KR850000186B1 - 교류정전압 발생회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

교류정전압 발생회로

제1도는 본 발명의 계통도.

제2도는 본 발명의 회로도.

제3도는 본 발명에 있어서 발진회로(OSC)의 파형도.

제4도는 본 발명의 출력파형도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 중폭부 2 : 제 1 옵토 커플러

3 : 제 2 옵토 커플러 4 : 정류부

5 : 제 1 바이어스 인가회로 6 : 제 2 바이어스 인가회로

7 : 전압 스위칭부 A : 전압 센서

B : A/D변환기 C : 마이컴

D : 플립 플롭 E : 분주 집적회로

F : 컴비네이션 로직 G : 밀티플렉서

OS : 발진출력 선택회로 VC : 전압 변환회로

_o~

_n:분주 집적회로 (E)의 출력신호 OR₁~OR₅: 오아 게이트

NR₁: 노아 게이트 AD₁~AD₃: 앤드 게이크

ND₁: 낸드 게이트 RD : 정류기

LOAD : 부하

본 발명의 각기 다른 교류입력으로부터 일정한 정현과 전압을 얻을 수 있는 교류정전압 발생회로에 관한 것이다.

종래의 정전압 발생방법에는 변압기의 탭(TAP)을 절환하여 사용하는 방법과 릴레이를 사용하는 방법 및 전자 회로에 의한 트리거링 방법등으로 대별되는데, 변압기의 사용은 제품소형화가 불가능하므로 적용기기 전체 부피가 커지고 변환손실이 커지는 결점이 있고, 릴레이 방식은 릴레이 동작상의 신뢰도에 제한이 있으므로 전원전압의 변동에 적절히 대응할 수 없는 결점이 있다.

또한 전자회로에 의한 방법은 위상제어방식과 펄스폭 변조방식으로 세분될 수 있는데, 위상제어방식은 비교적 회로가 간단하나 리풀이 크게 생기므로 고조파가 너무 크게 발생하게 된다. 그러므로 이러한 방식은 매끄러운 정현파가 요구되는 회로에 부적합하다. 한편 펄스폭변조방식은 교류를 직류로 변환하여 다시 교류로 바꾸어 주어야 하기 때문에 회로가 복잡하여지고, 변환손식이 증가하는 결점을 가지고 있다.

본 발명은 상기한 종래의 교류정전압 발생회로가 가지는 재결점을 해결한 것으로 입력전압과 기준전압의 크기를 비교하여 이를 로직회로에 가하고, 이로부터의 펄스폭이 변환된 바이어스 인가신호를 교류전압 스위칭부에 인가하여 펄스폭의 비율에 따라 필요로 하는 진폭의 정형적인 교류정전압을 얻을 수 있게 한 것이다.

이하 본 발명의 구성 및 작용효과를 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 전압 센서(A), A/D변환기 (B), 마이컴(C) 및 플립 플롭(D)으로 구성되는 전압 변환회로(VC)에 분주 직접회로(E)와 컴비네이션 로직(F) 및 밀티플렉서(G)로 구성되는 발진출력 선택회로(OS)를 연결함에 있어서, 기준전압과 입력전압의 크기를 비교하여 적정 펄스폭을 선택하여 출력하는 밀티플렉서(G)에 증폭부(1)를 연결하고, 증폭부(1)의 출력단에 발진출력 선택회로(OS)로의 역류신호를 차단시키는 제 1, 제 2 옵토 커플러(2)(3)를 각각 연결하며 제 1, 제 2 옵토 커플러(2)(3)의 출력단에 정류부(4)로부터의 직류전압을 스위칭하여 바이어스 전압의 인가여부를 결정하는 제 1, 제 2 바이어스 인가회로(5)(6)를 연결하되, 제 1, 제 2 바이어스 인가회로(5)(6)의 각 출력단에 펄스화된 바이어스 전압에 따라 교류전원을 스위칭하는 전압 스위칭부(7)를 결합시킨 구조로 되어 있다.

미설명부호

_o~

_n는 분주 IC (E)의 출력신호, OR₁~OR₅는 오아 게이트, NR₁은 노아 게이트, AD₁~AD₃는 앤드 게이트, ND₁은 낸드 게이트, RD는 정류기, LOAD는 부하를 나타낸다.

제 1 도는 상기한 구조로 되어 있는 본 발명의 계통도로서, 임의적인 교류 입력전압은 전압 센서(A)에서 그 크기가 감지되어 A/D 변환기 (B)를 통해 디지트(DIGIT)로 변환된다. 마이컴 (C)에서는 기준되어 있는 전압치, 즉 원하는 크기의 교류전압과 디지트화된 교류입력 전압을 비교하여 그 키기에 따라 순차적인 디지트 코드를 발생시켜서 플립 플롭(D)에 가하게 되고, 플립 플롭(D)은 마이컴(C)의 비교 사이클 사이에 발생하는 디지트 코드 변동에 관계없이 정상적인 디지트 코드를 유지하여 그 신호를 멀티플렉서(G)에 전달한다. 한편 분주 집적회로(E)에서는 기본 발진 주파수를 여러개의 주파수로 분주하고 컴비네이션 로직(F)에서는 이러한 분주 신호를 논리변환시켜서 각기 다른 펄스폭의 비율을 가지는 신호를 만들어낸다.

멀티플렉서(G)는 상기한 마이컴(C)의 신호와 컴비네이션 로직(F)의 적정신호를 비교하여 상응되는 펄스폭을 가지는 신호를 증폭부(1)에 출력한다.

증폭부(1)에서 증폭되는 선택된 펄스신호는 제 1,2옵토 커플러(2)(3)에 공급되는데, 제 1,2옵토 커플러 (2)(3)는 절연 및 노이즈 역류방지의 기능을 수행하는 동시에 펄스신호의 입력유무에 따라 정류부(4)에서 나온 직류전압을 제 1,2바이어스 인가회로(5)(6)에 공급한다. 펄스신호의 유무에 의해 직류전압의 인가, 비인가를 선택하는 제 1,2 바이어스 인가회로(5)(6)의 출력단은 전압 스위칭부(7)에 연결되어 있는데 전압 스위칭부(7)에서는 제 1,2 바이어스 인가회로(5)(6)의 출력 펄스 유무에 따라 교류전원의 파형을 분할한 후 평활용 콘덴서로 분할파형을 평활하여 일정한 정현과 출력 전압을 발생시키게 된다. 따라서 교류입력신호의 크기가 변동되어도 본 고안의 출력 측에는 항상 일정한 교류정전압 파형이 나타나개 되는 것이다.

이상과 같은 계통적 흐름에 의해서 동작하는 본 발명을 구체적인 회로동작에 입각하여 설명하면 다음과 같다.

제 2 도는 본 발명의 구체적인 회로도로서, 교류 입력전압은 전압 센서(A)에 공급되며, 전압 센서(A)에서 감지된 정현파 신호는 A/D 변환기 (B)를 거쳐서 디지탈 신호로 변경된다.

이 디지탈 신호는 미리 정해져 있는 기준전압, 즉 필요로 하는 교류정전압의 크기가 기억되어 있는 마이컴(C)에 공급되어서 기준정압의 크기와 비교되며 이러한 비교치에 의해 각 교류전압은 순차적인 디지트 신호로 변환된다.

이 디지트 신호는 마이컴(C)의 비교 사이클시에 발생하는 신호의 변동으로부터 본래의 디지트 신호로 유지되기 위하여 플립 플롭(D형 플립 플롭) (D)에 입력되고, 이에 의해 멀티플렉서(G)에는 일정한 디지트 신호가 입력된다.

한편, 분주 집적회로(E)에서 발생되는 각기 다른 주기의 펄스신호는 제 3 도의 (3-1)에서와 같은 형태로써 컴비네이션 로직(F)에 인가되며, 컴비네이션 로직(F)에서는 각 논리회로의 동작에 의해 제 3 도의 (3-2)와 같은 형태의 펄스 신호들을 만들어 낸다.

멀티플렉서(G)는 플립플롭(D)으로부터의 디지트 신호와 컴비네이션 로직(F)으로부터의 여러가지 신호를 비교하여 디지트 신호에 대응하는 적정펄스폭의 신호를 선택하는데 그 선택조건은 다음과 같이 결정된다.

즉, 110V인 교류입력전압의 디지트화 된 신호가 플립플롭(D)으로부터 출력되고, 필요로 하는 전압이 110V AC인 경우에 멀티 렉서(G)는 제 3 도의 (3-2)의 여러신호중 정의펄스폭 대 전체펄스폭

이 1이 되는 신호를 디지트화 된 신호에 의해 선택하여 증폭부(1)에 출력한다.

220V의 교류전압이 디지트 신호로 바뀌어 플립플롭(D)으로부터 출력되고 필요로 하는 전압이 110V AC라 하면 멀티플렉서(G)는 디지트 신호를 토대로 하여

이 1/2로 되는 펄스를 선택한다.

교류 입력전압이 147V이고 필요한 정현파 정전압이 110V AC라 하면 멀티플렉서(G)는

이 되는 펄스파형을 선택한다.

이상과 같은 몇개의 예에서 나타난 멀티플렉서(G)의 기능을 수식으로 표현하면 다음과 같다.

즉, 필요로 하는 교류 정전압의 크기를 110V AC, 교류입력 전압의 크기를 Y라 하면,

의 식이 성립될 수 있는 형태의 펄스가 멀티플렉서(G)에서 선택되어 지는 것이다.

여기에서 다수의

를 만드는 것은 컴비네이션 로직(F)의 논리동작에 의하며 제 3 도의 (3-2)의 도시된 파형은 제 1 도에 도시된 컴비네이션 로직(F)의 각 논리 출력단에서 얻어지는 파형을 나타내고 있다.

이렇게 하여 기준전압과 입력전압의 크기에 따라 선택되어진 펄스신호는 연산증폭기(OP₁)의 (+)단자에 인가되고, 비반전 증폭기인 연산증폭기(OP₁)와 저항(R₂) (R₃)(R₄)으로 구성되는 증폭부(1)를 통해 제 4 도의 (4-1)과 같은 파형으로 증폭된 펄스신호는 저항(R₄)를 거쳐 제 1,2옵토 커플러(2)(3)에 공급된다.

제 1,2옵토 커플러(2)(3)는 전기적인 절연(ISOLATION)과 노이즈 역류방지용으로 쓰이는데 이는 증폭부(1)를 통한 펄스신호의 유뮤(有無)에 따라 동작하게 된다.

한편, 교류입력전압의 일부는 콘덴서 (C₂)와 정류기(RD)로 구성되는 정류부(4)를 통해 정류된 직류전압은 각각 제 1,2바이어스 인가회로(5)(6)에 공급된다.

제 1 옵토 커플러(2)에 상기한 증폭부(1)로 부터의 펄스신호가 들어오면 정(+)의 펄스발생기간동안 제 1 옵토 커플러(2)는 온(ON)상태로 되고, 그 출력전류가 제 1 바이어스 인가회로(5)의 저항(R₅)을 통해 트랜지스터(TR₄)의 베이스에 공급되므로 트랜지스터(TR₄)는 온(ON)상태로 된다.

따라서 트랜지스터(TR₃)는 온(low)되고 트랜지스터(OFF)는 그의 베이스가 로우(10W)상태가 되어 오프(OFF)된다. 제 2 바이어스 인가회로(6) 역시 상기한 것과 같은 상태하에 있게 되므로 트랜지스터(TR₇)는오프(OFF)된다.

이러한 트랜지스터의 온-오프에 의해 트랜지스터(TR₃)(TR₇)의 콜렉터측에는 전압강하된 직류전원이 나타난다.

즉, 증폭부(1)의 펄스가 양(+)이 되는 순간에 전압 스위칭부(7)의 트랜지스터(TR₉)(TR₁₀)의 베이스에는 정류부(4)로부터의 직류전압이 전압강화되어 바이어스 전압으로써 인가되는 것이다.

증폭부(1)로 부터의 펄스가 음(-)이 되는 순간에는 옵토 커플러(2)가 오프(OFF)되므로 트랜지스터(TR₃)(TR₇)는 온(ON)되고 따라서 트랜지스터 (TR₉)(TR₁₀)의 베이스 전위가 로우(low) 상태로 되어 비동작상태가 된다.

이러한 동작에 의해 출력단(a)(b) 사이에 나타나는 전압(Vout)은,

가 된다.

단, TON은 양(+)의 펄스폭, V₁는 교류 입력전압, T는 한주기의 펄스폭을 나타낸다.

제 4 도의 (4-2는

인 펄스의 유무에 의해 스위칭되는 교류입력전압(V₁)의 상태를 나타낸 것인데 이러한 스위칭된 전압은 콘덴서(C₃)에 의해 평활되어 제 4 도의 (4-3)과 같이 된다. 제 4 도의 (4-2)에서는 편의상 펄스폭을 크게 하였으나 실제로는 펄스의 주파수가 교류입력보다 더욱 크므로 그만큼 스위칭 횟수도 많아지고 이로 인하여 평활되는 전압은 제 4 도의 (4-3)과 같이 매끄럽게 된다.

상기한

인 상태는 원하는 정현파 정전압이 입력되는 교류전원의

인 경우를 나타내는 것인데 본 고안의 동작에 결정요소가 되는 펄스폭의 결정은 실제로 다음과 같이 성립된다.

일예로써 원하는 정현파 정진압과 교류진원이 모두 110V AC일때에 전압 센서(A)와 A/D변환기 (B)를 걸쳐 마이컴(C)에 인가되어 기준치 110V AC와 비교되는 110V AC의 교류전원은 디지트(000…000)로 출력되어 플립플롭(D)을 거친후 멀티플렉서(G)에 입력된다. 또한 분주 집적회로(E)에서 출력되는 제 3 도의 신호(

₀)와 같은 펄스파형은 컴비네이션 로직(F)의 노아 게이트(NR₁)에서 반진되고, 오아 게이트(OR₁)를 통하게 되므로 멀티 플렉서(G)의 입력단(O)에는

이 되는 파형이 출력된다. 따라서 옵토 커플러(2)(3)는 항상 동작상태에 있게 되므로 교류전원은 110V그대로 부하(LOAD)에 걸리게 된다.

교류 입력전원이 220V AC인 경우에 있어서는, 진술한 바와 같은 우너리로 마이컴(C)에서 110V AC의 기준치와 비교되어 출려되는 (000…01)의 디지트신호가 멀티플렉서(G)에 입력된다. 또한, 분주 집적회로(E)에서 출력되는 펄스는 컴비네이션 로직(F)에 입력되어 갖가지 펄스폭을 가지는 신호를 조합해 내는데, 멀티플렉서(G)의 ①-ⓝ번 단자에 입력되는 신호중 디지트 신호(000…01)에 합당한 ①번 단자의 펄스 신호를 증폭부(1)에 출력하는데 이때의 펄스폭의 비율

은

이 된다.

따라서 전압스위칭부(7)는 교류진원의 파형중 1/2만큼의 면적에 해당하는 부분을 펄스의 하이또는 로우레벨에 따라 스위칭하여 부하(LOAD)측에 출력한다.

또 교류 입력전원이 150V AC일때는 마이컴(C)에서 기준치 110V AC와 비교되어 출력되는 디지트신호 (000…10)가 멀티플렉서(G)에 입력되고 이 신호에 따라 컴비네이션 로직(F)의 출력중

이 되는 오아게이트(OR₂)의 신호가 멀티플렉서(G)에 의해서 선택되어 증폭부(1)에 출력된다.

증폭된 신호는 제 1,2바이어스 인가회로 (5), (6)에 가해져 펄스신호의 양(+)의 주기에 바이어스 진압을 진압 스위칭부(7)에 인가하도록 하므로써 출력단(a), (b) 사이의 출력진압(Vout)은

가 된다.

한편 교류 입력전압이 규정치 이상으로 되면 마이컴(C)의 출력신호가 ⓝ으로 되고, 컴비네이션 로직(F에서 낸드게이트(ND₁)와 앤드 게이트(AD₃)를 거쳐서멀 티플렉서(G)의 단자에는 제 3도의 신호

와 같은 펄스파형이 나타나며 이 펄스가 선택되어져 증폭부(1)에 인가된다.

그러므로 전압 스위칭부(7)의 출력단(a)(b) 사이의 출력전압(Vout)은

로 되는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 변압기를 사용하지 않고 교류전원을 스위칭하여 원하는 교류 정전압을 얻게 되므로 변성손실을 줄일 수 있고, 트리거 방식에 의한 정전압 발생회로와 비교하여 볼때 본 발명은 트리거 회로에 들어가는 소자 (저항, 콘덴서 UJT)의 특성에 의해 위상각과 전압의 실효치가 변하는 단점을 제거하였으므로 신뢰성이 높은 안정된 정현파 출력을 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다. 회로구성 면에서는 트리거 회로를 동기시킬 필요가 없게되어 비교적 간단한 회로로서 본 발명을 구성할 수 있으며, 고조파 성분이 작은 출력을 얻을 수 있게 된다.

따라서 본 발명은 여러가지 크기의 전압을 자동으로 조절할 수 있으므로 부하의 변화와 입력전압의 변화가 심한 상태하에서도 고 신뢰성이 요구되는 교류정전압 발생회로로써 동작하게 되는 것이다.

Claims (1)

1. 전압 센서(A), A/D변환기 (B), 마이컴(C) 및 플립플롭(D)으로 구성되는 전압변환회로(VC)에 분주 집적회로(E)와 컴비네이션 로직(F) 및 멀티플렉서(G)로 구성되는 발진출력 선택회로(OS)를 연결함에 있어서, 기준전압과 입력전압의 크기를 비교하여 적정 펄스폭을 선택하여 출력하는 멀티플렉서(G)에 증폭부(1)를 연결하고, 증폭부(1)의 출력단에 발진출력 선택회로(OS)로의 역류신호를 차단시키는 제1, 제2 옵토 커플러(2), (3)를 각각 연결하며 제1, 제2 옵토 커플러(2)(3)의 각 출력단에 정류부(4)로 부터의 직류전압을 스위칭하여 바이어스 전압의 인가여부를 결정하는 제 1, 제 2 바이어스 인가회로(5), (6)를(연결하되, 제 1, 제 2 바이어스 인가회로(5), (6)의 각 출력단에는 펄스화된 바이어스 전압에 따라 교류전원을 스위칭하는 전압스위칭부(7)를 결합시킨 구조로 되어 있는 교류 정진압 발생회로.

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