KR20180073856A - 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로에 관한 것으로, 스위칭 구동회로에 전원회로 스위칭 소자 및 특정 회로를 추가 구성하여 시스템 손실이 개선되고 전체적인 회로가 간단해질 수 있도록 한 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로를 제공함에 그 목적이 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로는, 입력된 교류전압을 직류전압으로 평활하는 AC 정류부와; 상기 AC 정류부에서 정류된 직류전압을 소정 스위치 소자를 매개로 전달받은 후 일정 직류전압으로 변환하여 출력시키는 절연된 변압기의 2차측 정류부와; 스위치 구동부 및 스위칭부를 포함하여 구성되며, 구비된 다수 개 스위치의 게이트 온.오프 구동이 이루어지는 스위칭 수단;을 포함하여 구성된다.

Description

절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로{SWITCHING DRIVING CIRCUIT USING URTIT USING ISOLATED POWER SOURCE}
본 발명은 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스위칭 구동회로에 전원회로 스위칭 소자 및 특정 회로를 추가 구성하여 회로 구성을 간소화 하면서 시스템 손실도 줄일 수 있도록 한 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로에 관한 것이다.
일반적으로, 다양한 산업분야에서 전반적으로 사용되고 있는 전원공급장치는 대부분 스위칭 모드 전원장치이다.
이러한 스위칭 모드 전원장치는 종래의 레귤레이터를 이용하는 리니어 방식이 아닌 스위칭 소자를 이용한 스위칭 동작을 통해 출력전압을 제어하여 시스템 손실을 줄일 수 있게 되므로 시스템의 경량화 및 소형화에 적용될 수 있다.
여기에서, 종래의 스위칭 모두 전원장치에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 스위칭 모드의 구동을 위해 추가적으로 전원회로와 구동 소자 및 스위칭 소자 등이 추가로 구성되어져야만 하며, 스위칭을 위한 전압을 출력하기 위한 전원회로에는 별개의 PWM(Pulse Width Modulation) 소자 및 스위칭 소자로 구성된 별도의 전원공급장치를 필요로 하게 되므로, 이에 시스템의 부피가 증가되고 제품의 단가가 상승하는 문제점이 발생하게 되었다.
또한, 스위칭부의 구동을 위해서는 추가적으로 게이트 구동부를 필요로 하게 되며, 이는 구동전용 IC 또는 펄스트랜스와 같은 복잡한 회로구성을 갖게 되므로, 전체적인 시스템의 효율 및 신뢰성을 저감시키는 문제점도 발생하게 되었다.
국내 특허등록 제10-1188041호
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 스위칭 구동회로에 전원회로 스위칭 소자 및 특정 회로를 추가 구성하여 시스템 손실이 개선되고 전체적인 회로가 간단해질 수 있도록 한 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로를 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로는, 입력된 교류전압을 직류전압으로 평활하는 AC 정류부와; 상기 AC 정류부에서 정류된 직류전압을 소정 스위치 소자를 매개로 전달받은 후 일정 직류전압으로 변환하여 출력시키는 절연된 변압기의 2차측 정류부와; 스위치 구동부 및 스위칭부를 포함하여 구성되며, 구비된 다수 개 스위치의 게이트 온.오프 구동이 이루어지는 스위칭 수단을 포함하여 구성된 것;을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 스위칭 수단은 게이트전압 제어회로를 통해 구동되되, 상기 게이트전압 제어회로는 상기 절연된 변압기의 전원과 연결되는 다이오드와, 상기 다이오드와 연결되는 커패시터와, 게이트 저항부 및 한 쌍의 스위칭 소자를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 스위칭 수단에 구비되는 스위치는, 상기 절연된 변압기의 1차측 권선과 연결되는 제 1스위치 및, 상기 스위칭 구동부와 연결된 스위칭부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게, 상기 스위칭부는 다수 개의 스위치 소자가 한 개의 레그를 이루도록 직렬로 연결되는 스위치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기에서 설명한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 스위칭 모드 전원장치에 절연된 전원을 이용한 간단한 구조의 스위칭 구동회로를 적용시킴에 따라, 시스템 손실을 줄이면서 전체적인 회로를 보다 간단하게 설계할 수 있는 효과가 있게 되며, 이는 다양한 에너지 저장장치(ESS) 및 전원장치의 구동회로에 활용할 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.
도 1은 종래의 스위칭 구동회로의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로의 구성을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로에 적용되는 게이트전압 제어회로의 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로의 구성을 나타내는 도면, 도 3은 본 발명에 따른 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로에 적용되는 게이트전압 제어회로의 구성을 나타내는 도면이다.
먼저, 본 발명에 따른 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로는, 소정 스위칭 소자의 스위칭 동작을 통해 출력전압을 제어하는 스위칭 모드 전원장치에 보다 간단한 구조의 스위칭 구동회로를 적용시켜 시스템의 경량화 및 소형화를 구현함은 물론, 시스템 손실도 최소화 시킬 수 있도록 구현된다.
이를 위해, 본 발명에 따른 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로는, AC 정류부(10)와, 2차측 정류부(20), 스위칭 구동부(30) 및 스위칭부(40)로 이루어진 스위칭 수단을 포함하여 구성된다.
상기 AC 정류부(10)는 입력되는 220[V]의 교류전압을 직류전압으로 평활하는 기능을 수행하게 되며, 상기 2차측 정류부(20)는 상기 AC 정류부(10)에서 정류된 직류전압을 상기 스위칭 구동부(30)에 구비된 제 1스위치를 매개로 전달받은 후 일정 직류전압으로 변환하여 출력시키는 기능을 수행하도록 절연된 변압기로 구현된다.
상기 스위칭 수단은 다수 개 스위치를 포함하여 구성되어, 특정 스위치의 게이트 온.오프 구동이 이루어지게 되는데, 이때 상기 스위칭 수단은 도 3에 도시된 바와 같은 상기 절연된 변압기의 전원과 연결되는 다이오드(D1)와, 상기 다이오드(D1)와 연결되는 커패시터(C1)와, 게이트 저항부 및 한 쌍의 스위칭 소자(Q1,Q2) 등을 포함하여 구성된 게이트전압 제어회로(50)를 통해 제어가 이루어지게 된다.
상기 스위칭 수단에 구비되는 스위치는 상기 절연된 변압기의 1차측 권선과 연결되도록 상기 스위칭 구동부(30)에 포함된 제 1스위치 및 상기 스위칭 구동부(30)와 연결되어 제어되는 스위칭부(40)를 포함하여 구성되며, 이를 통해 구현되는 스위칭 회로는 High side 및 Low side로 레그(leg)를 이루도록 구성된다.
이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로는, 먼저 상기 AC 정류부(10)를 통해 입력된 교류전압이 직류전압으로 평활되고, 상기 AC 정류부(10)에서 평활된 전압은 상기 스위칭 구동부(30)의 제 1스위치를 거쳐 상기 2차측 정류부(20)로 전달된 후 일정 직류전압으로 출력되게 된다.
그리고, 상기 2차측 정류부(20)로부터 출력되는 직류전압은 상기 스위칭 구동부(30)에서 게이트 구동을 위한 전압으로 인가되게 되는데, 이는 상기 게이트전압 제어회로(50)를 통해 Low side가 턴온이 되면 전류는 다이오드(D1)와 저항(R1) 및 커패시터(C1)를 거친 후 게이트 저항부, 스위치(Q2)를 통해 흐르게 되며, 이러한 동작을 통해 상기 커패시터(C1)의 충전이 이루어지게 된다.
그리고, High side가 턴온이 되면 상기 커패시터(C1)에 충전된 전압이 방전을 하게 되면서 커피시터(C1), 게이트 저항부, 스위치(Q1)를 통해 전류가 흐르게 된다.
따라서, 상술한 바와 같은 시스템을 통해서는 별도의 게이트구동 전용 IC나 복잡한 추가적인 회로가 필요없게 되므로, 회로의 신뢰성이 높아짐과 아울러 비용절감의 효과도 얻을 수가 있게 되는 것이다.
한편, 본 발명에서 기재된 내용과 다른 변형된 실시예들이 돌출 된다고 하더라도 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 내에 속하게 됨은 물론이다.
10: AC 정류부, 20: 2차측 정류부,
30: 스위칭 구동부, 40: 스위칭부,
50: 게이트전압 제어회로.

Claims (4)

  1. 입력된 교류전압을 직류전압으로 평활하는 AC 정류부와;
    상기 AC 정류부에서 정류된 직류전압을 소정 스위치 소자를 매개로 전달받은 후 일정 직류전압으로 변환하여 출력시키는 절연된 변압기의 2차측 정류부와;
    스위치 구동부 및 스위칭부를 포함하여 구성되며, 구비된 다수 개 스위치의 게이트 온.오프 구동이 이루어지는 스위칭 수단을 포함하여 구성된 것;을 특징으로 하는 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭 수단은 게이트전압 제어회로를 통해 구동되되,
    상기 게이트전압 제어회로는 상기 절연된 변압기의 전원과 연결되는 다이오드와, 상기 다이오드와 연결되는 커패시터와, 게이트 저항부 및 한 쌍의 스위칭 소자를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭 수단에 구비되는 스위치는,
    상기 절연된 변압기의 1차측 권선과 연결되는 제 1스위치 및, 상기 스위칭 구동부와 연결된 스위칭부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 스위칭부는 다수 개의 스위치 소자가 한 개의 레그를 이루도록 직렬로 연결되는 스위치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 절연된 전원을 이용한 스위칭 구동회로.
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