KR830001369Y1 - 안정화 전원 회로 - Google Patents

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KR830001369Y1
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박찬웅
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주식회사금성사
허신구
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
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Abstract

내용 없음.

Description

안정화 전원 회로
제1도는 종래의 회로도.
제2도는 제1도의 스위칭 트랜지스터의 동작 설명도.
제3도는 제1도의 스위칭 트랜지스터의 각부의 전압 전류 파형도.
제4도는 본 고안의 블록도.
제5도는 제4도의 스위칭 트랜지스터의 동작 설명도.
제6도는 제4도의 스위칭 트랜지스터의 각부의 전압 전류 파형도.
제7도는 본 고안의 회로도.
제8도는 본 고안의 일실시 예시도.
제9도는 본 고안의 일실시 예시도.
제10도는 본 고안의 일실시 예시도.
제11도는 본 고안의 일실시 예시도.
제12도는 본 고안의 일시시 예시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
T1-T4: 트랜스의 1-4차 권선 2 : 스위칭 트랜지스터
3 : 개폐 회로 4 : 트리거 지윈회로
RL: 부하 31,41,42,43 : 트랜지스터
46,47 : 제너 다이오드 32,33,48,49 : 다이오드
44,45: 콘덴서 R2-R6, 34-37 : 저항
본 고안은 스위칭형 안전화 전원 회로에 있어서 블로킹 콘버터의 스위칭 트랜지스터 에서의 전력 손실을 극소화 시키므로서 안정화 전원 회로의 효율을 증대 시킬 수 있도록 된 안정화 전원 회로에 관한 것이다.
종래의 안정화 전원회로는 블로킹 콘버터의 스위칭형 트랜지스터에서 전력 손실이 발생하여 안정화 전원회로의 효율을 저하 시키는 요인이 되었던 것이다.
이를 제1도, 제2도, 제3도에 의하여 살펴보면 다음과 같다.
제1도는 종래의 회로도 로서, 입력단자(a)에 전암(Vi)이 인가되면 저항(R1)을 통하여 스위칭 트랜지스터(2)의 베이스가 호르므로 콜렉터에도 전류가 흐르게 된다.
따라서 트랜스의 1차권선(T1)에 전류가 호르게 되어 2차 권선(T2)에전압이 유기되미 이로 인하어 전류 제어회로(1)를 통하여 트랜지스터(2)의 베이스에 전류가 공급되어 베이스 전류가 증가하고 따라서 콜렉터 전류도 그만큼 증가하게 되며, 또한 콜렉터 전류가 증가하면 2차권선(T2)에 유기되는 전압도 그만큼증가되어 베이스 전류는 더욱 증가하게 되어 콜렉터 전류도 더욱 증가하다.
이와같은 정궤환작용에 의하여 트랜지스터 (2)는 급격히 온(ON)되러, 트랜지스터(2)의 콜렉터 전류(Ic)는 1차권선(T1)의 인덕턴스(L) 값에 의하여 점차 증가하며로 된다.
여기서 t는 트랜지스터 (2)가 ON된 후의 시간이다.
콜렉터 전류가 점차 증가 하다가 Ic=hfe·Ib로 되면 트랜지스터(2)는 포화 영역에서 직선영역으로 그 동작점이 이동되므로 에미터-콜렉터 간의 전압(Vce)이 상승하며 이에 따라 트랜스의 1차 권선(T1) 양단의 전압이 그만큼 감소 하게 2차 권선(T2)에 유기되는 전압은 그 만큼 감소하게 된다.
따라서 전류 제어 회로(1)를 통하여 베이스에 공급 되던 전류도 갑소 하여 콜암터 전류가 다시 갑소하고 2차권선(T2)에 유기 되는 전압이 다시 감소하여 베이스 전류도 감소하게 된다.
이와같은 반복 작용에 의하여 베이스 전류가 감소하므로 트랜지스터(2)는 급격히 오프된다.
트랜지스터(2)가 오프되면, 트랜지스터(2)가 온(ON) 되었을때, 1차 권선(T1)에 축척된 에너지가 3차 권선(T3)을 통하여 부하(RL)에 공급되며 이때 각 권선의 극성은 "0"의 표시와 같이 되어 트랜지스터(2)의 베이스에는 "부"의 전압이 공급되므로 에너지의 방출이 완료 되어 2차 권선의 극성이 바낄때 까지 트랜지스터(2)는 오프되어 있도록 되어 있다.
에너지의 방출이 완료 되어 극성이 바렉면 트랜지스터(2)가 다시 온 된다.
이와같은 작용에 의하여 트랜지스터(2)는 온, 오프를 반복하며 이와같은 온, 오프 시간의 제어에 의하여 부하(RL)에 공급되는 전압의 안정화가 이루어지며 트랜지스터(2)의 온 시간은 베이스 전류의 가감에 따라 제어된다.
제2도는 트랜지스터의 베이스 전류(Ib), 콜렉터 전류(Ic) 및 에미터-콜부터간의 전압(Vec)의 관계를 나타낸 것으로 Ib=Ib, 으로 일정할 때 Ic가 Ic1~Ic4로 변화 되면 Vce는 Vce1~Vce4까지 변화하게 된다.
따라서 제3도에서 t1시간에 트랜지스터(2)의 베이스 전류가 공급되어 콜렉터 전류가 증가하면 Vce는 트랜지스터(2)가 오프 할 때까지(t2시간)증가하여 빗금친 부분과 같은 전압이 나타나며 이 전압은 t1-t2사이에 P=Ic×Vce 만큼의 전력이 트랜지스터(2)에서 손실로 나타난다.
이 전력 손실로 인하여 안정화 전원 회로의 효율이 크게 저하되고 열이 발생되면 발생된 열에 의하여 트랜지스터(2)및 주변회로의 신뢰성과 안정성이 저하되는 등의 길점이 있었던 것이다.
본 고안은 이러한 종래의 결점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 스위칭 트랜지스터가 온시에 베이스에 충분히 큰 구동 전류를 공급하여 에미터-콜렉터 간의 전압 상승을 방지 하므로서 스위칭 트랜지스터에서의 전력 손실을 극소화시키고, 또한 스위칭 트랜지스터가 오프되었을 때 베이스-에미 사이에 축적된 에너지가 방출되도록 하여 스위칭 속도를 빠르게 하므로서 스위칭 손실을 극소화 시키도록 된 것으로, 이를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제4도는 본 고안의 블럭도로서 제1도의 종래의 안정화 전원회로에 있어서 트랜스의 2차 권선(T2)과 스위칭 트랜지스터(2)의 베이스 사이에 충분한 구동 전류를 공급하고 트랜지스터(2)의 베이스 에미터 사이에 축적된 에너지가 방출되도록 개폐회로(3)를 연결하고 이 개폐회로(3)의 동작 시간을 제어하는 트리거 지연회로(4)를 트랜스의 3차 권선(T3)에 연결하여 된 것으로 이를 제7도에 의하여 상세히 설명하면 트랜스의 3차권선(T3)의 일측에 저항(R2)을 통하여 트랜지스터(41)를 연결하고, 타측에는 콘덴서(44,45)를 연결하고 또한 트랜지스터(43)를 통하여 트랜지스터(31)의 베이스를 연결하며, 저항(R3), 제너 다이오드(47)를 통하여 트랜지스터(42)를 연결하고 콘덴서(44)의 일측에 저항(R4)(R5)(R6) 및 트랜지스터(43)의 베이스에 연결된 제너 다이오드(46)를 공접 시키어 트리거 지연회로(4)를 구성하며, 트랜스의 2차 권선(T2)의 일측과 트랜지스터(2)의 베이스 사이에 트랜지스터(31)를 연결하고 트랜지스터(2),(31)의 베이스 사이에 다이오드(32) 및 저항(36)을 연결하여 개폐회로(3)를 구성한다.
미설명 부호 34,35,37은 저항이고, 33,49는 다이오드이다.
이와같이 구성된 본 고안의 작용효과를 설명 하면 다음과 같다.
단자(a)에 입력전압(Vi)이 인가되면 저항(R1)을 통하여 트랜지스터(2)에 바이어스 전류가 공급되어 트랜지스터(2)의 콜렉터에도 전류가 흐르게 된다.
따라서 트랜스의 1차 권선(T1)에 전류가 흘러서 2차 권선(T2)에 전압이 유기되며 이때 각 권선에 유기되는 전압의 극성은 "ㅁ"과 같이 되고 2차 권선(T2)의 유기 전압에 의하여 개폐회로(3)의 트랜지스터(31)가 도통되어 트랜지스터(2)의 베이스에 충분한 구동전류가 공급되어 트랜지스터(2)의 콜렉터를 증가시키고 따라서 2차 세선에 유기되는 전압도 그만큼 증가하게 되며 이것은 다시 트랜지스터(2)의 베이스 전류를 증가시키다.
이와같이 입력전압(Vi)이 인가되면 트랜스의 1,2차 권선(T1)(T2), 트랜지스터(2), 저항(R1) 및 개폐회로(3)로 구성된 블로킹 발지회로에 의하여 트랜지스터(2)가 온(ON)되고, 트랜지스터의 3,4차 권선(T3)(T4)에 전압이 유기되어 부하(RL)에 전원이 공급되어 트리거 지연회로(3)에도 전압이 공급된다.
이때 유기된 전압의 극성은 "ㅁ"과 같이 되므로 트랜지스터(41)의 베이스와 에미터는 역 바이어스 되어 트랜지스터(41)는 오프되고 따라서 트랜지스터(42), 저항(R6) 및 저항(R5)을 통하여 콘덴서(44)가 충전되기 시작하여 이 충전 전위가 제너 다이오드(46)의 정격 전압 이상이 되면 트랜지스터(43)의 베이스에 전류가 공급되어 트랜지스터(43)가 도통된다.
이로 인하여 트랜지스터(43)의 에미터의 부전위가 개폐회로(3)의 트랜지스터(31)의 베이스에 인가되어 트랜지스터(31)가 오프 되므로 트랜지스터(2)에 베이스 전류의 공급을 중지하고 또한 다이오드(32)와 저항(36)을 통하여 부 전압을 인가하여 트랜지스터(2)를 오프시킨다.
이와같이 트랜지스터(2)가 온 상태에서 트리거 지연회로(4)에 전원이 공급되면 트리거 지연회로(4)는 적당한 지연시간 후에 개폐회로(3)에 부전압을 전달하여 트랜지스터(2)를 오프 시키며 이때 트리거 지연회로(4)는 콘덴서(44)의 충전 시정수에 의하여 충전 전위가 제너 다이오드(46)의 정격 전압이 상이될 때까지의 지연시간을 갖게 되는 것이다.
트리거 지연회로(4)의 제어신호에 의하여 트랜지스터(2)가 오프 되면, 트랜지스터(2)가 "온"시에 베이스와 에미터 간에 축적된 전하는 다이오드(32)와 저항(36)을 통하여 방출되고, 트랜스의 1차권선(T1)에 축적된 에너지가 4차 권선(T4)을 통하여 부하(RL)에 전달된다.
그리고 각 권선의 극성은 "0"과 같이 반전되어 3차 권선(T3)에 유기된 전압에 의하여 트랜지스터(41)가 도통되므로 콘덴서(44)는 저항(R4)과 트랜지스터(41)를 통하여 방전되고 콘덴서(45)가 충전되며 콘덴서(45)의 극성은 제7도에 표시된 바와 같이 된다.
이 콘덴서(45)의 충전 전위는 출력전압(V0)에 비례하므로 출력전압(V0)이 증가하여 콘덴서(45)의 충전전압이 제너 다이오드(47)의 정격 전압도다 높아지면 트랜지스터(42)는 베이스에 인가된 전압에 따라 등가저항치가 변화하게 되어 가변저항 소자로 동작하게 된다.
한편 1차 권선(T1)에 축적 되었던 에너지가 4차 권선(T4)을 통하여 완전히 방출 되면 각 권선의 전압 극성은 다시 "ㅁ"과 같이 반전되어 트랜지스터(2)가 온 되고, 트리거 지연회로(4)의 트랜지스터(41)가 오프되어 콘덴서(44)는 충전을 시작하는데 이때 충전 시정수는 가변 저항 소자로 동작하는 트랜지스터(42)의 등가 저항치에 의하여 결정된다.
그리하여 트랜지스터(2)가 온 된후 출력전압(V0)에 비례한 트랜지스터(42)의 등가 저항치에 따라 콘덴서(44)의 시정수가 결정되면. 이 시간 만큼 지연 시간을 가진 후 제너 다이오드(46)를 통하여 트랜지스터(43)에 바이어스 전류가 공급되어 개폐뢰로(3)의 트랜지스터(31)와 스위칭 트랜지스터(2)에 부전압이 인가되어 트랜지스터(2)가 오프되며, 따라서 1차 권선(T1)에 축적된 에너지가 4차 권선(T4)을 통하여 부하에 공급된다.
이와같은 작용을 반복 하므로서 출력 전압이 안정화 되는 것이다.
제5도는 본 고안에 있어서 트랜지스터(2)의 베이스 전류(Ib), 콜렉터 전류(Ic) 및 에미터-콜렉터 간의 전압 관계를 나타낸 것으로, 본 고안의 경우 종래와는 달리 개폐회로(3)에 의하여 트랜지스터(2)의 베이스에 충분한 구동 전류가 공급되어 Ib 값이 매우 크게 되므로 베이스 전류(Ib)가 Ib=Ib1으로 일정할 때 콜렉터 전류(Ic)가 Ic1-Ic4로 증가하여도 Vce의 값은 Vce1-Vce4로 증가되며 그 값은 매우 적게 된다.
즉, 제6도에서와 같이 트랜지스터(2)가 온 되면(t1시간) 콜렉터 전류는 트랜지스터(2)가 오프될때까지(t2시간까지) 계속 증가되지만 트랜지스터(2)의 에미터-콜렉터 간의 전압은 거의 변동 되지 않게 되는 것이다.
따라서 본 고안의 경우 트랜지스터(2)가 온 시에 트랜지스터(2)에서 소모되는 전력 손실은 P=Ic·Vce에서 Vce≒0이므로 P≒0가 되어 전력 손실이 극소화 되고 안정화 전원 회로의 효율이 크게 증대될 뿐 아니라 발생 되는 열이 거의 없으므로 트랜지스터(2) 및 주변 회로의 신뢰성과 안정성 등이 향상되고 트랜지스터(2)가 오프 시에 트랜지스터(2)의 베이스-에미터 간에 축적된 전하가 방출되어 스위칭 속도를 증대 시키게 되는 이점이 있는 것이다.
제8도의 본 고안의 일실시 예로서 제7도의 트리거 지연회로(4)에 있어서 트랜스 3차권석(T3), 저항(R3), 트랜지스터(41) 및 다이오드(48) 대신에 다이오드(40)를 사용하여 트랜스의 2차 권선(T2)과 저항(R6) 사이에 다이오드(40)와 저항(R2)을 연결한 것으로, 트랜지스터(2)가 온 되어 2차 권선(T2)의 극성이 "ㅁ"과 같이 되면 다이오드(40)가 오프 되므로 콘덴서(44)가 충전되는 시간 동안 지연 시간을 가진 후 트렌지스터(2)가 오프되고, 트랜지스터(2)가 오프 되면 2차 권선(T2)의 극성은 "0"과 같이 되므로 다이오드(40)가 온 되어 콘덴서(44)가 방전되며, 그 이외의 동작원리는 제7도와 동일하다.
본 고안을 실시함에 있어서 제9도와 같이 트랜스의 4차권선(T4)을 제거하고 이를 1차 권선(T1)으로 사용할 수 있도록 할수 있으며, 제9도의 회로를 제10도와 같이 콘덴서(52)와 부하(RL)의 일측을 접지 시키어 사용할 수 있고, 제10도의 회로를 제11도와 같이 다이오드(51)를 2차 권선(T2)일측에 연결하고 , 그 타측에 트랜지스터(2)의 에미터를 접속하여 콘덴서(52)와 부하(RL) 및 트리거 지연회로(4)의 일측을 연결하여 사용할 수도 있으며, 제12도와 같이 3차 권선(T3)을 제거하고 4차권선(T4)의 양측에 다이오드(51)를 통하여 트리거 지연회로(4)를 연결하고 또한 4차권선(T4)의 중간탭에 연결하여 사용할 수도 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 스위칭형 안정화 전원 회로에 있어서, 트랜스의 2차 권선(T2)에 트랜지스터(31), 저항(34-37) 및 다이오드(32)(33)로 개폐 감지회로(3)를 구성하여 트랜지스터(2)의 베이스에 연결시키고, 트랜스의 3차권선(T3)에 콘덴서(44)(45), 트랜지스터(41-43), 다이오드(46-49) 및 저항(R2-R6)으로 된 트리거 지연회로(4)를 구성하여 트랜지스터(43)의 콜렉터에 트랜지스터(31)의 베이스를 연결 시켜된 안정화 전원회로.
  2. 제1항에 있어서, 저항(R5)(R6)의 접속점에 다이오드(40)와 저항(R2)을 통하여 다이오드(49)의 캐소드측을 연결하고 이를 트랜스에 2차 권선(T2)에 접속하여 구성된 안정화 전원회로.
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