KR20130117876A - 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터 - Google Patents

자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터 Download PDF

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바오준 왕
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몬순 광저우 사이언스 & 테크놀로지 엘티디.
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Abstract

본 발명은 Jensen 회로를 구비하는 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터에 관한 것이다. Jensen 회로 중의 자기 포화 변압기(B1)의 1차 권선의 일단과 메인 변압기(B2)의 1차 권선의 한 단자 사이는 고주파 통과 및 저주파 차단이라는 전기적 성능을 구비한 2단자망이며, 즉, 상기 자기 포화 변압기(B1)의 1차 권선은 상기 2단자망을 통해 상기 메인 변압기(B2)의 1차 권선과 병렬연결된다. 상기 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터는 자가 보호능력이 우수하고 과전류, 단락이 사라진 후 정상 작업을 자가 복원할 수 있다.

Description

자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터{SELF-EXCITATION PUSH-PULL TYPE CONVERTER}
본 발명은 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터에 관한 것으로, 특히 공압 제어와 조명 업계에 응용되는 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터에 관한 것이다.
종래의 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터의 회로 구조 부분은 1955년 미국의 로이어(GH.Royer)가 발명한 자가 여자 발진 푸시 풀 트랜지스터 단일 변압기 직류 컨버터로부터 유래한 것이고 통상적으로 Royer회로로 부르며, 이것은 고주파 변환 제어회로를 구현하는 시초가 된다; 1957년에 미국 젠센(Jen Sen, 일부 지역에서는 "젠슨"으로 번역함)은 자가 여자식 푸시 풀 더블 변압기 회로를 발명했는데 후에 자가 발진 Jensen 회로, 자가 여자 푸시 풀 타입 Jensen 회로로 불리고 젠슨회로로도 불린다; 나중에 사람들은 이 두 가지 회로를 모두 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터로 부른다.
자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터는 전자공업출판사의 <스위치 모드 전원의 원리 및 설계>의 제 67쪽 내지 제70쪽에서 설명하고 있으며 상술한 책의 ISBN번호는 7-121-00211-6이다. 회로의 주요 형식은 상기 저명한 Royer회로와 자가 발진 Jensen 회로다. 동일한 조건 하의 Royer회로와 비교할 때 전기를 공급하는 전원의 전압, 부하 및 온도에 변화가 생기면 Jensen 컨버터의 자가 발진 주파수가 상대적으로 안정적이다.
자가 발진 Jensen 회로는 <스위치 모드 전원의 원리 및 설계>의 제69쪽의 도3-11을 참고할 수 있는데, 본문에서는 설명의 편리함을 위하여 회로 연결관계에 영향을 주지 않는 전제 하에 원시 도면의 스타일을 준수하면서 본 명세서의 첨부도면인 도 1로서 인용한다. 원시 도면은 출력 정류부분에 오류가 있는데, 다이오드(D1)와 다이오드(D2)가 한 쌍의 동극성 단자에 연결되는 것으로 나와 있다. 하지만 실질적으로 이것은 공히 알려진 전파 정류회로로서 다이오드(D1)와 다이오드(D2)는 한 쌍의 이극성 단자에 연결되어야 하며 이를 도 1에 정정하였으며, 도 1을 참조하도록 한다.
<스위치 모드 전원의 원리 및 설계>의 제70쪽에도 전류구동형 Jensen 회로를 제시했는데, 원서의 도 3-12(a)와 도 3-12(b)를 참조하도록 한다. 원서의 도 3-12(a)의 회로는 단지 원리를 설명하는 과도적인(transient) 회로도다. 이것은 문제점이 있기에 실질적으로는 사용되지 않는다. 원서 제70쪽 제2줄 내지 제5줄을 참조하며 아래와 같이 요약한다:
부하가 작을 때 ic가 작고 Im2가 크게 되는데 ib가 작아지도록 하여 베이스 구동 전류가 부족하게 되고 스위치 튜브 전압 강하가 커서 변압기(T2)의 자기 포화를 유지할 수 없게 되며. 또한 스위치 튜브에 매우 큰 에너지 소모가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 보상(Im2)이 필요하다. 즉, 도 3-12(b)에 도시된 바와 같이 T2에다 별도의 권선(Nm)을 추가하는 것이다.(요약 종료)
즉, 원서의 도 3-12(b)가 진정 실용화된 회로다. 본문에서는 설명의 편리함을 위하여 회로 연결관계에 영향을 주지 않는 전제 하에 원서의 도 3-12(b)를 본 명세서의 첨부도면인 도 2로서 인용한다.
초기 문헌에서 자가 발진 Jensen 회로의 명칭은 더블 컨버터 푸시 풀 인버터 회로였으며, 인민우전 출판사의 <전원 변환 기술>의 제70쪽 내지 제72쪽에 설명되어 있으며 상술한 책의 ISBN번호는 7-115-04229-2/TNㆍ353이다. 상기 책에서 사용하는 회로는 상기 책의 제71쪽 도 2-40을 참조하며, 본문에서는 설명의 편리함을 위하여 회로 연결관계에 영향을 주지 않는 전제 하에 본 명세서의 첨부도면인 도 3으로서 인용한다.
전세계의 공업분야에서 마이크로 전력 모듈 DC/DC 컨버터에 광범위하게 응용되는 Jensen 회로는 전형적인 응용 방식이 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 도면에는 2차 코일 출력의 관련 회로를 그리지 않았지만 도 1의 회로와 비교할 때 기동 회로가 추가되었다. 도 1의 회로는 실질적으로 응용할 때 기동 회로를 추가해야 한다. 도 2의 회로를 실질적으로 응용할 때에도 기동 회로를 추가해야 한다. 도 4의 저항(R1)와 콘덴서(C1)가 바로 기동 회로다.
도 5는 다른 전형적인 Jensen 회로 응용 방식이다. 도 4의 회로에 비해, 콘덴서(C1)의 타단은 접지한다. 회로에 입력되는 전압이 비교적 높을 경우 도 4에 도시된 콘덴서(C1)가 기동할 때 푸시 풀용 스위치 트라이오드(TR1)와 (TR2)의 베이스, 이미터에 대해 충격을 가하는 것을 방지할 수 있다. 회로의 전기를 공급하는 전원을 온할 때 콘덴서(C1)의 양단 전압이 돌변할 수 없기에 도 5의 회로는 소프트 기동 기능을 구현한다.
상술한 종래 기술에 따른 Jensen 회로에는 아래와 같은 문제점이 존재한다:
1. 자가 보호능력이 열악하다
<스위치 모드 전원의 원리 및 설계>의 제70쪽 제6줄에서 내지 단락 끝까지 상세히 설명했는데, 아래와 같이 인용한다: "그러나 비례 관계를 형성하는 전류 구동회로에는 문제점이 존재한다. Royer컨버터가 단락 시 회로 발진을 중단하고 1차측의 두 스위치가 모두 오프된 상태에 놓이게 한다. 따라서 Royer회로는 자가 보호 능력을 구비했다고 말할 수 있다. 그러나 도 3-12에 도시된 Jensen 컨버터는 과부하 상태에서는 일정한 보호능력을 구비하지만 도 3-11에 도시된 회로처럼 모든 출력 전류 과부하 상태에서도 자가 보호를 할 수 있는 것은 아니다. 도 3-12에 도시된 회로에서 그 출력단이 완전히 단락된 경우를 제외하고는 출력 과부하에 대한 자가 보호라는 특징은 존재하지 않는다. 부하 값이 증가함에 따라 Ib도 비례적으로 증가하기 때문이다. 따라서 전류 구동의 비례 특성으로 인해 스위치 콜렉터 전류가 피크치에 이르게 된다 피크치에 이르게 된다. 외부 보호 장치가 없을 경우 스위치 튜브가 차단되어 최종적으로 스위치 튜브의 손상을 일으키게 된다."
상기 도 3-12는 본 발명의 도 2에 대응되고 상기 도 3-11은 본 발명의 도 1에 대응된다.
이러한 보호는 차단식이며 출력 과전류나 단락 시, 즉 부하 전류가 일정 값까지 증가했을 때 1차 전류는 트라이오드 등의 제한을 받아서 무한적으로 증대될 수 없으며 도 1과 도 2 회로 중의 변압기(T1)의 여자 전류가 0과 같아서 변압기는 작동할 수 없게 되고 트랜지스터는 피드백 전압을 받을 수 없어서 포화 도통될 수 없게 되어 회로는 작업을 중단한다. 앞서 설명했듯이, 도 1과 도 2의 회로는 모두 보조 기동 회로가 없으며 실질적으로 사용할 때에는 도 1과 도 2의 회로를 직접 사용한다. 회로를 온할 때 회로가 자가 여자 푸시 풀 타입 작업상태에 진입할 수 없을 경우 반드시 보조 기동 회로를 추가해야 한다. 만약 추가한 보조 기동 회로가 온하는 순간에만 작용을 한다면 도 1, 도 2의 회로가 자가 푸시 풀 타입 작업에 진입한 후 보조 기동 회로가 더 이상 작용을 하지 않을 경우 아래의 두 번째 문제점이 발생한다.
2. 일단 출력에 단락이 생겨서 회로가 발진을 중단하고 두 개의 푸시 풀 트라이오드가 모두 차단된 상태에 놓이게 되고; 출력의 과전류와 단락이 사라진 후 회로는 정상 작업 상태에 자가 복원할 수 없다.
이것은 당 업계의 일반 기술자가 실험을 통해 매우 쉽게 검증할 수 있다. 물론 도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 회로 내 보조 기동 회로를 사용하여 구현할 수 있다; 출력 단락이 사라진 후 회로는 정상 작업 상태에 자가 복원할 수 있을 것처럼 보인다. 그러나 실질적으로는 새로운 문제점을 일으키는데 다음에서 설명하는 세 번째 문제에 속한다.
3. 도 3, 도 4, 도 5의 종래 Jensen 회로가 출력이 과전류 및 단락이 생길 때 트라이오드(TR1)와 (TR2)의 발열량이 크고 타버리기 매우 쉽다.
변압기에 있어서, 2차 부하 전류가 증가하면 1차 전류도 따라서 증가하나 여자 전류는 기본적으로 변하지 않는다. 도 3, 도 4, 도 5에서 저항(R1)은 모두 푸시 풀용 트라이오드를 위해 베이스 전류를 제공한다. 출력이 과전류, 단락일 때, 즉 부하 전류가 일정한 값까지 커질 때 1차 전류는 트라이오드 등의 제한을 받아서 증가할 수 없으며, 즉 변압기(B2)의 여자 전류가 0이 되어 변압기는 작업을 할 수 없게 되고, 트랜지스터는 피드백 전압을 받을 수 없어서 포화 도통할 수 없게 되어서 회로는 작업을 중단하게 된다. 즉, 회로가 발진을 중단하게 되어 이 때 전체 회로의 작업 전류 크기는 이론적으로 대략 아래 식(1)과 같다:
Figure pct00001
식(1)에서, β는 트라이오드(TR1)와 (TR2)의 증폭 배율이고, 0.7V는 통상적인 실리콘 NPN형 트라이오드 베이스에서 이미터로의 순방향 전압 강하이고 I( TR1 + TR2 )는 회로의 총 작업 전류로서 회로가 발진을 중단한 후 전원이 저항(R1)을 거쳐서 트라이오드(TR1)와 (TR2)에 베이스 전류를 공급하여 트라이오드(TR1)와 (TR2)의 증폭을 거친 후 얻은 것이다. 여기서, 트라이오드(TR1)와 (TR2)의 증폭 배율이 대체적으로 동일하다고 가정하며, 동일하지 않다면 이들의 평균값을 구해서 추정할 수 있다. 일반적인 회로에 있어서, 회로가 발진을 중단할 때 트라이오드(TR1)와 (TR2)의 콜렉터에서 이미터로의 전압은 전원 전압과 같고 보조 기동 회로(R1)의 존재로 인해 트라이오드(TR1)와 (TR2)에게 베이스 전류를 공급하게 되며 트라이오드(TR1)와 (TR2)의 증폭을 거친 후 이 전류는 매우 크게 되고, 트라이오드(TR1)와 (TR2)의 콜렉터에서 이미터로의 전압은 전원 전압과 같고 트라이오드(TR1)와 (TR2)는 회로가 발진을 중단해서 포화 상태에서 작업을 할 수 없게 되며, 이 때 트라이오드(TR1)와 (TR2)의 발열량이 매우 커서 이 두 개의 튜브는 순식간에 타버리게 된다.
만약 도4에 도시된 회로를 이용하여 5V에서 5V로의 DC/DC컨버터를 만들면 전력은 1W가 되어 출력 전류는 200mA가 되며, 그러면 회로의 대표적 파라미터는 Vin이 5V, 저항(R1)이 2.2kΩ, (Rb)가 2.2kΩ이 되며, 트라이오드(TR1)와 (TR2)는 T0-92 패키징 2N5551을 사용하고, 이것의 최대 콜렉터 작업 전류는 600mA이고 최대 콜렉터 트라이오드 전력 소모는 625mW이고 증폭 배율은 180배다. 이 때 출력이 단락되어 회로가 발진을 중단하게 되면 이 때 회로의 작업 전류는 식(1)에 따라 아래와 같이 계산될 수 있다:
그러면 이 때의 트라이오드(TR1)와 (TR2)의 트라이오드 총 전력 소모는 아래와 같다:
Figure pct00002
각 트라이오드 전력 소모는 대략 상기 값의 절반, 즉 1935mW으로서 2N5551 모델인 트라이오드의 최대 콜렉터 트라이오드 전력 소모인 625mW보다 훨씬 높으며, 실질적으로 측정하면 2N5551트라이오드는 2초 내에 파손된다.
이것은 단지 5V에서 5V으로 변환되고 전력이 1W인 DC/DC컨버터이며, 실제 응용에서 대부분의 회로는 모두 더 높은 전압 하에 작업하게 되는데, 이 때 종래 Jensen 회로는 출력이 과전류, 단락일 때 트라이오드(TR1)와 (TR2)의 발열량이 커서 타버리기 매우 쉽다.
4. 종래의 상기 1, 2, 3번째 문제점을 해결하기 위한 회로는 너무 복잡하다.
추가한 보조 기동 회로가 온하는 순간에만 작용을 해서 도 1, 도 2회로가 자가 여자 푸시 풀식 작업에 진입한 후 보조 기동 회로가 더 이상 작용을 하지 않는다면, 단락이 발생할 때 회로가 발진을 중단하게 되고; 회로 설계 시 통상적으로 매우 복잡한 보조 기동 회로를 사용하여 구현한다; 단락이 발생하여 회로가 발진을 중단하고 나서 단락이 사라진 후 보조 기동 회로는 회로의 자가 여자 푸시 풀 작업을 재차 촉발하게 된다. 이러한 상황에서 당 업계의 일반 기술자는 기타 스위치 모드 전원 회로 토폴로지를 사용하게 된다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하고 간단한 회로를 사용하면서 자가 여자 푸시 풀 타입 Jensen 회로가 우수한 자가 보호능력을 구비하도록 하며 또한 과전류, 단락이 사라진 후 정상 작업을 자가 복원할 수 있는 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 이루기 위한 기술 방안은 아래와 같이 구현된다:
Jensen 회로를 구비한 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터에 있어서, 상기 Jensen 회로 중의 자기 포화 변압기의 1차 권선의 일단과 메인 변압기의 1차 권선의 한 단자 사이가 고주파 통과, 저주파 차단이라는 전기적 성능을 구비한 2단자망이며, 즉, 상기 자기 포화 변압기의 1차 권선이 상기 2단자망을 통해 상기 메인 변압기의 1차 권선과 병렬연결되는 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터.
바람직하게는, 상기 2단자망은 하나의 콘덴서다.
바람직하게는, 상기 2단자망은 하나의 콘덴서와 하나의 저항기가 병렬연결되어 구성된다.
바람직하게는, 상기 2단자망은 하나의 콘덴서와 하나의 저항기가 직렬연결되어 구성된다.
바람직하게는, 상기 2단자망은 하나 이상의 콘덴서와 하나 이상의 저항기가 직렬병렬 혼합연결되어 구성된다.
바람직하게는, 상기 2단자망은 하나의 콘덴서와 하나의 인덕터가 직렬연결되어 구성된다.
바람직하게는, 상기 2단자망은 하나의 콘덴서와 하나의 인덕터가 병렬연결되어 구성된다.
상기 기술 방안을 더 개선한 것으로, 상기 자기 포화 변압기의 1차 권선에 하나의 콘덴서가 병렬연결된다.
종래 기술에 비해, 본 발명은 아래와 같은 유익한 효과를 구현한다:
본 발명은 콘덴서 또는 기타 고주파 통과, 저주파 차단이라는 전기적 성능을 구비한 2단자망을 이용하여 종래 기술에서의 Jensen 회로 중의 피드백 저항기를 대체함으로서 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터가 우수한 자가 보호 능력을 지니도록 하고, 출력 과전류, 단락 시에는 더 이상 발진 중단 상태에 진입하지 않고 고주파 자가 여자 작업 상태에 진입하게 되어 푸시 풀 작업을 하는 한 쌍의 트라이오드가 컨버터의 출력 과전류, 단락 시 과열로 인해 타버리는 것을 피하도록 하며 또한 과전류, 단락이 사라진 후 정상 작업을 자가 복원한다.
그리고, 자기 포화 변압기의 1차 권선에 하나의 콘덴서를 병렬연결함으로서 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터가 출력이 과전류, 단락일 때 고주파 자가 여자 발진 주파수가 설계 값에 속하게 되어 컨버터로 하여금 단락 보호성능이 우수하고 디버그하기 쉬운 장점을 구비하도록 한다.
도 1은 <스위치 모드 전원의 원리 및 설계의 제69쪽 도 3-11을 인용한 도면이다.
도 2는 <스위치 모드 전원의 원리 및 설계>의 제70쪽 도 3-12(b)를 인용한 도면이다.
도 3은 <전원 변환 기술>의 제71쪽 도 2-40을 인용한 도면이다.
도 4는 종래 기술에서 공업분야에 자주 사용되는 Jensen 회로의 회로 원리도다.
도 5는 종래 기술에서 공업분야에 자주 사용되는 다른 Jensen 회로의 회로 원리도다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 회로 원리도다.
도 7은 본 발명의 제1실시예가 정상적으로 작업할 때 트라이오드(TR1) 콜렉터의 파형도다.
도 8은 공히 알려진 인덕터의 실제 등가 회로 원리도다.
도 9는 본 발명의 제1실시예가 고주파 발진 시의 등가 회로도다.
도 10은 콘덴서의 임피던스(Z)와 주파수 관계도다.
도 11a 내지 도 11f는 본 발명 중 2단자망의 6가지 실시형태에 따른 회로 원리도다.
도 12a는 본 발명 중 2단자망의 실시형태에 따른 회로 원리도다.
도 12b는 LC 직렬연결 폐회로의 임피던스(Z)와 주파수 관계도다.
도 13a는 본 발명 중 2단자망의 일 실시형태에 따른 회로 원리도다.
도 13b는 LC 병렬연결 폐회로의 임피던스(Z)와 주파수 관계도다.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 회로 원리도다.
도 15는 본 발명의 제3실시예에 따른 회로 원리도다.
도 16은 공히 알려진 전파(full-wave) 정류회로의 회로 원리도다.
도 17은 종래 기술과 본 발명의 정상적인 출력의 파형도다.
도 18은 출력 단락 후, 종래 기술 중에서 메인 변압기의 파형을 나타내는 도면이다.
도 19는 출력 단락 후, 본 발명 중에서 메인 변압기의 파형을 나타내는 도면이다.
본 발명의 기술 방안을 이해하기 쉽도록 하기 위해 먼저 본 발명에서 언급되는 용어에 대해 설명을 한다:
중간탭: 변압기에서 두 개의 동일한 권수의 권선으로서 이극성 단자가 직렬연결해서 형성되는 연결점이다. 통상적으로 두 줄 감기(bifilar winding)를 할 수 있다. 이 중의 처음 및 마지막 단부가 서로 연결되어 중간탭을 형성한다. 특수 응용에서는 이극성 단자가 직렬연결된 권선의 권수는 다를 수 있다.
자기 포화 변압기: 자가 여자 푸시 풀 타입 Jensen 회로 중에서 푸시 풀 트라이오드 상태의 변환을 직접 제어하여 자가 발진 주파수와 구동 기능을 구현하는 데에 사용된다; 이것의 1차 권선의 일단이 푸시 풀 트라이오드의 콜렉터와 서로 연결되고 타단은 피드백 저항기를 통해 다른 푸시 풀 트라이오드의 콜렉터에 서로 연결된다; 이것의 2차 권선의 양단은 각각 푸시 풀 트라이오드의 베이스에 연결되고 그 2차 권선의 중간탭은 접지되거나 보조 기동 회로에 연결된다. 예를 들어서 도 1 중의 변압기(T2), 도 2 중의 변압기(T2), 도 3 중의 변압기(B1), 도 4 중의 변압기(B1), 도 5 중의 변압기(B1)는 모두 자기 포화 변압기다.
메인 변압기: 부하에게 에너지를 전송하는 선형 변압기로서, 전압을 필요한 값으로 변환하며 불포화 상태에서 작업하고, 그 1차 중간탭은 전기를 공급하는 전원에 연결되고, 1차측의 다른 두 개의 단자는 각각 푸시 풀 트라이오드의 두 개의 콜렉터와 서로 연결되고 2차 권선은 정류 회로 또는 부하에 연결된다. 예를 들면 도 1 중의 변압기(T1), 도 2 중의 변압기(T1), 도 3 중의 변압기(B2), 도 4 중의 변압기(B2), 도 5 중의 변압기(B2)는 모두 메인 변압기다.
피드백 저항기: 자가 여자 푸시 풀 타입 Jensen 회로에서 자기 포화 변압기1차와 직렬연결되는 저항으로서 직렬연결된 후 형성된 양단은 각각 푸시 풀 트라이오드의 두 개의 콜렉터와 서로 연결된다. 예를 들어서 도 1 중의 저항(Rb), 도 2 중의 저항(Rm), 도 3 중의 저항(Rf), 도 4 중의 저항(Rb), 도 5 중의 저항(Rb)은 모두 피드백 저항기다.
이하, 첨부된 도면 및 구체적인 실시예를 결합하여 본 발명을 더 상세하게 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터를 나타내며, 그 회로 구조는 도 4에 도시된 Jensen 회로의 회로 구조와 기본적으로 같으며, 다른 점은 콘덴서(Cb)로 도 4에 도시된 Jensen 회로 중의 피드백 저항기(Rb)을 대체했다는 것이다. 회로의 대칭성으로 인해, 사실상 콘덴서(Cb)는 자기 포화 변압기(B1)의 1차 권선과 트라이오드(TR2)의 콜렉터 사이에 직렬연결될 수 있으며 그 효과는 동일하다; 혹은 자기 포화 변압기(B1)의 1차 권선과 트라이오드(TR2)의 콜렉터 사이에 콘덴서(Cbl)를 하나 더 추가해도 효과는 동일하다.
이 것의 작업 원리는 아래와 같다. 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터의 피드백 저항기를 콘덴서로 대체한 후 회로의 작업 방법은 단락 시에 변화를 보이고 정상 작업 시에는 기본적으로 변화가 발생하지 않는다. 이하 3개의 단계로 나누어서 설명한다:
一. 정상 작업 시
정상 작업 시 콘덴서(Cb)의 작용은 피드백 저항기(Rb)의 작용과 유사하며, 자기 포화 변압기(B1)의 1차측에 직렬연결되어 자기 포화 변압기(B1)가 자기 포화에 진입하여 더 많은 에너지를 소모하게 되는 것을 제한하기 때문에 본 발명에서 피드백 저항기(Rb)를 대체하는 콘덴서(Cb)의 선별 방법은 아래와 같다: 정상 작업 주파수에서 상기 콘덴서(Cb)의 용량 리액턴스가 피드백 저항기(Rb)의 임피던스와 대략적으로 같다. 사실상, 자기 포화 변압기(Rb)로 인한 전력소모 제한을 느슨하게 한 후 상기 콘덴서(Cb)의 용량은 매우 넓은 범위에서 선택할 수 있다.
정상 작업 시의 작업 원리: 피드백 저항기를 사용하는 회로와 유사하며, 전원을 연통한 순간에 전원은 바이어스 저항기(R1)와 콘덴서(C1)의 병렬연결 폐회로, 자기 포화 변압기(B1)의 2차 권선을 거쳐서 트라이오드(TR1)와 트라이오드(TR2)의 베이스, 이미터에 베이스 전류를 공급하고 두 개의 트라이오드는 도통되기 시작하며, 두 개의 트라이오드 특성이 완전히 일치하지 못하기 때문에 이 중의 한 트라이오드는 먼저 도통되거나 콜렉터 전류가 더 크게 되고, 트라이오드(TR2)가 먼저 도통된다고 가정할 경우 콜렉터 전류(IC2)가 생성되어 이것의 대응되는 1차 권선(NP2)의 전압은 위가 양이고 아래는 음이고, 즉 트라이오드(TR2)의 콜렉터 전압이 트라이오드(TR1)의 콜렉터 전압보다 낮고, 이러한 전압은 콘덴서(C1)를 통해 자기 포화 변압기(B1)의 1차측에 인가되며, 자기 포화 변압기(B1)의 1차 전압은 위가 높고 아래가 낮거나 또는 위가 양이고 아래는 음이라는 상대적 관계이며, 동극성 단자 관계에 따라 자기 포화 변압기(B1)의 2차측 유도 전압은 위가 음이고 아래는 양이며, 2차측 유도 전압은 트라이오드(TR2)의 베이스 전류를 증가 시키며 이것은 양 피드백 과정이기에 매우 빠르게 트라이오드(TR2)를 포화 도통되도록 한다; 이에 상응하게, 트라이오드(TR1) 베이스에 대응되는 코일권선의 전압은 위가 음이고 아래가 양이며, 이러한 전압은 트라이오드(TR1)의 베이스 전류를 줄이게 되어 트라이오드(TR1)는 매우 빠르게 차단(cut-off)된다.
트라이오드(TR1)가 완전히 차단(cut-off)되고 트라이오드(TR2)가 포화 도통되어 트라이오드(TR1)와 트라이오드(TR2)의 콜렉터 전압차가 최대가 되며 전압차는 위가 양이고 아래가 음이 되며 콘덴서(Cb)를 통해 자기 포화 변압기(B1)의 1차에 대해 충전하고 자기 포화 변압기(B1)의 1차측 충전전류는 증가하는 추세를 보이며, 자기 포화 변압기(B1)의 1차측 권선수가 비교적 많고 자기 포화 특성을 얻기 위해 자기 포화 변압기(B1)의 1차측 충전전류에서 생성한 자기 유도 강도가 시간에 따라 증가하지만 자기 유도 강도가 자기 포화 변압기(B1)의 자기 코어의 포화점(Bm)까지 증가할 때 코일의 인덕턴스량이 빠르게 줄어들지만 0이 아니고, 이 때 자기 포화 변압기(B1)의 2차측 유도 전압은 거의 사라지며 트라이오드(TR2) 포화 도통의 필요 조건인 베이스 전류는 오히려 큰 폭으로 감소되어 이에 대응되는 콜렉터 전류도 동시에 감소하고, 이것 또한 양의 피드백 과정이기 때문에 트라이오드(TR2)가 매우 빠르게 완전히 차단(cut-off)되게 한다; 자기 포화 변압기(B1)의 자기 코어가 포화점(Bm)에 도달할 때 코일의 인덕턴스량이 빠르게 줄어들지만 0이 아니며, 인덕터 중의 전류가 갑자기 사라질 수 없기 때문에 플라이백 작용을 통해 자기 포화 변압기(B1)의 2차에서 그 이전과 반대인 극성을 지니는 전압을 동시에 유도하게 되는데, 이러한 유도 원리는 싱글 엔드 플라이백 컨버터에 광범위하게 응용되고 있어 공지된 기술에 속한다. 자기 포화 변압기(B1)의 2차측에서 그 이전과 극성이 반대인 전압을 유도하여 다른 트라이오드(TR1)가 도통되도록 하며, 이 후에는 이러한 과정을 반복하여 푸시 풀 발진을 형성한다.
본 발명이 정상 작업할 때 트라이오드(TR1) 콜렉터의 파형도는 도 7에 도시된 바와 같다. 도면에서 볼 수 있듯이, 트라이오드(TR1) 콜렉터는 포화 도통 시 0V에 근접하고; 차단(cut-off) 시에는 전원 전압의 1배에 가까운데, 이것은 트라이오드(TR2)가 포화 도통 시 트라이오드(TR1) 콜렉터에서 대응하는 메인 변압기(B2)의 1차 권선(NP1)이 전자기 유도로 인해 생성된 하나의 등가 전압과 기존의 전원 전압이 겹친 후 형성된 것이다 사실상 자가 여자 푸시 풀 타입 Jensen 컨버터가 푸시 풀 발진을 형성하는 원리는 상술한 것보다 복잡하며 자기 포화 변압기(B1)의 1차측 충전 전류로 생성된 자기 유도 강도는 시간에 따라 증가하지만 자기 유도 강도는 자기 포화 변압기(B1)의 자기 코어의 포화점(Bm)까지 증가할 때 코일의 인덕턴스량이 빠르게 줄어들지만 0이 아니고, 이 때 자기 포화 변압기(B1) 2차측의 유도 전압은 거의 사라지며 트라이오드(TR2) 포화 도통의 필요 조건인 베이스 전류는 오히려 큰 폭으로 감소되어 이에 대응되는 콜렉터 전류도 동시에 감소하고, 이 때 트라이오드(TR1) 콜렉터 전압은 기존 2배의 전원 전압에서 전자기 유도로 인해 감소하게 되고, 이것은 양의 피드백 과정이기 때문에 트라이오드(TR2)가 매우 바르게 완전히 차단(cut-off)된다; 이러한 변환 과정은 전자기 유도로 인해 발생되기 때문에 트라이오드의 최고 작업 주파수 및 작업에 참여하는 인덕턴스량의 영향을 받아서 매우 빠르게 이루어지지 않고, 따라서 도 11에서 볼 수 있는 바와 같이 트라이오드가 포화 도통과 차단(cut-off) 사이에 상승 시간과 강하시간이 존재하는 원인이기도 하다.
二. 출력에 단락이 나타날 때
본 발명은 고주파 통과, 저주파 차단이라는 전기적 성능을 구비한 콘덴서(Cb)로 기존의 피드백 저항기(Rb)를 대체하였기 때문에 회로의 작업 상태에 변화가 발생하며 회로는 더 이상 발진을 중단 상태에 진입하지 않고 콘덴서(Cb)의 존재로 인해 회로가 고주파 자가 여자 작업 상태에 진입한다.
작업 과정을 아래와 같이 상세하게 설명한다: 변압기는 모두 누설 인덕턴스가 존재하며 이상적인 변압기는 존재하지 않는다. 변압기의 누설 인덕턴스는 1차 코일에서 생성된 자력선이 2차 코일을 모두 통과할 수 없는 것이기에 자기 누설이 발생한 인덕터를 누설 인덕터라 호칭한다. 2차 코일은 통상 출력용으로 사용된다. 2차 코일이 직접 단락될 때 측정된 1차 코일에는 여전히 인덕턴스량이 존재하고 통상적으로는 누설 인덕턴스로 대충적으로 간주된다. 부하에 단락이 나타날 때 메인 변압기(B2)에 등가인 1차 권선(NP1)과 1차 권선(NP2)의 인덕턴스량은 매우 작은 값으로 떨어지고 인덕턴스량의 감소로 인해 트라이오드(TR1)나 트라이오드(TR2) 콜렉터의 변화는 정상 작업 시보다 빠르고 주기가 단축되고 이 신호는 콘덴서(Cb)를 통해 자기 포화 변압기(Bl)에 피드백되며, 고주파 하에 콘덴서(Cb)의 내부 저항이 감소하여 피드백이 증강된다. 고주파 하에 자기 포화 변압기(B1)의 전송효율이 낮아지지만 이것은 공지된 스위치 모드 전원의 자기 코어 재질 특성이다. 트라이오드(TR1)나 트라이오드(TR2)가 얻는 피드백 전압이 감소되지만 주파수가 높아진 후 콘덴서(Cb)의 내부 저항이 감소함으로써 피드백 전압의 감소를 보완하게 되어 회로가 고주파 하에서 발진을 유지하게 된다. 그러나 종래 기술에서 피드백 저항기를 사용할 때 저항기에 고주파 통과, 저주파 차단이라는 특성이 구비되지 않았기에 단락이 발생할 때 회로가 감쇠형 발진을 하게 되어 3개의 주기가 되기 전에 발진을 완전히 중단하게 된다.
작업 주파수의 상승은 회로로 하여금 자기 코어의 자기 포화식 발진을 이탈하는 것을 직접 일으키고 자기 포화 변압기(B1) 중의 전류는 매우 짧은 주기 내에 큰 전류에 도달할 수 없어서 자기 포화식 푸시 풀 작업에 진입할 수 없게 된다. LC 폐회로에 진입한 고주파 발진은 임의 변압기, 인덕터의 코일, 권수와 권수 사이에 분포 용량이 존재하고 그 등가 회로는 도 8에 도시된 바와 같다. 도 8은 공히 알려진 모든 실제 인덕터의 등가 회로 원리도다.
자기 포화 변압기(B1)의 1차는 마찬가지로 도 8의 회로로 등가될 수 있다. 이렇게 해서 도 6의 전체 회로는 비교적 높은 작업 주파수 하에 회로가 도 9에 도시된 바와 같이 등가될 수 있으며 점선 박스(131)는 등가 회로다. 이것으로부터 알 수 있듯이, 이것은 전형적인 LC 발진 폐회로다. 콘덴서(Cd)는 분포 용량이기 때문에 발진 주파수가 안정적이지 못하고 들뜸이 크다. 그리고 이 LC 폐회로의 부하는 푸시 풀 트라이오드의 베이스, 이미터로서 하나의 다이오드에 등가되고, 비록 자기 포화 변압기(B1)가 고주파 하에 전송 효율이 낮게 하강되고 푸시 풀 트라이오드의 베이스, 이미터는 도통에 의해 발생한 소모로 인해 자기 포화 변압기(B1)의 전송 효율이 낮게 하강되지만 1차측에 환산되는 소모가 크지 않으며 1차측의 등가 LC 폐회로는 여전히 비교적 낮은 Q 값에서 발진을 형성할 수 있고 최종 회로의 발진 주파수는 일정한 고 주파수에 안정적으로 유지된다.
만약 발진 주파수가 모종의 원인으로 인해 더 상승하면 자기 포화 변압기(B1)의 전송 효율이 더 낮게 하강되어서 푸시 풀 트라이오드의 베이스, 이미터에서 얻은 유도 전압이 부족하게 되어 발진 주파수를 유지할 수 없게 되며 하나의 안정된 주파수로 하락하게 된다.
이 때, 메인 변압기(B2)도 마찬가지로 전송 효율이 낮게 하강되어 2차측 단락으로 인한 소모가 1차측에 환산된 값이 크지 않아서 회로가 발진을 중단하지 않게 된다. 이와 반대로, 비교적 높은 주파수 하에서 작업할 때 2차측 단락으로 인한 소모가 1차측에 환산된 값이 크지 않아서 회로의 작업 전류는 비교적 낮은 범위 내에 제어될 수 있다.
三. 과전류, 단락이 사라진 후
과전류, 단락이 사라진 후 메인 변압기(B2)의 1차 권선(NP1)과 1차 권선(NP2)의 인덕턴스량이 정상으로 복원하고 인덕턴스량이 증가함으로 인해 트라이오드(TR1)나 트라이오드(TR2) 콜렉터 전류의 변화가 그 이전의 고주파 발진 때보다 느려지고 주기가 연장되며 콜렉터 전압은 메인 변압기(B2)의 1차 권선(NP1)과 1차 권선(NP2)의 인덕턴스량이 정상으로 복원되어서 차단(cut-off) 또는 포화에 직접 진입하게 되고, 이 신호는 콘덴서(Cb)를 통해 자기 포화 변압기(Bl)에 피드백 되며 상대적인 낮은 주파수 하에 콘덴서(Cb)의 내부 저항이 커지기 때문에 피드백이 약해진다. 그러나 콘덴서(Cb)를 통해 자기 포화 변압기(B1) 1차측을 충전하는 시간도 상응하게 연장되어 회로의 발진 주파수가 낮아진다. 몇 주기 또는 몇 십 개의 주기를 거친 후 회로는 마지막에 자기 포화 변압기(B1)의 자기 포화 특성을 이용하는 발진으로 복귀하게 된다. 회로의 자가 복귀 기능을 구현하고, 즉 컨버터의 과전류, 단락이 사라진 후 회로는 정상 작업에 자가 복귀할 수 있어 정격 전압을 출력하게 된다.
도 10은 제1실시예에서 콘덴서(Cb)의 임피던스(Z)와 주파수 관계도를 나타낸다. 이것은 고주파 통과, 저주파 차단이라는 전기적 성능을 나타낸다. 상기 제1실시예의 구현 원리는 고주파 통과, 저주파 차단이라는 전기적 성능을 지니는 하나의 2단자망을 피드백 회로로 하여 종래 기술 중의 피드백 저항기(Rb)를 대체하는 것이다. 본 발명의 실시형태는 상기 제1실시예에 국한되지 않으며, 아래 설명하는 본 발명의 2단자망의 기타 8개의 실시 형태에서 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터의 나머지 회로 연결 방식은 제1실시예와 동일하기 때문에 반복 설명을 하지 않는다.
도 11a는 본 발명 중 2단자망의 일 실시형태를 나타내며 저항기(R141)와 콘덴서(C141)를 포함하되, 상기 저항기(R141)와 콘덴서(C141)와 서로 병렬연결된다.
도 11b는 본 발명 중 2단자망의 일 실시형태를 나타내며 저항기(R142)와 콘덴서(C142)를 포함하되, 상기 저항기(R142)와 콘덴서(C142)는 서로 직렬연결된다.
도 11c는 본 발명 중 2단자망의 일 실시형태를 나타내며, 콘덴서(C141), 콘덴서(C142)와 저항기(R142)를 포함하되, 저항기(R142)와 콘덴서(C142)는 서로 직렬연결되고 상기 직렬연결되는 분기는 콘덴서(C141)와 서로 병렬연결된다.
도 11d는 본 발명 중 2단자망의 일 실시형태를 나타내며, 저항기(R141), 콘덴서(C142)와 저항기(R142)를 포함하되, 저항기(R142)와 콘덴서(C142)는 서로 직렬연결되고 상기 직렬연결되는 분기는 저항기(R141)와 서로 병렬연결된다.
도 11e는 본 발명 중 2단자망의 일 실시형태를 나타내며 저항기(R142), 저항기(R141)와 콘덴서(C141)를 포함하되, 저항기(R141)와 콘덴서(C141)는 서로 병렬연결되고 상기 병렬연결되는 분기는 저항기(R142)와 서로 직렬연결된다.
도 11f는 본 발명 중 2단자망의 일 실시형태를 나타내며, 저항기(R142), 콘덴서(C142), 저항기(R141)와 콘덴서(C141)를 포함하되, 저항기(R142)와 콘덴서(C142)는 서로 직렬연결되고 상기 직렬연결되는 분기는 저항기(R141) 및 콘덴서(C141)와 서로 병렬연결된다.
상기 도 11a 내지 도 11f에 도시된 2단자망의 6가지 실시형태는 모두 고주파 통과, 저주파 차단이라는 전기적 성능을 지니며 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터에 응용되는 방식과 구현 원리는 본 발명의 제1 실시예와 동일하여 여기서는 반복 설명을 하지 않도록 한다. 이 중에서, 도 11a, 도 11d, 도 11e 및 도 11f에 도시된 2단자망을 사용하는 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터는 저항기(R141)에서 직류 분기를 공급하기 때문에 출력 단락이 사라질 때 정상 작업에 진입하는 복원 시간이 더 짧아지는데, 이것은 저항기(R141)가 직류 폐회로를 제공해서 자기 포화 변압기(B1)의 전류가 자기 포화를 충분히 일으킬 수 있는 값에 쉽게 도달하여 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터는 비교적 짧은 복원 시간을 구현한다.
도 12a는 본 발명 중 2단자망의 일 실시형태를 나타내며 인덕터(L161)와 콘덴서(C161)를 포함하되, 상기 인덕터(L161)와 콘덴서(C161)는 서로 직렬연결된다. 도 12b는 LC 직렬연결 폐회로의 임피던스(Z)와 주파수 관계도를 나타내며 저주파에서 f0까지의 곡선의 특성을 이용한다. 상기 인덕터(L161)와 콘덴서(C161)로 구성된 직렬연결 회로는 저주파에서 f0까지의 구간에서 고주파 통과, 저주파 차단이라는 전기적 특성을 구비하기 때문에 도 12a에 도시된 2단자망을 사용하는 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터가 본 발명의 제1실시예와 동일한 기술적 효과를 구현하게 되며 이들의 작업 원리는 동일하다.
도 13a는 본 발명 중 2단자망의 일 실시형태를 나타내며 인덕터(L171)와 콘덴서(C171)를 포함하되, 상기 인덕터(L171)와 콘덴서(C171)는 서로 병렬연결된다. 도 13b는 LC 병렬연결 폐회로의 임피던스(Z)와 주파수 관계도를 나타내며 f0에서 고주파까지의 곡선의 특성을 이용한다. 상기 인덕터(L171)와 콘덴서(C171)로 구성된 병렬연결 회로는 f0에서 고주파까지의 곡선에서 고주파 통과, 저주파 차단이라는 전기적 특성을 구비하기 때문에 도 13a에 도시된 2단자망을 사용하는 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터가 본 발명의 제1실시예와 동일한 기술적 효과를 구현하게 되며 이들의 작업 원리는 동일하다.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터를 나타내며 그 회로 구조는 제1실시예의 회로 구조와 기본적으로 동일하고 차이점은 콘덴서(C2)와 자기 포화 변압기(B1)의 1차 권선이 서로 병렬연결된다는 것이다. 제2실시예와 제1실시예의 작업 원리는 기본적으로 동일하고 차이점은 단지 아래와 같다. 콘덴서(C2)를 추가함으로서, 출력에 단락이 발생할 때 회로 발진의 고주파 하에서의 주파수를 조절할 수 있고 콘덴서(C2)의 용량을 조절해서 정상 작업 시 회로에 영향을 주지 않도록 하고, 또한 출력에 단락이 발생할 때 회로 발진이 고주파 하에서 주파수가 설계 값에 속하도록 한다. 종래에 분포 용량에 의한 발진의 발진 주파수가 들뜸이 비교적 컸으나 콘덴서(C2)를 추가한 후 제품의 일치성이 제고된다.
도 15는 본 발명의 제3실시예에 따른 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터를 나타내며 그 회로 구조는 도 2에 도시된 Jensen 회로의 회로 구조와 기본적으로 동일하고 차이점은 콘덴서(Cb)를 추가한 것이다. 콘덴서(Cb)와 피드백 저항기(Rm)는 병렬연결되고 자기 포화 변압기(T2)의 2차 권선의 중간탭은 한 쪽은 콘덴서(C1)를 통해 회로의 전기 공급 레퍼런스에 연결되고 다른 쪽은 저항기(R1)를 통해 회로의 전기 공급측(+Vs)에 연결된다. 콘덴서(Cb)와 피드백 저항기(Rm)는 고주파 통과, 저주파 차단을 하는 하나의 2단자망(1)을 형성한다. 저항기(R1)와 콘덴서(C1)로 간이형 회로 내 보조 기동 회로를 구성하며, 주의할 점은 배경기술의 도 2 중의 콘덴서(C1)는 전원 필터링 콘덴서고 본 실시예 중의 콘덴서(C1)는 회로 내 보조 기동 회로의 구성 부분이다.
제3실시예의 작업 원리는 다음과 같다:
정상 작업할 때 콘덴서(Cb)의 용량 리액턴스가 비교적 크고 저항기(Rm)가 주요 작용을 하며 회로는 여전히 자기 포화 변압기(T2)가 제어하는 자가 여자 푸시 풀 방식 하에 작업한다.
출력이 단락될 때 제1실시예와 마찬가지로 2단자망(1)의 작용에 의해 회로는 고주파 자가 여자 발진 작업 방식에 진입한다. 이 때, 메인 변압기(T1)는 마찬가지로 전송 효율이 낮게 하강되어 2차측 단락으로 인한 소모가 메인 변 압기의 1차측에 환산되는 소모가 크지 않아서 회로가 발진을 중단하지 않게 된다. 회로의 작업 전류는 비교적 낮은 범위 내에 제어될 수 있으며 마찬가지로 본 발명의 목적을 이룰 수 있다.
제3실시예에서 하나의 콘덴서나 도 11b, 도 11c, 도 11d, 도 11e, 도 11f의 2단자망을 사용하여 도 15 중의 2단자망(1)을 대체해도 본 발명의 목적을 이룰 수 있다.
상기 제1실시예 내지 제3실시예에 대한 개선안으로서, 전기를 공급하는 전원측에서 메인 변압기 중간탭 사이에 하나의 인덕터를 직렬 삽입할 수 있다. 인덕터의 인덕턴스는 정상 작업할 때 회로의 변환 효율에 대한 영향이 최소가 되도록 보장하며 출력에 단락이 발생할 때에는 이 두 개의 인덕터의 저주파 통과, 고주파 차단이라는 특성을 이용해서 큰 전압 강하를 구현하여 출력 단락측에 대한 메인 변압기의 에너지 전송을 줄여서 회로가 출력의 단락 시 작업 전류를 낮추고 회로의 전력 소모를 줄이게 된다.
상기 제1실시예 내지 제3실시예에 대한 개선안으로서, 메인 변압기와 푸시 풀 트라이오드 콜렉터의 두 개의 연결점에 하나의 콘덴서를 병렬연결하여 회로의 메인 변압기의 분포 용량이 너무 작아서 회로 작업이 불안정한 현상을 개선하는 동시에 메인 변압기가 출력에 단락이 발생할 때의 누설 인덕턴스와 분포 용량의 LC 폐회로를 안정화 하여 회로가 출력의 단락 시 작업 전류를 낮추고 회로의 전력 소모를 줄이게 된다.
상기 개선 방안은, 자기 포화 변압기의 1차 권선에 하나의 콘덴서를 병렬연결하는 것, 전기를 공급하는 전원측에서 메인 변압기 중간탭 사이에 하나의 인덕터를 직렬연결하는 것, 메인 변압기와 푸시 풀 트라이오드 콜렉터의 두 개의 연결점에 하나의 콘덴서를 병렬연결하는 것,을 임의 조합하여 사용할 수 있다.
이하 구체적인 실제 측정 데이터를 결합하여 본 발명의 유리한 효과를 상세하게 설명한다.
하기 표 1 및 표 2는 본 발명의 자가 여자 푸시 풀 타입 Jensen 컨버터(도 6에 도시됨)와 종래 기술의 Jensen 회로(도 4에 도시됨)를 사용할 때를 대조한 실제 측정 데이터다. 실제 측정의 조건: 도 4에 도시된 회로를 사용하여 5V에서 5V로의 DC/DC컨버터를 만들어서 대조 시험을 하고 출력 전력은 1W, 즉 출력 전류 200mA이다.
회로의 대표적 파라미터는, 전기를 공급하는 전원 입력 전압(Vin)은 5V, 바이어스 저항(R1)은 2.2kΩ, 피드백 저항(Rb)은 2.2kΩ, 트라이오드(TR1)와 트라이오드(TR2)는 T0-92 패키징 2N5551을 사용하고 최대 콜렉터 작업 전류는 600mA, 최대 콜렉터 트라이오드 전력 소모는 625mW, 증폭 배율은 180배, 콘덴서(C1)는 0.luF의 장착 콘덴서고 콘덴서(C)는 luF의 장착 콘덴서다.
이 중에서, 자기 포화 변압기(B1)의 1차측은 50권수이고 2차측은 5권수+5권수이며, 메인 변압기(B2)의 1차측은 8권수+8권수이고 2차측은 도 16에 도시된 중간탭의 9권수+9권수를 구비한 전파 정류회로 구조를 사용하고, 자기 포화 변압기(B1), 메인 변압기(B2)는 모두 PC95 재질의 자기 코어, 외경 4.3mm, 내경 1.5mm, 높이 1.8mm인 자기 링을 사용한다; 모두 직경 0.11mm인 에나멜 선으로 감아서 제작한다; 자기 포화 변압기(B1)의 1차측은 50권수를 감으며 주로 자기 포화 성능을 얻기 위한 것이다. 출력 회로는 도 16에 도시된 전파 정류회로를 사용하는데 공지된 회로이며, 작업 주파수가 비교적 높기 때문에 콘덴서(C21)는 3.3uF의 장착 콘덴서를 사용한다.
본 발명의 자가 여자 푸시 풀 타입 Jensen 컨버터(도 6 에 도시됨)를 사용하는 회로 파라미터는 피드백 저항기(Rb)가 하나의 330pF 콘덴서로 대체된 것 외에 나머지는 모두 상술한 바와 동일하다.
시험 결과에 영향을 주지 않도록 메인 변압기(B2)에서 검측 권선으로서 3권수를 추가로 감아서 검사대상 회로에 대한 오실로스코프의 영향을 줄인다.
시험항목 번호 시험항목 설명 종래 기술 본 발명(저항기(Rb)가 하나의 330pF 콘덴서로 대체됨)
1 정상 작업 시 메인 변압기 중의 파형 도 17 참조 도 17 참조(주 1)
2 무부하 작업 전류 18.5mA 18.7mA
3 출력 단락, 즉 도 16에서 A, B점 단락 시 메인 변압기 중의 파형 도 18 참조
작업 주파수: 발진 중단		 도 19 참조
작업 주파수: 2.498MHz
주 1: 실제 주파수는 233.9KHz이고 주파수 오프셋은 0.43% 이하로서 여기서는 도 17을 인용했다.
표 1에서 볼 수 있듯이, 본 발명을 사용한 후 정상 작업 주파수는 여전히 233KHZ 정도이고 출력에 단락이 발생할 때 종래 기술은 발진을 중단하지만 본 발명의 작업 주파수는 2.498MHz로 상향 이동한다. 본 발명의 유익한 효과를 더 상세하게 설명하기 위해, 출력에 단락이 발생할 때의 기록 데이터를 표 2에 나타냈다.
시험항목 번호 시험항목 설명 종래 기술 본 발명(저항기(Rb)가 하나의 330pF 콘덴서로 대체됨)
1 작업 전류 780Ma
(지속적으로 커짐, 주 2)		 43mA
2 총 소모 전력
(계산에 의해 얻음)		 3900mW 215mW
3 단락 발생 후 작업 지속 시간 3초 안 됨 168시간 동안 정상으로 측정됨
4 복원 가능성 회로가 파괴되고 복원할 수 없음 단락이 사라지고 즉시 정상 복원됨
주 2: 순간적 시험만 할 수 있으며, 시간이 연장됨에 따라 종래 기술은 단락 시 작업 전류가 빠르게 2000mA를 초과하여 2초 내에 회로를 직접 연소 파괴해 버린다.
표 2에서 볼 수 있듯이, 본 발명은 자가 보호 성능이 우수하며, 이 성능은 주로 단락, 과전류가 사라진 후 회로가 정상 작업 상태로 자가 복원되는 것에서 구현된다; 단락 발생 시 푸시 풀용 한 쌍의 트라이오드는 과열로 인해 타버리지 않는다.
본 발명의 제2실시예와 제3실시예에 대해 상기 시험을 실시해도 근접한 결론을 얻을 수 있기에 여기서는 반복 설명하지 않는다.
상술한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 본 고안의 기술 수단을 설명하기 위한 것이며 이로 인해 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 청구 범위는 특허청구서에 의거해야 한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 수정 또는 변형을 구현할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개선과 변형은 본 발명의 청구 범위에 속한다고 해석되어야 할 것이다. 예를 들어서, 콘덴서는 공히 알려진 직렬연결, 병렬연결, 직렬병렬 혼합연결 방식으로 얻을 수 있고; PNP형 트라이오드로 NPN형 트라이오드를 대체하고 전원 입력 전압의 극성을 반대로 할 수 있다.

Claims (8)

  1. Jensen 회로를 구비한 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터에 있어서,
    상기 Jensen 회로 중의 자기 포화 변압기의 1차 권선의 일단과 메인 변압기의 1차 권선의 한 단자 사이가 고주파 통과, 저주파 차단이라는 특성을 구비한 2단자망이며, 즉, 상기 자기 포화 변압기의 1차 권선이 상기 2단자망을 통해 상기 메인 변압기의 1차 권선과 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2단자망이 하나의 콘덴서인 것을 특징으로 하는 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2단자망이 하나의 콘덴서와 하나의 저항기가 병렬연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2단자망이 하나의 콘덴서와 하나의 저항기가 직렬연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2단자망이 하나 이상의 콘덴서와 하나 이상의 저항기가 직렬병렬 혼합연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 2단자망이 하나의 콘덴서와 하나의 인덕터가 직렬연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 2단자망이 하나의 콘덴서와 하나의 인덕터가 병렬연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 포화 변압기의 1차 권선에 하나의 콘덴서가 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 자가 여자 푸시 풀 타입 컨버터.
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