KR20090081528A - 가변부하용 고주파 전원공급 장치 - Google Patents

가변부하용 고주파 전원공급 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20090081528A
KR20090081528A KR1020080007436A KR20080007436A KR20090081528A KR 20090081528 A KR20090081528 A KR 20090081528A KR 1020080007436 A KR1020080007436 A KR 1020080007436A KR 20080007436 A KR20080007436 A KR 20080007436A KR 20090081528 A KR20090081528 A KR 20090081528A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency
circuit
power supply
high frequency
inverter
Prior art date
Application number
KR1020080007436A
Other languages
English (en)
Inventor
이두환
Original Assignee
이두환
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이두환 filed Critical 이두환
Priority to KR1020080007436A priority Critical patent/KR20090081528A/ko
Publication of KR20090081528A publication Critical patent/KR20090081528A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 발명은 고주파 전자식 전원 공급 장치에 관한 것으로, 인버터가 매칭 트랜스포머의 1차측 권선을 직렬 공진 회로의 경로로 사용하며 자기장의 결합에 의해 매칭 트랜스포머의 1차측 권선과 연결된 매칭 트랜스포머의 2차측 권선을 직렬 공진 회로의 경로로 사용하여, 직렬 공진 회로의 공진 주파수 선택계수의 값들의 일부 또는 전부에 의해 정합 특성이 결정된다.
본 발명은 인버터의 작용에 의해 전원 전압의 변동에 따른 부하의 출력 변화를 줄이고, 가변부하의 특성 즉 임피던스, 정격 전압, 정격 전류가 급격히 변화하는 악조건에서도 별도의 보호회로나 제어회로가 없이 안정적으로 가변부하를 구동시킬 수 있으며, 전력절감, 소형화 및 경량화, 동작의 안정성 등의 장점을 갖는다.
고주파, 전원 공급 장치, 정합 회로,

Description

가변부하용 고주파 전원공급 장치{Adaptive high frequency power supply}
본 발명은 고주파 전자식 전원 공급 장치에 관한 것이며, 더욱 상세히는 부하의 특성 변동이 극심한 상황에서도 안정적으로 부하를 동작시킬 수 있는 가변 부하용 고주파 전자식 전원 공급 장치에 관한 것이다.
종래의 고주파 전자식 전원 공급 장치는 불완전한 제어 및 스위칭 손실에 의한 전력효율의 저하 등 문제점이 내재되어 있다.
이러한 고주파 전자식 전원 공급 장치에서는 인버터를 사용하여 상용 전원 전압을 수십 KHz의 구동 전압으로 전환하는데, 특히 강제 스위칭의 펄스폭 변조 방식을 사용할 경우 주파수에 비례하여 손실이 증가하고 전자파장애가 발생하므로 전체성능 면에서 큰 효과를 볼 수 없으며, 또한 부하의 특성이 변동하는 조건에서는 별도의 센서 및 제어회로를 추가하여야만 한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 인버터가 매칭 트랜스포머의 1차측 권선을 직렬 공진 회로의 경로로 사용하며 자기장의 결합에 의해 매칭 트랜스포머의 1차측 권선과 연결된 매칭 트랜스포머의 2차측 권선을 직렬 공진 회로의 경로로 사용하여, 직렬 공진 회로의 공진 주파수 선택계수의 값들의 일부 또는 전부에 의해 정합 특성이 결정되어, 전원 전압의 변동에 따른 부하의 출력 변화를 줄이고, 부하의 특성 즉 임피던스, 정격 전압, 정 격 전류가 급격히 변화하는 악조건에서도 별도의 보호회로나 제어회로가 없이 안정적으로 부하를 구동시킬 수 있는 고주파 전자식 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고주파 전자식 전원 공급 장치는, 정류평활회로에 의해 상용 주파수의 교류전원이 직류로 변환되어 인가되면 구동회로의 스위칭 신호에 의해 스위칭 작동하는 스위칭 주파수 f 0인 인버터가 이를 고주파의 교류전원으로 변환하여 출력회로를 경유하여 가변부하로 공급하는 고주파 전자식 전원 공급 장치에 있어서,
상기 인버터가 매칭 트랜스포머(T)의 1차 권선 (L 1)의 한 단은 인버터의 고주파의 구형파 전압을 분배하는 콘덴서 (C 1, C 2)가 상호 접속된 한 단자와, 상기 매칭 트랜스포머(T)의 1차 권선 (L 1)의 다른 한 단은 인버터의 스위칭 소자가 상호 접속된 한 단자에 연결되어 제1 직렬 공진 회로를 구성하며, 상기 매칭 트랜스포머(T)의 2차 권선 (L 2)은 콘덴서 (C 3), 코일 (L 3)을 포함하는 출력회로 및 가변부하와 직렬로 연결되어 제2 직렬 공진 회로를 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 매칭 트랜스포머(T)의 1차 권선 (L 1)과 2차 권선 (L 2)은 전기적으로는 절연되고 자기장의 결합에 의해서는 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 직렬 공진 회로를 구성하는 상기 매칭 트랜스포머(T)의 1차 권선 (L 1)의 인덕턴스와 콘덴서 (C 1, C 2)의 커패시턴스 값에 의해서 상기 제1 직렬 공진 회로의 공진 주파수 (f 1 S ), 주파수 대역폭 (BW 1)과 주파수 선택계수 (Q 1)가 결정되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 직렬 공진 회로를 구성하는 상기 매칭 트랜스포머(T)의 2차 권선 (L 2)과 콘덴서 (C 3)의 커패시턴스, 코일 (L 3)의 인덕턴스 값에 의하여 상기의 제2 직렬 공진 회로의 공진 주파수 (f 2 S ), 주파수 대역폭 (BW 2)과 주파수 선택계수 (Q 2)가 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고주파 전자식 전원 공급 장치는 상기 인버터의 스위칭 주파수 (f 0), 상기 제1 직렬 공진 회로의 공진 주파수 (f 1 S )와 주파수 대역폭 (BW 1)과 주파수 선택계수 (Q 1) 및, 상기 제2 직렬 공진 회로의 공진 주파수 (f 2 S ), 주파수 대역폭 (BW 2)과 주파수 선택계수 (Q 2) 값들의 일부 또는 전부에 의해 정합 특성이 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고주파 전자식 전원 공급 장치는 인버터의 작용에 의해 부하의 임피던스, 정격 전압, 정격 전류가 급격히 변화하는 악조건에서도 별도의 보호회로나 제어회로가 없이 안정적으로 부하를 구동시킬 수 있으며, 전력절감, 소형화 및 경량화, 동작의 안정성 등의 장점을 갖는다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 정류평활회로(110)는 상용 주파수의 교류전원을 직류로 변환시켜 인버터(120)로 인가시키며, 통상의 브릿지 다이오드 및 콘덴서를 사용하여 교류전원을 직류전원으로 정류하고 평활함은 공지의 것이다.
인버터(120)는 스위칭 주파수 f 0로, 구동회로(121)의 스위칭 신호에 의해 스위칭 작동하여 상기 정류평활회로(110)를 통해 인가되는 직류전원을 수십 KHz의 고주파의 교류전원으로 변환하여 출력회로(130)를 경유하여 가변부하(140)로 공급한다.
상기 인버터(120)는 스위칭 손실 및 전자파장애의 발생을 최소화할 수 있는 영전압 스위칭 방식의 공진형 인버터로, 스위칭 제어 및 구동회로(121)는 자려식 또는 타려식 발진 방식을 사용한다. 가변부하(140)의 조건에 적합한 전류 및 전압을 상기 출력회로(130)를 경유하여 가변부하(140)로 전달함과 동시에 가변부하(140)의 급격한 변동에도 정상동작을 할 수 있도록 매칭 트랜스포머(T)를 구성한다. 또한, 가변부하(140)의 특성에 맞추어 별도의 공진 회로를 구성하여 상기 매칭 트랜스포머(T)로부터 전달된 전류 전압을 최적의 조건으로 부하에 전달한다.
도 2는 본 발명에 따른 고주파 전자식 전원 공급 장치(100)의 인버터(120)를 나타낸 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에서 제안된 영 전압 스위칭 방식의 공진형 인버터(120)는 제1 직렬 공진 회로로 이루어진다.
전압원은 정류평활회로(110)를 사용하여 상용 교류 전원을 직류전원으로 변환하여 얻어지며, C 1, C 2는 콘덴서로서 매칭 트랜스포머(T)의 1차 권선 (L1)의 인덕턴스와 제1 직렬 공진 회로를 구성하는 기능을 하며, 매칭 트랜스포머(T)의 1차 권선 (L1)의 한 단은 제1 직렬 공진 회로를 구성하는 콘덴서 (C 1, C 2)가 상호 접속된 한 단자와, 상기 매칭 트랜스포머(T)의 1차 권선 (L 1)의 다른 한 단은 인버터(120)의 스위칭 소자가 상호 접속된 한 단자에 연결되어 제1 직렬 공진 회로를 구성한다.
고주파, 즉 인버터(120)의 스위칭 주파수 f 0로 스위칭하는 소자로는 MOSFET (S 1, S 2)를 사용하는 것이 바람직하며, 필요 사양에 따라 다양한 형태의 스위칭 트랜지스터(switching transistor)를 사용할 수 있다. MOSFET S 1과 S 2 는 하프 브릿지의 구조를 이루면서 교대로 온 (On), 오프 (Off)를 한다. MOSFET S 1, S 2의 스위칭은 스위치 양단의 전압이 영인 상태에서 이루어지며, 스위칭의 한 주기 중 온 (On) 구간이 차지하는 비에 따라서도 가변부하(140)로 전달되는 전력을 제어할 수 있다. 상기 스위칭 소자 S 1, S 2의 온, 오프 작동에 의해 고주파의 구형파 전압이 상기 매칭 트랜스포머(T)의 1차권선 (L 1)에 인가되어 교류 전류가 흘러 상기의 콘덴서 C 1, C 2에 의해, 상기의 제1 직렬 공진 회로에는 공진 주파수 f 1 S 가 형성된다.
상기 매칭 트랜스포머(T)의 2차 권선 (L 2)은 콘덴서 (C 3), 코일 (L 3)을 포함하는 출력회로(130) 및 가변부하(140)와 직렬로 공진 주파수 f 2 S 를 갖는 제2 직렬 공진 회 로를 구성한다. 이때, 상기 매칭 트랜스포머(T)의 1차 권선 L 1과 2차 권선 L 2는 전기적으로는 절연되고 자기장의 결합에 의해서는 연결되는 회로로서, 상호 인덕턴스와 자기장 결합계수에 의해 상기의 제1 직렬 공진 회로의 L 1에 인가된 전압을 상기의 제2 직렬 공진 회로의 L 2로 전달한다.
상기 제1 직렬 공진 회로를 구성하는 상기 매칭 트랜스포머(T)의 1차 권선 (L 1)의 인덕턴스와 콘덴서 (C 1, C 2)의 커패시턴스 값에 의해서 결정된 상기 제1 직렬 공진 회로의 공진 주파수 (f 1 S ), 주파수 대역폭 (BW 1)과 주파수 선택계수 (Q 1)에 의해 제2 직렬 공진 회로로 전달되는 전력의 인버터(120) 스위칭 주파수 f 0와 상기 제2 직렬 공진 회로의 공진 주파수 f 2 S 가 같은 경우에는 공진이 발생하여 인가된 전압과 전류의 위상이 같아져서 상기의 제2 직렬 공진 회로의 임피던스는 최소가 되어 최대의 전류가 흐른다(도 3 참조). 또한, 상기 인버터(120) 스위칭 주파수 f 0가 상기 제2 직렬 공진 회로의 공진 주파수 f 2 S 와 상이한 경우에는 상기 제2 직렬 공진 회로의 임피던스가 증가하여 전류가 감소한다. 따라서 상기 제2 직렬 공진회로를 구성하는 상기 매칭 트랜스포머(T)의 2차 권선 (L 2)과 콘덴서 (C 3)의 커패시턴스, 코일 (L 3)의 인덕턴스 값에 의하여 상기 제2 직렬 공진 회로의 공진 주파수 (f 2 S ), 주파수 대역폭 (BW 2)과 주파수 선택계수(Q 2)가 결정되어 가변부하에 흐르는 전류를 조절할 수 있다.
이상의 구성을 토대로, 상기 인버터(120)의 스위칭 주파수 (f 0), 상기의 제1 직렬 공진 회로의 공진 주파수 (f 1 S )와 주파수 대역폭 (BW 1)과 주파수 선택계수 (Q 1) 및, 상기의 제2 직렬 공진 회로의 공진 주파수 (f 2 S ), 주파수 대역폭 (BW 2)과 주파수 선택계수 (Q 2) 값들의 일부 또는 전부에 의해 상기 제1 직렬 공진 회로와 상기 제2 직렬 공진 회로로 구성된 고주파 전자식 전원 공급 장치(100)의 인버터(120)의 특성을 용이하게 결정할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 고주파 전자식 전원 공급 장치는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고주파 전자식 전원 공급 장치의 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 고주파 전자식 전원 공급 장치의 인버터를 나타낸 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 고주파 전자식 전원 공급 장치의 주파수와 전류 특성을 나타내 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 고주파 전자식 전원 공급 장치 110: 정류평활회로
120: 인버터 121: 구동회로
130: 출력회로 140: 가변부하
T: 매칭 트랜스포머 C 1, C 2, C 3: 콘덴서
L 1, L 2, L 3: 코일 S 1, S 2: 스위칭소자

Claims (5)

  1. 정류평활회로(110)에 의해 상용 주파수의 교류전원이 직류로 변환되어 인가되면 구동회로(121)의 스위칭 신호에 의해 스위칭 작동하는 인버터(120)가 이를 고주파의 교류전원으로 변환하여 출력회로(130)를 경유하여 가변부하(140)로 공급하는 고주파 전자식 전원 공급 장치(100)에 있어서,
    상기 인버터(120)는,
    매칭 트랜스포머(T)의 1차 권선 (L 1)의 한 단은 인버터(120)의 고주파의 구형파 전압을 분배하는 콘덴서 (C 1, C 2)가 상호 접속된 한 단자와, 상기 매칭 트랜스포머(T)의 1차 권선 (L 1)의 다른 한 단은 인버터(120)의 스위칭 소자가 상호 접속된 한 단자에 연결되어 제1 직렬 공진 회로를 구성하며,
    상기 매칭 트랜스포머(T)의 2차 권선 (L 2)은 콘덴서 (C 3), 코일 (L 3)을 포함하는 출력회로(130) 및 가변부하(140)와 직렬로 연결되어 제2 직렬 공진 회로를 구성하여,
    스위칭 주파수 f 0가 수 십 KHz로 동작하는 것을 특징으로 하는 고주파 전자식 전원 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 매칭 트랜스포머(T)의 1차 권선 (L 1)과 2차 권선 (L 2)은 전기적으로는 절연되고 자기장의 결합에 의해서는 연결되는 것을 특징으로 하는 고주파 전자식 전원 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 직렬 공진 회로를 구성하는 상기 매칭 트랜스포머(T)의 1차 권선 (L 1)의 인덕턴스와 콘덴서 (C 1, C 2)의 커패시턴스 값에 의해서 상기 제1 직렬 공진 회로의 공진 주파수 (f 1 S ), 주파수 대역폭 (BW 1)과 주파수 선택계수 (Q 1)가 결정되는 것을 특징으로 하는 고주파 전자식 전원 공급 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 직렬 공진 회로를 구성하는 상기 매칭 트랜스포머(T)의 2차 권선 (L 2)과 콘덴서(C 3)의 커패시턴스, 코일 (L 3)의 인덕턴스 값에 의하여 상기 제2 직렬 공진 회로의 공진 주파수(f 2 S ), 주파수 대역폭 (BW 2)과 주파수 선택계수 (Q 2)가 결정되는 것을 특징으로 하는 고주파 전자식 전원 공급 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 인버터(120)는 인버터(120)의 스위칭 주파수 (f 0), 상기의 제1 직렬 공진회로의 공진 주파수 (f 1 S )와 주파수 대역폭 (BW 1)과 주파수 선택계수 (Q 1) 및, 상기의 제2 직렬 공진 회로의 공진 주파수 (f 2 S ), 주파수 대역폭 (BW 2)과 주파수 선택계수 (Q 2) 값들의 일부 또는 전부에 의해 정합 특성이 결정되는 것을 특징으로 하는 고주파 전자식 전원 공급 장치.
KR1020080007436A 2008-01-24 2008-01-24 가변부하용 고주파 전원공급 장치 KR20090081528A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080007436A KR20090081528A (ko) 2008-01-24 2008-01-24 가변부하용 고주파 전원공급 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080007436A KR20090081528A (ko) 2008-01-24 2008-01-24 가변부하용 고주파 전원공급 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090081528A true KR20090081528A (ko) 2009-07-29

Family

ID=41292791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080007436A KR20090081528A (ko) 2008-01-24 2008-01-24 가변부하용 고주파 전원공급 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20090081528A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106993345A (zh) * 2017-05-16 2017-07-28 洛阳科诺工业设备有限公司 一种阻抗、频率自动匹配式谐振电路
KR20190050885A (ko) 2017-11-03 2019-05-14 정동협 고압 및 고주파 전원 공급 장치 및 그 구동 방법
KR20220054008A (ko) * 2020-10-23 2022-05-02 (주)센서테크 다용도 부하를 지원하는 가변 트랜스포머 기반 커넥터

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106993345A (zh) * 2017-05-16 2017-07-28 洛阳科诺工业设备有限公司 一种阻抗、频率自动匹配式谐振电路
CN106993345B (zh) * 2017-05-16 2023-08-29 洛阳科诺工业设备有限公司 一种阻抗、频率自动匹配式谐振电路
KR20190050885A (ko) 2017-11-03 2019-05-14 정동협 고압 및 고주파 전원 공급 장치 및 그 구동 방법
KR20220054008A (ko) * 2020-10-23 2022-05-02 (주)센서테크 다용도 부하를 지원하는 가변 트랜스포머 기반 커넥터

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8619438B2 (en) Resonant converter
US11050356B2 (en) Rectifying circuit and devices comprising the same
TWI384743B (zh) 多相開關電源轉換電路
US11296607B2 (en) DC-DC converter
JP6604352B2 (ja) ワイヤレス送電装置およびワイヤレス電力伝送システム
CN113839558A (zh) 变换装置
JP2009060747A (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ
KR20090081528A (ko) 가변부하용 고주파 전원공급 장치
WO2018157797A1 (zh) 一种全桥谐振变换器
WO2015063919A1 (ja) 共振型高周波電源装置及び共振型高周波電源装置用スイッチング回路
TW202015304A (zh) 用於傳輸電力至具轉換器之電力負載之裝置
US7133298B2 (en) High frequency voltage regulating transformer based converter
JP2018170820A (ja) ワイヤレス送電装置およびワイヤレス電力伝送システム
KR101394018B1 (ko) 전력 공급 장치 및 무선전력 송신장치
KR100634084B1 (ko) 스위치 손실을 저감하기 위한 강압형 변압기를 구비한비접촉 공진형 컨버터를 포함하는 전력변환장치 및 그 방법
US20060164869A1 (en) Inverter
WO2015063915A1 (ja) 共振型高周波電源装置及び共振型高周波電源装置用スイッチング回路
KR100589689B1 (ko) 다중 공진 회로를 이용한 가변 부하용 정합회로
CN110943624A (zh) 一种零电压开关的谐振电源变换电路及变换器
JP5832672B2 (ja) 共振型高周波電源装置
CN211266770U (zh) 一种零电压开关的谐振电源变换电路及变换器
JP2017005841A (ja) 送電機器
KR20040052939A (ko) 다중 공진 회로를 이용한 가변 부하용 전자식 전원 공급장치
JP2010246314A (ja) ハーフブリッジ型ｄｃ／ｄｃコンバータ
JP2005020948A (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application