KR20090079597A - 전원공급장치의 역률개선회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전원공급장치의 역률개선회로에 관한 것이다.
본 발명의 실시예는 교류전원을 직류전원으로 정류시켜 부하 측에 제공하는 전원공급장치의 역률개선회로에 있어서, 정류부를 통해 입력되는 전류를 승압시키는 승압수단; 상기 정류부를 통해 입력되는 돌입전류를 제한하는 전류제한수단; 상기 승압수단으로부터 여기되는 전류값을 검출하는 전류검출수단; 상기 전류검출수단에서 검출되는 전류의 양에 따라 스위칭 동작하면서 전류를 상기 전류제한수단으로 흐르게 하거나, 우회시키는 스위칭수단1을 포함하여서 된 것이다.
본 발명의 실시예는 전원공급장치의 기동 시 또는 과전류 시 동작하여 손실로 인한 발열을 저감시킬 수 있다.
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 간략히 도시한 블럭도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보다 구체적으로 도시한 회로도.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
10 : 역률개선회로
11 : 승압수단
12 : 전류제한수단
13 : 전류검출수단
14 : 스위칭수단1
본 발명은 전원공급장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 ㅇ전자기기의 소형화에 따라 그 기기에 구동전력을 안정하게 공급하는 전원장치에 대해서도 소형화에 대한 요구가 매우 높아 대부분의 전원장치가 스위칭 방식으로 바뀌고 있다.
상기 스위칭 전원장치는 그 대부분이 커패시터 입력형 정류회로를 사용함으로써 상용 전원의 피크치 부분의 짧은 기간 동안만 정류부가 도통하여 폭이 좁은 펄스성 전류 파형을 발생하게 한다.
이러한 펄스성 전류는 많은 고조파 성분을 발생시킬 뿐만 아니라 입력 역률의 저하를 초래하는 원인이 되었다. 특히, 최근 가전제품, 사무기기 등 스위칭 전원이 내장된 전기 ㅇ전자기기의 동시 사용이 급증함에 따라 앞서 언급한 펄스성 전류에 의한 고조파의 증가 및 역률의 저하가 전력계통에 심각한 영향을 미칠 수 있는 가능성이 매우 높아지게 되었다.
이에 대한 대책으로서 IEC 등 국제기구는 16A/상 이상의 기기를 대상으로 하는 61000-3-2와 16A/상 이상의 기기를 대상으로 하는 61000-3-4 등의 규격을 제정하여 고조파 전류를 엄격히 규제하고 있다.
상기와 같은 종래 전원공급장치의 문제점을 고려하여 최근에는 역률개선회로 가 탑재되어 역률을 개선시키고 있으나, 제품의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 역률개선회로는 전원공급장치의 기동 시 또는 과전류 시 동작하여 손실로 인한 발열을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 실시예는 교류전원을 직류전원으로 정류시켜 부하 측에 제공하는 전원공급장치의 역률개선회로에 있어서, 정류부를 통해 입력되는 전류를 승압시키는 승압수단; 상기 정류부를 통해 입력되는 돌입전류를 제한하는 전류제한수단; 상기 승압수단으로부터 여기되는 전류값을 검출하는 전류검출수단; 상기 전류검출수단에서 검출되는 전류의 양에 따라 스위칭 동작하면서 전류를 상기 전류제한수단으로 흐르게 하거나, 우회시키는 스위칭수단1을 포함하여서 될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 간략히 도시한 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 보다 구체적으로 도시한 회로도이다.
본 발명의 실시예에 따른 교류전원을 직류전원으로 정류시켜 부하 측에 제공하는 전원공급장치의 역률개선회로(10)는 첨부 도면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같다.
승압수단(11)은 정류부(1)를 통해 입력되는 전류를 승압시킨다. 전류제한수단(12)은 상기 정류부(1)를 통해 입력되는 돌입전류를 제한한다. 전류검출수단(13)은 상기 승압수단(11)으로부터 여기되는 전류값을 검출한다. 스위칭수단1(14)은 상기 전류검출수단(13)에서 검출되는 전류의 양에 따라 스위칭 동작하면서 전류를 상기 전류제한수단(12)으로 흐르게 하거나, 우회시킨다.
여기서, 승압수단(11)은 인덕터로 구현되며, 상기 정류부(1)의 출력 측에 연결된다.
상기 전류제한수단(12) 역시 인덕터로 이루어질 수 있으며, 상기 승압수단과 직렬 연결된다.
상기 전류검출수단 역시 인덕터로 이루어질 수 있으며, 상기 승압수단과 병렬로 연결된다.
상기 승압수단(11)과 전류제한수단(12) 및 전류검출수단(13)의 연결은 등가회로적으로 하나의 트랜스포머로 이루어질 수 있으며, 이는 본 발명의 다른실시예로 적용될 수 있으며, 이와 같은 실시예에서는 결과적으로, 상기 승압수단(11)과 전류제한수단(12)이 1차 측 권선(제1권선, 제2권선)이 되고, 전류검출수단(13)이 2차 측 권선이 된다.
상기 스위칭수단1(14)은 능동소자인 FET로 구현될 수 있으며, 상기 스위칭수단1(14)은 상기 전류제한수단(12)에 병렬 연결된다.
그 밖에도, 본 발명의 실시예는 상기 전류제한수단(12)의 출력 측과 LOW레벨 단 사이에 전류제한수단(12)을 거쳐 출력되는 전원의 위상을 보정하는 한편, 전류 파형을 사인파에 가깝게 하여 역률을 보정하는 스위칭수단2(Q2)과, 상기 전류제한수단(12)의 출력 측에 PFC 다이오드(D) 및 상기 PFC 다이오드(D)를 거쳐 제공되는 전원을 충/방전시키면서 온전한 직류성분으로 변환시키는 커패시터(C)를 더 포함한다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예는 먼저, AC전원이 정류부(1 ; 예시적으로 브리지다이오드)로 입력되면 DC전원으로 전파 정류되고, 정류된 DC전원은 역률개선회로(10)로 입력된다.
역률 개선회로(10)에 입력된 DC전원은 전류량에 따라서 승압수단(11)과 전류제한수단(12) 또는 승압수단(11)과 스위칭수단1(14)을 거쳐 상기 PFC 다이오드(D) 및 커패시터(C)를 통해 SMPS회로에 공급되어 기기에 전원을 공급하게 된다.
즉, 정류부(1)에서 제공되는 전원이 승압수단(11)을 거치는 과정에서 전류검출수단(13)에 여기되어 전류의 양이 검출되며, 이와 같이 검출되는 전류의 양에 의해 스위칭수단1(14)의 스위칭 동작으로 제어함으로써, 승압수단(11)을 거친 전원을 전류제한수단(12)을 통해 상기 PFC 다이오드(D) 및 커패시터(C)로 제공하거나, 승압수단(11)을 거친 전원을 스위칭수단1(14)을 통해 상기 PFC 다이오드(D) 및 커패시터(C)로 제공할 수 있다.
이때, 스위칭수단1(14)은 전류검출수단(13)으로부터 검출된 전류가 기준 전류를 넘어서면 전류를 차단하여, 승압수단(11)과 스위칭수단1(14)을 통해 흐르던 전류의 경로를 승압수단(11)과 전류제한수단(12)을 통해 흐르도록 하는 것으로, 전 원공급장치가 기동 시에는 꺼진 상태로 있다가, 전류가 기준 이하로 낮아진 후에 도통 상태로 들어가게 된다.
상기 스위칭수단1(14)이 꺼진 상태에서는 전류제한수단(12)과 승압수단(11)은 직렬 연결되어, 증가된 인덕턴스로 인해 돌입 전류 제한 기능을 수행한다.
즉, 전류제한수단(12)의 권선은 기동 시에만 전류가 흐르므로 권선의 선경이 가늘고, 스위칭수단1(14)의 차단 정격이 허용하는 범위에서 권선수를 결정할 수 있다. 참고로, 전류제한수단(12)이 승압수단(11)과 같은 권선수일 경우 인덕턴스는 4배가 되어, 돌입 전류의 상승률을 4분의 1로 낮출 수 있다.
한편, 전류검출수단(13)에 여기된 전류량에 따라서 스위칭수단2(Q2)가 스위칭(구동에 필요한 전류 이상이면 ON상태, 그 이하면 OFF상태)되고, 이것에 의해서 상기 입력 AC전원은 그 위상이 보정되며 특히, 전류 파형은 사인파에 가깝도록 하여 그 입력 전원의 역률을 향상시켜서 상기 PFC 다이오드(D)와 커패시터(C)를 통해 SMPS회로에 DC전압을 전달해 주는 것이다.
이와 같이 되는 본 발명은 스위칭수단2(Q2)에서의 스위칭 손실은 스위칭수단2(Q2)가 스위칭하는 순간 전류와 전압의 곱이 비례하는 손실과 상기 스위칭수단2(Q2)의 도통 상태 시, 저항에 의한 손실이 발생하게 되며, 특히 연속모드로 동작 시에는 승압수단(11)의 리키지(LEAKAGE)성분과 블로킹(BLOCKING)용의 상기 PFC 다이오드(D)의 역회복(REVERSE RECOVERY)전류에 의한 턴-온 시의 스위칭 손실이 크게 발생하게 되므로, 승압수단(11)에 의해 승압되면서 상기 PFC 다이오드(D)를 통해 SMPS회로로 출력되는 전원의 스위칭 손실을 감소시키도록 돌입전류의 흐름을 지연 시킨다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
본 발명의 역률개선회로는 전원공급장치가 기동 시 및 이상 과전류 시 동작함으로써, 상시 동작형에 비해 손실과 회로 동작에 미치는 영향이 적게 된다.
또한, 본 발명은 역률개선회로에 사용되고 있는 인덕터를 일부 변경하여 사용함으로써, 추가 회로에 의한 설계 변경이 필요하지 않다.
Claims (10)
- 교류전원을 직류전원으로 정류시켜 부하 측에 제공하는 전원공급장치의 역률개선회로에 있어서,정류부를 통해 입력되는 전류를 승압시키는 승압수단;상기 정류부를 통해 입력되는 돌입전류를 제한하는 전류제한수단;상기 승압수단으로부터 여기되는 전류값을 검출하는 전류검출수단;상기 전류검출수단에서 검출되는 전류의 양에 따라 스위칭 동작하면서 전류를 상기 전류제한수단으로 흐르게 하거나, 우회시키는 스위칭수단1을 포함하는 전원공급장치의 역률개선회로.
- 제 1항에 있어서,상기 승압수단과 전류제한수단 및 전류검출수단 각각은, 인덕터이고,상기 승압수단과 전류제한수단은 직렬 연결되고, 상기 승압수단과 전류검출수단은 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 역률개선회로.
- 제 1항에 있어서, 상기 승압수단과 전류제한수단 및 전류검출수단은하나의 트랜스포머로 이루어지되, 승압수단과 전류제한수단이 1차 측 권선이 되고, 전류검출수단이 2차 측 권선되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 역률개선회로.
- 제 1항에 있어서, 상기 스위칭수단1은능동소자로 이루어지되, 상기 전류제한수단과 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 역률개선회로.
- 제 4항에 있어서,상기 스위칭수단1은 FET(전계효과트랜지스터), 트랜지스터, 릴레이중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 역률개선회로.
- 제 1항에 있어서,상기 전류제한수단을 거쳐 출력되는 전원의 위상을 보정하고, 전류 파형을 사인파에 가깝게 하여 역률을 보정하는 스위칭수단2를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 역률개선회로.
- 제 8항에 있어서,상기 스위칭수단2는 상기 전류제한수단의 출력 측과 LOW레벨단 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 역률개선회로.
- 제 1항에 있어서,상기 전류제한수단의 출력 측에 역서지전류가 유입되는 것을 차단하는 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 역률개선회로.
- 제 8항에 있어서,상기 다이오드는 PFC 다이오드인 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 역률개선회로.
- 제 8항에 있어서,상기 다이오드를 거쳐 제공되는 전원을 충/방전시키면서 온전한 직류성분으로 변환시키는 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 역률개선회로.
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