KR20200103697A - 3-phase AC switching power supply - Google Patents

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마사지 하네다
야수히로 마추나가
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엔티엔 가부시키가이샤
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Abstract

3상 교류용 스위칭 전원으로서, 고출력 달성을 가능케 하는 포워드 방식을 채용하고 역률을 양호하게 만든다. 3개의 다리에 1차 코일 및 2차 코일을 갖고 3상 교류의 각 상의 입력단에 각 1차 코일의 일단이 각각 연결된 3상 변압기와, 각 상의 1차 코일에 직렬 연결된 각 상의 스위칭 소자와, 각 상의 2차 코일에 각각 연결된 정류부와, 각 상의 정류부에 연결된 적어도 하나의 리액터와 평활 콘덴서를 포함하는 평활부를 갖는, 3상 교류용 스위칭 전원에 있어서, 각 상의 스위칭 소자는, 각 상의 1차 코일에 인가되는 상전압이 포지티브 전압일 경우에만 온/오프 제어되는 반면 네거티브 전압인 경우에는 오프 상태로 유지되고, 각 상의 스위칭 소자는 동일한 PWM 신호에 의해 온/오프 제어되며, 스위칭 소자로부터 1차 코일에 흐르는 전류를 저지하기 위한 역류 방지 다이오드를 포함한다.As a switching power supply for three-phase AC, it adopts a forward method that enables high output to be achieved and makes the power factor good. A three-phase transformer having a primary coil and a secondary coil on three legs and one end of each primary coil connected to the input terminal of each phase of a three-phase AC, switching elements of each phase connected in series to the primary coil of each phase, and In a three-phase AC switching power supply having a rectifying unit each connected to the secondary coil of the phase, and a smoothing unit including at least one reactor and a smoothing capacitor connected to the rectifying unit of each phase, the switching elements of each phase are connected to the primary coil of each phase On/off control is performed only when the applied phase voltage is a positive voltage, whereas in the case of a negative voltage, it is maintained in an off state, and the switching elements of each phase are controlled on/off by the same PWM signal, and from the switching element to the primary coil It includes a reverse flow prevention diode to block the flowing current.

Description

3상 교류용 스위칭 전원3-phase AC switching power supply

본 발명은 스위칭 전원에 관한 것으로, 특히, 역률이 우수한 3상 교류용 스위칭 전원에 관한 것이다.The present invention relates to a switching power supply, and in particular, to a three-phase AC switching power supply having excellent power factor.

교류를 직류로 전력변환시키는 스위칭 전원의 입력단에 특허문헌 1~3의 역률 개선 회로를 이용하는 것이 알려져 있다. 역률 개선 회로는, 예를 들면 정현파 입력 전압과 가능한 한 위상이 일치하는 정현파 전류를 입력시키는 회로이다. 역률 개선 회로는 일반적으로 비절연형 부스트 컨버터로 구성되어 있다. 따라서, 역률 개선 회로의 후단에 절연형 DC/DC 컨버터를 배치하는 투-컨버터 방식으로 하나의 절연형 스위칭 전원을 구성하는 것이 일반적이다. 절연형 DC/DC 컨버터의 대표적인 방식으로, 포워드 방식 및 플라이백 방식이 있다. 고출력 전원에는 포워드 방식이 적합하다.It is known to use the power factor improvement circuit of Patent Documents 1 to 3 at the input terminal of a switching power supply that converts AC to DC power. The power factor correction circuit is, for example, a circuit for inputting a sinusoidal current in phase with the sinusoidal input voltage as much as possible. The power factor correction circuit is usually composed of a non-isolated boost converter. Therefore, it is common to configure one isolated type switching power supply in a two-converter method in which an isolated DC/DC converter is disposed at the rear end of the power factor improvement circuit. Representative methods of the isolated DC/DC converter include a forward method and a flyback method. The forward method is suitable for high output power.

한편, 특허문헌 4, 5 등과 같이, 역률 개선 기능을 갖춘 절연형 DC/DC 컨버터인 원-컨버터 방식도 알려져 있다. 원-컨버터 방식의 절연형 DC/DC 컨버터는, 부스트 컨버터와 실질적으로 동일한 동작을 하는 플라이백 방식으로 구성되어 있다. 플라이백 방식은 역률 개선 기능이 가지지만 고출력 전원에는 적합하지 않다.Meanwhile, as in Patent Documents 4 and 5, a one-converter method, which is an isolated DC/DC converter having a power factor improvement function, is also known. The one-converter type isolated DC/DC converter is constructed in a flyback type that performs substantially the same operation as a boost converter. The flyback method has a power factor improvement function, but is not suitable for high output power.

선행기술문헌Prior art literature

특허문헌Patent Literature

특허문헌1: 특개평5-111246호 공보Patent Document 1: Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 5-111246

특허문헌2: 특개2007-37297호 공보Patent Document 2: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-37297

특허문헌3: 특개2015-23722호 공보Patent Document 3: Unexamined Patent Publication No. 2015-23722

특허문헌4: 특개평5-236749호 공보Patent Document 4: Unexamined Patent Publication No. Hei 5-236749

특허문헌5: 특개2002-300780호 공보Patent Document 5: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-300780

교류의 전파(全波) 정류 전압이 입력되는 경우 역률이 우수한 스위칭 전원으로서, 절연형으로는 플라이백 방식이, 비절연형으로는 부스트 컨버터가 채용된다. 한편, 스위칭 전원의 고출력화를 실현시키기 위해서는, 스위칭의 온(ON) 기간과 오프(OFF) 기간 모두에서 전류를 출력할 수 있는 포워드 방식이 적합하다. 그러나, 포워드 방식의 스위칭 전원에서는, 온 기간에 2차 코일에 발생하는 기전력이 출력 단자에 병렬 연결된 평활 콘덴서(C)의 전압을 초과하는 경우에만 부하 전류를 출력할 수 있다. 따라서, 교류의 전파 정류 전압이 입력되는 경우, 낮은 입력 전압 범위에서는 2차 측에 부하 전류가 흐르지 않기 때문에 그와 쌍을 이루는 1차 측의 입력 전류도 흐르지 않는다. 이 결과, 역률이 악화된다.When an AC full wave rectified voltage is input, a switching power supply having an excellent power factor is employed as an insulated type, a flyback type, and a non-insulated type, a boost converter. On the other hand, in order to realize high output of the switching power supply, a forward method capable of outputting a current in both an ON period and an OFF period of switching is suitable. However, in the forward switching power supply, the load current can be output only when the electromotive force generated in the secondary coil during the ON period exceeds the voltage of the smoothing capacitor C connected in parallel to the output terminal. Therefore, when an AC full-wave rectified voltage is input, the load current does not flow to the secondary side in the low input voltage range, and thus the input current of the primary side paired with the load current does not flow. As a result, the power factor deteriorates.

이상의 현상으로부터, 본 발명은, 3상 교류용 스위칭 전원에서 고출력화를 실현시킴과 동시에 역률을 향상시키는 것을 목적으로 한다.From the above phenomena, the present invention aims to achieve high output in a three-phase AC switching power supply and at the same time improve power factor.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음의 구성을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides the following configuration.

· 본 발명의 제1 태양은, 3개의 다리(脚) 각각에 각각 중첩해서 감겨져 있는 1차 코일과 2차 코일을 갖고, 3상 교류의 각 상의 입력 단자에 각 1차 코일의 일단이 각각 연결된 3상 변압기와,The first aspect of the present invention has a primary coil and a secondary coil wound on each of three legs, each overlapping, and one end of each primary coil is connected to the input terminals of each phase of three-phase AC. A three-phase transformer,

각 상의 상기 1차 코일에 각각 직렬 연결된 각 상의 스위칭 소자와,A switching element of each phase connected in series to the primary coil of each phase,

각 상의 상기 2차 코일에 각각 연결된 각 상의 정류부 및 평활부Rectification and smoothing parts of each phase connected to the secondary coil of each phase

를 갖는 3상 교류용 스위칭 전원에 있어서,In the three-phase AC switching power supply having,

각 상의 상기 스위칭 소자는, 각 상의 상기 1차 코일에 인가되는 입력 전압이 포지티브 전압일 때 동일한 PWM 신호에 의해 온/오프 제어되는 반면 입력 전압이 네거티브 접인 경우에는 오프 상태로 유지되고,The switching element of each phase is controlled on/off by the same PWM signal when the input voltage applied to the primary coil of each phase is a positive voltage, whereas when the input voltage is negative, it is maintained in an off state,

각 상의 상기 1차 코일에 온 기간에 흐르는 전류의 반대 방향으로 전류가 흐르는 것을 저지하기 위한 각 상의 역류 방지 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a reverse flow prevention diode for each phase for preventing current from flowing in a direction opposite to the current flowing in the on-period in the primary coil of each phase.

· 상기 제1 태양에 있어서, 온/오프 제어의 온 기간에,In the first aspect, in the on period of the on/off control,

온/오프 제어되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 1차 코일에는 입력 전류가 흐르고, 거기에 중첩해서 감겨져 있는 상기 2차 코일에는 포워드(forward) 전류가 흐르는 반면,An input current flows through the primary coil connected in series to the switching elements of each phase controlled on/off, and a forward current flows through the secondary coil wound thereon,

오프 상태로 유지되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 1차 코일에는 입력 전류가 흐르지 않고, 거기에 중첩해서 감겨져 있는 상기 2차 코일에는 입력 전류가 흐르는 다른 상의 1차 코일로부터의 자속으로 인해 발생한 기전력에 의해 포워드 전류가 흐르도록 구성되는 것이 바람직하다.The input current does not flow to the primary coil connected in series to the switching element of each phase maintained in the off state, and the input current flows in the secondary coil superimposed thereon due to magnetic flux from the primary coil of the other phase. It is preferable that the forward current is configured to flow by electromotive force.

· 상기 제1 태양에 있어서, 온/오프 제어의 오프 기간에,In the first aspect, in the off period of the on/off control,

온/오프 제어되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 1차 코일에는 상기 역류 방지 다이오드로 인해 전류가 흐르지 않고, 거기에 중첩해서 감겨져 있는 상기 2차 코일에는 플라이백(flyback) 전류가 흐르는 반면,A current does not flow in the primary coil connected in series to the switching element of each phase controlled on/off due to the reverse flow prevention diode, and a flyback current flows in the secondary coil wound thereon,

오프 상태로 유지되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 1차 코일에는 상기 역류 방지 다이오드로 인해 전류가 흐르지 않고, 거기에 중첩해서 감겨져 있는 상기 2차 코일에는 플라이백 전류가 흐르도록 구성되는 것이 바람직하다.It is preferable that a current does not flow in the primary coil connected in series to the switching element of each phase maintained in an off state, and a flyback current flows through the secondary coil superimposed thereon. Do.

· 상기 제1 태양에 있어서, 상기 정류부가 2 쌍의 직렬 연결된 포지티브 측 다이오드와 네거티브 측 다이오드를 갖고, 직렬 연결된 각 쌍의 다이오드의 접속점이 2차 코일의 각 단에 각각 연결되어 있으며,In the first aspect, the rectification unit has two pairs of series-connected positive-side diodes and negative-side diodes, and the connection points of each pair of series-connected diodes are connected to each end of the secondary coil, respectively,

2 개의 상기 포지티브 측 다이오드 각각의 캐소드에 2 개의 리액터 각각의 일단이 각각 연결되어 있음과 동시에, 2 개의 상기 리액터의 각 타단은 상기 평활 콘덴서의 포지티브 전극단에 연결되어 있으며,One end of each of the two reactors is connected to the cathode of each of the two positive-side diodes, and the other ends of the two reactors are connected to the positive electrode end of the smoothing capacitor,

2 개의 상기 네거티브 측 다이오드 각각의 애노드가 상기 평활 콘덴서의 네거티브 전극단에 연결되는 것이 바람직하다.It is preferable that the anode of each of the two negative-side diodes is connected to the negative electrode terminal of the smoothing capacitor.

· 상기 제1 태양에 있어서, 상기 정류부가 2 쌍의 직렬 연결된 포지티브 측 다이오드와 네거티브 측 다이오드를 갖고, 직렬 연결된 각 쌍의 다이오드의 접속점이 2차 코일의 각 단에 각각 연결되어 있으며,In the first aspect, the rectification unit has two pairs of series-connected positive-side diodes and negative-side diodes, and the connection points of each pair of series-connected diodes are connected to each end of the secondary coil, respectively,

2 개의 상기 네거티브 측 다이오드 각각의 애노드에 2 개의 리액터 각각의 일단이 각각 연결되어 있음과 동시에, 2 개의 상기 리액터의 각 타단은 상기 평활 콘덴서의 네거티브 전극단에 연결되어 있으며,One end of each of the two reactors is connected to the anode of each of the two negative-side diodes, and the other ends of the two reactors are connected to the negative electrode end of the smoothing capacitor,

2 개의 상기 포지티브 측 다이오드 각각의 캐소드가 상기 평활 콘덴서의 포지티브 전극단에 연결되는 것이 바람직하다.It is preferable that the cathode of each of the two positive-side diodes is connected to the positive electrode terminal of the smoothing capacitor.

· 본 발명의 제2 태양은, 3 개의 다리(脚) 각각에 각각 감겨져 있는 리액터를 갖고 3상 교류의 각 상의 입력 단자에 각 리액터의 일단이 각각 연결된 3상 리액터와,The second aspect of the present invention is a three-phase reactor having a reactor wound on each of three legs, and one end of each reactor connected to an input terminal of each phase of three-phase AC, respectively,

각 상의 상기 리액터에 각각 직렬 연결된 각 상의 스위칭 소자와,A switching element of each phase connected in series to the reactor of each phase,

각 상의 상기 리액터의 타단에 각각 연결된 각 상의 정류 다이오드와,A rectifier diode of each phase connected to the other end of the reactor of each phase,

각 상의 상기 정류 다이오드에 연결된 평활 콘덴서Smoothing capacitor connected to the rectifier diode of each phase

를 갖는 3상 교류용 스위칭 전원에 있어서,In the three-phase AC switching power supply having,

각 상의 상기 스위칭 소자는, 각 상의 상기 리액터에 인가되는 입력 전압이 포지티브 전압일 때 동일한 PWM 신호에 의해 온/오프 제어되는 반면 입력 전압이 네거티브 전압인 경우에는 오프 상태로 유지되고,The switching elements of each phase are controlled on/off by the same PWM signal when the input voltage applied to the reactor of each phase is a positive voltage, whereas when the input voltage is a negative voltage, the switching element is maintained in an off state,

각 상의 상기 리액터에 온 기간에 흐르는 전류의 반대 방향으로 전류가 흐르는 것을 저지하기 위한 역류 방지 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a reverse flow prevention diode for preventing a current from flowing in a direction opposite to a current flowing to the reactor in each phase during the ON period.

· 상기 제2 태양에 있어서, 온/오프 제어의 온 기간에,In the second aspect, in the on period of the on/off control,

온/오프 제어되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 리액터에는 상기 스위칭 소자를 통과하는 전류가 흐르는 반면,While the current passing through the switching element flows through the reactor connected in series to the switching element of each phase controlled on/off,

오프 상태로 유지되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 리액터에는 전류가 흐르지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.It is preferable that it is configured so that no current flows through the reactor connected in series to the switching elements of each phase maintained in an off state.

· 상기 제2 태양에 있어서, 온/오프 제어의 오프 기간에,In the second aspect, in the off period of the on/off control,

온/오프 제어되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 리액터에 전류가 흐르고 상기 정류 다이오드를 통해 출력되고,Current flows in the reactor connected in series to the switching elements of each phase controlled on/off and is output through the rectifier diode,

오프 상태로 유지되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 리액터에는 상기 역류 방지 다이오드로 인해 전류가 흐르지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the reactor is connected in series to the switching elements of each phase maintained in an off state, and is configured such that no current flows due to the reverse flow prevention diode.

· 상기 태양들 중 어느 하나에 있어서, 상기 역류 방지 다이오드가 상기 1차 코일 또는 상기 리액터와 상기 스위칭 소자 사이에 연결되는 것이 바람직하다.In any of the above aspects, it is preferable that the reverse flow prevention diode is connected between the primary coil or the reactor and the switching element.

본 발명에 따른 3상 교류용 스위칭 전원은, 스위칭 소자에 대해 소정의 온/오프 제어를 실시함과 동시에, 스위칭 소자에 대한 역류 방지 다이오드를 설치함으로써, 입력 측에 환류(還流)를 방지하고, 3상 변압기 또는 3상 리액터에 가능한 한 자기(磁氣) 에너지를 축적하며, 축적된 자기 에너지를 출력할 수 있다. 또한, 3상 변압기 또는 3상 리액터에 축적된 자기 에너지를 플라이백 전류에 의해 출력함으로써 우수한 역률을 실현시킬 수 있다.In the three-phase AC switching power supply according to the present invention, a reverse flow prevention diode is provided for the switching element while performing predetermined on/off control on the switching element, thereby preventing reflux on the input side, It accumulates magnetic energy in a three-phase transformer or three-phase reactor as much as possible and can output the accumulated magnetic energy. In addition, excellent power factor can be realized by outputting magnetic energy accumulated in a three-phase transformer or three-phase reactor by a flyback current.

[도 1] 도 1은 본 발명의 절연형 3상 교류용 스위칭 전원의 제1 실시형태의 회로 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
[도 1a] 도 1의 회로 예에서 생략 된 부분을 나타낸 회로 예이다.
[도 1b] 도 1의 회로 예에서 2차 측의 다른 회로 예를 나타낸 도면이다.
[도 2] 도 2는, 도 1의 회로 예에서 포지티브 전압의 2개 상들의 온 기간의 전류를 나타낸다.
[도 3] 도 3은, 도 2에 나타낸 온 기간 동안의 3상 변압기의 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
[도 4] 도 4는, 도 1의 회로 예에서 포지티브 전압의 2개 상들의 오프 기간의 전류를 나타낸다.
[도 5] 도 5는, 도 1의 회로 예에서의 개략적인 타이밍도이다.
[도 6] 도 6은, 본 발명의 비절연형 3상 교류용 스위칭 전원의 제2 실시형태의 회로 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
[도 7] 도 7은, 도 6의 회로 예에서 포지티브 전압의 2개 상들의 온 기간의 전류를 나타낸다.
[도 8] 도 8은, 도 6에 나타낸 온 기간 동안의 3상 리액터의 상태를 모식 적으로 나타낸 도면이다.
[도 9] 도 9는, 도 6의 회로 예에서 포지티브 전압의 2개 상들의 오프 기간의 전류를 나타낸다.
[도 10] 도 10은, 도 6의 회로 예에서의 개략적인 타이밍도이다.
1 is a diagram schematically showing a circuit example of a first embodiment of an insulated three-phase AC switching power supply of the present invention.
[Fig. 1A] A circuit example showing parts omitted from the circuit example of Fig. 1.
Fig. 1B is a diagram showing another example of a circuit on the secondary side in the circuit example of Fig. 1.
[Fig. 2] Fig. 2 shows the current in the ON period of two phases of the positive voltage in the circuit example of Fig. 1.
3 is a diagram schematically showing a state of a three-phase transformer during the ON period shown in FIG. 2.
[Fig. 4] Fig. 4 shows the current in the off period of two phases of the positive voltage in the circuit example of Fig. 1.
[Fig. 5] Fig. 5 is a schematic timing diagram in the circuit example of Fig. 1.
6 is a diagram schematically showing a circuit example of the second embodiment of the non-insulated three-phase AC switching power supply of the present invention.
[Fig. 7] Fig. 7 shows the current in the ON period of two phases of the positive voltage in the circuit example of Fig. 6.
[Fig. 8] Fig. 8 is a diagram schematically showing the state of the three-phase reactor during the ON period shown in Fig. 6.
[Fig. 9] Fig. 9 shows the current in the off period of two phases of the positive voltage in the circuit example of Fig. 6.
[FIG. 10] FIG. 10 is a schematic timing diagram in the circuit example of FIG. 6.

이하, 예로 나타낸 도면을 참조하여, 본 발명의 3상 교류용 스위칭 전원의 실시형태를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a three-phase AC switching power supply according to the present invention will be described with reference to the drawings shown as examples.

(1) 제1 실시형태 (절연형)(1) Embodiment 1 (insulation type)

(1-1) 제1 실시형태의 회로 예의 구성(1-1) Configuration of circuit example of the first embodiment

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 절연형 3상 교류용 스위칭 전원의 회로 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1a는, 도 1의 회로 예에서 생략된 점선으로 둘러싸인 부분의 일 예를 상세히 나타낸 회로 예이다.1 is a diagram schematically showing a circuit example of an insulated three-phase AC switching power supply according to a first embodiment of the present invention. 1A is a circuit example showing in detail an example of a portion surrounded by a dotted line omitted from the circuit example of FIG. 1.

<3상 변압기(T)의 1차 측의 구성><Configuration of the primary side of the three-phase transformer (T)>

도 1의 3상 교류용 스위칭 전원은, 3상 교류 전압이 입력 단자(R, S, T)에 입력된다. 여기에서 삼상 교류 전압은, 예를 들어, 계통 전원의 50Hz 또는 60Hz 또는 각종 발전장치에서 생성되는 수 Hz 내지 수 kHz 정도의 주파수를 갖는 정현파이다.In the switching power supply for three-phase AC of Fig. 1, a three-phase AC voltage is input to the input terminals R, S, and T. Here, the three-phase AC voltage is, for example, a sine wave having a frequency of 50 Hz or 60 Hz of a system power supply or a frequency of several Hz to several kHz generated by various power generation devices.

변압기(T)는 3 개의 다리(脚)를 가진 3상 변압기이다. 3 개의 다리 각각에 1차 코일 N1과 2차 코일 N2, 1차 코일 N3와 2차 코일 N4, 및 1차 코일 N5와 2차 코일 N6가 각각 동일한 극성에 중첩해서 감겨져 있다(코일의 감김 시작단을 검은 동그라미로 표시하였음). 각 상의 1차 코일(N1, N2, N3)의 일단은 각 상의 입력 단자에 각각 연결되어 있다.Transformer (T) is a three-phase transformer with three legs. On each of the three legs, the primary coil N1 and the secondary coil N2, the primary coil N3 and the secondary coil N4, and the primary coil N5 and the secondary coil N6 are wound with the same polarity overlapping each other. Is indicated by a black circle). One end of the primary coils N1, N2, and N3 of each phase is connected to the input terminals of each phase, respectively.

각 상의 1차 코일(N1, N2, N3)의 타단에는 직렬 연결된 각 상의 역류 방지 다이오드(D1, D2, D3) 및 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3)가 각각 연결되어 있다. 각 상의 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3)는, 각 상의 1차 코일(N1, N2, N3)에 흐르는 전류를 도통시키거나 또는 차단하기 위해, 각각의 제어 단자에 PWM 신호가 입력됨으로써 온/오프 제어된다. 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3)는 여기에서 n 채널 MOSFET(이하, 'FET'로 칭함)이며, 제어 단자는 게이트이다. PWM 신호의 주파수는 3상 교류의 주파수보다 높은 수십 kH ~ 수백 kH이다.Reverse flow prevention diodes D1, D2, D3 and switching elements Q1, Q2, and Q3 connected in series are connected to the other ends of the primary coils N1, N2, and N3 of each phase, respectively. Switching elements (Q1, Q2, Q3) of each phase are turned on/off by inputting a PWM signal to each control terminal in order to conduct or cut off the current flowing through the primary coils (N1, N2, N3) of each phase. Is controlled. The switching elements Q1, Q2, Q3 are n-channel MOSFETs (hereinafter referred to as'FET') here, and the control terminal is a gate. The frequency of the PWM signal is several tens of kH to several hundreds of kH, which is higher than that of three-phase AC.

또한, 스위칭 소자는 MOSFET이 아닌 IGBT 또는 바이폴라 트랜지스터일 수도 있다(이하의 실시형태에 있어서도 동일함).In addition, the switching element may be an IGBT or a bipolar transistor instead of a MOSFET (the same applies in the following embodiments).

역류 방지 다이오드(D1, D2, D3)의 극성은 FET(Q1, Q2, Q3)의 바디 다이오드(body diode)의 극성과 반대 방향이다. 즉, 도시된 예의 경우, 애노드가 각 상의 1차 코일(N1, N2, N3)의 타단에, 캐소드가 FET(Q1, Q2, Q3)의 드레인에 연결되어 있다. 각 상의 역류 방지 다이오드(D1, D2, D3)는, 도시된 위치뿐만 아니라, 각 상의 입력 단자(R, S, T)로부터 1차 코일(N1, N3, N5)을 거쳐 접지단에 이르는 전류 경로 상에 삽입될 수 있다.The polarity of the reverse flow prevention diodes D1, D2, and D3 is opposite to the polarity of the body diode of the FETs Q1, Q2, and Q3. That is, in the illustrated example, the anode is connected to the other end of the primary coils N1, N2, and N3 of each phase, and the cathode is connected to the drains of the FETs Q1, Q2, and Q3. The reverse flow prevention diodes D1, D2, D3 of each phase, as well as the positions shown, current paths from the input terminals R, S, T of each phase to the ground terminal through the primary coils N1, N3, N5 Can be inserted on top.

또한, 각 상의 입력 단자와 접지단 사이에는 환류 다이오드(D16, D17, D18)가 각각 연결되어 있다. 이러한 환류 다이오드(D16, D17, D18)는, 애노드가 각 상의 공통 접지단에 연결되어 있고 캐소드가 각 상의 입력 단자에 연결되어 있다. 따라서, 변압기(T)의 1차 코일(N1, N2, N3)로의 각 상의 입력 전압은 환류 다이오드(D16, D17, D18)에 의해 네거티브 전압 측이 클램프(clamp)된다.Further, freewheeling diodes D16, D17, and D18 are connected between the input terminal and the ground terminal of each phase, respectively. In these freewheeling diodes D16, D17, D18, the anode is connected to the common ground terminal of each phase and the cathode is connected to the input terminal of each phase. Accordingly, the input voltage of each phase to the primary coils N1, N2, and N3 of the transformer T is clamped on the negative voltage side by the freewheeling diodes D16, D17, and D18.

<스위칭 소자의 온/오프 제어회로의 구성><Switching element ON/OFF control circuit configuration>

도 1a는, 도 1의 회로에서 부호 10, 20, 30의 부분들의 예를 상세하게 나타낸 회로도이다. 이 부분들은 동일한 구성을 갖기 때문에, 예를 들어 R-상의 회로를 설명한다. 도시하지 않은 제어부에 의해 PWM 신호(Vg)가 생성된다. PWM 신호(Vg)는 각 상에 공통인 하나의 전압 신호이며, 소정의 주파수와 듀티 비(duty ratio)를 갖는다. 이 PWM 신호(Vg)의 입력단은 p형 트랜지스터(Q11)의 이미터(emitter)에 연결되어 있다. 트랜지스터 Q11의 콜렉터(collector)는 FET(Q1)의 게이트에 연결되어 있다. 한편, R-상의 입력 전압의 분압이 n형 트랜지스터(Q12)의 베이스(base)에 인가된다. 트랜지스터 Q12의 콜렉터는 저항을 통해 트랜지스터 Q11의 베이스에 연결되고, 이미터는 접지되어 있다.1A is a circuit diagram showing in detail examples of portions 10, 20, and 30 in the circuit of FIG. 1. Since these parts have the same configuration, a circuit on R-phase will be described, for example. A PWM signal Vg is generated by a control unit (not shown). The PWM signal Vg is one voltage signal common to each phase, and has a predetermined frequency and duty ratio. The input terminal of the PWM signal Vg is connected to an emitter of the p-type transistor Q11. The collector of transistor Q11 is connected to the gate of FET Q1. Meanwhile, the divided voltage of the input voltage of the R-phase is applied to the base of the n-type transistor Q12. The collector of transistor Q12 is connected to the base of transistor Q11 through a resistor, and the emitter is grounded.

R-상의 입력 전압이 네거티브 전압인 경우, 트랜지스터 Q11은 오프 상태이며, 따라서 트랜지스터 Q12도 오프 상태이다. 이때, PWM 신호(Vg)는 차단되어 FET(Q1) 게이트에 인가되지 않는다. 따라서 R-상의 입력 전압이 네거티브 전압인 경우, FET(Q1)는 오프 상태로 유지된다.When the input voltage on R- is a negative voltage, transistor Q11 is in an off state, and thus transistor Q12 is also in an off state. At this time, the PWM signal Vg is blocked and is not applied to the gate of the FET Q1. Thus, when the input voltage on R- is a negative voltage, the FET Q1 is kept off.

R-상의 입력 전압이 포지티브 전압인 경우, 트랜지스터 Q11 및 트랜지스터 Q12가 온 상태가 됨으로써 PWM 신호(Vg)가 FET(Q1)의 게이트에 인가된다. 따라서, R-상의 입력 전압이 포지티브 전압인 경우 FET(Q1)는 PWM 신호(Vg)에 의해 온/오프 제어된다.When the input voltage on the R-phase is a positive voltage, the transistors Q11 and Q12 are turned on, so that the PWM signal Vg is applied to the gate of the FET Q1. Accordingly, when the input voltage on the R-phase is a positive voltage, the FET Q1 is controlled on/off by the PWM signal Vg.

이와 같이, 본 회로는 3상 교류의 각 상의 입력 전압이 포지티브 전압일 경우에만 각 상의 스위칭 소자가 온/오프 제어되며, 각 상의 입력 전압이 네거티브 전압인 경우에는 각 상의 스위칭 소자가 오프 상태로 유지된다.In this way, in this circuit, switching elements of each phase are ON/OFF controlled only when the input voltage of each phase of 3-phase AC is a positive voltage, and when the input voltage of each phase is a negative voltage, the switching elements of each phase are kept in an off state. do.

<3상 변압기의 2차 측의 구성><Configuration of the secondary side of a three-phase transformer>

3상 변압기(T)의 2차 측에는, 정류부 및 그 후단의 평활부가 각 상마다 배치되어 있다. 각 상의 회로 구성은 동일하기 때문에, R-상을 예로 들어 2차 측의 회로 구성을 설명한다. 정류부는 4 개의 다이오드(D4, D5, D6, D7)로 이루어진 브리지 정류 회로를 기본으로 하는 형태이다. 제1 쌍의 포지티브 측 다이오드(D4)와 네거티브 측 다이오드(D6)가 직렬로 연결되어 있고, 제2 쌍의 포지티브 측 다이오드(D5)와 네거티브 측 다이오드(D7)가 직렬로 연결되어 있다. 직렬 연결된 제1 쌍의 다이오드들(D4, D6)의 접속점은 2차 코일(N2)의 일단에 연결되어 있고, 직렬 연결된 제2 쌍의 다이오드들(D5, D7)의 접속점은 2차 코일(N2)의 타단에 연결되어 있다.On the secondary side of the three-phase transformer T, a rectifying portion and a smoothing portion at a rear stage thereof are arranged for each phase. Since the circuit configuration of each phase is the same, the circuit configuration of the secondary side will be described taking the R-phase as an example. The rectifier is a type based on a bridge rectifier circuit consisting of four diodes (D4, D5, D6, D7). A first pair of positive-side diodes D4 and negative-side diodes D6 are connected in series, and a second pair of positive-side diodes D5 and negative-side diodes D7 are connected in series. The connection point of the series-connected first pair of diodes D4 and D6 is connected to one end of the secondary coil N2, and the connection point of the series-connected second pair of diodes D5 and D7 is the secondary coil N2 It is connected to the other end of ).

통상의 브리지 정류 회로와는 달리, 도 1의 구성에서는, 포지티브 측 다이오드(D4, D5)의 캐소드가 서로 연결되어 있지 않다. 어느 한 포지티브 측 다이오드(D4)의 캐소드는 제1 리액터(L1)의 일단에 연결되어 있고, 다른 한 포지티브 측 다이오드(D5)의 캐소드는 제2 리액터(L2)의 일단에 연결되어 있다. 제1 리액터(L1)와 제2 리액터(L2) 각각의 인덕턴스는 실질적으로 동일한 값을 갖는다.Unlike a typical bridge rectification circuit, in the configuration of Fig. 1, the cathodes of the positive side diodes D4 and D5 are not connected to each other. The cathode of one positive-side diode D4 is connected to one end of the first reactor L1, and the cathode of the other positive-side diode D5 is connected to one end of the second reactor L2. The inductance of each of the first reactor L1 and the second reactor L2 has substantially the same value.

제1 리액터(L1) 및 제2 리액터(L2) 각각의 타단은 평활 콘덴서(C)의 포지티브 전극단에 연결되어 있으며, 이 지점(point)은 포지티브 출력 단자(p)이기도 하다.The other end of each of the first reactor L1 and the second reactor L2 is connected to the positive electrode end of the smoothing capacitor C, and this point is also the positive output terminal p.

또한, 2 개의 네거티브 측 다이오드(D6, D7) 각각의 애노드는 평활 콘덴서(C)의 네거티브 전극단에 연결되어 있으며, 이 지점은 네거티브 출력 단자(n)이기도 하다.In addition, the anode of each of the two negative-side diodes D6 and D7 is connected to the negative electrode terminal of the smoothing capacitor C, and this point is also a negative output terminal n.

<3상 변압기 2차 측의 다른 실시형태><Another embodiment of the secondary side of a three-phase transformer>

도 1b는, 도 1의 회로에서 2차 측의 정류부 및 평활부의 다른 구성 예이다. R-상의 부분에 대해서만 나타내지만, 다른 2개 상들에 대해서도 동일한 구성이다. 도 1b의 구성에 있어서 정류부도 도 1과 같이 4 개의 다이오드(D4~D7)로 이루어진 브리지 정류 회로를 기본으로 하는 형태이다. 제1 쌍의 포지티브 측 다이오드(D4)와 네거티브 측 다이오드(D6)가 직렬로 연결되어 있고, 제2 쌍의 포지티브 측 다이오드(D5)와 네거티브 측 다이오드(D7)가 직렬로 연결되어 있다. 직렬 연결된 제1 쌍의 다이오드들(D4, D6)의 접속점은 2차 코일(N2)의 일단에 연결되어 있고, 직렬 연결된 제2 쌍의 다이오드들(D4, D6)의 접속점은 2차 코일(N2)의 타단에 연결되어 있다.1B is another configuration example of a rectifying unit and a smoothing unit on the secondary side in the circuit of Fig. 1. It is shown only for the portion of the R-phase, but the configuration is the same for the other two phases. In the configuration of FIG. 1B, the rectifier is also of a form based on a bridge rectifier circuit composed of four diodes D4 to D7 as shown in FIG. 1. A first pair of positive-side diodes D4 and negative-side diodes D6 are connected in series, and a second pair of positive-side diodes D5 and negative-side diodes D7 are connected in series. The connection point of the series-connected first pair of diodes D4 and D6 is connected to one end of the secondary coil N2, and the connection point of the series-connected second pair of diodes D4 and D6 is the secondary coil N2 It is connected to the other end of ).

도 1b의 구성에는, 네거티브 측 다이오드(D6, D7)의 애노드가, 통상의 브리지 정류 회로와는 달리, 서로 연결되어 있지 않다. 어느 한 네거티브 측 다이오드(D6)의 애노드는 제1 리액터(L1)의 일단에 연결되어 있고, 다른 한 네거티브 측 다이오드(D7)의 애노드는 제2 리액터(L2)의 일단에 연결되어 있다. 제1 리액터(L1)와 제2 리액터(L2) 각각의 인덕턴스는 실질적으로 동일한 값을 갖는다.In the configuration of Fig. 1B, the anodes of the negative-side diodes D6 and D7 are not connected to each other, unlike a normal bridge rectification circuit. An anode of one negative-side diode D6 is connected to one end of the first reactor L1, and an anode of the other negative-side diode D7 is connected to one end of a second reactor L2. The inductance of each of the first reactor L1 and the second reactor L2 has substantially the same value.

제1 리액터(L1) 및 제2 리액터(L2) 각각의 타단은 평활 콘덴서(C)의 네거티브 전극단에 연결되어 있으며, 이 지점은 네거티브 출력 단자(n)이기도 하다.The other end of each of the first reactor L1 and the second reactor L2 is connected to the negative electrode end of the smoothing capacitor C, and this point is also a negative output terminal n.

또한, 2 개의 포지티브 측 다이오드(D4, D5) 각각의 캐소드는 평활 콘덴서(C)의 포지티브 전극단에 연결되어 있으며, 이 지점은 포지티브 출력 단자(p)이기도 하다.Further, the cathode of each of the two positive side diodes D4 and D5 is connected to the positive electrode terminal of the smoothing capacitor C, and this point is also the positive output terminal p.

3상 교류용 스위칭 전원의 제1 실시형태의 2차 측 회로는, 도 1 및 도 1b에 도시된 회로 외에도 다양하게 구성할 수 있다. 2차 측 회로는 기본적으로 포워드 형식으로 구성하는 것이 바람직하다. 온(ON) 기간에 포워드(forward) 전류가 흐르고, 오프(OFF) 기간에 외부 리액터의 자기 에너지를 방출하는 리액터 전류가 흐름과 동시에 2차 코일에 발생하는 역기전력에 의해 플라이백(flyback) 전류가 흐를 수 있는 구성을 갖추고 있으면 된다. 2차 코일에 플라이백 전류가 흐르는 동작에 대해서는 아래에서 설명한다.The secondary side circuit of the first embodiment of the three-phase AC switching power supply can be configured in various ways in addition to the circuits shown in Figs. 1 and 1B. It is desirable that the secondary circuit is basically configured in a forward type. In the ON period, forward current flows, and in the OFF period, the reactor current that discharges the magnetic energy of the external reactor flows and the flyback current is generated by the back electromotive force generated in the secondary coil. You just need to have a flowable configuration. The operation of the flyback current flowing through the secondary coil will be described below.

(1-2) 제1 실시형태의 동작(1-2) Operation of the first embodiment

도 2 ~ 도 5를 참조하여 제1 실시형태의 회로 예의 동작을 설명한다. 도 5의 (a)는, 3상 변압기(T)로의 3상 교류의 입력 전압 파형을 나타낸다. 도 5의 (a)와 같이, 3개의 상들 중 2개 상들이 포지티브 전압이고 1개 상이 네거티브 전압인 기간과, 3개의 상들 중 1개 상이 포지티브 전압이고 2개 상이 네거티브 전압인 기간이 있다. 이 두 기간들의 동작에 본질적인 차이는 없으므로, 이들 중 어느 한 기간에 대해 설명하면, 다른 기간의 동작도 이해될 수 있다.The operation of the circuit example of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 5. Fig. 5A shows the input voltage waveform of three-phase AC to the three-phase transformer T. As shown in FIG. 5A, there is a period in which two of the three phases are a positive voltage and one of the three phases is a negative voltage, and a period in which one of the three phases is a positive voltage and two phases are a negative voltage. Since there is no essential difference in the operation of these two periods, when one of these periods is described, the operation of the other period can be understood.

이하에서는, 3개의 상들 중 2개 상들이 포지티브 전압이고 1개 상이 네거티브 전압인 기간을 예로 들어, 도 5의 (a)에 점선으로 나타낸 범위의 동작을 설명한다. 즉, R-상과 S-상이 포지티브 전압이고 T-상이 네거티브 전압일 때이다. 도 5의 (b)~(m)은, 이 범위를 확대하여 모식적으로 나타낸 타이밍도이다. 이 범위에서는 R-상과 S-상의 스위칭 소자들이 동일한 PWM 신호에 의해 온/오프 제어되는 한편, T-상의 스위칭 소자는 계속 오프 상태로 유지된다. 이하, R-상과 S-상의 온/오프 제어의 온 기간 및 오프 기간의 동작을 설명한다.Hereinafter, an operation in the range indicated by a dotted line in FIG. 5A will be described by taking a period in which two of the three phases are a positive voltage and one of the three phases is a negative voltage. That is, when the R-phase and S-phase are positive voltages and the T-phase is negative voltage. 5(b) to (m) are timing charts schematically showing this range expanded. In this range, the R-phase and S-phase switching elements are controlled on/off by the same PWM signal, while the T-phase switching elements are kept in an off state. Hereinafter, the operation of the on/off period of the R-phase and S-phase on/off control will be described.

<R-상, S-상 : 온 기간 (T-상은 오프 상태로 유지) 의 동작><R-phase, S-phase: operation during the ON period (T-phase remains off)>

도 2는, R-상 및 S-상의 FET(Q1, Q2)의 온 기간 동안 도 1의 회로에 흐르는 전류를 화살표가 있는 실선으로 나타낸다. 도 3은, 이 온 기간의 3상 변압기(T)의 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.FIG. 2 shows the current flowing in the circuit of FIG. 1 during the ON period of the R-phase and S-phase FETs Q1 and Q2 by a solid line with an arrow. 3 is a diagram schematically showing the state of the three-phase transformer T during the ion period.

도 2에 도시된 바와 같이, FET(Q1)이 온으로 되면, R-상의 1차 코일(N1)에 전류(i1)가 흐른다(도 5의 (c) 참조). 이 전류(i1)는 역류 방지 다이오드(D1)의 순방향으로 흐르고, 환류 다이오드(D18)을 통해 입력 단자 T로 환류한다. 1차 코일(N1)에 전류(i1)가 흐르는 결과, 상호 유도에 의해 2차 코일(N2)에 기전력(전압을 의미함)이 발생하여 전류(i2)가 흐른다. 전류(i2)는, 다이오드(D7) → 2차 코일(N2) → 다이오드(D4) → 리액터(L1)의 경로로 흘러 출력 단자(p)로부터 출력되어 부하에 공급된다(도 5의 (d), (e) 참조). 전류(i2)는 변압기(T)의 상호 유도에 의한 포워드(forward) 전류이다. 전류(i2)에 의해 제1 리액터(L1)가 여자(勵磁)되어 자기 에너지가 축적된다. 다이오드 D5, D6는 역방향으로 바이어스되기 때문에 전류가 흐르지 않는다.As shown in Fig. 2, when the FET Q1 is turned on, a current i1 flows through the R-phase primary coil N1 (see Fig. 5C). This current i1 flows in the forward direction of the reverse flow prevention diode D1, and flows back to the input terminal T through the freewheeling diode D18. As a result of the current i1 flowing through the primary coil N1, an electromotive force (meaning voltage) is generated in the secondary coil N2 due to mutual induction, and the current i2 flows. The current i2 flows through the path of the diode D7 → secondary coil N2 → diode D4 → reactor L1 and is output from the output terminal p and supplied to the load (Fig. 5(d)). , (e)). The current i2 is a forward current due to mutual induction of the transformer T. The first reactor L1 is excited (勵磁) by the current i2 and magnetic energy is accumulated. Since diodes D5 and D6 are biased in the reverse direction, no current flows.

여기서, 정상 상태에서의 평활 콘덴서(C)는 리플(ripple) 변동을 제외하고는 거의 일정한 전압으로 충전되어 있다. 따라서, 전류(i2)는 2차 코일(N2)의 기전력이 평활 콘덴서(C)의 전압을 초과하는 경우에만 흐를 수 있다. R-상의 입력 전압이 작은 범위에서는 2차 코일(N2)의 기전력도 작기 때문에 포워드 전류(i2)는 출력 단자에 출력되지 않는다. 이것은 포워드 동작의 특징이며, 역률을 저하시키게 된다.Here, the smoothing capacitor C in the steady state is charged with a substantially constant voltage except for ripple fluctuations. Accordingly, the current i2 can flow only when the electromotive force of the secondary coil N2 exceeds the voltage of the smoothing capacitor C. In the range where the input voltage of the R-phase is small, the electromotive force of the secondary coil N2 is also small, so the forward current i2 is not output to the output terminal. This is a feature of the forward operation, and it lowers the power factor.

S-상에서도 R-상과 동일하게 동작한다. 1차 코일(N3)에 전류(i3)가 흐르고(도 5의 (g) 참조), 환류 다이오드(D18)를 통해 입력 단자 T로 환류한다. 2차 코일(N4)에는 포워드 전류(i4)가 흘러 제1 리액터(L3)를 통해서 출력 단자(p)에 출력된다(도 5의 (h), (i) 참조).The S-phase also works the same as the R-phase. A current i3 flows through the primary coil N3 (refer to FIG. 5(g)), and flows back to the input terminal T through the freewheeling diode D18. The forward current i4 flows through the secondary coil N4 and is output to the output terminal p through the first reactor L3 (refer to (h) and (i) in Figs. 5).

여기서, 도 3을 참조하면, 3상 변압기(T)에서 1차 코일(N1, N3)에 전류(i1, i3)가 흐름으로써 자속(Ø1, Ø2)이 발생하고 코어를 통해 T-상의 1차 코일(N5) 및 2차 코일(N6)이 감겨져 있는 다리로 흐른다. 이 결과, 1차 코일(N5)에는 역류 방지 다이오드(D3)가 순방향으로 바이어스되는 기전력이 발생하지만, FET(Q3)가 오프이기 때문에 1차 코일(N5)에는 전류가 흐르지 않는다(도 5의 (k) 참조). 반면, 2차 코일(N6)에 발생한 기전력에 의해 도 2에 나타낸 전류 i5가 흐른다. 전류 i5는 다이오드(D14) → 2차 코일(N6) → 다이오드(D13) → 리액터(L6)의 경로로 흘러 출력 단자(p)로부터 출력되어 부하에 공급된다(도 5의 (l), (m) 참조). 전류 i5는 포워드 전류이다.Here, referring to FIG. 3, magnetic fluxes (Ø1, Ø2) are generated by the flow of currents (i1, i3) to the primary coils (N1, N3) in the three-phase transformer (T), and the T-phase primary The coil N5 and the secondary coil N6 flow to the wound bridge. As a result, electromotive force is generated in the primary coil N5 by which the reverse flow prevention diode D3 is forward biased, but since the FET Q3 is off, no current flows through the primary coil N5 (Fig. k)). On the other hand, the current i5 shown in Fig. 2 flows by the electromotive force generated in the secondary coil N6. Current i5 flows through the path of diode D14 → secondary coil N6 → diode D13 → reactor L6 and is output from the output terminal p and supplied to the load (Fig. 5(l), (m ) Reference). Current i5 is the forward current.

<R-상, S-상 : 오프 기간 (T-상은 오프 상태로 유지) 의 동작><R-phase, S-phase: operation of the off period (T-phase remains off)>

다음으로, 도 4는, R-상 및 S-상의 FET(Q1, Q2)의 오프 기간 동안 도 1의 회로에 흐르는 전류를 화살표가 있는 점선으로 나타낸다.Next, FIG. 4 shows the current flowing through the circuit of FIG. 1 during the off period of the R-phase and S-phase FETs Q1 and Q2 by dotted lines with arrows.

R-상에 관해서는, FET(Q1)이 오프로 되면, 1차 코일(N1)의 전류(i1)가 차단되어 1차 코일(N1) 및 2차 코일(N2)에 역기전력이 각각 발생한다. 1차 코일(N1)의 역기전력은 FET(Q1)의 바디 다이오드에 대해 순방향 바이어스이지만, 역류 방지 다이오드(D1)가 전류 경로에 삽입되어 있기 때문에 전류는 흐르지 않는다(도 5의 (c) 참조). 즉, 입력 측으로의 환류는 저지된다. 이 결과, 만일 역류 방지 다이오드(D1)가 없는 경우에는 입력 측으로 반환되는 에너지가 3상 변압기(T)에 머물게 된다.Regarding the R-phase, when the FET Q1 is turned off, the current i1 of the primary coil N1 is cut off, and a counter electromotive force is generated in the primary coil N1 and the secondary coil N2, respectively. The back EMF of the primary coil N1 is forward biased with respect to the body diode of the FET Q1, but since the reverse flow prevention diode D1 is inserted in the current path, no current flows (see Fig. 5(c)). That is, the reflux to the input side is prevented. As a result, if there is no reverse flow prevention diode D1, the energy returned to the input side stays in the three-phase transformer T.

반면, 2차 코일(N2)의 역기전력에 의해, 감김 시작단이 저전위, 감김 끝단이 고전위가 된다. 제1 리액터(L1)는 온 기간과 동일한 방향의 전류를 유지하려고 하기 때문에, 다이오드(D6) → 다이오드(D4) → 리액터(L1)의 경로로 전류(i6)가 흘러 출력 단자(p)에 출력되어 부하에 공급된다(도 5의 (e) 참조). 이에 따라, 온 기간에 제1 리액터(L1)에 축적되었던 자기 에너지가 방출된다. 다이오드 D7은 역방향으로 바이어스된다.On the other hand, by the back electromotive force of the secondary coil N2, the winding start end becomes low potential and the winding end becomes high potential. Since the first reactor (L1) tries to maintain the current in the same direction as the ON period, the current (i6) flows through the path of the diode (D6) → diode (D4) → reactor (L1) and is output to the output terminal (p). And supplied to the load (see Fig. 5(e)). Accordingly, magnetic energy accumulated in the first reactor L1 during the ON period is released. Diode D7 is reverse biased.

또한, 2차 코일(N2)의 역기전력에 의해, 다이오드 D6가 순방향으로 바이어스되고, 다이오드(D6) → 2차 코일(N2) → 다이오드(D5) → 리액터(L2)의 경로로 전류(ifb)가 흘러 출력 단자(p)에 출력되어 부하에 공급된다(도 5의 (d), (f) 참조). 전류 ifb는, 3상 변압기(T)의 상호 유도에 의한 것이 아니라, 1차 측의 역류 방지 다이오드(D1)에 의해 환류가 저지됨에 따라 3상 변압기(T)에 보유되고 있던 자기 에너지의 방출에 의한 것이다. 따라서 전류 ifb는 플라이백 전류이다.In addition, diode D6 is biased in the forward direction by the back electromotive force of the secondary coil N2, and the current (ifb) through the path of the diode (D6) → the secondary coil (N2) → the diode (D5) → the reactor (L2) It flows and is output to the output terminal p and supplied to the load (see Fig. 5(d) and (f)). The current ifb is not due to mutual induction of the three-phase transformer (T), but due to the release of magnetic energy held in the three-phase transformer (T) as the reflux is blocked by the reverse flow prevention diode (D1) on the primary side. By So the current ifb is the flyback current.

플라이백 전류(ifb)는, 포워드 전류(i2)와는 달리, 입력 전압이 작아 2차 코일(N2)에 발생하는 역기전력이 작은 경우에도 역기전력의 크기에 따른 크기로 출력 단자(p)로 출력된다. 따라서, 정현파의 입력 전압에서는, 입력 전압이 작은 범위에서도 플라이백 전류(ifb)가 흐름으로써 역률이 개선된다. 이 회로는 기본적으로 포워드 형식이지만, 플라이백 전류(ifb)도 흐를 수 있기 때문에 역률 개선 기능을 구비하고 있다. 이것은, 1차 측에 역류 방지 다이오드(D1)를 설치함으로써 실현되고 있다.Unlike the forward current i2, the flyback current ifb is output to the output terminal p in a size according to the magnitude of the back electromotive force even when the input voltage is small and the back electromotive force generated in the secondary coil N2 is small. Therefore, in the input voltage of a sine wave, the power factor is improved by the flyback current ifb flowing even in a range where the input voltage is small. This circuit is basically a forward type, but has a power factor improvement function because the flyback current (ifb) can also flow. This is realized by providing a reverse flow prevention diode D1 on the primary side.

또한, 본 회로는 입력 측으로의 환류가 없는 대신에 2차 코일(N2)에 플라이백 전류(ifb)가 흐름으로써 3상 변압기(T)의 자기 리셋(magnetic reset)이 이루어진다. 따라서, 본 회로에 있어서도, 3상 변압기(T)의 자기 포화(magnetic saturation)를 피할 수 있다.In addition, in this circuit, there is no reflux to the input side, but a flyback current ifb flows through the secondary coil N2, thereby performing a magnetic reset of the three-phase transformer T. Therefore, also in this circuit, magnetic saturation of the three-phase transformer T can be avoided.

S-상에서도 R-상과 동일하게 동작한다. 1차 코일(N3)의 전류가 차단되면 1차 코일(N3)에 역기전력이 발생하지만, 역류 방지 다이오드(D2)에 의해 환류가 저지된다(도 5의 (g)). 반면, 2차 측은, 제1 리액터(L3)의 자기 에너지를 방출하는 전류(i7)가 흐르는 한편(도 5의 (i) 참조), 2차 코일(N4)에 발생한 역기전력에 의해 플라이백 전류(ifb)가 흘러 제2 리액터(L4)를 통해 출력 단자(p)에 출력된다(도 5의 (h), (j) 참조).The S-phase also works the same as the R-phase. When the current of the primary coil N3 is cut off, back electromotive force is generated in the primary coil N3, but reflux is prevented by the reverse flow prevention diode D2 (Fig. 5(g)). On the other hand, on the secondary side, while the current i7 emitting magnetic energy of the first reactor L3 flows (refer to Fig. 5(i)), the flyback current is caused by the back electromotive force generated in the secondary coil N4 ( ifb) flows and is output to the output terminal p through the second reactor L4 (see FIGS. 5(h) and (j)).

T-상에 관해서는, 도 3에 나타낸 온 기간에 다른 상들의 다리로부터 흘러 들어 오던 자속(Ø1, Ø2)이 소실됨으로써, 1차 코일(N5) 및 2차 코일(N6)에 역기전력이 발생한다. 1차 코일(N5)에 발생되는 역기전력은 역류 방지 다이오드(D3)의 역방향 바이어스이기 때문에 전류가 흐르지 않는다(도 5의 (k) 참조). 반면, 2차 코일(N6)에 발생한 역기전력에 의해 플라이백 전류(ifb)가 흘러 제1 리액터(L5)를 통해서 출력 단자(p)에 출력된다(도 5의 (l), (n) 참조).Regarding the T-phase, the magnetic fluxes Ø1 and Ø2 flowing from the legs of the other phases are lost during the ON period shown in FIG. 3, thereby generating back electromotive force in the primary coil N5 and the secondary coil N6. . Since the back electromotive force generated in the primary coil N5 is a reverse bias of the reverse flow prevention diode D3, no current flows (see Fig. 5(k)). On the other hand, the flyback current ifb flows due to the back electromotive force generated in the secondary coil N6 and is output to the output terminal p through the first reactor L5 (see (l) and (n) in Figs. 5). .

이상의 도 1의 회로의 동작에서, 오프 기간에 각 상의 2차 코일(N2, N4, N6)에 각각 흐르는 플라이백 전류(ifb)는, 1차 측에 역류 방지 다이오드(D1, D2, D3)를 설치함으로써 3상 변압기(T)에 보유되고 있던 자기 에너지가 방출되는데 따른 것이다. 이에 따라 2 차측으로의 전력 전달 효율이 향상된다. 또한, 플라이백 전류(ifb)는 2차 코일(N2, N4, N6)의 역기전력의 크기에 상관없이 출력되기 때문에, 역률이 개선된다.In the operation of the circuit of Fig. 1 above, the flyback currents ifb flowing through the secondary coils N2, N4, and N6 of each phase in the off period, respectively, cause the reverse flow prevention diodes D1, D2, and D3 on the primary side. This is due to the release of magnetic energy held in the three-phase transformer (T). Accordingly, the efficiency of power transfer to the secondary side is improved. Further, since the flyback current ifb is output irrespective of the magnitude of the back electromotive force of the secondary coils N2, N4, and N6, the power factor is improved.

또한, 3개의 상들 중 1개의 상이 포지티브 전압이고 2개의 상들이 네거티브 전압인 기간, 예를 들어 R-상이 포지티브 전압이고 S-상 및 T-상이 네거티브 전압인 기간 동안에는, S-상 동작이 상술한 네거티브 전압의 T-상의 동작과 동일하다. R-상의 동작 및 T-상의 동작은 각각 상술한 바와 같다.In addition, during a period in which one of the three phases is a positive voltage and two phases are a negative voltage, for example, during a period in which the R-phase is a positive voltage and the S-phase and T-phase are negative voltages, the S-phase operation is described above. Same as the T-phase operation of negative voltage. The R-phase operation and the T-phase operation are as described above, respectively.

(2) 제2 실시형태 (비절연형)(2) Second embodiment (non-insulated type)

(2-1) 제2 실시형태의 회로 예의 구성(2-1) Configuration of Circuit Example of Second Embodiment

도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 비절연형 3상 교류용 스위칭 전원의 회로 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6에는 생략되어 있지만, 점선으로 둘러싸인 부호 10, 20, 30으로 나타낸 부분들은 도 1a에 나타낸 회로와 동일한 구성을 갖는다.6 is a diagram schematically showing a circuit example of a non-isolated three-phase AC switching power supply according to a second embodiment of the present invention. Although omitted in FIG. 6, portions indicated by reference numerals 10, 20, and 30 surrounded by dotted lines have the same configuration as the circuit shown in FIG. 1A.

도 6의 3상 교류용 스위칭 전원은, 3상 교류 전압이 입력 단자(R, S, T)에 입력된다. 3상 리액터(3ØR)는 3개의 다리를 갖는다. 3개의 다리 각각에 리액터(L11, L12, L13)가 각각 감겨 있다. 각 상의 리액터(L11, L12, L13) 일단은 각 상의 입력 단자(R, S, T)에 각각 연결되어 있다. 각 상의 리액터(L11, L12, L13)의 타단에는 직렬 연결된 각 상의 역류 방지 다이오드(D21, D22, D23) 및 스위칭 소자(Q21, Q22, Q23)가 각각 연결되어 있다.In the switching power supply for three-phase AC of Fig. 6, a three-phase AC voltage is input to the input terminals R, S, and T. The three-phase reactor (3ØR) has three legs. Reactors L11, L12, L13 are wound around each of the three legs. One end of each phase reactor (L11, L12, L13) is connected to the input terminals (R, S, T) of each phase, respectively. Reverse flow prevention diodes D21, D22, D23 and switching elements Q21, Q22, and Q23 connected in series are connected to the other ends of the reactors L11, L12, and L13 of each phase, respectively.

각 상의 스위칭 소자(Q21, Q22, Q23)는, 각 상의 리액터(L11, L12, L13)에 흐르는 전류를 도통시키거나 차단하기 위해, 각각의 제어 단자에 PWM 신호가 입력됨으로써 온/오프 제어된다. 스위칭 소자(Q21, Q22, Q23)는 여기에서는 n 채널 MOSFET(이하, 'FET'로 칭함)이며, 제어 단자는 게이트이다.The switching elements Q21, Q22, and Q23 of each phase are controlled on/off by inputting a PWM signal to each control terminal in order to conduct or cut off the current flowing through the reactors L11, L12, and L13 of each phase. The switching elements Q21, Q22, and Q23 are n-channel MOSFETs (hereinafter referred to as'FETs') here, and the control terminals are gates.

역류 방지 다이오드(D21, D22, D23)의 극성은 FET(Q21, Q22, Q23)의 바디 다이오드의 극성과는 반대 방향이다. 즉, 도시된 예의 경우, 애노드가 각 상의 리액터(L11, L12, L13)의 타단에 연결되어 있고, 캐소드가 각 상의 FET(Q21, Q22, Q23)의 드레인에 연결되어 있다.The polarity of the reverse flow prevention diodes D21, D22, and D23 is opposite to that of the body diodes of the FETs Q21, Q22, and Q23. That is, in the illustrated example, the anode is connected to the other end of the reactors L11, L12, and L13 of each phase, and the cathode is connected to the drain of the FETs Q21, Q22, and Q23 of each phase.

또한, 각 상의 입력 단자와 접지단 사이에는 환류 다이오드(D27, D28, D29)가 각각 연결되어 있다. 이러한 환류 다이오드(D27, D28, D29)는, 애노드가 각 상의 공통 접지단에 연결되어 있고, 캐소드가 각 상의 입력 단자에 연결되어 있다. 따라서, 리액터(L11, L12, L13)로의 각 상의 입력 전압은 환류 다이오드(D27, D28, D29)에 의해 네거티브 접압 측이 클램프(clamp)된다.Further, freewheeling diodes D27, D28, and D29 are connected between the input terminal and the ground terminal of each phase, respectively. In these freewheeling diodes D27, D28, and D29, an anode is connected to a common ground terminal of each phase, and a cathode is connected to an input terminal of each phase. Accordingly, the input voltage of each phase to the reactors L11, L12, and L13 is clamped on the negative voltage side by the freewheeling diodes D27, D28, and D29.

또한, 각 상의 리액터(L11, L12, L13)의 타단에는 각 상의 정류 다이오드(D24, D25, D26)의 애노드가 각각 연결되어 있다. 각 상의 정류 다이오드(D24, D25, D26)의 캐소드는 평활 콘덴서(C)의 포지티브 전극단에 연결되어 있으며, 이 지점(point)은 포지티브 출력 단자(p)이기도 하다. 각 상의 FET(Q21, Q22, Q23)의 소스(source)는 평활 콘덴서(C)의 네거티브 전극단에 연결되어 있으며, 이 지점은 접지단인 동시에 네거티브 출력 단자(n)이기도 하다.Further, anodes of the rectifying diodes D24, D25, and D26 of each phase are connected to the other ends of the reactors L11, L12, and L13 of each phase, respectively. The cathode of each phase rectifier diode D24, D25, D26 is connected to the positive electrode terminal of the smoothing capacitor C, and this point is also the positive output terminal p. The source of each phase FET (Q21, Q22, Q23) is connected to the negative electrode terminal of the smoothing capacitor (C), and this point is both a ground terminal and a negative output terminal (n).

(2-2) 제2 실시형태의 동작(2-2) Operation of the second embodiment

도 7 ~ 도 10을 참조하여 제2 실시형태의 회로 예의 동작을 설명한다. 도 10의 (a)는, 상술한 도 5의 (a)와 같이, 3상 리액터(3ØR)로의 3상 교류의 입력 전압 파형을 나타낸다. 3개의 상들 중 2개 상들이 포지티브 전압이고 1개 상이 네거티브 전압인 기간과 3개의 상들 중 1개 상이 포지티브 전압이고 2개 상들이 네거티브 전압인 기간이 있는데, 이 기간들의 동작에 실질적인 차이는 없다.The operation of the circuit example of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 10. Fig. 10A shows the input voltage waveform of the three-phase AC to the three-phase reactor 3ØR, as in Fig. 5A. There is a period in which two of the three phases are a positive voltage and one phase is a negative voltage and a period in which one of the three phases is a positive voltage and two phases are a negative voltage, and there is no substantial difference in the operation of these periods.

이하, 예로서, 도 10의 (a)에 점선으로 나타낸 범위의 동작을 설명한다. 즉, R-상과 S-상이 포지티브 전압이고 T-상이 네거티브 전압일 때이다. 도 10의 (b) ~ (e)는 이 범위를 확대하여 모식적으로 나타낸 타이밍도이다. 이 범위에서는, R-상과 S-상의 스위칭 소자가 동일한 PWM 신호에 의해 온/오프 제어되는 한편, T-상의 스위칭 소자는 계속 오프 상태로 유지된다. 이하, R-상과 S-상의 온/오프 제어에 있어서의 온 기간 및 오프 기간의 동작을 설명한다.Hereinafter, as an example, the operation in the range indicated by the dotted line in Fig. 10A will be described. That is, when the R-phase and S-phase are positive voltages and the T-phase is negative voltage. 10B to 10E are timing diagrams schematically showing this range expanded. In this range, the R-phase and S-phase switching elements are controlled on/off by the same PWM signal, while the T-phase switching elements are kept in an off state. Hereinafter, the operation of the on period and the off period in the on/off control of the R-phase and S-phase will be described.

<R-상, S-상 : 온 기간 (T-상은 오프 상태로 유지) 의 동작><R-phase, S-phase: operation during the ON period (T-phase remains off)>

도 7은, R-상 및 S-상의 FET(Q21, Q22)의 온 기간 동안 도 6의 회로에 흐르는 전류를 화살표가 있는 실선으로 나타낸다. 도 8은, 이 온 기간의 3상 리액터(3ØR)의 상태를 나타내는 개략적 구성도이다.7 shows the current flowing in the circuit of FIG. 6 during the ON period of the R-phase and S-phase FETs Q21 and Q22 by a solid line with an arrow. Fig. 8 is a schematic configuration diagram showing the state of the three-phase reactor 3ØR during the ion period.

도 7에 도시된 바와 같이, FET(Q21)이 온으로 되면, R-상의 리액터(L11)에 전류(i1)가 흐른다(도 10의 (c) 참조). 이 전류(i1)는 역류 방지 다이오드(D21)의 순방향으로 흐르고, 환류 다이오드(D29)를 통해 입력 단자 T로 환류한다. 리액터(L11)는 여자(勵磁)되어 자기 에너지가 축적된다.As shown in Fig. 7, when the FET Q21 is turned on, a current i1 flows through the R-phase reactor L11 (see Fig. 10C). This current i1 flows in the forward direction of the reverse flow prevention diode D21, and flows back to the input terminal T through the freewheeling diode D29. Reactor (L11) is excited (勵磁) to accumulate magnetic energy.

S-상에서도 R-상과 동일하게 동작한다. 리액터(L12)에 전류(i2)가 흐르고(도 10의 (d) 참조), 환류 다이오드(D29)를 통해 입력 단자 T로 환류한다. 리액터(L12)는 여자(勵磁)되어 자기 에너지가 축적된다.The S-phase also works the same as the R-phase. A current i2 flows through the reactor L12 (refer to FIG. 10(d)), and reflux to the input terminal T through the freewheeling diode D29. Reactor (L12) is excited (勵磁) to accumulate magnetic energy.

여기서, 도 8을 참조하면, 3상 리액터(3ØR)에서, 온 기간에 리액터(L11, L12)에 전류(i1, i2)가 흐름으로써 자속(Ø1, Ø2)이 발생하고 코어를 통해 T-상의 리액터(L13)의 감겨져 있는 다리로 흐른다. 이 결과, 리액터(L13)에는 역류 방지 다이오드(D23)가 순방향으로 바이어스되는 기전력이 발생하지만, FET(Q23)가 오프이기 때문에 FET(Q23)에는 전류가 흐르지 않는다(도 10의 (e) 참조). 그 대신에, 리액터(L13)에 발생한 기전력에 의해, 도 7에 나타낸 전류 i5가 흐른다(도 8에는 전류 i5가 표시되어 있지 않음). 전류 i5는 다이오드(D29) → 리액터(L13) → 다이오드(D26) → 의 경로로 흘러 출력 단자(p)로부터 출력되어 부하에 공급된다(도 10의 (e) 참조). 전류 i5는 포워드 전류이다. 이에 따라, 리액터(L13)에 자속이 축적된다.Here, referring to FIG. 8, in the three-phase reactor (3ØR), magnetic fluxes (Ø1, Ø2) are generated by the flow of currents (i1, i2) to the reactors (L11, L12) during the ON period, and the T-phase is generated through the core. It flows through the wound leg of the reactor (L13). As a result, an electromotive force is generated in the reactor L13 in which the reverse flow prevention diode D23 is biased in the forward direction, but since the FET Q23 is off, no current flows through the FET Q23 (see Fig. 10(e)). . Instead, the current i5 shown in Fig. 7 flows by the electromotive force generated in the reactor L13 (the current i5 is not shown in Fig. 8). Current i5 flows through the path of diode D29 → reactor L13 → diode D26 → and is output from the output terminal p and supplied to the load (see Fig. 10(e)). Current i5 is the forward current. Accordingly, magnetic flux is accumulated in the reactor L13.

<R 상, S 상 : 오프 기간 (T-상은 오프 상태로 유지) 의 동작><R phase, S phase: operation of the off period (T-phase remains off)>

다음으로, 도 9는, R-상 및 S-상의 FET(Q21, Q22)의 오프 기간 동안 도 1의 회로에 흐르는 전류를 화살표가 있는 점선으로 나타낸다.Next, FIG. 9 shows the current flowing in the circuit of FIG. 1 during the off period of the R-phase and S-phase FETs Q21 and Q22 by dotted lines with arrows.

R-상에 관해서는, FET(Q21)이 오프로 되면 리액터(L11)의 전류(i1)가 차단되어 역기전력이 발생한다. 리액터(L11)의 역기전력에 의해, 다이오드 D24를 통해 플라이백 전류(ifb)가 흘러 출력된다. (도 10의 (c) 참조). 이에 따라, 온 기간에 리액터(L11)에 축적되었던 자기 에너지가 방출된다. 또한, 제2 실시형태는 비절연형이지만, 절연형에서의 플라이백 전류에 상당하는 전류를 편의상 「플라이 백 전류」로 칭하기로 한다.Regarding the R-phase, when the FET Q21 is turned off, the current i1 of the reactor L11 is cut off, thereby generating back electromotive force. The flyback current ifb flows through the diode D24 due to the back electromotive force of the reactor L11 and is output. (See Fig. 10(c)). Accordingly, magnetic energy accumulated in the reactor L11 during the ON period is released. In addition, although the second embodiment is a non-insulated type, a current corresponding to the flyback current in the insulated type will be referred to as a "flyback current" for convenience.

플라이백 전류(ifb)는, 입력 전압이 작아 리액터(L11)에 발생하는 역기전력이 작은 경우에도 역기전력의 크기에 따른 크기로 출력 단자(p)로 출력된다. 따라서, 정현파 입력 전압의 경우, 입력 전압이 작은 범위에서도 플라이백 전류(ifb)가 흐르기 때문에 역률이 양호하다.The flyback current ifb is output to the output terminal p in a size corresponding to the magnitude of the back electromotive force even when the input voltage is small and the back electromotive force generated in the reactor L11 is small. Therefore, in the case of the sinusoidal input voltage, the power factor is good because the flyback current ifb flows even in the range where the input voltage is small.

S-상에서도 R-상과 동일하게 동작한다. 리액터(L12)의 전류(i2)가 차단되면 리액터(L12)에 역기전력이 발생하고, 다이오드(D25)를 통해 플라이백 전류(ifb)가 흘러 출력된다. (도 10의 (d) 참조). 이에 따라, 온 기간에 리액터(L12)에 축적되었던 자기 에너지가 방출된다.The S-phase also works the same as the R-phase. When the current i2 of the reactor L12 is cut off, a counter electromotive force is generated in the reactor L12, and a flyback current ifb flows through the diode D25 to be output. (See Fig. 10(d)). Accordingly, magnetic energy accumulated in the reactor L12 during the ON period is released.

T-상에 관해서는, 도 8에 나타낸 온 기간에 다른 상들의 다리로부터 흘러 들어 오던 자속(Ø1, Ø2)이 소실됨으로써, 리액터(L13)에 역기전력이 발생한다. 리액터(L13)에 발생되는 역기전력은 역류 방지 다이오드(D3)의 역방향 바이어스이기 때문에 전류가 흐르지 않는다(도 10의 (e) 참조). 이에 따라, 리액터(L13)에 자기 에너지가 보유된다.Regarding the T-phase, the magnetic fluxes Ø1 and Ø2 flowing from the legs of the other phases are lost during the ON period shown in FIG. 8, thereby generating a back electromotive force in the reactor L13. Since the back electromotive force generated in the reactor L13 is a reverse bias of the reverse flow prevention diode D3, no current flows (see Fig. 10(e)). Accordingly, magnetic energy is held in the reactor L13.

또한, 온 기간에 T-상의 리액터(L13)에 축적된 자기 에너지 및 오프 기간에 T-상의 리액터(L13)에 보유된 자기 에너지는, 오프 기간에 R-상 및 S-상의 리액터(L11, L12)로부터 플라이백 전류(ifb)가 출력됨으로써 방출된다.In addition, the magnetic energy accumulated in the T-phase reactor L13 in the on period and the magnetic energy held in the T-phase reactor L13 in the off period are the R-phase and S-phase reactors L11 and L12 in the off period. It is emitted by outputting the flyback current (ifb) from ).

만일 역류 방지 다이오드(D3)가 없으면, 오프 때 리액터(L13)에 환류가 흘러버리기 때문에 3상 리액터(3ØR)의 자속이 감소되기 어렵게 되고, 축적되었던 자기 에너지를 방출하기 어려워진다. 역류 방지 다이오드(D3)가 존재함으로써 3상 리액터(3ØR)에 축적된 에너지를 플라이백 전류(ifb) 의해 방출하기 용이해진다.If there is no reverse flow prevention diode D3, since reflux flows into the reactor L13 when it is turned off, the magnetic flux of the three-phase reactor 3ØR becomes difficult to decrease, and it becomes difficult to release the accumulated magnetic energy. The presence of the reverse flow prevention diode D3 makes it easy to discharge energy accumulated in the three-phase reactor 3ØR by the flyback current ifb.

(5) 정리(5) summary

본 발명의 3상 교류용 스위칭 전원은, 절연형의 경우, 기본적으로 포워드 방식의 동작을 가짐으로써 고출력에 적용 가능하다. 또한, 입력 전압이 네거티브 전압인 상의 스위칭 소자가 오프로 유지되는 동시에 스위칭 소자와 직렬 연결된 역류 방지 다이오드를 설치함으로써 소정의 전류가 저지되고, 이에 따라, 변압기에 축적되었던 자기 에너지가 플라이백 전류에 의해 방출된다. 플라이백 전류가 흐름으로써 역률이 개선된다. 따라서, 고출력의 원-컨버터 방식의 절연형 스위칭 전원으로 적합하다. 역률 개선 기능을 제공하고 회로 구성을 단순화할 수 있는 동시에, 절연형이기 때문에 안전성이 확보된다.The three-phase AC switching power supply of the present invention can be applied to high output by basically having a forward-type operation in the case of an insulated type. In addition, a predetermined current is blocked by installing a reverse flow prevention diode connected in series with the switching element while the switching element of the phase whose input voltage is a negative voltage is kept off, and accordingly, the magnetic energy accumulated in the transformer is prevented by the flyback current. Is released. The power factor is improved as the flyback current flows. Therefore, it is suitable as a high-output one-converter type isolated switching power supply. It provides a power factor improvement function and simplifies the circuit configuration, and at the same time, safety is ensured because it is an isolated type.

또한, 도 1 및 도 1b의 회로에 도시된 바와 같이, 변압기의 2차 측에서 통상의 포워드 방식의 리액터를 병렬 2 회로로 분할함으로써, 전류 공급 능력이 증가 함과 동시에, 1차 측의 구동 부담이 경감된다.In addition, as shown in the circuits of Figs. 1 and 1B, by dividing the conventional forward type reactor into two parallel circuits on the secondary side of the transformer, the current supply capacity is increased and the driving burden on the primary side is increased. This is alleviated.

또한, 본 발명의 3상 교류용 스위칭 전원은, 비절연형의 경우, 입력 전압이 네거티브 전압인 상의 스위칭 소자가 오프로 유지되는 동시에 스위칭 소자와 직렬 연결된 역류 방지 다이오드를 설치함으로써 소정의 전류가 저지되고, 이에 따라, 3상 리액터에 축적되었던 자기 에너지가 플라이백 전류에 의해 방출된다. 플라이백 전류가 흐름으로써 우수한 역률이 얻어진다.In addition, in the case of the three-phase AC switching power supply of the present invention, in the case of a non-isolated type, a predetermined current is prevented by installing a reverse flow prevention diode connected in series with the switching element while the switching element of the phase whose input voltage is a negative voltage is kept off. Thus, the magnetic energy accumulated in the three-phase reactor is released by the flyback current. Excellent power factor is obtained by flow of flyback current.

이상에서 설명한 본 발명의 절연형 스위칭 전원은, 도시된 구성 예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 부합하는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.The isolated switching power supply of the present invention described above is not limited to the illustrated configuration example, and various modifications are possible within a range consistent with the spirit of the present invention.

p 포지티브 출력단
n 네거티브 출력단
T 변압기
N1, N3, N5 1차 코일
N2, N4, N6 2차 코일
Q1, Q2, Q3 MOSFET
D1, D2, D3 역류 방지 다이오드
D4~D18 다이오드
L1, L3, L5 제1 리액터
L2, L4, L6 제2 리액터
R, S, T 3상 입력 단자
3ØR 3상 리액터
L11, L12, L13 리액터
Q21, Q22, Q23 MOSFET
D21, D22, D23 역류 방지 다이오드
D24~D29 다이오드
C 평활 콘덴서
p positive output stage
n negative output stage
T transformer
N1, N3, N5 primary coil
N2, N4, N6 secondary coil
Q1, Q2, Q3 MOSFET
D1, D2, D3 anti-return diode
D4~D18 diode
L1, L3, L5 first reactor
L2, L4, L6 second reactor
R, S, T 3-phase input terminals
3ØR 3-phase reactor
L11, L12, L13 reactor
Q21, Q22, Q23 MOSFET
D21, D22, D23 anti-return diode
D24~D29 diode
C smoothing capacitor

Claims (9)

3 개의 다리(脚) 각각에 각각 중첩해서 감겨져 있는 1차 코일과 2차 코일을 갖고, 3상 교류의 각 상의 입력 단자에 각 1차 코일의 일단이 각각 연결된 3상 변압기와,
각 상의 상기 1차 코일에 각각 직렬 연결된 각 상의 스위칭 소자와,
각 상의 상기 2차 코일에 각각 연결된 각 상의 정류부 및 평활부
를 갖는 3상 교류용 스위칭 전원에 있어서,
각 상의 상기 스위칭 소자는, 각 상의 상기 1차 코일에 인가되는 입력 전압이 포지티브 전압일 때 동일한 PWM 신호에 의해 온/오프 제어되는 반면 입력 전압이 네거티브 전압인 경우에는 오프 상태로 유지되고,
각 상의 상기 1차 코일에 온 기간에 흐르는 전류의 반대 방향으로 전류가 흐르는 것을 저지하기 위한 각 상의 역류 방지 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는,
3상 교류용 스위칭 전원.
A three-phase transformer having a primary coil and a secondary coil wound on each of the three legs, each having a primary coil and a secondary coil wound on each of the three-phase alternating current phases;
A switching element of each phase connected in series to the primary coil of each phase,
Rectification and smoothing parts of each phase connected to the secondary coil of each phase
In the three-phase AC switching power supply having,
The switching element of each phase is controlled on/off by the same PWM signal when the input voltage applied to the primary coil of each phase is a positive voltage, whereas when the input voltage is a negative voltage, it is maintained in an off state,
It characterized in that it comprises a reverse flow prevention diode for each phase for preventing a current from flowing in a direction opposite to the current flowing in the on-period in the primary coil of each phase,
Switching power supply for 3-phase AC.
제1항에 있어서,
온/오프 제어의 온 기간에,
온/오프 제어되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 1차 코일에는 입력 전류가 흐르고, 거기에 중첩해서 감겨져 있는 상기 2차 코일에는 포워드(forward) 전류가 흐르는 반면,
오프 상태로 유지되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 1차 코일에는 입력 전류가 흐르지 않고, 거기에 중첩해서 감겨져 있는 상기 2차 코일에는 입력 전류가 흐르는 다른 상의 1차 코일로부터의 자속으로 인해 발생한 기전력에 의해 포워드 전류가 흐르도록 구성된 것을 특징으로 하는,
3상 교류용 스위칭 전원.
The method of claim 1,
In the on period of on/off control,
An input current flows through the primary coil connected in series to the switching elements of each phase controlled on/off, and a forward current flows through the secondary coil wound thereon,
The input current does not flow to the primary coil connected in series to the switching element of each phase maintained in the off state, and the input current flows in the secondary coil superimposed thereon due to magnetic flux from the primary coil of the other phase. Characterized in that configured to flow forward current by electromotive force,
Switching power supply for 3-phase AC.
제1항 또는 제2항에 있어서,
온/오프 제어의 오프 기간에,
온/오프 제어되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 1차 코일에는 상기 역류 방지 다이오드로 인해 전류가 흐르지 않고, 거기에 중첩해서 감겨져 있는 상기 2차 코일에는 플라이백(flyback) 전류가 흐르는 반면,
오프 상태로 유지되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 1차 코일에는 상기 역류 방지 다이오드로 인해 전류가 흐르지 않고, 거기에 중첩해서 감겨져 있는 상기 2차 코일에는 플라이백 전류가 흐르도록 구성된 것을 특징으로 하는,
3상 교류용 스위칭 전원.
The method according to claim 1 or 2,
In the off period of the on/off control,
A current does not flow in the primary coil connected in series to the switching element of each phase controlled on/off due to the reverse flow prevention diode, and a flyback current flows in the secondary coil wound thereon,
A current does not flow in the primary coil connected in series to the switching element of each phase maintained in an off state due to the reverse flow prevention diode, and a flyback current flows through the secondary coil superimposed thereon. doing,
Switching power supply for 3-phase AC.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정류부가 2 쌍의 직렬 연결된 포지티브 측 다이오드와 네거티브 측 다이오드를 갖고, 직렬 연결된 각 쌍의 다이오드의 접속점이 2차 코일의 각 단에 각각 연결되어 있으며,
2 개의 상기 포지티브 측 다이오드 각각의 캐소드에 2 개의 리액터 각각의 일단이 각각 연결되어 있음과 동시에, 2 개의 상기 리액터의 각 타단은 상기 평활 콘덴서의 포지티브 전극단에 연결되어 있으며,
2 개의 상기 네거티브 측 다이오드 각각의 애노드가 상기 평활 콘덴서의 네거티브 전극단에 연결된 것을 특징으로 하는,
3상 교류용 스위칭 전원.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The rectifying unit has two pairs of series-connected positive-side diodes and negative-side diodes, and the connection points of each pair of series-connected diodes are connected to each end of the secondary coil, respectively,
One end of each of the two reactors is connected to the cathode of each of the two positive-side diodes, and the other ends of each of the two reactors are connected to the positive electrode end of the smoothing capacitor,
Characterized in that the anode of each of the two negative-side diodes is connected to the negative electrode terminal of the smoothing capacitor,
Switching power supply for 3-phase AC.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정류부가 2 쌍의 직렬 연결된 포지티브 측 다이오드와 네거티브 측 다이오드를 갖고, 직렬 연결된 각 쌍의 다이오드의 접속점이 2차 코일의 각 단에 각각 연결되어 있으며,
2 개의 상기 네거티브 측 다이오드 각각의 애노드에 2 개의 리액터 각각의 일단이 각각 연결되어 있음과 동시에, 2 개의 상기 리액터의 각 타단은 상기 평활 콘덴서의 네거티브 전극단에 연결되어 있으며,
2 개의 상기 포지티브 측 다이오드 각각의 캐소드가 상기 평활 콘덴서의 포지티브 전극단에 연결된 것을 특징으로 하는,
3상 교류용 스위칭 전원.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The rectifying unit has two pairs of series-connected positive-side diodes and negative-side diodes, and the connection points of each pair of series-connected diodes are connected to each end of the secondary coil, respectively,
One end of each of the two reactors is connected to the anode of each of the two negative side diodes, and the other ends of the two reactors are connected to the negative electrode end of the smoothing capacitor,
Characterized in that the cathode of each of the two positive-side diodes is connected to the positive electrode terminal of the smoothing capacitor,
Switching power supply for 3-phase AC.
3 개의 다리(脚) 각각에 각각 감겨져 있는 리액터를 갖고, 3상 교류의 각 상의 입력 단자에 각 리액터의 일단이 각각 연결된 3상 리액터와,
각 상의 상기 리액터에 각각 직렬 연결된 각 상의 스위칭 소자와,
각 상의 상기 리액터의 타단에 각각 연결된 각 상의 정류 다이오드와,
각 상의 상기 정류 다이오드에 연결된 평활 콘덴서
를 갖는 3상 교류용 스위칭 전원에 있어서,
각 상의 상기 스위칭 소자는, 각 상의 상기 리액터에 인가되는 입력 전압이 포지티브 전압일 때 동일한 PWM 신호에 의해 온/오프 제어되는 반면 입력 전압이 네거티브 전압인 경우에는 오프 상태로 유지되고,
각 상의 상기 리액터에 온 기간에 흐르는 전류의 반대 방향으로 전류가 흐르는 것을 저지하기 위한 역류 방지 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는,
3상 교류용 스위칭 전원.
A three-phase reactor having a reactor wound on each of the three legs, and one end of each reactor connected to an input terminal of each phase of three-phase AC;
A switching element of each phase connected in series to the reactor of each phase,
A rectifier diode of each phase connected to the other end of the reactor of each phase,
Smoothing capacitor connected to the rectifier diode of each phase
In the three-phase AC switching power supply having,
The switching elements of each phase are controlled on/off by the same PWM signal when the input voltage applied to the reactor of each phase is a positive voltage, whereas when the input voltage is a negative voltage, the switching element is maintained in an off state,
It characterized in that it comprises a reverse flow prevention diode for preventing the current flowing in the opposite direction of the current flowing in the on-period to the reactor of each phase,
Switching power supply for 3-phase AC.
제6항에 있어서,
온/오프 제어의 온 기간에,
온/오프 제어되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 리액터에는 상기 스위칭 소자를 통과하는 전류가 흐르는 반면,
오프 상태로 유지되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 리액터에는 전류가 흐르지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는,
3상 교류용 스위칭 전원.
The method of claim 6,
In the on period of on/off control,
While the current passing through the switching element flows through the reactor connected in series to the switching element of each phase controlled on/off,
It characterized in that it is configured so that no current flows in the reactor connected in series to the switching element of each phase maintained in an off state,
Switching power supply for 3-phase AC.
제6항 또는 제7항에 있어서,
온/오프 제어의 오프 기간에,
온/오프 제어되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 리액터에 전류가 흐르고 상기 정류 다이오드를 통해 출력되고,
오프 상태로 유지되는 각 상의 상기 스위칭 소자에 직렬 연결된 상기 리액터에는 상기 역류 방지 다이오드로 인해 전류가 흐르지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는,
3상 교류용 스위칭 전원.
The method according to claim 6 or 7,
In the off period of the on/off control,
Current flows in the reactor connected in series to the switching elements of each phase controlled on/off and is output through the rectifier diode,
In the reactor connected in series to the switching element of each phase maintained in an off state, it is characterized in that it is configured so that no current flows due to the reverse flow prevention diode,
Switching power supply for 3-phase AC.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역류 방지 다이오드가 상기 1차 코일 또는 상기 리액터와 상기 스위칭 소자 사이에 연결된 것을 특징으로 하는,
3상 교류용 스위칭 전원.
The method according to any one of claims 1 to 8,
Characterized in that the reverse flow prevention diode is connected between the primary coil or the reactor and the switching element,
Switching power supply for 3-phase AC.
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