KR890001976Y1

KR890001976Y1 - Dc-dc컨버터 회로

Info

Publication number: KR890001976Y1
Application number: KR2019860001096U
Authority: KR
Inventors: 김경태
Original assignee: 삼성전자주식회사; 강진구
Priority date: 1986-02-01
Filing date: 1986-02-01
Publication date: 1989-04-10
Also published as: KR880001422U

Abstract

내용 없음.

Description

DC-DC컨버터 회로

제1도는 종래의 회로도.

제2도는 본고안에 따른 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

R11-R15 : 저항 A : 정(+)출력부

B : 부(-)출력부 Q11-Q12 : 트랜지스터

D11 : 다이오드 ZD1 : 제너다이오드

C11-C12 : 캐패시터 LC : 코일

PWM : 펄스폭 제어회로

본 고안은 DC-DC 컨버터(CONVERTER) 회로에 있어서 쵸퍼(Chopper)형태의 스텝다운(Step-Down)방식을 채용한 전원회로에 관한 것으로, 특히 안정화된 정.부출력(+,-전원)을 얻도록 한 DC-DC컨버터 회로에 관한 것이다.

일반적으로 DC-DC컨버터는 직류전압을 변합하는 장치로 전자회로 적으로 직류를 교류로 변환하고, 상기 변압한 것을 다시 정류하여 직류를 얻는 방식과, 쵸퍼로 직류를 단속하여 평균화 하는 방법이 있다. 입력전원을 직접 받아 사용되는 기기에 있어서 입력전원의 그 이상의 전원이나 부(-)전원을 필요로 하는 경우에 트랜스(Trans)를 이용한다. 상기 트랜스를 이용하여 발진회로의 동작에 따라 이를 정류시켜 목적에 따른 전원을 얻어낼 수 있었는데, 상기 트랜스를 이용한 DC-DC컨버터는 설계상 복잡한 것으로 알려져 있다.

그리고 TTL을 주로 사용하고 있는 디지탈 기기등에서는 MOS메모리 따위를 혼용할 수 있는데, 이 경우 부전원(-)을 필요로 한다. 이러한 용도의 회로에서는 적당한 소용량의 스위칭 레규레이터 방식의 DC-DC컨버터가 이용되기도 한다.

상기한 스위칭 레규레이터의 방식의 DC-DC컨버터는 구동제어방식에 따라 자려형과 타려형으로 나누어진다. 자려형은 링킹컨버터(RCC)회로나 자기증폭기 또는 쵸크제어회로를 사용목적에 따라 조합시킨 것인데, 스위칭 트랜지스터의 발진작용과 전력스위칭의 두가지 동작을 가지는 것에서 특징이 있으며, 이는 트랜스나 스위칭 트랜지스터의 특성편차에 대해서 만족한 보정이 곤란하고, 출력의 제어폭이 적어서 완전한 단락시에 출력이 변동되는 등 문제가 많다.

그러나 구성회로 부품수가 적고 링킹컨버터(RCC)가 100W이하의 저소비전력을 가지기 때문에 자기증폭기의 스위칭 손실이 적은 고주파용으로 많이 사용되고 있다. 그러므로 타려형은 내부에 독립된 발진회로를 가지며 이 발진전압에서 동기된 신호로 스위칭트랜지스터를 구동한다. 상기발진회로의 스위칭 레규레이터의 펄스폭은 임의로 변화 시킬수 있어서 펄스폭을 제어 및 조종하기 쉽고, 소전력으로부터 대전력에 이르기까지 사용이 가능하며, 구성회로 부품수가 많아초기 설계에서 시간이 걸리지만 설계대로 원하는 동작을 기대할 수 있어 모든용도로 사용할 수 있다. 그러나 전자의 제품에 사용되는 예는 적다.

제1도는 종래회로도로, 상술한 타려식(Buck방식)에 관한 것이다.

제1도중 R1-R4는 저항, Q1은 트랜지스터, C1-C3는 캐폐시터, D1-D2는 다이오드, T는 변환코일, PWM은 펄스폭변조 제어회로이며, 단자(10)를 통해 입력DC전원이 입력되면 펄스폭변조 제어회로(PWM)에 전원이 공급되어 조정된 펄스폭에 따라 발진이 일어난다.

이 출력이 스위칭 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가되면 콜렉터를 통해 코일(n1)를 지나 단자(40)으로 안정된 정(+)출력이 얻어진다.

즉 코일(n1)의 전류가 연속일 경우 출력전(TON.OFF : 트랜지스터 온.오프시간 Vi:입력전압)이 출력되어 강압(Buck)된 안정상태의 정(+)출력의 제1출력이 출력되며 코일(n2)에 의해 다이오드(D2)가 단자(30)에 역방향으로 연결되어 있으므로 부(-)출력이 제2출력이 얻어진다.

상기 이와같이 코일은 사용해 왔던데서 회로구성이 복잡하여 변화코일(T)의 특성에 맞는 설계가 어렵고, 또한 비안정의 부(-)전원이 출력되어 용도에 적합하지 못하는 비경제적인 문제가 있었다.

따라서 본 고안은 종래의 문제점을 해결하기 위해 회로를 간단히 구성하여 안정된 정(+)부(-)출력을 동시에 얻어낼수 있는 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하 본 고안의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안의 회로도로서, 제2도중 R11-R14는 저장, Q11-Q12는 트랜지스터, C11-C12는 캐패시터, D11은 다이오드, ZD1은 제너다이오드, PWM은 펄스폭변조제어회로, LC는 쵸크코일이며, 제1입력단자(100)로부터 트랜지스터(Q11)의 에미터와 저항(R11)및 펄스폭 변조회로(PWM)를 연결하고 상기 펄스폭 변조회로(PWM)에 저항(R12,R13)을 연결하며 상기 저항(R11)과 (R12)을 결합한 노드가 트랜지스터(Q11)의 베이스에 연결되며, 상기 저항(R13)으로부터 캐패시터(C11)을 연결하여 제2입력단(200)에 연결한 구성은 제1도와 동일한다.

정(+)출력회로(A)는 상기 트랜지스터(Q11)의 콜렉터노드(101)에 상기 틀랜지스터(Q11)의 오프시 전자에너지를 충전하기 위한 쵸크코일(LC)를 연결하여 제1출력단자(300)와 연결되고 상기 쵸크코일(LC)의 출력단, 즉 출력단자(300)과 결합된 노드(102)와 제2입력단(200)간에 캐패시터(C11)가 연결되어 리플이 제거된 소정의 정(+)출력이 얻어지도록 구성되어 있다.

부출력회로(B)는 상기 노드(101)로 부터 다이오드(D11)의 케소드를 연결하고, 상기 다이오드(D11)의 에노드(103)로 부터 저항(R14)과 캐패시터(C12)를 병렬로 결합하여 상기 제2입력단(200)간에 비안정된 부(-)출력을 검출하고, 한편 상기 노드(103)에 트랜지스터(Q12)의 콜렉터와 저항(R15)을 연결하고, 상기 트랜지스터(Q12)의 베이스노드(104)에 저항(R15)과 제너다이오드(ZD1)의 에노드를 연결하거, 상기 제너다이오드(ZD1)의 케노드를 공통단자(500)에 연결하며, 상기 트랜지스터(Q12)의 에미터를 제2출력단자(400)에 연결시켜 안정된 부(-)출력을 얻어내도록 구성되어 있다.

따라서 본 고안의 일실시예를 제1도를 참조하여 구체적으로 설명하면, 제1입력단자(100)로 일정한 범위의 직류(이하 DC라 칭함)전압이 입력되면 펄스폭변조 제어회로(PWM)의 내장된 발진회로가 구동된다.

이에따라 펄스폭변조 제어회로(PWM)에서 일정주파수의 구형파가 출력되며, 이 신호가 저항(R12)를 지나 스위칭 트랜지스터(Q11)를 온/오프 시키도록 제어한다. 상기 스위칭 트랜지스터(Q11)의 온(ON)시간에 전자에너지를 쵸크코일(LC)에 충전하고, 상기 출력이 오프(OFF)시간에 캐패시터(C11)에 충전되어 상기 캐패시터C(11)의 출력측으로 리플전류가 없는 평활된 정(+)출력이 얻어진다. 이때 노드(102)즉, 정(+)출력상태가 저항(R13)에 의해 소정 감지되어 펄스폭변조 제어회로(PWM)에 궤환시키도록 구성되어 있으므로 펄스폭변조 제어회로(PWM)는 일정한 안정된 출력을 발생한다.

즉, 안전된 정(+)출력측에 부하를 연결하여 쵸크코일(LC)에 화살표방향과 같은전류(1)를 흘리게되면 다음과 같은(1)식에 의해 전자에너지(e)를 얻을수 있다.

이상과 같은 전자에너지(e)는 쵸크코일(LC)에 화살표방향과 같은 전류(I)가 흐르는 동안 축척되다가 펄스폭변조 제어회로(PWM)의 출력에 의해 트랜지스터(Q11)가 오프되어 전류의 흐름이 멈추어지면 상기 축적된 전자에너지(e)는 반대의 극성으로 화살표전류(I)방향과 반대방향으로 흐르게 된다. 이때 다이오드(D11)가 역방향으로 연결되어 있으므로 반대의 전자축적 에너지(-e)가 다이오드(D11)에 의해 부(-)출력이 검출된다.

상기 다이오드(D11)를 통해 검출된 부(-)출력은 캐패시터(C12)에 의해 평활되고, 전류제어 저항(R15)을 통해 트랜지스터(Q11)의 베이스에 인가된다.

이때 역방향으로 걸린 제너다이오드(ZD1)는 쵸코코일(LC)의 인덕턴스에 의해 발생되는 과도펄스를 억압하고 정전압을 출력토록 제어하여 트랜지스터(Q12)의 베이스에 일정한 부(-)전압을 인가된다. 이때 트랜지스터(Q12)는 온되어 제2출력단자(400)로 안정된 직류의 부(-)출력이 얻어진다.

공통단자(500)는 통상 접지(0)이고, 제2출력단자(400)가 부(-)출력(예:-20V)이고 보면, 제1출력단자(300)는 공통단자(500)의 전위보다 높지만 제2출력단자(400)는 공통단자(500)보다 전위가 훨씬 낮아짐을 알 수 있다.

그리고 펄스폭변조 제어회로(PWM)의 출력에 의해 트랜지스터(Q11)가 다시 온(ON)되어 전류가 흘러 쵸크코일(LC)에 축적되고, 다이오드(D11)가 다시 오프되면 저항(R14)을 통해 캐패시터(C12)의 충전된 에너지는 방전된다.

여기서 저항(R14)과 캐패시터(C12)의 값을 시정수에 따라 결정하되, 트랜지스터(Q11)를 온/오프시키는 펄스에 따라 소정 조정하면, 순간적으로 흐르는 전류를 차단시키지 않으므로 계속되는 입력전원에 대해 훨씬 평활된 부(-)출력이 얻어진다.

상술한 바와같이 입력에 변동이 발생되더라도 안정된 정(+),부(-)의 복수의 직류전원을 얻을 수 있으므로 용도에 고신뢰를 갖는 시스템의 직류전원 장치로 다용도로 사용할 수 있고, 회로구성의 단순화로 시스템을 저렴화하며, 전원의 안정화를 기여하는 이점이 있다.

Claims

제1입력단(100)에 저항(R11), 트랜지스터(Q11)의 콜렉터, 펄스폭변조 제어회로(PWM)을 연결하고, 상기 트랜지스터(Q11)의 베이스에 저항(R11,R12)을 연결하며, 상기 트랜지스터(Q11)의 콜렉터와 저항(R13)에 연결된 정(+)출력회로(A)를 구비한 강압식 DC-DC컨버터 회로에 있어서, 상기 트랜지스터(Q11)의 콜렉터에 다이오드(D11)의 케소드를 연결하고, 상기 다이오드(D11)의 에노드에 저항(R14)과 캐패시터(C12)를 병렬로 결합하여 공통단자(500)에 연결함과 동시에 저항(R15)과 트랜지스터(Q12)의 콜렉터를 연결하며, 상기 트랜지스터(Q12)의 베이스에 상기 저항(R15)과 제너다이오드(ZD1)의 에노드를 연결하고, 상기 제너다이오드(ZD1)의 케노드를 상기 공통단자(500)에 연결하며, 상기 트랜지스터(Q12)의 에미터를 제2출력단자(400)에 연결시켜 부(-)출력을 발생하도록 부(-)출력회로(B)로 구성됨을 특징으로 하는 DC-DC컨버터 회로.