KR880001835B1 - 링깅 콘버어터 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도 및 제2도는 종래의 링깅(ringing)콘버어터를 보인 회로도.
제3도는 발진을 발생하는 트랜지스터의 베이스 전압을 보인 파형도.
제4도는 본 발명에 따른 링깅 콘버어터의 실시예를 보인 회로도.
제5도는 전압V4의 파형과 제4도의 트랜지스터 Q1의 도통 시간을 보인 파형도.
본 발명은 DC 대 DC 콘버어터에 관한 것으로 특히 링깅 콘버어터에 관한 것이다.
링깅 콘버어터는 간단한 회로 구성으로 구성되며, 트랜스에 의해 직류적으로 분리된 입력측과 출력측을 갖는다. 이런 이유 때문에 링깅 콘버어터는 장치의 내부 회로가 전원측과 직류적으로 분리되야할 기기의 소전력용 DC 대 DC 콘버어터로 자주 사용된다. 그런 형식의 콘버어터는 1차, 2차 및 정궤환권선을 갖는 트랜스와 한개의 트랜지스터로 구성된 블로킹(blocking)발진기와, 트랜지스의 2차측에서 출력하는 AC 전압을 정류하는 정류회로를 구비하고 있다. 동작시 블러킹 발진회로에 인가된 직류전류는 AC 전압으로 변환되고, AC 전압은 이를 DC 전압으로 변환하기 위한 정류회로에 의해 정류된다. 종래의 링깅 콘버어터에서 당면하고 있는 결점은 출력측의 부하전류가 변하든가 DC 전압 입력이 변하면 DC 전압 출력도 크게 변하는 것이다. 그러므로 종래의 링깅 콘버어터는 비교적 안정된 전원을 요구하는 전자회로에 접속된 전원에 사용하는 데는 적합하지 못하다.
따라서 본 발명의 목적은 안정된 출력전압을 갖는 링깅 콘버어터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 입력측의 전압이 변하여도 출력전압이 변하지 않는 링깅 콘버어터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 출력측의 부하전류가 변하여도 출력전압은 변하지 않는 링깅 콘버어터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 2차 권선의 저항에 의한 전압 강화를 보상할 수 있는 출력 안정화 회로를 갖는 신규의 링깅 콘버어터를 제공하는 것이다.
본 발명에 있어서는 블로킹 발진회로를 구성하는 트랜지스의 일차측에 콘버어터 출력전압을 안정시키는 회로를 접속시킨 형태로 구성하여, 트랜스의 2차측의 부하전류에 비례하는 일차전류를 검출하는 회로를 설치하고, 그 회로에 의하여 검출된 2차측 부하전류의변동에 의하여 생긴 전압의 변화를 검출할 수 있는 링깅 콘버어터를 제공함으로써 상기의 목적이 달성된다. 검출된 출력전압의 변화를 지시하는 신호가 블로킹 발진회로에 궤환되고 링킹 콘버어터의 직류 출력전압이 안정화된다. 본 발명의 특징과 이점은 첨부 도면과 함께 취해진 하기 설명에서 명백하게 될 것이며, 도면 전체를 통해 동일 부분에 대하여는 동일 문자로 표시하였다.
본 발명의 실시예를 종래의 링깅 콘버어터가 가지고 있는 결점을 지적하면서 제1∼제3도를 참조하여 설명할 것이다.
제1도는 종래의 링깅 콘버어터의 일반적 회로도이다, 여기서 블로킹 발진기는 트랜스 T1와 트랜지스터 Q1으로 구성된다. 스위치 SW를 투입하면 미소 전류가 저항 R1을 통해 트랜지스터 Q1의 베이스로 입력되고 미소 전압이 트랜스 T1의 일차권선 P1에 유기되도록 트랜지스터 Q1을 도통시킨다. 그 결과 전압은 트랜스의 제2의 일차권선 P2에 유기되며 저항 R2를 통해 트랜지스터 Q1의 베이스 전류를 증가시키며 트랜지스터는 상당한 정도까지 도통한다. 구성이 정궤환이기 때문에 트랜지스터 Q1은 즉시 완전한 도통 상태에 다다른다. 일차권선 P1에 흐르는 전류, 즉 트랜지스터 Q1의 콜렉테 전류는 도통시로 부터 증가하지만 트랜지스터 Q1의 전류 증폭도에 한계가 있기 때문에 콜렉터 전류에 전류에는 상한선이 주어진다. 이 결과 콜렉터 전압이 시간에 따라 증가하게 되고 순차로 베이스 전류를 감소하므로 콜렉터 전압은 더욱더 증가한다. 다시 정궤환의 영향때문에 트랜지스터 Q1은 즉시 비도통이 된다.
트랜지스터 Q1이 이런 상태로 차단되면 일차권선 P1에 저장된 자계 에너지에 의한 전압이 생겨 2차권선 S와 다이오우드 D1을 통해 콘덴서 C1에 충전되며 출력전압 Vout를 증가시킨다. 동시에 트랜지스터 Q1의 베이스는 음의 바이어스가 되며 트랜지스터는 비도통 상태로 된다. 자계 에너지가 영까지 떨어지면 일차권선 P2와 2차권선 S에 의해 생긴 전압은 영의 값까지 떨어진다. 이 때에 전류는 다이오우드 D1의 회복 시간과 같은 시간동안 점선화살표의 방향으로 흐르며 회복시간이 경과하면 즉시 영으로 된다. 이것이 일어나면 대단히 작은 킥(kick) 전압이 일차권선 P2에 의해 발생되며 저항 R2의 전류가 저항 R1의 전류와 함께 트랜지스터 Q1의 베이스로 입력되며 다시 트랜지스터 Q1을 도통시킨다. 그 결돠 발진이 상술한 방식으로 지속된다. 이런 형식의 종래의 방식에서는 부하전류 Iout나 입력전압 Vin의 어떤 변화가 있을 경우 출력전압 Vout에 큰 변화를 주게 된다.
제2도의 구성은 제1도의 링깅 콘버어터 구성에 대한 개량을 나타낸다. 트랜지스터 Q1의 도통 작용은 도통 개시와 발진계속에 관한 한 제1도의 회로와 동일하다. 차이는 제너 다이오우드 ZD1과 트랜지스터 Q1이 비도통될 때 콘덴서 C2에 의해 생긴 전압과 관련하여 관찰된다. 특히 제너 다이오우드 ZD1, 전압 V2와 트랜지스터 Q1의 동작에 있어서, 직류적으로 생각해 보더라도 트랜지스터 Q1이 전압 V2가 제너 전압 VZD1보다 더 커지지 않는 범위에서 동작에서 동작하는 것이 명백하다. 트랜지스터 Q1은 발진의 1주기에서도 동일방식으로 동작한다. 트랜지스터 Q1이 도통되면 콜렉터 전류는 시간에 따라 증가하나, 에미터 저항 때문에 콜렉터 전류에 기인한 전압이 나타나고 베이스에 가해진다. 제3도에 보인 이 전압 VBE는 제너 전압 VZD1와 전압 V2에 의해 제한된다. 그러므로 트랜지스터 Q1은 불충분한 베이스 전류 때문에 차단 상태까지 가는 경향이 있다, 그러므로 전압 VBE는 트랜지스터 도통 시간을 결정한다. 회로 동작상 도통 시간이 길어지면 전압 V2가 증가하고, 전압 V2가 증가하면 도통 시간이 짧아지는 부궤환 작용이 이루어지고 있다.
따라서 전압 V2가 베이스 에미터 전압 VBE의 미소변화량 VBE에 의해 변화하지만 이론상 안정화가 이룩된다. 더우기 일차권선 P2와 2차권선 S가 동일권선수를 가진다면 이들의 각각의 출력 V2, V0ut는 다이오우드 D1, D2에서 동일 전압만큼 강하하면 또한 동일하게 된다. 그러므로 V2가 안정화되면 Vout도 동일하게 안정화된다. 그럼에도 불구하고 일차권선 P2에 흐르는 전류는 대단히 작으며 이차권선 S에 흐르는 전류가 크기는 크고, 부하의 변동에 따라 일정하게 변동한다. 이는 2차권선의 저항에 의한 전압강하가 무시할 수 있는 크기가 아니기 때문이며, 그 결과 출력전압의 오차가 생기다.
본 발명의 링깅 콘버어터는 상기 결점을 제거하기 위해 구성되었으며 제4도 및 제5도를 참조하여 설명할 것이다.
트랜지스터 Q2, Q3와 저항 R7로 구성된 차동 증폭기는 제2도의 회로를 안정화하는 출력전압을 갖는 링깅 콘버어터에 첨가되는 것이 제4도로 부터 명백하다. 발진과 안정화 원리는 제2도와 관련해서 설명한 것과 동일하지만 본 구성은 1차권선 P1에 흐르는 전류가 대략 2차권선 S를 통해 흐르는 전류 Iout에 비례하는 사실에 기초를 두고 구성되어 있다. 특히 2차권선 S의 권선 저항뿐만 아니라 부하측의 변동에 의한 출력전압 Vout의 변동은 일차측에서 보상이 되므로 출력전압 Vout의 변동을 억제한다. 구체적으로 설명하면 트랜지스터 Q1의 에미터 전류의 평균치는 에미터에 접속된 저항 R3와 콘덴서 C3의 수단에 의해 전압 V3로서 검출될수 있으나 이 값은 베이스 전류가 무시될때 일차권선 P1의 전류의 평균값을 또한 나타낸다. 트랜지스터 Q2, Q3와 저항 R7로 구성된 상기 차동 증폭기에서 트랜지스터 Q3는 베이스 전압이 트랜지스터 Q2의 베이스 전압을 초과할때 도통이 트랜지스터 Q1의 베이스 전류를 인입하므로 트랜지스터 Q1은 차단된다. 제2도의 회로에서 트랜지스터 Q1의 에미터 저항에 대응하는 저항 R4는 트랜지스터 Q1이 도통을 시작할때 증가하는 에미터 전류(일차권선 전류와 대략 같음)를 검출하고 저항 R4에 생긴 전압 V4를 차동 증폭기의 입력단자(트랜지스터 Q3의 베이스)에 인가한다. 트랜지스터 Q2, Q3의 베이스는 트랜지스터 Q1이 도통 상태에서 비도통 상태로 천이할때 동일 전압이 되면 전압 V2는 하기와 같이 표시될 수 있다.
V2=VZD1+V6+V5-V3-V4=VZD1+V6-V4………………………………………(1)
그러므로 V5=V3
트랜지스터 Q2의 베이스 전류를 부시하면 하기와 같다.
식(1)에 상기를 대입하면 하기와 같다.
전압 V2와 트랜지스터 도통 시간 사이의 관계는 제5도에 보인 바와 같다.
전압 V4는 무시할수 있는 작은 값에 설명될 수 있고, 또 전압 V3는 출력 전류 Iout에 비례하기 때문에 V2는 하기와 같이 쓸 수 있다.
여기서 k는 비례상수이다.
일차권선 P2와 이차권선 S를 동일 권선수로 하고 다이오우드 D2, D1을 동일 전압 강하로 하며 r을 2차권선 S의 내부저항으로 표시하면, 출력전압 Vout는 하기와 같이 표시될 수 있다.
Vout=V2+VD2-r·Iout-VD1=V2-r·Iout…………………………………………(5)
식(4)를 식(5)에 대입하면 (5)는 하기와 같다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 출력전압 안정화 회로에 있는 콘버어터에 있어서 트랜스의 이차측의 부하전류가 1차측의 전류에 비례하는 것에 착안하여 1차측에서 이차측의 부하전류를 검출하여 2차측 부하전류의 변동에 의한 출력전압의 변화를 보정할 수 있도록 구성된 것인데, 종래의 링깅 콘버어터에 비하여 부하가 변동하고 전원전압이 변동하여도 안전된 일정 출력전압을 얻을 수가 있으므로 종래 기술보다 우수한 기술이 된다.
본 발명의 정신과 범위를 이탈함이 없이 본 발명의 다른 실시예가 있을 수 있기 때문에 하기 특허청구 범위에 한정되지 않은 특수한 실시예에 본 발명이 제한되지 않음은 명백할 것이다.
Claims (2)
- 블로킹 발진회로를 구성하는 트랜스의 1차측에 링깅(ringing)콘버어터의 출력전압을 안정시키는 회로를 구비한 링깅 콘버어터에 있어서, 트랜스의 2차측의 부하전류에 비례하는 1차 전류를 검출하기 위한 회로를 설치하고, 그 회로에 의해 검출한 2차측의 부하전류의 변동에 따른 출력전압의 변화를 검지하고, 이 검지회로를 발진회로에 귀환시키고, 부하전류에 비례하여 발진회로내 트랜지스터의 도통시간을 제어하여 출력전압을 안정화시키는 것을 특징으로 하는 링깅 콘버어터.
- 제1항에 있어서, 블로킹 발진회로를 구성하는 트랜스의 2차권선이 스위칭 트랜지스터에 입력신호를 인가하는 1차권선과 동일한 권선수를 갖는 것을 특징으로 하는 링깅 콘버어터.
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