KR20180109796A - 스위칭 레귤레이터의 dc/dc 컨버터회로 - Google Patents

스위칭 레귤레이터의 dc/dc 컨버터회로 Download PDF

Info

Publication number
KR20180109796A
KR20180109796A KR1020180115243A KR20180115243A KR20180109796A KR 20180109796 A KR20180109796 A KR 20180109796A KR 1020180115243 A KR1020180115243 A KR 1020180115243A KR 20180115243 A KR20180115243 A KR 20180115243A KR 20180109796 A KR20180109796 A KR 20180109796A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
input
output
unit
capacitor
switching
Prior art date
Application number
KR1020180115243A
Other languages
English (en)
Inventor
이주호
Original Assignee
이주호
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 이주호 filed Critical 이주호
Priority to KR1020180115243A priority Critical patent/KR20180109796A/ko
Publication of KR20180109796A publication Critical patent/KR20180109796A/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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • 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
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • 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
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0038—Circuits or arrangements for suppressing, e.g. by masking incorrect turn-on or turn-off signals, e.g. due to current spikes in current mode control
    • 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
    • H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation
    • 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
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • 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
    • 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
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • H03K7/08—Duration or width modulation ; Duty cycle modulation
    • H02M2001/0009—
    • H02M2001/0038—
    • H02M2001/0064—

Abstract

본 발명은 입력 단자에 입력된 입력전압을 미리 정해진 정전압으로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로에 있어서, 입력전압의 전도성 노이즈를 제거하기 위한 필터(1); 상기 입력전압의 과전압을 감지하여 이를 억제하는 과전압 보호회로(4); PWM 스위칭을 위한 PWM 컨트롤러(6); 상기 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로의 과열을 감지하는 과열보호회로(8); 트랜스포머의 과전류를 감지하는 전류감지기(7); 스위칭을 위한 FET(9); 상기 스위칭을 위한 FET를 제어하기 위한 PWM제어회로(10); 출력전압을 평활하기 위한 LC필터(3); 상기 출력전압의 과전압을 감지하여 이를 억제하기 위한 과전압보호기(5)로 구성되되, 상기 PWM 컨트롤러(6)는, 상기 입력전압을 분할하기 위한 PWM 입력주파수 발생회로로서, 상기 과열보호회로(8)와 연결되고, 상기 PWM 제어회로(10)로서 PWM 출력주파수는 외부에 연결된 저항(R3)와 커패시터(C2, C34)에 의해 주파수가 결정되는 것으로, 상기 커패시터(C2, C34)는 MLCC(Multi Layer Ceramic Condenser)인 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로에 관한 기술을 개시한다.

Description

스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로{DC/DC Converter circuit of switching regulator}
본 발명은 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로에 관한 것이다. 더 구체적으로 직류전압을 직류전압으로 변환하는 장치의 열적 안정성, 과전압 보호 기능을 가지고, 온도에 의한 영향을 줄이는 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로회로에 관한 것이다.
산업의 발달과 신 재생에너지의 보급 확대로 대용량 DC/DC컨버터(직류전원 변환장치)는 소형, 경량화의 관점에서 활발하게 연구가 이루어지고 있으며, 방송통신기기, OA기기, 산업전자응용기기, 정밀 컴퓨터, 오존발생기 등의 분야에서 전원장치, 저전압/대전류 변환장치 또는 고전압 변환장치로 다양하게 이용되고 있다. 또한, DC/DC컨버터 기술의 고집적화 및 고효율화를 위해서는 스위치의 스위칭 시점을 스위치의 영전압 또는 영전류에서 이루어지게 하여 스위칭 손실과 스위칭 스트레스를 줄일 수 있는 소프트 스위칭방식이 사용된다. 여기서, 소프트 스위칭방식을 구현하기 위해서는 고주파 공진 특성이 도입되는데, 이 경우 공진을 위한 공진 리액터 및 공진 커패시터가 필수적으로 존재하여야하므로 비용이 상승하고, 고 전력 밀도화에 불리한 단점이 있다.
국내등록특허번호 제10-1031282호에는 DC/DC컨버터 는 하프-브릿지 스위칭부 , 변압기부, 정류부 및 출력부를 포함하여 이루어진다. 상기 하프-브릿지 스위칭부는 입력직류전원을 아래에서 설명할 변압기부로 공급한다. 더욱 자세하게는, 상기 하프-브릿지 스위칭부는 상기 변압기부의 입력측 코일의 양방향으로 교번적으로 전류가 흐르도록 상기 입력직류전원을 공급하는 내용이 기재되어 있으며, 또한, 국내등록특허번호 등록번호 10-1031278호에는 DC/DC컨버터는 풀-브릿지 스위칭부, 변압기부, 정류부 및 출력부를 포함하여 이루어진다. 상기 풀-브릿지 스위칭부는 입력직류전원을 변압기부로 공급한다. 더욱 자세하게는, 상기 풀-브릿지 스위칭부는 상기 변압기부의 입력측 코일의 양방향으로 교번적으로 전류가 흐르도록 상기 입력직류전원을 공급한다. 또한, 상기 풀-브릿지 스위칭부는 상기 입력직류전원에 병렬로 연결되고 서로 직렬로 연결되는 제1 스위치 및 제2 스위치, 상기 입력직류전원에 병렬로 연결되고 서로 직렬로 연결되는 제3 스위치 및 제4 스위치를 포함하여 이루어지고, 상기 제1 스위치 및 제2 스위치의 사이단과 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치(114)의 사이단은 상기 변압기부의 입력측 코일의 양단에 각각 연결된다. 즉, 상기 풀-브릿지 스위칭부는 상기 입력직류전원과 상기 변압기부를 브릿지 방식으로 연결한다. 또한, 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치가 동시에 '온'되거나, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 동시에 '온'되어 상기 입력측 코일과 교번적으로 폐루프를 이루며 연결된다. 즉, 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치 또는 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 교번적으로 '온'되어 상기 입력측 코일에 서로 다른 방향으로 전류가 흘러가게 하는 내용이 공개되어 있다.
미국특허공개공보 US2008/0030178A 유럽특허공개공보 EP 2 110 935 A2 국내등록특허번호 제10-1031282호 국내등록특허번호 제10-1031278호
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구체적으로, 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로에서 PWM제어기, 과열감지기 등을 두어 기존의 온도 등 외부요인에 의해 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로가 오동작하는 문제점이 있으므로 이러한 문제를 해결하고자 하는 기술적 과제가 있었다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에서는 PWM 제어기, 과열감지기를 두어 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로를 제어함으로써 이러한 문제를 해결하고자 한다.
따라서, 상기와 같은 본 발명에 따른 PWM제어기, 과열감지기를 둠으로써, 과열 등 외부요인에 의해 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로가 오동작을 방지하는 효과가 있다.
도1은 종래의 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로도이다.
도2는 본 발명에 따른 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로의 블록도이다.
도3은 본 발명에 따른 PWM 컨트롤러의 응용예이다.
도4는 본 발명에 따른 과열감지회로도이다
도5는 본 발명에 따른 PWM제어기의 회로도이다.
도6은 PWM제어기에서 PWM의 주파수를 정하기 위한 외부회로도이다.
도7은 PWM 제어기의 PWM파형이 온도에따라 왜곡되는 파형이다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도1을 참조하면, 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로는 하프-브릿지 스위칭부(11), 변압기부(12),정류부(13) 및 출력부(14)를 포함하여 이루어진다. 상기 하프-브릿지 스위칭부(11)는 입력직류전원(Vin)을 아래에서 설명할 변압기부(12)로 공급한다. 더욱 자세하게는, 상기 하프-브릿지 스위칭부(11)는 상기 변압기부(12)의 입력측 코일(121)의 양방향으로 교번적으로 전류가 흐르도록 상기 입력직류전원(Vin)을 공급한다. 또한, 상기 하프-브릿지 스위칭부(11)는 상기 입력직류전원(Vin)에 병렬로 연결되고 서로 직렬로 연결되어, 상기 입력직류전원(Vin)을 나누어 저장하는 제1 입력용 커패시터(111) 및 제2 입력용 커패시터(112)와 상기 제1 입력용 커패시터(111) 또는 상기 제2 입력용 커패시터(112)에 저장된 전원을 각각 상기 입력측 코일(121)의 양측으로 교번적으로 공급되게 하는 제1 스위치(113) 및 제2 스위치(114)를 포함한다.
또한, 상기 제1 스위치(113)는 '온'되었을 때, 상기 제1 입력용 커패시터(111) 및 상기 입력측 코일(121)과 하나의 폐루프를 이루며 연결되고, 상기 제2 스위치는 '온'되었을 때, 상기 제2 입력용 커패시터(112) 및 상기 입력측 코일(121)과 다른 하나의 폐루프를 이루며 연결된다. 즉, 상기 스위치들(113,114)은 교번적으로 '온'되어 상기 입력측 코일에 서로 다른 방향으로 전류가 흘러가게 한다. 상기 변압기부(12)는 상기 각 입력용 커패시터(111,112)에 저장된 전원을 승압하고, 권선비가 a인 입력측 코일(121) 및 출력측 코일(122)을 포함한다.
또한, 상기 변압기부(12)는 상기 입력직류전원(Vin)과 아래에서 설명할 출력 직류전원(Vout)을 절연하는 역할을 한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 변압기부(12)를 고주파변압기로 구비하였다. 상기 정류부(13)는 상기 변압기부(12)의 출력측 코일(122)에 연결되고, 상기 변압기부(12)에서 승압된 승압전원을 정류한다. 또한, 상기 정류부(13)는 애노드가 상기 출력측 코일(122)의 일단에 연결되는 제1 다이오드(131) 및 캐소드가 상기 출력측 코일의 일단에 연결되는 제2 다이오드(132)를 포함한다. 상기 출력부(14)는 상기 정류부(13)에서 정류된 승압전원을 충전하여 출력직류전원을 형성하며, 일단은 상기 제1 다이오드(131)의 캐소드에 연결되고 타단은 상기 출력측 코일(122)의 타단에 연결되는 제1 출력용 커패시터(141) 및 일단은 상기 제1 다이오드(131)의 타단에 연결되고 타단은 상기 제2 다이오드(132)의 애노드에 연결되는 제2 출력용 커패시터(142)를 포함하여 이루어진다. 즉, 상기 정류부(13) 및 상기 출력부(14)는 상기 변압기부(12)에서 출력되는 승압전원을 배압하여 출력하므로 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC컨버터(100)는 고승압에 유리한 장점이 있다. 또한, 상기 출력부(14)에는 상기 출력직류전원을 평활하는 LC필터부(15)가 연결될수 있고, 상기 LC필터부(15)는 일단이 상기 제1 출력용 커패시터(141)의 일단에 연결되는 평활용 인덕터(151) 및 일단이 상기 평활용 인덕터(151)에 연결되고, 타단이 상기 제2 출력용 커패시터의 타단에 연결되는 평활용 커패시터(152)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 평활용 커패시터(152)는 상기 출력용 커패시터들(141,142)과 함께 상기 출력직류전원을 평활하므로 용량이 작아지는 장점이 있다. DC/DC컨버터(100)의 동작을 설명하면, 먼저, 상기 제1 스위치(113)가 '온'되고, 상기 입력직류전원(Vin), 상기 제1 스위치(113), 상기 입력측 코일(121) 및 상기 제2 입력용 커패시터(112)가 하나의 폐루프를 형성하며, 상기 제1 입력용 커패시터(111)에 상기 입력직류전원(Vin)이 분압되어 충전된다.
다음, 상기 제1 입력용 커패시터(111)에 충전된 전원에 의해 상기 입력측 코일(121)에는 일 측 방향으로 전류가 흐르게 된다.
그러나, 상기 제2 스위치(114)가 먼저 '온'되어 상기 제2 입력용 커패시터(112)가 먼저 충전될 수 있음은 물론이다. 다음, 상기 출력측 코일(122)에 전류가 유도되고, 상기 출력측 코일(122), 상기 제1 다이오드(131) 및 상기 제1 출력용 커패시터(141)가 하나의 폐루프를 형성하여, 상기 제1 출력용 커패시터(141)는 상기 변압기부(12)에서 승압된 승압전원을 충전한다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC컨버터(100)는 상기 변압기부(12)의 누설리액턴스(Ll)와 상기 제1 출력용 커패시터(141)의 커패시턴스(Cs)에 의해 공진을 하게 되고, 도 3과 같이 직렬공진 등가회로로 도시할 수 있다.
또한, 상기 누설리액턴스(Ll)의 값은 아래의 수학식 1과 같이 상기 변압기부(12) 의 입력측 코일(121)의 누설리
액턴스(Ll1)에 출력측 코일(122)의 누설리액턴스(Ll2)를 입력측으로 환원하여 합한 값으로 표현할 수 있다.
Figure pat00001
수학식(1)
여기서, a는 상기 변압기부(12)의 권수비이다.
또한, 상기 제1 출력용 커패시터(141)의 커패시턴스(Cs) 역시 아래의 수학식2와 같이 상기 변압기부(12)의 입력측으로 환원하여 계산된다.
Figure pat00002
수학식(2)
여기서, a는 상기 변압기부(12)의 권수비이다. 또한, 상기 직렬공진 등가회로에서 공진주파수(fo)는 아래의 수학식 3과 같다.
Figure pat00003
수학식(3)
또한, 상기 공진주파수(fo)가 상기 제1 스위치(113)의 스위칭 주파수보다 크다면, 인덕터 전류(Il)는 불연속이 되며, 상기 제1 스위치(113)가 '온'되는 순간 상기 인덕터 전류(Il)는 0[A]에서 시작되어 영전류 스위칭(ZCS:Zero current swiching)동작이 되고, 상기 제1 스위치(113)가 '오프'되기 전 공진이 종료되어 상기 제1스위치(113)에 흐르는 전류는 0[A]이 되므로, 상기 제1 스위치(113)는 '온' 및 '오프'시에 모두 소프트 스위칭이 이루어져 스위칭 손실이 없게 된다.
또한, 별도의 공진용 리액터를 구비하지 않고도 소프트 스위칭을 구현할 수 있으므로 수동소자가 추가되는 것을 줄일 수 있다. 다음, 상기 제1 스위치(113)가 '오프'되고, 상기 제2 스위치(114)가 '온'되며, 상기 입력직류전원(Vin), 상기 제2 스위치(114), 상기 입력측 코일(121) 및 상기 제1 입력용 커패시터(111)가 하나의 폐루프를 형성하고, 상기 제2 입력용 커패시터(112)에 상기 입력직류전원(Vin)이 분압되어 충전되며, 상기 제2 입력용 커패시터(112)에 충전된 전원에 의해 상기 입력측 코일(121)에는 타 측 방향으로 전류가 흐르게 된다. 다음, 상기 출력측 코일(121)에 전류가 유도되고, 상기 출력측 코일(121), 상기 제2 다이오드(132) 및 상기 제2 출력용 커패시터(142)가 하나의 폐루프를 형성하여, 상기 제2 출력용 커패시터(142)는 상기 변압기부(12)에서 승압된 승압전원을 충전한다. 또한, 상기 제2 스위치(114)의 영전류 스위칭 동작은 상기 제1 스위치(113)의 영전류 스위칭 동작과 동일하므로 설명을 생략하기로 한다. 따라서, 상기 스위치들(113,114)은 모두 소프트 스위칭 구현이 가능하다.
그러나 이러한 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로도 과열 등 외부요인에 의하여 도7과 같이 PWM 주파수가 왜곡되는 현상이 발생하고, 입출력의 과전압보호기, 과열감지회로가 없어서, 회로가 오동작하는 현상이 있으므로 도2와 같이 회로를 구성하여 본 문제를 해결하고자 한다.
도2를 이용하여 이를 상세하게 설명하면, 입력전압이 입력되면 필터(1)를 거치고, 이는 입력과전압 보호기(4, Input OVP)에 의하여 과전압은 제거되고, 이는 PWM 컨트롤러에 의하여 반파, 전파 입력 스위칭되고, 다시 트랜스포머(2)를 거쳐 전압이 승압되든지, 강압되던지 하게 된다.
PWM 주파수에 의해 스위칭된 신호는 FET 소자에 의해 스위칭이 일어나며, 이는 또한, 드랜스포머(2)의 전류를 센싱하여 PWM 제어신호를 입력하게 된다. 트랜스포머에 의해 승압된 신호는 저주파 필터인 LC필터에 의해 필터링되어 출력전압이 된다. 출력전압단에는 과전압보호기(5)를 두어 과전압이 발생한 경우, 이를 억제하는 기능을 가진다.
PWM 컨트롤러(6)는 입력 전압을 분할하기 위한 PWM 입력주파수 발생회로이며, 상기 PWM 컨트롤러(6)는 과열보호회로(8)와 연결된다.
상기 과열보호회로(8)의 기능은 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로에 과열을 감지하며, 과열감지신호를 제어부에 전송하게 된다. 또한, 상기 트랜스포머(2)는 입력전압을 증폭 혹은 강하하게되며, 통상적으로 상기 트랜스포머(2)의 1차측과 2차측의 감은수의 비에 비례하여 전압이 결정된다. 또한, 상기 트랜스포머(2)의 전류를 계측하기 위하여 전류감지기(7)를 두며, 통상적으로 전류감지기는 홀효과를 이용한 전류감지기, 전류 루프를 이용한 전류감지기 등이 이용된다. 전류감지기의 전류값이 일정한 전압 이상인 경우, 제어회로에서 이를 감지하여 과전류 메시지를 보내고, 필요한 경우, 전원을 차단하게 된다. 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로내에 교류전압을 스위칭 디바이스는 통상 FET를 사용하며, FET의 게이트 단자에 전압을 인가하여 FET를 ON/OFF하게 된다.
출력전압단에 연결된 LC필터는 저주파 통과 필터로서, 전압을 평활하기 위하여 사용된다. PWM제어기는 원격으로 통신신호를 전송하여 원격지에 모니터링이 가능한 구조로 되어 있다.
또한, PWM컨트롤러 회로는 도3과 같으며, 과열보호회로는 도4와 같다. 도5는 PWM제어기 회로로서, PWM 출력주파수는 도6의 R3,C2,C34에 의하여 결정된다. 상기 PWM의 출력주파수는 DC/DC컨버터의 과열에 의하여 온도가 올라가면, 도7과 같이 주파수의 왜곡(Fluctuation)이 발생한다. 이를 방지하기 위하여 종래의 Tantalum 커패시터에서 온도상승에도 커패시턴스값이 안정적인 MLCC 커패시터로 바꾸어 커패시턴스값의 안정성이 증대되어 온도에따른 주파수 왜곡현상을 방지하였다.
1 필터
2 트랜스포머
3 LC필터
4 입력 과전압보호기(Input OVP)
5 출력 과전압보호기(Output OVP)
6 PWM 컨트롤러
7 전류감지기
8 과열보호회로
9 FET회로
10 PWM제어회로
11 하프-브릿지 스위칭부
12 변압기부
13 정류부
14 출력부
15 저주파 필터(LC필터)

Claims (1)

  1. 입력전압의 전도성 노이즈를 제거하기 위한 필터(1);
    상기 입력전압의 과전압을 감지하여 이를 억제하는 과전압 보호회로(4);
    PWM 스위칭을 위한 PWM 컨트롤러(6);
    상기 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로의 과열을 감지하는 과열보호회로(8);
    트랜스포머의 과전류를 감지하는 전류감지기(7);
    스위칭을 위한 FET(9);
    상기 스위칭을 위한 FET를 제어하기 위한 PWM제어회로(10);
    출력전압을 평활하기 위한 LC필터(3);
    상기 출력전압의 과전압을 감지하여 이를 억제하기 위한 과전압보호기(5)로 구성되되,
    상기 PWM 컨트롤러(6)는, 상기 입력전압을 분할하기 위한 PWM 입력주파수 발생회로로서, 상기 과열보호회로(8)와 연결되고,
    상기 PWM 제어회로(10)로서 PWM 출력주파수는 외부에 연결된 저항(R3)와 커패시터(C2, C34)에 의해 주파수가 결정되는 것으로, 상기 커패시터(C2, C34)는 MLCC인 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로에 있어서,

    전류감지기의 전류값이 일정한 전압 이상인 경우, 제어회로에서 이를 감지하여 과전류 메시지를 보내고, 필요한 경우, 전원을 차단하며,
    스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로내에 교류전압을 스위칭 디바이스는 통상 FET를 사용하며, FET의 게이트 단자에 전압을 인가하여 FET를 ON/OFF하며,
    출력전압단에 연결된 LC필터는 저주파 통과 필터로서, 전압을 평활하기 위하여 사용되며, PWM제어기는 원격으로 통신신호를 전송하여 원격지에 모니터링이 가능하며,
    스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로는 하프-브릿지 스위칭부(11), 변압기부(12),정류부(13) 및 출력부(14)로 이루어지며, 상기 하프-브릿지 스위칭부(11)는 입력직류전원(Vin)을 아래에서 설명할 변압기부(12)로 공급하며, 하프-브릿지 스위칭부(11)는 상기 변압기부(12)의 입력측 코일(121)의 양방향으로 교번적으로 전류가 흐르도록 상기 입력직류전원(Vin)을 공급하며,
    상기 하프-브릿지 스위칭부(11)는 상기 입력직류전원(Vin)에 병렬로 연결되고 서로 직렬로 연결되어, 상기 입력직류전원(Vin)을 나누어 저장하는 제1 입력용 커패시터(111) 및 제2 입력용 커패시터(112)와 상기 제1 입력용 커패시터(111) 또는 상기 제2 입력용 커패시터(112)에 저장된 전원을 각각 상기 입력측 코일(121)의 양측으로 교번적으로 공급되게 하는 제1 스위치(113) 및 제2 스위치(114)를 포함하며,
    상기 제1 스위치(113)는 '온'되었을 때, 상기 제1 입력용 커패시터(111) 및 상기 입력측 코일(121)과 하나의 폐루프를 이루며 연결되고, 상기 제2 스위치는 '온'되었을 때, 상기 제2 입력용 커패시터(112) 및 상기 입력측 코일(121)과 다른 하나의 폐루프를 이루며 연결된다. 즉, 상기 스위치들(113,114)은 교번적으로 '온'되어 상기 입력측 코일에 서로 다른 방향으로 전류가 흐르며, 상기 변압기부(12)는 상기 각 입력용 커패시터(111,112)에 저장된 전원을 승압하고, 권선비가 a인 입력측 코일(121) 및 출력측 코일(122)을 포함하며,
    상기 변압기부(12)는 상기 입력직류전원(Vin)과 아래에서 설명할 출력 직류전원(Vout)을 절연하는 역할을 하며, 상기 변압기부(12)는 고주파변압기이며, 상기 정류부(13)는 상기 변압기부(12)의 출력측 코일(122)에 연결되고, 상기 변압기부(12)에서 승압된 승압전원을 정류하며, 상기 정류부(13)는 애노드가 상기 출력측 코일(122)의 일단에 연결되는 제1 다이오드(131) 및 캐소드가 상기 출력측 코일의 일단에 연결되는 제2 다이오드(132)를 포함하며,
    상기 출력부(14)는 상기 정류부(13)에서 정류된 승압전원을 충전하여 출력직류전원을 형성하며, 일단은 상기 제1 다이오드(131)의 캐소드에 연결되고 타단은 상기 출력측 코일(122)의 타단에 연결되는 제1 출력용 커패시터(141) 및 일단은 상기 제1 다이오드(131)의 타단에 연결되고 타단은 상기 제2 다이오드(132)의 애노드에 연결되는 제2 출력용 커패시터(142)를 포함하여 이루어지며, 상기 정류부(13) 및 상기 출력부(14)는 상기 변압기부(12)에서 출력되는 승압전원을 배압하여 출력하며, 상기 출력부(14)에는 상기 출력직류전원을 평활하는 LC필터부(15)가 연결되고,
    상기 LC필터부(15)는 일단이 상기 제1 출력용 커패시터(141)의 일단에 연결되는 평활용 인덕터(151) 및 일단이 상기 평활용 인덕터(151)에 연결되고, 타단이 상기 제2 출력용 커패시터의 타단에 연결되는 평활용 커패시터(152)를 포함되며, 상기 평활용 커패시터(152)는 상기 출력용 커패시터들(141,142)과 상기 출력직류전원을 평활하는 것을 특징으로 하는 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로.

KR1020180115243A 2018-09-27 2018-09-27 스위칭 레귤레이터의 dc/dc 컨버터회로 KR20180109796A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180115243A KR20180109796A (ko) 2018-09-27 2018-09-27 스위칭 레귤레이터의 dc/dc 컨버터회로

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180115243A KR20180109796A (ko) 2018-09-27 2018-09-27 스위칭 레귤레이터의 dc/dc 컨버터회로

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160165863A Division KR20180065271A (ko) 2016-12-07 2016-12-07 스위칭 레귤레이터의 dc/dc 컨버터회로

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180109796A true KR20180109796A (ko) 2018-10-08

Family

ID=63864711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180115243A KR20180109796A (ko) 2018-09-27 2018-09-27 스위칭 레귤레이터의 dc/dc 컨버터회로

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180109796A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2809337C1 (ru) * 2023-04-10 2023-12-11 Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" Преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2809337C1 (ru) * 2023-04-10 2023-12-11 Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" Преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием
RU2815911C1 (ru) * 2023-08-11 2024-03-25 Общество С Ограниченной Ответственностью "Инпут Трансформейшн Аутпут Корпорейшн" Высокоэффективный преобразователь постоянного напряжения с активным клампированием

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101931448B1 (ko) 스타트업 셀 회로의 시스템 및 방법
EP3565100B1 (en) Llc resonant converter
TWI393337B (zh) 雙級交換式電源轉換電路
US8649189B2 (en) Power supply with single stage converter for performing power factor correction and resonant conversion
KR100966972B1 (ko) 가변 스위칭 주파수 방식 전원 공급 장치
US8842449B1 (en) LLC resonant converter with lossless primary-side current feedback
TWI536709B (zh) 電源系統及供電方法
US9030049B2 (en) Alternating current (AC) to direct current (DC) converter device
KR101275415B1 (ko) 과전압 보호 기능을 갖는 전원 공급 장치
TW201316668A (zh) 諧振電源轉換裝置
KR102136564B1 (ko) 전원 공급 장치 및 그 구동 방법
KR20020014691A (ko) 정전압 공급용 스위칭 전원회로의 전력손실 개선
KR20180065271A (ko) 스위칭 레귤레이터의 dc/dc 컨버터회로
JP5300337B2 (ja) 電源装置及び照明器具
KR20190043268A (ko) 직류-직류 컨버터
JP5424031B2 (ja) 力率改善回路
EP1213824A2 (en) Wide range zero voltage switching resonance type converter
US11356029B2 (en) Rectifying circuit and switched-mode power supply incorporating rectifying circuit
KR102195566B1 (ko) 무선 전력 전달 시스템 및 그 구동 방법
KR100980406B1 (ko) 멀티 피드백 제어회로를 포함하는 교류-직류 컨버터
JP2005176535A (ja) スイッチング電源装置
KR20180109796A (ko) 스위칭 레귤레이터의 dc/dc 컨버터회로
JP4650101B2 (ja) スイッチング電源装置、及びオーディオアンプシステム
KR101452461B1 (ko) 위상천이 풀브릿지 컨버터
US20220263339A1 (en) Redundant Power Supply Device

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application