KR20140118556A - Power factor correction circuit of server power and method thereof - Google Patents

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KR20140118556A
KR20140118556A KR1020130034704A KR20130034704A KR20140118556A KR 20140118556 A KR20140118556 A KR 20140118556A KR 1020130034704 A KR1020130034704 A KR 1020130034704A KR 20130034704 A KR20130034704 A KR 20130034704A KR 20140118556 A KR20140118556 A KR 20140118556A
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김진욱
이재광
최흥균
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삼성전기주식회사
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Abstract

The present invention relates to a power factor correction circuit of a server power supply. The power factor correction circuit according to the present invention comprises a converter unit configured to receive an AC voltage, convert the AC voltage into a DC voltage, and outputs the same; a DCM detection unit configured to determine whether a system operates in a discontinuous conduction mode (DCM) based on a detected current (iL_sen) on a current flowing in an inductor and a reference current (iref); a DCM current control unit configured to control an inductor current during the DCM operation of the system according to a result of the determination of the DCM detection unit; and a continuous conduction mode (CCM) current control unit configured to the inductor current during a CCM operation of the system according to the result of the determination of the DCM detection unit. According to the present invention, by using the detected current on the current flowing in the inductor and the reference current, it is possible to determine whether the system operates in the DCM or CCM, and perform control corresponding to an operation type of the system. Thus, it is also possible to estimate a correct average current even during the DCM operation and to improve a power factor and the total harmonic distortion ratio.

Description

서버 파워의 역률 보상 회로 및 그 방법{Power factor correction circuit of server power and method thereof} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power factor correction circuit,

본 발명은 서버 파워의 역률 보상 회로 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 서버 파워의 역률 보상 회로의 동작 중에 CCM(continuous conduction mode) 동작과 DCM(discontinuous conduction mode) 동작의 차이로 인해 전류 파형에 왜곡이 발생하는 것을 방지할 수 있는 서버 파워의 역률 보상 회로 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a power factor compensation circuit of a server power and a method thereof, and more particularly, to a power factor compensation circuit of a server power and a method of compensating the power factor of the power factor compensation circuit. Power factor compensation circuit of the server power and a method thereof.

디지털 프로세서는 UPS(uninterruptible power supply system), PFC(power factor correction), BMS(battery management system) 등 여러 파워 시스템에서 2차적인 기능을 맡아 왔다. 파워 시스템에서 디지털 제어는 주로 시스템을 매니지먼트 하는 역할에 중심을 두고 있었다. 디지털 프로세서는 여러 가지 기능을 구현하기가 쉽기 때문에, 복잡한 아날로그 유저 인터페이스에 비해, 그 역할이 커지면 커질수록 가격, 소자 수, 크기 측면에서 유리한 점들을 지니게 된다. Digital processors have taken on a secondary function in several power systems such as uninterruptible power supply (UPS), power factor correction (PFC), and battery management system (BMS). In power systems, digital control is mainly focused on the management of systems. Because digital processors are easy to implement, they have advantages in terms of price, number of elements, and size as their role grows, compared to complex analogue user interfaces.

하지만 최근 들어 2차적인 기능만을 맡아 오던 디지털 프로세서들이 연산 기능 강화와 함께 주변회로, 즉 ADC(analog-to-digital converter), DAC(digital-to-analog converter), PWM(pulse width modulation) 모듈의 기능이 향상되면서, 제어 기능까지 디지털 프로세서에 포함시키는 경우가 많아지고 있다. 특히 디지털 시스템의 가장 큰 문제가 되던 시스템의 동특성이 해결되면서 기존에 갖고 있던 장점이 크게 부각되었다. 이렇게 파워 시스템에 디지털 제어를 적용하는 경우는 점점 확대되고 있으며, 서버 파워 분야에도 역시 적용되고 있다.However, in recent years, digital processors that have been performing only secondary functions have been increasingly used in peripheral circuits, such as analog-to-digital converters (ADCs), digital-to-analog converters (DACs), and pulse width modulation As functions are improved, control functions are increasingly included in digital processors. Especially, as the dynamic characteristics of the system, which was the biggest problem of the digital system, have been solved, the merits of the existing system have been highlighted. The application of digital control to power systems is increasingly widespread, and is also being applied to server power.

기존의 서버 시스템은 모니터링을 위해 부분적인 디지털 시스템을 채용하고 있으며, 주로 통신과 모니터링, 보호, 스타트 시퀀스 기능을 맡고 있다. 또한, 아날로그 칩에서 사용하는 몇 가지 제어 신호를 지원한다. 하지만, 기본적인 제어는 아날로그 칩을 기반으로 이루어져 있다. 서버 시스템이 다른 파워 시스템에 비해 디지털화가 될 경우에 대한 장점은 이미 사용되고 있는 디지털 칩을 좀 더 좋은 성능의 칩으로 대체 하면서, 외부의 아날로그 제어 칩을 흡수한다는 것이다. 서버 파워 시스템은 기본적으로 상위 모듈과의 통신을 위해 위에서 설명한 2차적 기능만을 맡아 하는 디지털 프로세서를 포함하고 있었다. 디지털 프로세서의 성능이 예전에 비해 비약적으로 좋아짐으로 인해 기존에 생각하기 힘들었던 제어 시스템 통합이 가능하다. 이를 통해 파워 시스템의 모니터링 기능을 훨씬 향상시킬 수 있으며, 상위 시스템과의 통신 기능도 쉽게 이루어질 수 있다. 또한, 디지털 프로세서 내부의 프로그램을 수정함으로써 다양한 제어 방법을 사용할 수 있다.The existing server system employs a partial digital system for monitoring, and is mainly responsible for communication, monitoring, protection, and start sequence functions. It also supports some control signals used in analog chips. However, the basic control is based on an analog chip. The advantage of a server system being digitized relative to other power systems is that it replaces an already used digital chip with a better performance chip and absorbs the external analog control chip. The server power system basically includes a digital processor that only takes over the secondary functions described above for communication with the higher-level modules. The performance of the digital processor is dramatically improved compared to the previous one, which makes it possible to integrate the control system, which was previously unthinkable. This makes it possible to improve the monitoring function of the power system and to easily communicate with the upper system. In addition, various control methods can be used by modifying the program in the digital processor.

PFC 단은 대용량 시스템에서 입력 전류의 작은 고조파 왜곡과 EMI (electromagnetic interference) 필터의 크기를 줄이기 위해 요구된다. 서버 파워의 PFC단은 주로 CCM(continuous conduction mode) 부스트 컨버터를 채택하고 있다. 700W를 넘어가는 시스템에서는 전류 피크가 너무 커지기 때문에 CCM을 선호하는 것이다.The PFC stage is required to reduce the harmonic distortion of the input current and the size of electromagnetic interference (EMI) filters in high-capacity systems. The PFC stage of the server power mainly adopts a continuous conduction mode (CCM) boost converter. In systems exceeding 700 W, CCM is preferred because current peaks become too large.

기존의 아날로그 제어 칩을 이용한 서버 시스템의 경우에는 PFC 단의 인덕터 전류가 CCM으로 동작하는 것을 가정하여 제어기를 설계한다. 인덕터 전류가 충분히 큰 경우에는 대부분 CCM 동작을 하게 되지만, 인덕터 전류가 비교적 작은 경우, 즉 입력 전압이 높거나 출력 로드가 작은 경우에는 전체 동작에서 DCM(discontinuous conduction mode) 동작이 차지하는 비중도 무시하지 못할 정도가 된다. 이렇게 DCM 동작이 많아지는 경우에는 역률과 THD(total harmonic distortion)가 나빠지고, 전류 파형에 왜곡이 생기는 결과를 초래하게 된다.In the case of a server system using an existing analog control chip, the controller is designed assuming that the inductor current of the PFC stage operates as CCM. If the inductor current is large enough, most CCM operation will be done. However, if the inductor current is relatively small, that is, the input voltage is high or the output load is small, the proportion of the DCM (discontinuous conduction mode) . When the DCM operation is increased in this way, the power factor and the THD (total harmonic distortion) deteriorate, resulting in distortion of the current waveform.

도 1은 종래 서버 파워에서 사용하고 있는 PFC 단과 그 제어부의 구조를 보여주는 도면이다.FIG. 1 is a diagram showing a structure of a PFC stage and its control unit used in conventional server power.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 서버 파워에서 사용하고 있는 제어부(110)는그 내부 회로 구조가 아날로그 회로로 되어 있기 때문에, 한 가지의 제어 알고리즘만을 사용할 수 있고, CCM과 DCM에 대해서 다른 제어부를 사용할 수도 없는 문제가 있다. 도 1에서 참조번호 120은 PFC단을 나타낸다.
As shown in FIG. 1, since the internal circuit structure of the control unit 110 used in the conventional server power is an analog circuit, only one control algorithm can be used, and another control unit can be used for the CCM and the DCM. There is no problem. 1, reference numeral 120 denotes a PFC stage.

한국 공개특허공보 공개번호 10-2010-0080363Korean Patent Publication No. 10-2010-0080363 일본 공개특허공보 특개2012-135080Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2012-135080

본 발명은 상기와 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 부하단의 감지 전류와 기준전류를 이용하여 시스템의 DCM(Discontinuous Conduction Mode) 동작 또는 CCM(Continuous Conduction Mode) 동작 여부를 판별하고, 동작 유형에 대응되는 제어를 수행함으로써, 서버 파워의 역률 보상 회로의 동작 중에 DCM 동작과 CCM 동작의 차이로 인해 전류 파형에 왜곡이 발생하는 것과, 역률 및 THD(전고조파 왜율)가 저하되는 것을 방지할 수 있는 서버 파워의 역률 보상 회로 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to determine whether a DCM (Discontinuous Conduction Mode) operation or a CCM (Continuous Conduction Mode) operation of a system is performed using a sensing current and a reference current at a lower stage, It is possible to prevent the distortion of the current waveform due to the difference between the DCM operation and the CCM operation during the operation of the power factor correction circuit of the server power and to prevent the degradation of the power factor and the THD (total harmonic distortion factor) A power factor correction circuit of server power and a method thereof.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 서버 파워의 역률 보상 회로는,According to an aspect of the present invention, there is provided a power factor correction circuit for a server power,

교류 전압을 입력받아 직류 전압으로 변환하여 출력하는 컨버터부;A converter unit for receiving an AC voltage and converting it into a DC voltage and outputting the DC voltage;

상기 컨버터부의 인덕터에 흐르는 전류에 대한 감지 전류(iL_sen)와 기준 전류(iref)를 바탕으로 시스템의 DCM 동작 여부를 판별하는 DCM 검출부;A DCM detector for determining whether the DCM of the system is operating based on a sense current iL_sen and a reference current iref for a current flowing in the inductor of the converter;

상기 DCM 검출부의 판별 결과에 따라 시스템의 DCM 동작의 인덕터 전류를 제어하는 DCM 전류 제어부; 및 A DCM current controller for controlling an inductor current of the DCM operation of the system according to a result of the determination by the DCM detector; And

상기 DCM 검출부의 판별 결과에 따라 시스템의 CCM 동작의 인덕터 전류를 제어하는 CCM 전류 제어부;를 포함하는 점에 그 특징이 있다.And a CCM current controller for controlling an inductor current of a CCM operation of the system according to a result of the DCM detector determination.

여기서, 상기 DCM 검출부는 상기 감지 전류(iL_sen)를 이용하여 평균 전류값을 추정하는 기능을 더 포함할 수 있다. Here, the DCM detector may further include a function of estimating an average current value using the sensing current iL_sen.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 서버 파워의 역률 보상 방법은, According to another aspect of the present invention, there is provided a method of compensating power factor of a server power,

컨버터부, DCM 검출부, DCM 전류 제어부, 및 CCM 전류 제어부를 포함하는 서버 파워의 역률 보상 회로를 이용한 역률 보상 방법으로서,A power factor correction method using a power factor correction circuit of a server power including a converter unit, a DCM detection unit, a DCM current control unit, and a CCM current control unit,

상기 컨버터부의 인덕터에 흐르는 전류에 대한 감지 전류(iL_sen)와 외부로부터 공급된 기준 전류(iref)를 바탕으로 상기 DCM 검출부에 의해 시스템이 DCM 동작인지, CCM 동작인지의 여부를 판별하는 단계;Determining whether the system is a DCM operation or a CCM operation by the DCM detecting unit based on a sensing current iL_sen for a current flowing through the inductor of the converter unit and a reference current iref supplied from the outside;

상기 DCM 검출부의 판별 결과, 시스템이 DCM 동작이면 상기 DCM 전류 제어부에 의해 시스템의 DCM 동작에 따른 상기 컨버터부의 인덕터의 전류를 제어하는 단계; 및 Controlling the current of the inductor of the converter according to the DCM operation of the system by the DCM current controller if the system is DCM as a result of the determination of the DCM detector; And

상기 DCM 검출부의 판별 결과, 시스템이 CCM 동작이면 상기 CCM 전류 제어부에 의해 시스템의 CCM 동작에 따른 상기 컨버터부의 인덕터의 전류를 제어하는 단계를 포함한다.
And controlling the current of the inductor of the converter according to the CCM operation of the system by the CCM current controller if the system is a CCM operation as a result of the DCM detector.

이와 같은 본 발명에 의하면, 인덕터에 흐르는 전류에 대한 감지 전류와 기준 전류를 이용하여 시스템의 DCM(Discontinuous Conduction Mode) 동작 또는 CCM(Continuous Conduction Mode) 동작 여부를 판별하고, 동작 유형에 대응되는 제어를 수행함으로써, DCM 동작 상황에서도 평균 전류를 정확하게 추정하여 역률 및 전고조파 왜율을 개선할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to determine whether the DCM (Discontinuous Conduction Mode) operation or the CCM (Continuous Conduction Mode) operation of the system is performed using the sense current and the reference current for the current flowing in the inductor, , The power factor and the total harmonic distortion can be improved by accurately estimating the average current even under the DCM operating conditions.

도 1은 종래 서버 파워에서 사용하고 있는 PFC 단과 그 제어기의 구조를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 서버 파워의 역률 보상 회로의 구성을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 서버 파워의 역률 보상 방법의 실행 과정을 보여주는 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 서버 파워의 역률 보상 방법에 있어서의 DCM, CCM 동작 시의 인덕터의 전류를 보여주는 도면.1 is a view showing a structure of a PFC stage used in a conventional server power and its controller.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]
3 is a flowchart illustrating an execution process of a method of compensating power factor of server power according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing currents of inductors during DCM and CCM operations in a method of compensating power factor of server power according to an embodiment of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor can properly define the concept of the term to describe its invention in the best way Should be construed in accordance with the principles and meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the terms " part, "" module, "and" device " Lt; / RTI >

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

CCM 동작을 가정하고 설계한 제어기를 사용한 경우, 실제 플랜트에서 DCM 동작이 발생하게 되었을 경우 다음과 같은 문제가 발생한다.When DCM operation occurs in the actual plant when using the controller designed assuming CCM operation, the following problems occur.

1) 센서를 통해 읽어 들인 전류값이 실제 평균 전류와 차이를 갖는다.1) The current value read through the sensor is different from the actual average current.

2) 부스트 컨버터의 CCM과 DCM 동작 시 플랜트 특성이 다르기 때문에, DCM 동작 시에 전류 파형에 왜곡이 발생한다.2) Because the plant characteristics are different during CCM and DCM operation of the boost converter, distortion occurs in the current waveform during DCM operation.

이 두 가지 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 도 2와 같은 역률 보상 회로를 제공하고자 한다.In order to solve these two problems, the present invention provides a power factor correction circuit as shown in FIG.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 서버 파워의 역률 보상 회로의 구성을 보여주는 도면이다.2 is a diagram illustrating a configuration of a power factor correction circuit of a server power according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 서버 파워의 역률 보상 회로는, 컨버터부(210), DCM 검출부(220), DCM 전류 제어부(230) 및 CCM 전류 제어부(240)를 포함하여 구성된다.2, the server power factor correction circuit according to the present invention includes a converter unit 210, a DCM detection unit 220, a DCM current control unit 230, and a CCM current control unit 240.

상기 컨버터부(210)는 교류 전압을 입력받아 직류 전압으로 변환하여 출력한다.The converter unit 210 receives an AC voltage and converts it into a DC voltage.

상기 DCM 검출부(220)는 상기 컨버터부(210)의 인덕터(211)에 흐르는 전류에 대한 감지 전류(iL_sen)와 기준 전류(iref)를 바탕으로 시스템의 DCM 동작 여부를 판별한다. 또한, 이와 같은 DCM 검출부(220)는 상기 감지 전류(iL_sen)를 이용하여 DCM 동작 시의 평균 전류값을 추정하는 기능을 더 포함할 수 있다. The DCM detecting unit 220 determines whether the DCM of the system is operating based on the sensing current iL_sen and the reference current iref of the current flowing in the inductor 211 of the converter unit 210. The DCM detecting unit 220 may further include a function of estimating an average current value during DCM operation using the sensing current iL_sen.

상기 DCM 전류 제어부(230)는 상기 DCM 검출부(220)의 판별 결과에 따라 시스템의 DCM 동작의 상기 인덕터(211)의 전류를 제어한다. The DCM current controller 230 controls the current of the inductor 211 of the DCM operation of the system according to the result of the determination of the DCM detector 220.

상기 CCM 전류 제어부(240)는 상기 DCM 검출부(220)의 판별 결과에 따라 시스템의 CCM 동작의 상기 인덕터(211)의 전류를 제어한다.The CCM current controller 240 controls the current of the inductor 211 of the CCM operation of the system according to the result of the determination of the DCM detector 220.

그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 서버 파워의 역률 보상 회로를 이용한 역률 보상 방법에 대하여 설명해 보기로 한다.The power factor compensation method using the power factor correction circuit of server power according to the present invention having the above configuration will now be described.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 서버 파워의 역률 보상 방법의 실행 과정을 보여주는 흐름도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of performing power factor correction of a server power according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 서버 파워의 역률 보상 방법은, 전술한 바와 같은 컨버터부(210), DCM 검출부(220), DCM 전류 제어부(230), 및 CCM 전류 제어부(240)를 포함하는 서버 파워의 역률 보상 회로를 이용한 역률 보상 방법으로서, 먼저 상기 컨버터부(210)의 인덕터(211)에 흐르는 전류에 대한 감지 전류 (iL_sen)와 외부로부터 공급된 기준 전류(iref)를 바탕으로 상기 DCM 검출부(220)에 의해 시스템이 DCM 동작인지, CCM 동작인지의 여부를 판별한다(단계 S301).3, the method of compensating power factor of server power according to the present invention includes the converter unit 210, the DCM detecting unit 220, the DCM current controlling unit 230, and the CCM current controlling unit 240 (IL_sen) with respect to the current flowing in the inductor 211 of the converter unit 210 and the reference current iref supplied from the outside of the converter unit 210, The DCM detecting unit 220 determines whether the system is a DCM operation or a CCM operation (step S301).

그런 후, 상기 DCM 검출부(220)의 판별 결과, 시스템이 DCM 동작이면 상기 DCM 전류 제어부(230)에 의해 시스템의 DCM 동작에 따른 상기 컨버터부(210)의 인덕터(211)의 전류를 제어한다(단계 S302). Then, if the DCM detector 220 detects the DCM operation, the DCM controller 230 controls the current of the inductor 211 of the converter unit 210 according to the DCM operation of the system Step S302).

또한, 상기 DCM 검출부(220)의 판별 결과, 시스템이 CCM 동작이면 상기 CCM 전류 제어부(240)에 의해 시스템의 CCM 동작에 따른 상기 컨버터부(210)의 인덕터(211)의 전류를 제어한다(단계 S303).As a result of the DCM detection unit 220 determining that the system is a CCM operation, the CCM current controller 240 controls the current of the inductor 211 of the converter unit 210 according to the CCM operation of the system S303).

이상과 같이, 본 발명에서는 시스템의 DCM 또는 CCM 동작에 따라 대응하여 인덕터(211)의 전류를 제어함으로써 역률을 보상하게 된다.As described above, in the present invention, the power factor is compensated by controlling the current of the inductor 211 in accordance with the DCM or CCM operation of the system.

한편, 이상과 같은 일련의 과정에 있어서, 본 발명의 방법에서는 CCM 동작 또는 DCM 동작의 각 경우에 적합하게 센서를 통해 읽어 들인 전류값(즉, 감지 전류(iL_sen))을 이용하여 평균 전류값을 정확히 유추한다. 또한 각 경우에 맞는 제어부를 사용하여 PFC단을 제어할 수도 있다.Meanwhile, in the above-described series of processes, in the method of the present invention, the average current value is calculated using the current value (i. E., The detection current iL_sen) read through the sensor in each case of the CCM operation or DCM operation Exactly. It is also possible to control the PFC stage using a controller suitable for each case.

DCM 동작과 CCM 동작 시의 인덕터의 전류는 도 4에 도시된 바와 같다. 도 4를 토대로 DCM과 CCM의 동작을 판별하는 기준은 다음과 같다.The current of the inductor during DCM operation and CCM operation is as shown in FIG. Based on FIG. 4, the criteria for determining the operation of DCM and CCM are as follows.

DCM 동작: iL _ sen or iref ≤ del_iL/2DCM action: i L _ sen or i ref ≪ del_iL / 2

CCM 동작: iL_sen or iref ＞ del_iL/2CCM operation: i L_sen or i ref > del_iL / 2

여기서, iL _ sen은 인덕터에 흐르는 전류에 대한 감지 전류, iref는 기준 전류, del_iL은 인덕터 전류의 변화량을 나타낸다. Here, i L _ sen is a sense current to the current flowing through the inductor, i ref is a reference current, del_iL represents the amount of change of the inductor current.

상기 del_iL은 입력전압과 인덕터 값 및 Ts를 이용하여 계산 가능하다. 이 식은 디지털 프로세서 내부에서 프로그램으로 구현 가능하고, 이를 통해 DCM과 CCM 동작이 구분되면, 각 경우에 대해서 다른 제어기를 디지털적으로 적용하여 사용할 수 있다. 도 4에서 (a)는 DCM 동작 시의 인덕터 전류 특성을 보여주는 것이고, (b)는 CCM 동작 시의 인덕터 전류 특성을 보여주는 것이다.The del_iL can be calculated using an input voltage, an inductor value, and Ts. This equation can be implemented as a program in the digital processor, and if the DCM and CCM operations are distinguished, it is possible to use another controller digitally for each case. 4 (a) shows the inductor current characteristics during DCM operation, and FIG. 4 (b) shows the inductor current characteristics during CCM operation.

이상과 같이 DCM 동작과 CCM 동작이 판별되면, 이를 기준으로 DCM 동작 시의 평균 전류를 다음과 같이 유추할 수 있다.If the DCM operation and the CCM operation are determined as described above, the average current during DCM operation can be derived as follows.

iL _ avg = iL _ sen ×(D+D')i L _ avg = i L _ sen × (D + D ')

D'= L / {(Vo - Vin )×Ts} D '= L / {(V o - V in ) x Ts}

여기서, iL _ avg는 평균 전류값, iL _ sen는 인덕터에 흐르는 전류에 대한 감지 전류, D는 인덕터 전류가 0(또는 최저점)에서 최고점에 도달할 때까지의 소요 시간, D'는 인덕터 전류가 최고점에서 0(또는 최저점)으로 떨어질 때까지의 소요 시간, L은 인덕턴스, Vo는 출력전압, Vin은 입력전압, Ts는 인덕터 전류가 0(또는 최저점)에서 최고점에 도달한 후, 다시 0(또는 최저점)으로 떨어질 때까지의 총 소요시간을 각각 나타낸다.Here, i L _ avg is an average current value, i L _ sen is a sense current to the current flowing through the inductor, D is the time required to reach the highest point in the inductor current is zero (or low point), D 'is the inductor L is the inductance, V o is the output voltage, V in is the input voltage, Ts is the inductor current after reaching the peak at 0 (or the lowest point) And the total time taken to fall back to 0 (or the lowest point).

이 계산 역시 디지털 프로세서 내부에서 구현가능하며, 이를 통해서 유추된 DCM 동작 시의 평균 전류는 DCM 동작을 위한 제어기의 입력 파라미터로 사용된다.This calculation can also be implemented in the digital processor, and the average current during the inferred DCM operation is used as the input parameter of the controller for the DCM operation.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 서버 파워의 역률 보상 회로는 컨버터부의 인덕터에 흐르는 전류에 대한 감지 전류와 기준전류를 이용하여 시스템의 DCM(Discontinuous Conduction Mode) 동작 또는 CCM(Continuous Conduction Mode) 동작 여부를 판별하고, 동작 유형에 대응되는 제어를 수행함으로써, 다음과 같은 장점 또는 효과를 갖는다.As described above, the power factor correction circuit of the server power according to the present invention can operate in DCM (Discontinuous Conduction Mode) operation or CCM (Continuous Conduction Mode) operation of the system using the sense current and reference current for the current flowing in the inductor of the converter section And performs control corresponding to the operation type, the following advantages or effects are obtained.

첫째, DCM 동작 또는 CCM 동작을 판별하여 상황에 따른 제어기를 사용할 수 있다.First, the DCM operation or the CCM operation can be discriminated and the controller according to the situation can be used.

둘째, 플랜트가 DCM으로 동작하고 있는 상황에서도 평균 전류를 정확하게 유추할 수 있다.Second, the average current can be accurately estimated even when the plant is operating with DCM.

셋째, DCM 또는 CCM 동작 판별에 따라 다른 제어기를 사용하고, DCM 상황에서 평균 전류를 정확히 유추함으로써 역률(PF)과 전고조파 왜율(THD)을 개선할 수 있다.Third, it is possible to improve the power factor (PF) and the total harmonic distortion (THD) by using different controllers according to DCM or CCM operation discrimination and accurately deriving the average current in the DCM situation.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Be clear to the technician. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the same should be construed as being included in the scope of the present invention.

110...제어부 120...PFC단
210...컨버터부 220...DCM 검출부
230...DCM 전류 제어부 240...CCM 전류 제어부110 ... controller 120 ... PFC stage
210 ... converter section 220 ... DCM detecting section
230 ... DCM current controller 240 ... CCM current controller

Claims (5)

교류 전압을 입력받아 직류 전압으로 변환하여 출력하는 컨버터부;
상기 컨버터부의 인덕터에 흐르는 전류에 대한 감지 전류(iL_sen)와 기준 전류(iref)를 바탕으로 시스템의 DCM 동작 여부를 판별하는 DCM 검출부;
상기 DCM 검출부의 판별 결과에 따라 시스템의 DCM 동작의 인덕터 전류를 제어하는 DCM 전류 제어부; 및
상기 DCM 검출부의 판별 결과에 따라 시스템의 CCM 동작의 인덕터 전류를 제어하는 CCM 전류 제어부;를 포함하는 서버 파워의 역률 보상 회로.
A converter unit for receiving an AC voltage and converting it into a DC voltage and outputting the DC voltage;
A DCM detector for determining whether the DCM of the system is operating based on a sense current iL_sen and a reference current iref for a current flowing in the inductor of the converter;
A DCM current controller for controlling an inductor current of the DCM operation of the system according to a result of the determination by the DCM detector; And
And a CCM current controller for controlling an inductor current of a CCM operation of the system according to a result of the DCM detector determination.
제1항에 있어서,
상기 DCM 검출부는 상기 감지 전류(iL_sen)를 이용하여 DCM 동작 시의 평균 전류값을 추정하는 기능을 더 포함하는 서버 파워의 역률 보상 회로.
The method according to claim 1,
Wherein the DCM detector further includes a function of estimating an average current value during DCM operation using the sense current iL_sen.
제2항에 있어서,
상기 DCM 동작 시의 평균 전류값은 다음의 수식 관계에 의해 구하는 서버 파워의 역률 보상 회로.
iL_avg = iL_sen ×(D+D')
D'= L / {(Vo - Vin )×Ts}
여기서, iL _ avg는 평균 전류값, iL _ sen는 인덕터에 흐르는 전류에 대한 감지 전류, D는 인덕터 전류가 0(또는 최저점)에서 최고점에 도달할 때까지의 소요 시간, D'는 인덕터 전류가 최고점에서 0(또는 최저점)으로 떨어질 때까지의 소요 시간, L은 인덕턴스, Vo는 출력전압, Vin은 입력전압, Ts는 인덕터 전류가 0(또는 최저점)에서 최고점에 도달한 후, 다시 0(또는 최저점)으로 떨어질 때까지의 총 소요시간을 각각 나타낸다.
3. The method of claim 2,
Wherein the average current value during the DCM operation is obtained by the following equation.
i L_avg = i L_sen x (D + D ')
D '= L / {(V o - V in ) x Ts}
Here, i L _ avg is an average current value, i L _ sen is a sense current to the current flowing through the inductor, D is the time required to reach the highest point in the inductor current is zero (or low point), D 'is the inductor L is the inductance, V o is the output voltage, V in is the input voltage, Ts is the inductor current after reaching the peak at 0 (or the lowest point) And the total time taken to fall back to 0 (or the lowest point).
컨버터부, DCM 검출부, DCM 전류 제어부, 및 CCM 전류 제어부를 포함하는 서버 파워의 역률 보상 회로를 이용한 역률 보상 방법으로서,
상기 컨버터부의 인덕터에 흐르는 전류에 대한 감지 전류(iL_sen)와 외부로부터 공급된 기준 전류(iref)를 바탕으로 상기 DCM 검출부에 의해 시스템이 DCM 동작인지, CCM 동작인지의 여부를 판별하는 단계;
상기 DCM 검출부의 판별 결과, 시스템이 DCM 동작이면 상기 DCM 전류 제어부에 의해 시스템의 DCM 동작에 따른 상기 컨버터부의 인덕터의 전류를 제어하는 단계; 및
상기 DCM 검출부의 판별 결과, 시스템이 CCM 동작이면 상기 CCM 전류 제어부에 의해 시스템의 CCM 동작에 따른 상기 컨버터부의 인덕터의 전류를 제어하는 단계를 포함하는 서버 파워의 역률 보상 방법.
A power factor correction method using a power factor correction circuit of a server power including a converter unit, a DCM detection unit, a DCM current control unit, and a CCM current control unit,
Determining whether the system is a DCM operation or a CCM operation by the DCM detecting unit based on a sensing current iL_sen for a current flowing through the inductor of the converter unit and a reference current iref supplied from the outside;
Controlling the current of the inductor of the converter according to the DCM operation of the system by the DCM current controller if the system is DCM as a result of the determination of the DCM detector; And
And controlling the current of the inductor of the converter according to the CCM operation of the system by the CCM current controller when the system is a CCM operation as a result of the DCM detector.
제4항에 있어서,
상기 DCM 검출부에 의한 시스템의 DCM 동작 또는 CCM 동작의 판별 기준은 다음과 같이 정의되는 서버 파워의 역률 보상 방법.
DCM 동작: iL_sen or iref ≤ del_iL/2
CCM 동작: iL_sen or iref ＞ del_iL/2
여기서, iL _ sen은 인덕터에 흐르는 전류에 대한 감지 전류, iref는 기준 전류, del_iL은 인덕터 전류의 변화량을 나타낸다. 5. The method of claim 4,
Wherein the criterion for determining DCM operation or CCM operation of the system by the DCM detection unit is defined as follows.
DCM operation: i L_sen or i ref ≤ del_iL / 2
CCM operation: i L_sen or i ref > del_iL / 2
Here, i L _ sen is a sense current to the current flowing through the inductor, i ref is a reference current, del_iL represents the amount of change of the inductor current.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106160449A (en) * 2015-04-27 2016-11-23 力博特公司 A kind of circuit control method and equipment

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