KR20150122174A - 스위칭 모드 구동 회로 - Google Patents
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Abstract
스위칭 모드 구동 회로(10)는 제 1 단자(14.1) 및 제 2 단자(14.2)를 갖는 제 1 스위치(14), 제 1 단자(16.1) 및 제 2 단자(16.2)를 갖는 제 2 스위치(16), 적어도 제 1 종단(20.1.1) 및 제 2 종단(20.1.2)을 갖는 제 1 권선부(20.1) 및 제 1 종단(20.2.1) 및 제 2 종단(20.2.2)을 갖는 제 2 권선부(20.2)를 포함하는 유도 소자(20), 및 제 1 극(18.1) 및 제 2 극(18.2)을 갖는 에너지 저장 장치(18)를 포함한다. 제 1 및 제 2 스위치들의 각각의 제 1 및 제 2 단자들 및 제 1 및 제 2 권선부들의 각각의 제 1 및 제 2 종단들은 에너지 저장 장치의 제 1 및 제 2 극들에 대하여 직렬로 연결되고, 제 1 및 제 2 권선부들은 공통 모드 및 차동 모드 중 하나로 구성된다.
Description
본 발명은 스위칭 모드 구동 회로 및 유도 소자를 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 더욱 상세하나 배타적이지 않게, 벅(buck), 부스트(boost) 및 푸시풀(push-pull) 구동 회로에 관한 것이다.
제 1 및 제 2 단자(terminal)들을 갖는 제 1 스위치, 제 1 및 제 2 단자들을 갖는 제 2 스위치를 포함하되, 제 1 스위치의 단자, 제 2 스위치의 단자 및 구동될 유도 소자(inductive component)의 일종단이 공통 노드(common node)에서 상호 간에 연결되는 구동 회로들이 기술 분야에서 알려진다. 푸시풀(push-pull) 구성에서, 트랜지스터는 제 1 및 제 2 스위치들로서 사용되고, 벅(buck), 부스트(boost), 및 벅-부스트(buck-boost) 구성에서, 다이오드는 스위치들 중 하나로서 사용된다.
모든 이런 구성들에서, 에너지 저장 장치는 공통 노드에 연결되지 않는 제 1 및 제 2 스위치들의 단자들에 대하여 연결된다. 푸시풀 및 벅 구성에서, 에너지 저장 장치는 DC 전원 장치를 포함한다. 부스트 구성에서 에너지 저장 장치는 출력 캐패시터(capacitor)를 포함하고 벅-부스트 구성에서, 에너지 저장 장치는 직렬로 연결되는 출력 캐패시터 및 DC 전원 장치를 포함할 수 있다.
정상 작동 동안에, 스위치들은 교호하는 관계에서 온 상태 및 오프 상태가 되도록 구동되고 - 즉 제 1 스위치가 온 상태일 때, 제 2 스위치는 오프 상태이고, 그 반대일 수 있다. 하지만, 제 1 및 제 2 스위치들 모두가 동시에 온 상태여서, 에너지 저장 장치는 단락된다(short-circuited)는 것이 발생할 수 있다는 것이 꽤 알려진다. 이는 손상, 예컨대 스위치들에 대한 손상을 야기할 수 있는 큰 전류를 야기할 수 있다.
종래의 보호 회로 및 방법은 다른 스위치가 온 상태로 스위칭되기 이전에, 하나의 스위치가 완전히 오프 상태가 되는 것을 확보하는 것을 목표로 한다. 푸시풀 구성에서 이는 다른 트랜지스터가 온 상태로 스위칭되기 이전에, 하나의 트랜지스터의 스위칭 오프 사이에 약간의 지연을 삽입함으로써 달성될 수 있다. 벅 및 부스트 구성에서 고속 스위칭 다이오드가 정상적으로 사용된다. 다른 구체예들에서, 자기 코어를 포함하는 종래의 직렬 보호 인덕터(inductor)가 사용된다. 명확할 것이고 도 1을 참조하여 하기에 더 상세하게 서술될 바와 같이, 이런 기술들은 구동 회로의 최대 주파수뿐 아니라, 구동 회로의 효율을 제한한다.
따라서, 출원인이 앞서 언급한 단점들이 적어도 완화될 수 있다는 것을 믿거나 알려진 회로 및 방법에 대한 유용한 대안을 제공할 수 있는 대안적인 구동 회로 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명에 따라:
- 제 1 단자(terminal) 및 제 2 단자를 포함하는 제 1 스위치;
- 제 1 단자 및 제 2 단자를 포함하는 제 2 스위치;
- 적어도 제 1 종단 및 제 2 종단을 갖는 제 1 권선부(winding part) 및 제 1 종단 및 제 2 종단을 갖는 제 2 권선부를 포함하는 유도 소자(inductive component); 및
- 제 1 극(pole) 및 제 2 극을 갖는 에너지 저장 장치를 포함하되,
- 제 1 및 제 2 스위치들의 각각의 제 1 및 제 2 단자들 및 제 1 및 제 2 권선부들의 각각의 제 1 및 제 2 종단들은 에너지 저장 장치의 제 1 및 제 2 극들에 대하여 직렬로 연결되고;
- 제 1 및 제 2 권선부들은 공통 모드(common mode) 및 차동 모드(differential mode) 중 하나로 구성되는 스위칭 모드 구동 회로가 제공된다.
제 1 권선부의 제 1 종단은 제 1 스위치의 제 2 단자에 연결될 수 있고, 제 1 권선부의 제 2 종단은 제 2 권선부의 제 2 종단에 연결될 수 있으며, 제 2 권선부의 제 1 종단은 제 2 스위치의 제 1 단자에 연결될 수 있다.
제 1 권선부 및 제 2 권선부는 적어도 부분적인 바이파일러(bifilar) 구성, 하이브리드(hybrid) 구성 및 공동 권선(co-wound) 구성 중 하나로 배열될 수 있다.
제 1 스위치 및 제 2 스위치 중 적어도 하나는 스위칭 트랜지스터(switching transistor)를 포함할 수 있다. 몇몇의 구체예들에서 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 각각은 스위칭 트랜지스터를 포함한다. 다른 구체예들에서, 제 1 스위치 및 제 2 스위치 중 적어도 하나는 다이오드를 포함한다.
제 1 스위치의 제 1 단자는 에너지 저장 장치의 제 1 극에 연결될 수 있고 제 2 스위치의 제 2 극은 에너지 저장 장치의 제 2 극에 연결될 수 있다. 에너지 저장 장치는 DC 전원 장치를 포함할 수 있다.
다른 구체예들에서 에너지 저장 장치는 캐패시터(capacitor)를 포함한다.
임피던스 소자(impedance component), 바람직하게는 저항 소자(resistive component)는 제 1 권선부 및 제 2 권선부와 평행하게 제 1 스위치의 제 2 단자와 제 2 스위치의 제 1 단자 사이에 제공될 수 있다.
회로는 a) 에너지 저장 수단의 제 1 극과 제 2 스위치의 제 1 단자, 및 b) 에너지 저장 수단의 제 2 극과 제 1 스위치의 제 2 단자 중 적어도 하나 사이에 댐핑 소자(damping component)를 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 권선부들은 공통 모드로 구성될 수 있고 유도 소자는 트랜스포머(transformer)의 일차 권선을 포함할 수 있다.
다른 구체예들에서 유도 소자는 차동 모드로 구성되는 제 1 권선부와 제 2 권선부 사이에서 중간 탭(intermediate tab)을 갖는 보호 권선을 포함한다.
중간 탭은 구동될 유도 소자에 연결될 수 있고 상기 소자는 구동될 트랜스포머의 일차 권선을 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 범주 내에서 교호형 스위칭 모드에서 제 1 및 제 2 스위치들을 구동하는 방법이 포함되고, 방법은 제 1 권선부 및 제 2 권선부를 포함하는 권선이 제 1 및 제 2 스위치들 사이에 직렬로 사용되는 단계; 및 제 1 및 제 2 권선부들이 공통 모드 및 차동 모드 중 하나로 구성되는 단계를 포함한다.
본 발명은 이제 첨부된 도면들을 참조하여, 단지 실시예를 통해, 추가적으로 서술될 것이다:
도 1은 트랜스포머의 일차 권선을 구동하도록 푸시풀 모드로 작동되는 제 1 및 제 2 트랜지스터들을 포함하는 종래 기술의 스위칭 모드 구동 회로의 기본 회로도이다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 회로도에서 선택된 지점들에서 신호들의 오실로그래프들이다.
도 3은 스위칭 모드 구동 회로의 출력단의 예시적인 구체예의 기본 회로도이다.
도 4는 스위칭 모드 구동 회로의 푸시풀 구성 출력단의 예시적인 구체예의 더 상세한 회로도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 회로도에서 선택된 지점들에서 신호들의 오실로그래프들이다.
도 6은 스위칭 모드 구동 회로의 푸시풀 구성 출력단의 다른 예시적인 구체예의 회로도이다.
도 7은 푸시풀 구성 출력단을 포함하는 스위칭 모드 구동 회로의 예시적인 구체예의 회로도이다.
도 8은 푸시풀 구성 출력단을 포함하는 스위칭 모드 구동 회로의 다른 예시적인 구체예의 회로도이다.
도 9는 스위칭 모드 구동 회로의 벅 구성 출력단의 예시적인 구체예의 회로도이다.
도 10은 스위칭 모드 구동 회로의 벅 구성 출력단의 다른 예시적인 구체예의 회로도이다.
도 11은 스위칭 모드 구동 회로의 부스트 구성 출력단의 예시적인 구체예의 회로도이다.
도 12는 스위칭 모드 구동 회로의 부스트 구성 출력단의 다른 예시적인 구체예의 회로도이다.
도 13a 내지 도 13d는 권선 구성의 예시적인 구체예들의 도면들이다.
도 1은 트랜스포머의 일차 권선을 구동하도록 푸시풀 모드로 작동되는 제 1 및 제 2 트랜지스터들을 포함하는 종래 기술의 스위칭 모드 구동 회로의 기본 회로도이다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 회로도에서 선택된 지점들에서 신호들의 오실로그래프들이다.
도 3은 스위칭 모드 구동 회로의 출력단의 예시적인 구체예의 기본 회로도이다.
도 4는 스위칭 모드 구동 회로의 푸시풀 구성 출력단의 예시적인 구체예의 더 상세한 회로도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 회로도에서 선택된 지점들에서 신호들의 오실로그래프들이다.
도 6은 스위칭 모드 구동 회로의 푸시풀 구성 출력단의 다른 예시적인 구체예의 회로도이다.
도 7은 푸시풀 구성 출력단을 포함하는 스위칭 모드 구동 회로의 예시적인 구체예의 회로도이다.
도 8은 푸시풀 구성 출력단을 포함하는 스위칭 모드 구동 회로의 다른 예시적인 구체예의 회로도이다.
도 9는 스위칭 모드 구동 회로의 벅 구성 출력단의 예시적인 구체예의 회로도이다.
도 10은 스위칭 모드 구동 회로의 벅 구성 출력단의 다른 예시적인 구체예의 회로도이다.
도 11은 스위칭 모드 구동 회로의 부스트 구성 출력단의 예시적인 구체예의 회로도이다.
도 12는 스위칭 모드 구동 회로의 부스트 구성 출력단의 다른 예시적인 구체예의 회로도이다.
도 13a 내지 도 13d는 권선 구성의 예시적인 구체예들의 도면들이다.
종래 기술의 스위칭 모드 구동 회로의 출력단(output stage)은 일반적으로 도 1에서 참조 번호 100에 의해 표기된다.
알려진 출력단은 제 1 절연 게이트 반도체 스위치 장치(114) 및 제 2 절연 게이트 반도체 스위치 장치(116)를 포함한다. 제 1 및 제 2 장치들은 제 2 장치의 드레인(116.1)(drain)에 직접 연결되는 제 1 장치(114)의 소스(114.2)와 함께 DC 전원 장치의 극(pole)들(118.1, 118.2) 사이에서 회로(15)에 직렬로 연결된다. 구동될 트랜스포머(transformer)(122)의 일차 권선(120)을 포함하는 분기 회로(117)는 제 2 스위치 장치의 드레인(116.1) 및 제 1 스위치 장치의 소스(114.2)에 대한 공통 노드(common node)(119)에 연결된다.
도 2에서, 도 1에서 선택된 지점들에서 신호들의 시간에 대한 오실로그래프들이 도시된다. 도 2a는 지점(116.1)에서 전압을 도시한다. 도 2b는 장치들(114, 116)을 통한 회로(115)에서 전류를 도시한다. 도 2c는 일차 권선(120)을 통한 분기(117)에서 전류를 도시한다. 정상 작동 동안에, 스위치 장치들 중 하나는 온 상태인 반면에 다른 하나는 오프 상태이다. 이는 DC 전원 장치, 온 상태인 스위치 및 트랜스포머(122)의 일차 권선(120) 사이에 회로를 형성한다. 이런 회로는 일차 회로라 불린다. 양호한 성능을 위하여, 전원 장치 및 스위치들은 가능한 작은 임피던스(impedence)를 갖는다. 이어서 일차 권선(120) 쪽으로 전압은 도 2a에 도시된 바와 같이, 대략 공급 전압이다.
하지만, 도 2b는 짧은 주기(200) 동안, 모든 스위치 장치들(114, 116)이 동시에 온 상태인 것을 도시한다. 모든 스위치 장치들이 온 상태일 때, 단락(shorted circuit)은 DC 전원 장치와 2개의 직렬 연결된 스위치들(114, 116) 사이에 형성된다. 사양의 도입에서 언급된 바와 같이 스위치 장치들 및 DC 전원 장치의 앞서 말한 낮은 임피던스 때문에, 이런 주기(200) 동안에, 단락에서 전류는 꽤 고속으로 증가한다. 이런 주기(200) 동안에 도 2b에 도시된 바와 같이, 단락에서 전류는 스위치 장치들 중 하나 또는 모두에 손상을 야기할 수 있는, 30A 이상의 값에 도달할 수 있다. 종래의 직렬 보호 인덕턴스(inductance) 또는 저항이 종래의 방식으로 단락에 추가되어야 한다면, 이런 인덕턴스 및 임피던스는 또한 일차 회로에 추가될 것이고, 이는 스위칭 모드 구동 회로의 성능을 경감시킬 것이고 물론 바람직하지 않다. 더욱 상세하게는, 모든 스위치 장치들이 온 상태인 동안의 주기(200)가 스위치 장치들 중 하나만이 온 상태인 동안의 주기보다 훨씬 짧기에, 보호가 요구되는 주파수는 구동 회로가 작동하는 주파수보다 높다. 자기 코어를 갖는 유도 소자는 정상적으로 주파수 종속형이어서, 인덕턴스는 더 낮은 주파수에서보다 더 높은 주파수에서 더 낮다는 것이 알려진다. 따라서, 종래의 직렬 보호 인덕터를 단락에 추가함으로써, 일차 회로의 더 낮은 주파수에서 추가되는 더 많은 인덕턴스를 야기할 것이고, 이는 바람직하지 않다.
도 3에서, 본 발명에 따른 구동 회로의 출력단의 제 1 예시적인 구체예는 일반적으로 참조 번호 10에 의해 표기된다. 출력단(10)은 제 1 단자(14.1) 및 제 2 단자(14.2)를 포함하는 제 1 스위치(14), 제 1 단자(16.1) 및 제 2 단자(16.2)를 포함하는 제 2 스위치(16), 및 적어도 제 1 종단(20.1.1) 및 제 2 종단(20.1.2)을 갖는 제 1 권선부(20.1) 및 제 1 종단(20.2.1) 및 제 2 종단(20.2.2)을 갖는 제 2 권선부(20.2)를 포함하는 유도 소자(20)를 포함한다. 단(10)은 제 1 극(18.1) 및 제 2 극(18.2)을 갖는 에너지 저장 장치(18)를 더 포함한다. 제 1 스위치(14) 및 제 2 스위치(16)의 각각의 제 1 및 제 2 단자들, 및 제 1 권선부(20.1) 및 제 2 권선부(20.2)의 각각의 제 1 및 제 2 종단들은 에너지 저장 장치(18)의 제 1 극(18.1)과 제 2 극(18.2) 사이에 직렬로 연결된다. 제 1 권선부(20.1) 및 제 2 권선부(20.2)는 도 3에서 도트 방식에 의해 도시된 바와 같이, 공통 모드(common mode)로 구성된다. 다른 구체예들에서, 제 1 및 제 2 권선부들은 하기에 설명될 바와 같이 차동 모드(differential mode)로 구성될 수 있다.
도 4에서 출력단의 푸시풀 구성의 더 상세한 예시적 구체예가 도시된다. 제 1 스위치(14)는 제 1 단자 또는 드레인(14.1), 제 2 단자 또는 소스(14.2) 및 제 3 단자 또는 게이트(14.3)를 포함하는 제 1 절연 게이트 반도체 장치를 포함한다. 제 2 스위치(16)는 제 1 단자 또는 드레인(16.1), 제 2 단자 또는 소스(16.2) 및 제 3 단자 또는 게이트(16.3)를 포함하는 제 2 절연 게이트 반도체 장치를 포함한다. 제 1 장치(14)의 드레인(14.1)은 DC 전원 장치(18)의 제 1 극(18.1)에 연결된다. 제 2 장치(16)의 소스(16.2)은 DC 전원 장치의 다른 극(18.2)에 연결된다. 또한, 제 1 장치(14)의 소스(14.2)는 트랜스포머(22)의 일차 권선(20)의 형태로 구동될 유도 소자의 제 1 권선부(20.1)의 제 1 종단(20.1.1)에 연결된다. 트랜스포머(22)는 이차 권선(24)을 포함한다. 제 2 장치(16)의 드레인(16.2)은 일차 권선(20)의 제 2 권선부(20.2)의 제 1 종단(20.2.1)에 연결된다. 제 1 권선부(20.1)의 제 2 종단(20.1.2) 및 제 2 권선부(20.2)의 제 2 종단(20.2.2)은 상호 간에 연결되고 도 4에서 도트 방식으로 도시된 바와 같이, 제 1 권선부(20.1) 및 제 2 권선부(20.2)는 공통 모드로 구성된다. 공통 모드 구성은 도 4의 확대된 부분에 도시된 바와 같은 도 13a에서의 바이파일러(bifilar) 권선, 대안적으로 도 13b에 도시된 바와 같은 하이브리드(hybrid) 구성, 더 대안적으로 도 13c에 도시된 바와 같은 공동 권선 구성, 및 더욱더 대안적으로 도 13d에 도시된 바와 같은 적어도 부분적인 바이파일러 구성 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 단(10)은 적어도 하나의 댐핑 소자(damping component) 및 바람직하게는 다이오드들(40, 42)의 형태로 모두 댐핑 소자들을 더 포함할 수 있다. 소산 소자(dissipative component)(44)는 제 1 및 제 2 권선부들의 각각의 제 1 종단들 사이에 제공될 수 있다. 예를 들어, 소자(44)는 저항 소자를 포함할 수 있다.
도 13a 내지 도 13c를 다시 참조하여, 2개의 권선부들(20.1, 20.2) 사이의 결합은 단락 보호 인덕턱스에 있어 증가를 야기하면서 도 13a로부터 도 13c으로 감소한다. 도 13a에서 바이파일러 구성이 도시되고, 도 13c에서 제 1 및 제 2 권선부들이 상호 간에 바로 옆에 위치되거나 코어 상에 병렬로 위치되는 공동 권선 구성이 도시되며, 도 13b에서 앞서 말한 바이파일러 구성 및 앞서 말한 공동 권선 구성 사이의 하이브리드가 도시된다. 도 13d에서 일차 권선의 일부분만이 바이파일러이기 때문에, 보호 인덕턱스는 도 13a에서 보다 작다. 상응하는 부분 구성은 또한 공동 권선 및 하이브리드 구성과 함께 가능하다는 것이 인식될 것이다. 모든 이런 구성들은 특정량의 보호 임피던스에 대한 일차 권선부를 설계하는 것을 가능하게 한다.
도 5에서, 도 4에서 선택된 지점들에서 신호들의 시간에 대한 오실로그래프들이 도시된다. 도 5a는 지점들(14.2, 16,1)에서 전압을 도시하며, 전자는 실선이고, 후자는 파선이다. 도 5b는 장치들(14, 16)들을 통한 출력 회로(15)에서 전류를 도시한다. 도 5c는 트랜스포머(22)의 일차 권선(20)의 제 1 부분(20.1) 및 제 2 부분(20.2)을 통한 전류의 합을 도시한다.
도 2a 및 도 2c를 도 5a 및 도 5c와 비교하여, 스위치들 중 하나만이 한 번에 온 상태일 때 출력단(10)의 성능이 출력단(100)의 성능과 유사하다는 보여질 수 있다. 즉, 앞서 언급한 일차 회로의 성능은 유사하다.
하지만, 도 5b, 및 더욱 상세하게는 500에서 명확한 바와 같이, 모두가 주기(502)들 동안에 온 상태인 장치들(14, 16)을 통해 출력 회로(15)에서 전류는, 10A 아래로 감소된다. 따라서, 유도 소자의 앞서 언급한 제 1 및 제 2 부분들은 장치들(14, 16)을 보호하도록, 단락에서 전류 제한 보호 임피던스를 형성한다. 비록 바이파일러 권선이 제 1 및 제 2 권선부들 사이의 꽤 양호한 결합을 갖더라도, 결합이 결코 완전하지 않고, 이는 인덕턴스를 단락에 추가한다. 또한 권선들의 길이는 약간의 전송 라인 지연 효과 및 약간의 저항을 추가한다. 모든 이런 효과들은 단락에서 전류를 제한하는 것에 기여한다. 더욱 상세하게는, 바이파일러 권선들은 0.99보다 양호한 2개의 권선들 사이의 자기 결합 계수를 가져, 단락 인덕턴스는 1차 회로 인덕턴스의 약 1%보다 작다. 주파수 독립적인 단락에 추가되는 인덕턴스를 야기하면서, 자기 재료 및 단락 인덕턴스의 결합은 또한 무시해도 될 정도이다. 이는 종래의 직렬 보호 인덕터의 앞서 말한 주파수 종속 문제를 완화시킨다. 또한 바이파일러 권선에 사용된 와이어의 길이는 종래의 직렬 소자의 길이보다 길다. 이런 더 긴 와이어는 종래의 소자보다 양호한 단락에서 고주파수 신호들을 댐핑하는 전송 라인 지연 효과를 야기한다. 전송 라인 댐핑은 또한 특정한 원치않는 고주파수 링잉(ringing)을 억제하는 데에 사용될 수 있다.
도 6에서 예시적인 구체예에서, 제 1 장치(14)의 소스(14.2) 및 제 2 장치(16)의 드레인(16.1)은 중간 탭 지점(28)을 갖는 분리된 보호 유도 소자 또는 권선(26)을 통해 상호 간에 연결된다. 제 1 권선부(20.1)의 제 2 종단(20.1.2) 및 제 2 권선부(20.2)의 제 2 종단(20.2.2)은 상호 간에 연결되고 도 6에서 도트 방식으로 도시된 바와 같이, 제 1 권선부(20.1) 및 제 2 권선부(20.2)는 차동 모드로 구성된다. 차동 모드 구성은 도 6의 확대된 부분에 도시된 바와 같은 도 13a에서의 바이파일러 권선, 대안적으로 도 13b에 도시된 바와 같은 하이브리드 구성, 및 더 대안적으로 도 13c에 도시된 바와 같은 공동 권선 구성 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 탭 지점(28)은 트랜스포머(32)의 일차 권선(30)의 형태로, 구동될 유도 소자에 연결된다. 또한 트랜스포머는 이차 권선(34)을 갖는다. 본 구체예에서, 권선(26)은 장치들(14, 16)을 보호하도록, 단락에서 전류 제한 보호 임피던스를 형성한다. 보호 권선(26)은 인덕턴스를 일차 회로에 추가할 것이나, 약 4배 큰 인덕턴스를 단락에 추가할 것이다는 것이 믿어진다. 또한 (일반적으로 일차 권선의 인덕턴스의 1%보다 작은) 일차 권선(30)의 인덕턴스보다 훨씬 작은 인덕턴스를 갖는 보호 권선(26)을 이용함으로써, 보호 권선(26)의 인덕턴스는 여전히 단락에서 스위치들을 보호하면서, 일차 회로에 작은 영향을 미칠 것이다.
또한 이런 예시적인 구체예에서, 소산 소자(44)뿐 아니라, 도 4의 댐핑 소자들(40, 42) 중 하나 또는 모두가 추가될 것이다.
도 7에서, 60으로 표기되는, 도 4의 출력단(10)을 포함하는 구동 회로의 예시적인 구체예가 도시된다. 회로(60)에서, 장치들(14, 16)은 일차 권선(66), 및 바이파일러 이차 권선들(64.1, 64.2)을 갖는 게이트 구동 트랜스포머(62)를 이용하는 외부 구동 회로에 의해 푸시풀 모드로 구동된다. 일 구체예에서, 장치들(14, 16)은 이차 권선(24)이 일차 권선(20)의 제 1 및 제 2 부분들(20.1, 20.2)에 약하게 결합될 수 있는, 트랜스포머(22)의 이차 권선(24)을 포함하는 회로의 공진 주파수에서 구동될 수 있다.
도 8에서, 70으로 표기되는, 도 4의 출력단(10)을 포함하는 구동 회로의 다른 예시적인 구체예가 도시된다. 트랜스포머(22)의 이차 권선(24) 또는 일차 권선의 제 1 및 제 2 부분들(20.1, 20.2)을 갖는 게이트 구동 권선들(72.1, 72.2)을 약하게 결합함으로써 자기 진동하는 회로(70)가 이루어진다. 최적 성능을 위하여, 트랜스포머(22)에서 전류와 트랜지스터들(14, 16)의 게이트들에 인가된 전압 신호 사이의 정확한 위상차가 사용되어야 한다. 이런 정확한 위상은 예를 들어, 게이트 권선들과 일차 권선부들 사이의 결합 및 게이트 권선들과 일차 권선부들 사이의 배향을 적절하게 선택함으로써, 많은 방법으로 달성될 수 있다.
도 9에서 도 4의 것과 유사한 출력단의 예시적인 구체예가 도시되나, 벅 구성에서 제 2 스위치 장치는 다이오드를 포함하고 유도 소자(20)는 트랜스포머의 부분을 형성할 수 있거나 형성하지 않을 수 있다. 도 10에서 도 6의 것과 유사한 출력단의 예시적인 구체예가 도시되나, 벅 구성에서 제 2 스위치 장치는 다이오드(16)를 포함하고 유도 소자(30)는 트랜스포머의 부분을 형성할 수 있거나 형성하지 않을 수 있다.
도 11에서 도 4의 것과 유사한 출력단의 예시적인 구체예가 도시되나, 부스트 구성에서 제 1 스위치 장치는 다이오드(14)를 포함하며, 에너지 저장 장치는 캐패시터(18)를 포함하고 유도 소자(20)는 트랜스포머의 부분을 형성할 수 있거나 형성하지 않을 수 있다. 도 12에서 도 6의 것와 유사한 출력단의 예시적인 구체예가 도시되나, 부스트 구성에서 제 1 스위치 장치는 다이오드(14)를 포함하며, 에너지 저장 장치는 캐패시터(18)를 포함하고 유도 소자(30)는 트랜스포머의 부분을 형성할 수 있거나 형성하지 않을 수 있다.
Claims (17)
- 제 1 단자 및 제 2 단자를 포함하는 제 1 스위치;
제 1 단자 및 제 2 단자를 포함하는 제 2 스위치;
적어도 제 1 종단 및 제 2 종단을 갖는 제 1 권선부 및 제 1 종단 및 제 2 종단을 갖는 제 2 권선부를 포함하는 유도 소자; 및
제 1 극 및 제 2 극을 갖는 에너지 저장 장치를 포함하되,
제 1 및 제 2 스위치들의 각각의 제 1 및 제 2 단자들 및 제 1 및 제 2 권선부들의 각각의 제 1 및 제 2 종단들은 에너지 저장 장치의 제 1 및 제 2 극들에 대하여 직렬로 연결되고,
제 1 및 제 2 권선부들은 공통 모드 및 차동 모드 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 제 1 항에 있어서,
제 1 권선부의 제 1 종단은 제 1 스위치의 제 2 단자에 연결되고, 제 1 권선부의 제 2 종단은 제 2 권선부의 제 2 종단에 연결되며, 제 2 권선부의 제 1 종단은 제 2 스위치의 제 1 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 1 권선부 및 제 2 권선부는 적어도 부분적으로 바이파일러 구성으로 배열되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 스위치 및 제 2 스위치 중 적어도 하나는 스위칭 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 제 4 항에 있어서,
제 1 스위치 및 제 2 스위치의 각각은 스위칭 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 스위치 및 제 2 스위치 중 적어도 하나는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 스위치의 제 1 단자는 에너지 저장 장치의 제 1 극에 연결되고 제 2 스위치의 제 2 극은 에너지 저장 장치의 제 2 극에 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 제 7 항에 있어서,
에너지 저장 장치는 DC 전원 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
에너지 저장 장치는 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
임피던스 소자는 제 1 권선부 및 제 2 권선부와 평행하게 제 1 스위치의 제 2 단자와 제 2 스위치의 제 1 단자 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
댐핑 소자는 a) 에너지 저장 수단의 제 1 극과 제 2 스위치의 제 1 단자, 및 b) 에너지 저장 수단의 제 2 극과 제 1 스위치의 제 2 단자 중 적어도 하나 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 및 제 2 권선부들은 공통 모드로 구성되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
유도 소자는 트랜스포머의 일차 권선을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
유도 소자는 차동 모드로 구성되는 제 1 권선부와 제 2 권선부 사이에서 중간 탭을 갖는 보호 권선을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 제 14 항에 있어서,
중간 탭은 구동될 유도 소자에 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 제 15 항에 있어서,
유도 소자는 구동될 트랜스포머의 일차 권선을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 구동 회로.
- 교호형 스위칭 모드에서 제 1 및 제 2 스위치들을 구동시키는 방법에 있어서,
제 1 권선부 및 제 2 권선부를 포함하는 권선이 제 1 및 제 2 스위치들 사이에 직렬로 사용되는 단계; 및
제 1 및 제 2 권선부들이 공통 모드 및 차동 모드 중 하나로 구성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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