KR840001388B1

KR840001388B1 - Potential method

Info

Publication number: KR840001388B1
Application number: KR8205587A
Authority: KR
Inventors: 염동홍
Original assignee: 백영학; 재단법인 한국전기통신 연구소
Priority date: 1982-12-14
Filing date: 1982-12-14
Publication date: 1984-09-21
Also published as: KR840003156A

Abstract

Multi-capacitor banks (C0) connected in series and parallel are charged through transistors (Q1-10) by a switching control circuit(Sc). the power source (Vp) is disconnected by turning off the transistors (Q1-3 or Q6-8), and the load(Rc) is connected by turning on the transistors (Q4-5 or Q9-10), so that the condensor are discharged to the load in a preset time. After that, the transistor (Q4-5 or Q9-10) is turned off to separate the load and invert the connection of the capacitors. Thus, continuous DC distributed voltage occurs.

Description

DC transformation method

제1도는 본 발명의 각 용량군이 거치는

배 변압 과정원리를 6개 상태로 나누어 설명한 원리도.1 is a view through each dose group of the present invention

Principle diagram for dividing the process of embryo transformation into six states.

제2도는 2제조의 용량군을 사용하는 경우에 있어서의 용량군 상호간의 변압과정을 같은 시간축상에 보인 타이밍 다이어그램.2 is a timing diagram showing the transformation process between dose groups in the case where two dose groups are used on the same time axis.

제3도는 본 발명에 의한 2배 승압장치의 실시 예시도.3 is an exemplary embodiment of a double boosting device according to the present invention.

제4도는 2배 승압장치 스위칭 제어신호 타이밍 다이어그램.4 is a double timing booster switching control signal timing diagram.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

V_P: 직류 입력전압 C_O: 콘덴서V _P : DC input voltage C _O : Capacitor

R_L: 부하저항 C_P: 클록펄스R _L : Load Resistance C _P : Clock Pulse

1C, 1D, 2C, 2D : 스위칭 제어신호 Q₁~Q₁₀: 트랜지스터1C, 1D, 2C, 2D: Switching control signal Q ₁ ~ Q ₁₀ : Transistor

R₁~R₁₀: 저항R ₁ to R ₁₀ : resistance

본 발명은 콘덴서 및 개폐(스위칭)소자를 사용한 직류 변압방법에 관한 것이다.The present invention relates to a direct current transformer method using a capacitor and an switching element.

종래의 직류 변압방법은 직류를 교류로 변환하여 변압기로 교류변압을 한후 이를 다시 정류하는 방법과 유도소자의 전류 단속에 의한 변압방법 혹은 상기의 두 가지 방법을 조합한 직류 변압방법등이 사용되고 있으나, 이는 교류 변환장치 혹은 유도소자를 사용하기 때문에 변압장치의 소형화가 어렵고 대량 생산에 불리하며, 제조원가가 높고 유도소자의 누설자속에 의한 잡음발생이 많게되는 여러가지 문제점이 있었다.Conventional DC transformation method is a method of converting a direct current into an alternating current, alternating current with a transformer, and then rectifying it again, a transformation method using a current interruption of an inductive element, or a DC transformation method combining the above two methods. This is difficult to miniaturize the transformer because of the use of an AC converter or an induction device, disadvantageous to mass production, high production costs, there are a lot of noise caused by the leakage magnetic flux of the induction device.

한편, 유도소자를 사용하지 않는 방법으로 교류 변환후 콘덴서와 다이오드로 구성된 배전압 정류회로를 사용하는 방법이 있는데 이 방법으로는 단지 보통 교류전원으로부터 소전류의 입력전압의 정수배 고압을 얻고자 하는 제한된 용도에만 사용되고 있을뿐 직류 전압의 변환용으로는 사용될 수 없었다.On the other hand, there is a method of using a double voltage rectifier circuit composed of a capacitor and a diode after AC conversion as a method of not using an induction element, which is a limited method of obtaining an integer multiple of the input voltage of a small current from an AC power source. It was only used for the purpose and could not be used for the conversion of DC voltage.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 직, 병렬 연결된 2개조 이상의 콘덴서군으로 하여금 적당한 위상차와 방전시간 비율로써 주기적으로 충전, 입력분리, 직ㆍ병렬 접속변환, 방전, 출력분리, 직ㆍ병렬접속 역변환의 순서로 된 변압과정을 거치도록 하므로써 교류변환과정이나 유도소자를 사용하지 않고 필요한 직류 변압출력을 얻을 수 있게 한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention allows two or more sets of capacitors connected in series and in parallel to be periodically charged, input separated, serial / parallel connection conversion, discharge, output separated, and parallel / parallel connection at a proper phase difference and discharge time ratio. By performing the transformation process in the order of inverse transformation, it is possible to obtain the required DC transformation output without using the AC conversion process or the induction element.

본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention is described in detail as follows.

제1도와 같이 직렬로 n개 병렬로 m개 접속되 콘덴서군에 입력(V_P)을 접속하여 콘덴서(C_O)를 충전시킨후 압력(V_P)을 분리하고 콘덴서(C_O)의 직ㆍ병렬접속 변환을 행한다음 부하저항(V_P)을 콘덴서군에 접속하여 콘덴서(C_O)를 일정시간동안 방전시킨 후 부하저항(R_L)을 분리시키고 직ㆍ병렬 접속 역변환을 행하여 원상태로 복귀되므로써 직류변압을 행하게 되며, 본 발명의 각 콘덴서군이 거치는

배 변압과정 원리는 제1도와 같이 6개 과정으로 나누어진다.As shown in FIG. 1, m pieces are connected in parallel in series, and an input (V _P ) is connected to a group of capacitors to charge the capacitor (C _O ), and then the pressure (V _P ) is separated and the capacitor (C _O ) After the parallel connection conversion is performed, the load resistor (V _P ) is connected to the capacitor group to discharge the capacitor (C _O ) for a predetermined time, and then the load resistance (R _L ) is disconnected and the reverse connection of the parallel and parallel connection is performed to return to the original state. DC transformation is performed, and each condenser group of the present invention

The principle of embryotransformation is divided into six steps as shown in FIG.

이때 각 콘덴서(C_O)는 모두 동일한 값으로 선정되며, 콘덴서(C_O)의 수는 n과 k의 공배수가 되도록하여 m×n=j×k의 관계를 만족하도록 한다.At this time, each of the capacitors (C _O ) are all selected to the same value, the number of capacitors (C _O ) to be a multiple of n and k to satisfy the relationship of m × n = j × k.

제1도(a)는 콘덴서군이 입력(V_P)과 접속된 상태로 콘덴서(C_O)는

, V_P[V]의 전압으로 충전된다.FIG. 1 (a) is a capacitor (C _O) to a capacitor group are connected to the input (V _P) state

, Is charged to a voltage of V _P [V].

충전이 완료되면 제1도(b)와 같이 입력(V_P)으로부터 콘덴서군이 분리되고 콘덴서군의 직ㆍ병렬 접속 변환을 행하면 콘덴서군의 직ㆍ병렬 연결상태가 바뀌게되어 콘덴서군 양단의 전압은 제1도 c와 같이

된다.When charging is completed, as shown in FIG. 1 (b), when the capacitor group is separated from the input V _P and the serial / parallel connection conversion of the capacitor group is changed, the connection state of the capacitor group is changed. As in FIG. 1

do.

다음에 콘덴서군에 부하저항(R_L)이 접속되어 제1도(d)와 같이 방전이 시작되고 일정시간 방전시킨후 제1도(e)와 같이 콘덴서군과 부하저항 (R_L)을 분리한다.Next, the load resistor R _L is connected to the capacitor group, and discharge starts as shown in FIG. 1 (d), and discharges for a predetermined time, and then separates the capacitor group and the load resistor (R _L ) as shown in FIG. do.

이때의 방전 시정수

로 주어진다.Discharge time constant at this time

Is given by

이후 콘덴서군 직ㆍ병렬 접속 역변환을 행하여 콘덴서군의 직ㆍ병렬 접속상태를 원래의 상태로 되돌려 놓음으로써 제1도(f)와 같은 상태가 된다. 각 콘덴서군은 상기 과정을 주기적으로 반복하게 되며 일반적으로 콘덴서군을 l개로 사용하는 경우 각 콘덴서군의 변압과 정간위 상차를

가 되도록 하고 각 콘덴서군의 변압과정의 한주기 (Ttotal)에 대해 방전시간(Td)이

되도록하면 연속적인 변압출력을 얻게 된다.Subsequently, inverse conversion of the condenser group is performed to return the series and parallel connection state of the condenser group to the original state, thereby obtaining a state as shown in FIG. 1 (f). Each condenser group repeats the above process periodically. In general, when one condenser group is used, the voltage difference between the condenser group and the positive phase difference is different.

Discharge time (Td) for one cycle (Ttotal) of the transformer process of each condenser group

If possible, continuous transformer output is obtained.

상기의 변압과정중 각콘덴서군의 입력(V^h)과 접속(콘덴서군 충전), 입력(V_P)과 분리, 직ㆍ병렬접속 변환, 부하저항(R_L)과 접속(콘덴서군 방전), 부하저항(R_L)과 분리, 직ㆍ병렬 접속 역변환은 이 콘덴서군에 수반되는 개폐군(스위칭 소자)을 사용하여 행하게 되며, 이러한 개폐군을 제어할 신호는 상기

의 위상차 및T

의 조건을 만족해야 한다.During the transformation process, each capacitor group input (V ^h ) and connection (capacitor group charging), separate from input (V _P ), serial and parallel connection conversion, load resistance (R _L ) and connection (capacitor group discharge), Separating from the load resistance R _L and inverting the serial / parallel connection is performed by using an opening / closing group (switching element) accompanying this capacitor group.

Phase difference of T

The conditions of

제2도는 2개조의 콘덴서군을 사용하는 경우에 있어서의 각 콘덴서군, 즉 콘덴서군 1 및 콘덴서군 2의 변압과정을 동일한 시간축상에 보인것으로 Tc는 충전시간 Td는 방전시간이며, Ti는 충방전간의 격리 간격시간이다. 콘덴서군 1,2의 변압과정은 각각 상기 제1도의 작용과 같으나 각 콘덴서군이 서로

의 위상차를 가지고 있으므로 출력측의 전압공급이 중단되는 일이 없이 연속적인 변압출력을 얻게 된다.2 shows the transformation process of each capacitor group, that is, capacitor group 1 and capacitor group 2 in the case of using two sets of capacitor groups on the same time axis, where Tc is charging time Td is discharge time and Ti is charging The isolation interval time between discharges. The transformation process of the condenser groups 1 and 2 is the same as that of FIG.

Because of the phase difference of, it is possible to obtain continuous transformer output without interrupting the voltage supply on the output side.

본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples.

제3도에서와 같이 콘덴서군의 수(ℓ)는 ℓ=2로서 2개조의 콘덴서군을 사용하면서 2배 승압을 하기위한 실시예이다.As shown in FIG. 3, the number of capacitor groups L is 2 = 2, which is an embodiment for boosting the pressure twice while using two sets of capacitor groups.

이므로 n=1, k=2로 하면 제1과 2의 최소 공배수는 2이므로 한 콘덴서군을 구성하는 콘덴서의 수는 최소한 2개가 필요하게 된다. 또한 사용되는 개폐소자수는 일반적으로 한콘덴서당 4개씩이면, 상기 변압과정 수행이 충분하므로 한콘덴서군에 사용되는 개폐소자의 총 합계는 4m, n개로 선정될 수 있으나 회로 구성에 따라 이보다 작아질수도 있다. 스위칭 제어신호 발생기(SC)로부터 발생된 스위칭 제어신호(1C)가 하이(H) 레벨일때는 트랜지스터(Q₁, Q₂, Q₃)가 오프 상태이므로 입력(V_P)이 콘덴서군 1과 분리된 상태가 되고, 이때 콜록펄스(C_P)에 의해 스위칭 제어신호(1C)가 로 (L)레벨이 되면 트랜지스터(Q₁, Q₂, Q₃)가 온 되므로 콘덴서(C_O)가 각각 V_P[V]로 충전된 다음 스위칭 제어신호(1C)가 "H"레벨이 되어 콘덴서군 1과 입력(V_P)은 다시 분리된다.

Therefore, when n = 1 and k = 2, the minimum common multiple of the first and the second is 2, and therefore the number of capacitors constituting one capacitor group is required at least two. In addition, if the number of switching elements used is generally four per one capacitor, the transformation process is sufficient, so the total number of switching elements used in the one capacitor group may be selected as 4m, n, but may be smaller than this depending on the circuit configuration. There is also. When the switching control signal 1C generated from the switching control signal generator SC is at the high (H) level, the transistors Q ₁ , Q ₂ , and Q ₃ are turned off, so the input V _P is separated from the capacitor group 1. In this case, when the switching control signal 1C becomes low (L) level by the copulse pulse C _P , the transistors Q ₁ , Q ₂ , and Q ₃ are turned on, so that the capacitors C _O are each V. _After charging with _P [V], the switching control signal 1C is at " H " level so that the capacitor group 1 and the input V _P are separated again.

다음에 스위칭 제어신호(1D)가 "L"레벨이 되어 트랜지스터(Q₄, Q₅)가 온 되어 콘덴서(C_O)에 충전된 전압이 부하저항(R_L)을 통해서 방전하게 되는데 이때의 방전전압은 트랜지스터(Q₁, Q₂, Q₃)는 오프되고 트랜지스터(Q₅)가 온 되었으므로 콘덴서(C_O)가 2개 직렬로 연결되어 2V_P[V]가 된다.Next, the switching control signal 1D becomes at the "L" level, and the transistors Q ₄ and Q ₅ are turned on to discharge the voltage charged in the capacitor C _O through the load resistor R _L. Since the voltages of the transistors Q ₁ , Q ₂ , and Q ₃ are turned off and the transistor Q ₅ is turned on, two capacitors C _O are connected in series to become 2V _P [V].

일정시간 방전된후 스위칭 제어신호(1D)가 "H"레벨이 되어 트랜지스터(Q₄, Q₅)가 오프되므로 콘덴서군 1은 부하저항(R_L)가 분리된다. 이후는 다시 상기의 과정을 반복하게 되며, 콘덴서군 2의 동작도 상기와 마찬가지이나, 콘덴서군 1과의 위상차가

이므로 부하저항(R_L)에는 연속된 변압출력 2V_P[V]가 공급되게 되는 것이다. 상기 스위칭 제어신호(1C,1D,2C,2D)의 타이밍은 제4도와 같다.After the discharge for a certain period of time, the switching control signal 1D becomes " H " level so that the transistors Q ₄ and Q ₅ are turned off, so that the load resistor R _L of the capacitor group 1 is separated. After that, the above process is repeated, and the operation of the capacitor group 2 is the same as above, but the phase difference from the capacitor group 1

Therefore, the continuous transformer output 2V _P [V] is supplied to the load resistor (R _L ). The timing of the

switching control signals

1C, 1D, 2C, and 2D is shown in FIG.

이와같이 본 발명은 교류 변환동작이나 유도소자 등을 전혀 사용하지 않고 콘덴서와 개폐 소자만을 사용하여 직류변압을 행하므로 직류변압 장치의 소형화 및 경량화가 용이하며 반도체 집적회로 기술을 이용한 직류변압장치의 집적회로화도 가능하여 대량생산에 유리하므로 경제성이 높고 입력전압(V_P)을 정수배 승압뿐 아니라

로 정해지는 임의의 배수의 변압이 가능하며 또한 2개조 이상의 콘덴서군을 사용하여 부하에 직류 변압출력을 연속적으로 공급할 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention performs DC transformation using only a capacitor and a switching element without using an AC conversion operation or an induction element, so that the DC transformer can be easily miniaturized and lightened, and the integrated circuit of the DC transformer using the semiconductor integrated circuit technology. degree possible, because glass in the mass production of high economical input voltage (V _P), as well as the integer multiple step-up

It is possible to transform any of the drainages, which is determined by, and to supply DC transformer output continuously to the load by using two or more sets of capacitors.

Claims

The transistors Q ₁ to Q ₁₀ are switched to the switching control signal generator S _C so that the groups of two or more capacitors connected in parallel m and n m in series have an appropriate phase difference and discharge time. at regular intervals a capacitor group connected to the power supply input (V _P) to a condenser was charged the (C _O), the transistor by (Q ₁ ~ Q ₃ or Q ₆ ~ Q ₈₎ non-conducting to disconnect the input (V _P) and The transistor Q ₄ , Q ₅ or Q ₉ , Q ₁₀ conducts to convert the capacitor C _{O in series} and parallel connection, and at the same time, the load R _L is connected to the capacitor group to keep the capacitor C _O constant. time discharge was then transistor (Q _4, Q ₅ or Q _9, Q ₁₀₎ the non-conductive by the load resistance (R _L) to remove Sikkim and at the same time directly or parallel-connected inversion by one characterized by obtaining a series of direct-current transformer output DC transformation method.