 상기 캐패시터로 일방향으로만 전류를 흐르게 하는 바이패스 수단;

    상기 전원부와 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되는 제2 스위칭 수단;

    을 포함하는 것으로서,

    상기 방전전류는 상기 방전용 인덕터 및 캐패시터 사이에서 상기 제1 스위칭 수단 및 바이패스 수단을 거쳐 L-C 공진을 할 수 있고,

    상기 방전전류가 L-C 공진을 하면서 상기 방전용 인덕터에 자기장을 발생시키면 상기 전원부는 상기 변압기를 거쳐 상기 캐패시터에 이 자기장 발생에 따른 손실된 전력을 보충하고,

    상기 변압기 2차측 인덕터는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 상대적으로 큰 인덕턴스를 가진 것으로서, 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때에는 전력 공급 수단으로 사용되고 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류의 흐름을 감쇄시키는 완충용 인덕터로 사용되고,

    상기 전원부가 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때 플라이백 방식으로 전력을 공급할 수 있도록 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 연결되는 경로를 상기 제2 스위칭 수단이 온/오프 제어하고 동시에 상기 L-C 공진시에 오프되어 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 흐를 수 있는 역전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 전기회로.
33. 제32항에 있어서, 상기 변압기 2차측 인덕터는 적어도 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류에 의해 자기포화되지 않을 정도인 포화값을 가진 코어를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 전기회로.
34. 제32항에 있어서, 상기 변압기 2차측 인덕터의 인덕턴스는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 10배 내지 1000배의 크기를 가진 것을 특징으로 하는 전기회로.
35. 전원부, 상기 전원부로부터 전력을 공급받아 자기장을 발생시키는 회로부, 상기 회로부를 제어하는 제어부를 포함한 것으로서, 치료용 자기장 펄스를 발생시키는 자기 자극기에 있어서,

    상기 회로부는,

    상기 전원부에 그 1차측 인덕터가 연결된 변압기;

    상기 변압기 1차측 인덕터에 대응하는 변압기 2차측 인덕터에 연결되고, 상기 전원부로부터 상기 변압기 1차측 인덕터를 통해서 전력이 공급되면, 상기 변압기 2차측으로부터 이 전력을 제공받아 캐패시터 양단에 전하로 축적할 수 있는 캐패시터;

    상기 캐패시터 및 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되어 상기 캐패시터에 직류를 공급하고 동시에 상기 전력 공급시 캐패시터에 축적된 전하가 상기 변압기 쪽으로 역류하는 것을 방지하기 위한 정류/역류방지 수단;

    상기 캐패시터에 축적된 전하를 방전전류로서 제공받아 자기장을 형성하는 방전용 인덕터;

    상기 캐패시터에서 방전용 인덕터로 흐르는 방전전류의 흐름을 온/오프하는 제1 스위칭 수단;

    상기 방전용 인덕터로부터 상기 캐패시터로 일방향으로만 전류를 흐르게 하는 바이패스 수단;

    상기 전원부와 상기 변압기 사이에 직렬로 연결되는 제2 스위칭 수단;

    을 포함하는 것으로서,

    상기 방전전류는 상기 방전용 인덕터 및 캐패시터 사이에서 상기 제1 스위칭 수단 및 바이패스 수단을 거쳐 L-C 공진을 할 수 있고,

    상기 방전전류가 L-C 공진을 하면서 상기 방전용 인덕터에 자기장을 발생시 키면 상기 전원부는 상기 변압기를 거쳐 상기 캐패시터에 이 자기장 발생에 따른 손실된 전력을 보충하고,

    상기 변압기 2차측 인덕터는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 상대적으로 큰 인덕턴스를 가진 것으로서, 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때에는 전력 공급 수단으로 사용되고 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류의 흐름을 감쇄시키는 완충용 인덕터로 사용되고,

    상기 전원부가 상기 캐패시터에 전력을 공급할 때 플라이백 방식으로 전력을 공급할 수 있도록 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 연결되는 경로를 상기 제2 스위칭 수단이 온/오프 제어하고 동시에 상기 L-C 공진시에 오프되어 상기 변압기 1차측 인덕터로부터 상기 전원부로 흐를 수 있는 역전류를 차단하고,

    상기 L-C 공진에 의해 상기 방전용 인덕터에서 자기장이 발생하면 이 자기장을 환자의 환부에 침투시켜 환부내에 유도 전류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기자극기.
36. 제35항에 있어서, 상기 변압기 2차측 인덕터는 적어도 상기 L-C 공진시에는 변압기 2차측으로 흐르는 전류에 의해 자기포화되지 않을 정도인 포화값을 가진 코어를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 자기자극기.
37. 제35항에 있어서, 상기 변압기 2차측 인덕터의 인덕턴스는 상기 방전용 인덕터의 인덕턴스보다 10배 내지 1000배의 크기를 가진 것을 특징으로 하는 자기자극 기.

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