KR20070101873A - 스위칭 컨버터 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 스위칭 컨버터는 입력 전압(UE4)으로부터 제 1 정류된 출력 전압(UA4)을 만들기 위해 스텝-다운 컨버터를 형성하도록 연결되는 스위칭 트랜지스터(T4), 제 1 인덕턴스(L4) 및 제 1 다이오드(D4)를 포함한다. 이 스위칭 트랜지스터(T4)는 제 2 인덕턴스(L5)를 경유하여 입력 전압(UE4)로의 입력 측에 연결되고, 제 2 다이오드(D5)가 제 2 정류된 출력 전압(UA5)을 만들기 위해 제 2 인덕턴스(L5)와 스위칭 트랜지스터(T4) 사이에 배치되는 탭(A)에 결합된다. 제 2 정류된 출력 전압은, 이 경우 조절되지 않지만, 특히 텔레비전 튜너용 공급 전압으로서 사용될 수 있다.

Description

스위칭 컨버터{SWITCHING CONVERTER}
본 발명은 스위칭 트랜지스터, 인덕턴스 및 다이오드를 가지는 스위칭 컨버터와, 각각 컨버터를 가지는 텔레비전 세트에 관한 것이다. 이러한 유형의 스위칭 컨버터는, 종종 예컨대 스위칭 모드의(switched-mode) 전원 장치 유닛에 의해 만들어진 공급 전압 외에, 추가 공급 전압을 제공하도록 가전 기기에서 사용된다.
종래 기술에 따른 스위칭 컨버터는, 예컨대 스텝-업(step-up) 컨버터, 스텝-다운(step-down) 컨버터 또는 인버스(inverse) 컨버터로서 알려져 있다. 이러한 유형의 회로는 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 개략적으로 예시되어 있다. 도 1a는 이미터에서 DC 전압(UE1)에 연결되고, 콜렉터에서 코일(L1)에 연결되는 스위칭 트랜지스터(T1)를 가지는 스텝-다운 컨버터를 도시한다. 또한, 애노드가 접지되어 있는 다이오드(D1)가 콜렉터에 연결된다.
출력 측에서는, 접지되어 있는 커패시터(C1)가 인덕턴스(L1)에 연결어 부하(RL1)에 관한 공급 전압(UA1)을 제공한다. 스위칭 트랜지스터(T1)의 베이스는, 이 경우 출력 전압(UA1)이 부하(RL1)의 함수로서 안정화되도록, 피드백 회로와 조절 회로(미도시)를 경유하여, 예컨대 PWM 신호에 의해 제어된다.
도 1b는 입력 측에서는 DC 전압(UE2)에 연결되는 코일(L2)과, 콜렉터 측에서 는 이러한 코일(L2)의 출력에 연결되고 이미터 측에서는 접지되는 스위칭 트랜지스터(T2)를 가지는 스텝-업 컨버터를 예시한다. 또한, 다이오드(D2)는 스위칭 트랜지스터(T2)의 콜렉터에 연결되어 출력 측에서 부하(RL2)를 공급할 목적으로 커패시터(C2)를 경유하여 정류된 공급 전압(UA2)을 제공한다.
도 1c는 입력 전압(UE3)에 관해 반전된 극성을 가지는 출력 전압(UA3)을 만들 목적으로 스위칭 트랜지스터(T3), 코일(L3) 및 다이오드(D3)를 가지는 인버스 컨버터를 예시한다.
본 발명에 따른 스위칭 컨버터는, 정류된 입력 전압으로부터 제 1 정류된 출력 전압을 생성하기 위해 스텝-다운 컨버터로서 배치되는 스위칭 트랜지스터, 인덕턴스 및 다이오드를 가진다. 이 스위칭 컨버터는 입력 측에서 제 2 인덕턴스를 경유하여 입력 전압에 연결되고, 제 2 다이오드는 애노드 측에서 제 2 출력 전압을 만들기 위해 제 2 인덕턴스와 스위칭 트랜지스터 사이에 배치되는 탭에 결합된다. 제 2 출력 전압은, 이 경우 입력 전압보다 높은 정류된 전압이다.
스위칭 트랜지스터는, 예컨대 집적 회로의 부분이거나 조절된 제 1 출력 전압을 제공할 목적으로 집적된 구동기 회로에 결합된다. 이 경우 제 2 출력 전압은 조절되지 않는데, 이는 스위칭 트랜지스터가, 예컨대 PWM 신호에 의해 제 1 출력 전압의 로딩(loading)의 함수로서 클로킹(clocked)되기 때문이다. 특별한 용도로, 예컨대 튜너(tuner)를 가지는 텔레비전 세트나 다른 가전 기기에서는 이는 단점이 아니다. 이 경우, 특히 커패시턴스 다이오드의 튜닝을 위해 각 튜너에 의해 요구되는 +40V의 전압을 만들어내기 위해, 제 2 출력 전압이 사용될 수 있다. 제 1 출력 전압은, 특히 예컨대 3.3V, 2.5V 또는 1.8V의 매우 낮은 공급 전압을 요구하는 집적 회로에 전력을 공급할 목적으로 사용될 수 있다.
이 경우, 기존의 스위칭 모드의 전원 장치 유닛의 공급 전압이 스위칭 컨버터에 관한 입력 전압으로서 사용될 수 있다. 특히 스위칭 모드의 전원 장치 유닛의 변압기의 출력 전압에 관해 제공된 모든 연결 핀이 이미 사용되는 경우, 본 발명에 따른 스위칭 컨버터는 튜너의 튜닝 전압을 만들기 위해 비용면에서 효율적인 대안책을 제공한다.
아래에 본 발명을, 개략 회로도를 참조하여 예를 통해 더 자세히 설명한다.
도 1a는 종래 기술에 따른 스텝-다운 컨버터를 도시하는 도면.
도 1b는 종래 기술에 따른 스텝-업 컨버터를 도시하는 도면.
도 1c는 종래 기술에 따른 인버스 컨버터를 도시하는 도면.
도 2는 2개의 출력 전압을 만들 목적인 본 발명에 따른 스위칭 컨버터를 도시하는 도면.
도 2는 이 실시예에서 집적된 회로(IC1)에 통합되는 스위칭 트랜지스터(T4)를 가지는 스위칭 컨버터를 예시한다. 이 회로(IC1)는, 예컨대 ON Semiconductors사로부터 입수할 수 있는 집적 회로인 MC34064이고, 스위칭 트랜지스터(T4)의 동작에 관한 제어 및 감독 회로를 포함한다. 특히 MOSFET가 또한 스위칭 트랜지스 터(T4)로서 사용될 수 있다.
스위칭 트랜지스터(T4)는 입력 측이 정류된 입력 전압(UE4)에 연결되고, 출력 측은 다이오드(D4)를 경유하여 접지된다. 이 예시적인 실시예에서는 코일인 인덕턴스(L4)는, 스위칭 트랜지스터(T4)의 출력에 연결되고, 그것의 다른 끝은 충전 커패시터(C4)에 연결된다.
다이오드(D4)는 그것의 애노드가 접지되고, 따라서 상기 회로는 스텝-다운 컨버터를 형성하고, 이러한 예시적인 실시예에서는 +9V DC 전압으로부터 충전 커패시터(C4)에서 +3.3V의 정류된 출력 전압(UA4)을 만든다. 출력 전압(UA4)은 피드백 루프(FB)를 경유하여 안정화된다. 이 경우, 커패시터(C4)를 경유하여 인가되는, 출력 전압(UA4)에 대한 정보를 담고 있는 조절 신호가 집적 회로(IC1)의 조절 입력으로 피드백된다. 이 회로는 이러한 정도까지 스텝-다운 컨버터라고 알려져 있다.
본 발명에 따르면, 특히 코일인 제 2 컨덕턴스(L5)가 스위칭 트랜지스터(T4)의 전류 입력과 입력 전압(UE4) 사이에 배치된다. 인덕턴스(L5)의 인덕턴스 값은 제 1 인덕턴스(L4)의 인덕턴스 미만이고, 바람직하게는 30% 이만이며, 도 2에서의 예시적인 실시예에서는 10%에 불과하다. 이로 인해 출력 전압(UA4)을 만들기 위한 스텝-다운 컨버터의 동작은 손상되지 않는다. 인덕턴스(L5)는 스위칭 트랜지스터(T4)가 온(on)인 상태라면 전압 강하를 일으킨다. 하지만, 이 전압 강하는 출력 전압(UA4)을 만들기 위해 스텝-다운 컨버터의 동작을 중단시킬 정도로 그렇게 크지 않아야 한다.
또한, 다이오드(D5)는 그것의 캐소드가 인덕턴스(L5)에 연결되고, 그것의 애 노드는 제 2 정류된 출력 전압(UA5)을 만들 목적으로 접지에 연결되는 제 2 충전 커패시터(C5)에 연결된다. 다이오드(D5)의 캐소드는 인덕턴스(L5)와 스위칭 트랜지스터(T4) 사이에 배치되는 탭(A)에 결합된다.
이 회로는 다음과 같이 기능을 한다. 즉, 스위칭 트랜지스터(T4)가 온인 상태라면, 전류가 인덕턴스(L5)를 통해 흘러 자기장이 형성되게 한다. 스위칭 트랜지스터(T4)가 오프(off)인 상태라면, 유도된 전압이 인덕턴스(L5)를 경유하여 만들어지고, 이렇게 유도된 전압은 다이오드(D5)를 경유하여 커패시터(C5)를 충전시킨다. 그러므로 스위칭 트랜지스터(T4)는 인덕턴스(L5)와 다이오드(D5)와 함께, 스텝-업 컨버터로서의 기능을 한다. 그러므로 스위칭 컨버터는, 동시에 2개의 출력 전압(UA4, UA5)을 만들어내고, 이러한 스위칭 컨버터의 출력 전압(UA5)은 입력 전압(UE4)보다 높으며, 출력 전압(UA4)은 입력 전압(UE4)보다 낮다.
출력 전압(UA5)은 이 경우, 조절되지 않고, 특히 스위칭 트랜지스터(T4)가 동작하는 듀티 비(duty ratio)에 의존한다. 인덕턴스(L5)의 인덕턴스 값이 낮기 때문에, 낮은 전력 소비를 가지는 부하(load)만이 출력 전압(UA5)에 연결될 수 있다. 그러므로 스위칭 컨버터는 특정 응용 영역에 관해서 편리하다. 그것은, 특히 예컨대 각 튜너의 동작에 관해 약 40V의 조절되지 않은 동작 전압을 요구하는 텔레비전 세트와 같은 텔레비전 수신기와 비디오 리코더에서 사용될 수 있다.
오늘날 텔레비전 튜너에서는, 튜닝 목적을 위해 사용된 커패시턴스 다이오드용으로 +33V 또는 +30V의 전압을 만들 목적으로, 일반적으로 안정화 회로가 제공된다. 그러므로 약 40 내지 50V의 범위에 있는 조절되지 않은 공급 전압이면 충분하 다. 이러한 범위를 가진 출력 전압(UA5)이 특히 출력 전압(UA4)이 일정한 부하를 공급하기 위해 사용되는 경우, 코일(L5)의 인덕턴스를 적절히 선택함으로써 만들어질 수 있다.
출력 전압(UA4)은 +3.3V, 2.5V 이하의 조절되지 않은 공급 전압을 요구하는 디지털 회로에 전력을 공급하기 위해 유리하게 사용될 수 있다. 이러한 성질을 가지는 공급 전압은, 종종 충분한 안정도를 가진 종래의 플라이백(flyback)- 컨버터 스위칭 모드의 전원 장치 유닛에 의해 공급되지 않을 수 있다. 그러므로 스위칭 컨버터는 특히 이미 텔레비전 수신기에서 제공되고, 동시에 스위칭 컨버터용으로 입력 전압(UE4)을 제공하는 스위칭 모드의 전원 장치 유닛에 추가로 제공된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 스위칭 컨버터는, 스위칭 모드의 전원 장치 유닛에 의해 만들어진 공급 전압 외에, 추가 공급 전압을 제공하는 것을 필요로 하는 가전 기기에 이용 가능하다.

Claims (7)

  1. 입력 전압(UE4)으로부터 제 1 정류된 출력 전압(UA4)을 만들기 위해 스텝-다운(step-down) 컨버터로서 배치되는 스위칭 트랜지스터(T4), 제 1 인덕턴스(L4) 및 제 1 다이오드(D4)를 가지는 스위칭 컨버터로서,
    상기 스위칭 트랜지스터(T4)는 제 2 인덕턴스(L5)를 경유하여 입력 전압(UE4)로의 입력 단자와 결합되고,
    제 2 다이오드(D5)는 제 2 정류된 출력 전압(UA5)을 만들기 위해 제 2 인덕턴스(L5)와 스위칭 트랜지스터(T4) 사이에 배치되는 탭(A)에 결합되는 것을 특징으로 하는, 스위칭 컨버터.
  2. 제 1항에 있어서, 전원 장치가 제 1 출력 전압(UA4)을 안정화시키기 위해 제어 회로(IC1)와 피드백 루프(FB)를 가지는 것을 특징으로 하는, 스위칭 컨버터.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 입력 전압(UE4)보다 높은 제 2 출력 전압(UA5)을 만들기 위해, 제 2 다이오드(D5)가 제 2 인덕턴스(L5)의 애노드 측에 연결되는 것을 특징으로 하는, 스위칭 컨버터.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 인덕턴스(L5)의 인덕턴스 값은 제 1 인덕턴스(L4)의 값의 30% 미만인 것을 특징으로 하는, 스위칭 컨버터.
  5. 텔레비전 수신기로서, 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 스위칭 컨버터를 가지는 것을 특징으로 하는, 텔레비전 수신기.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 텔레비전 수신기는 스위칭 컨버터에 관한 입력 전압(UE4)을 생성하는 스위칭-모드(switched-mode) 전원 장치 유닛을 가지고, 상기 텔레비전 수신기는 제 2 출력 전압(UA5)에 연결되는 튜너를 가지는 것을 특징으로 하는, 텔레비전 수신기.
  7. 제 6항에 있어서, 제 2 출력 전압(UA5)은 튜너용 튜닝 전압으로서 사용 가능한 것을 특징으로 하는, 텔레비전 수신기.
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