KR900001318Y1 - 다출력 직류-직류 콘버어터 회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

다출력 직류-직류 콘버어터 회로

제1도는 종래의 다출력 직류 - 직류 콘버어터.

제2도는 종래의 자력 발진 직류 - 직류 콘버어터.

제3도는 본 고안의 회로도.

제4도는 본 고안의 각부 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1~ N : 펄스폭 변조 제어부 2 : 자려발진 스위칭부

3 : 피드백 제어부 5 : 방형파 발진기

6 : 적분기 7 : 오차증폭기

8 : 비교기 9, 10 : 드라이브회로

SSW₁₁~ SSW_1N: 반도체스위치 T : 트랜스

R₁₂~ R_N2: R₁₁~ R_N1: 저항 DF₁~ DF_N: 다이오드

AN : 앤드게이트

본 고안은 종래의 다출력 직류 - 직류 콘버어터가 가장 정밀도가 요구되는 출력을 중심으로 1차측을 제어해주므로써 발생되는 타 출력 제어의 부정확성을 각 출력의 2차측을 독립적으로 제어하여 개선해 주도록 한 다출력 직류 - 직류 콘버어터 회로에 관한 것이다.

종래에는 제1도와 같은 다출력 직류 - 직류 콘버어터에서 안정된 출력을 얻기 위하여 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation : PWM)제어방식을 사용하고 있으나 이와같은 방식은 가장 정확도가 요구되는 출력(#1)을 중점적으로 제어해 주므로써 그 이외의 타 출력(#N)에 대하여는 높은 정밀도의 제어가 어렵게 된다.

또한 제어의 중심이 되는 출력(#1)에 단락등의 이상이 발생하게 되면 그 이외의 타 출력(#N)에 단락의 영향이 파급되게 되는 결점이 있었다.

또한 제2도에서와 같은 종래의 자려 발진 직류 - 직류 콘버어터에서는 자려 발진 스위칭부(2)의 제어소자로 마그앰프(M₁)(M₂)를 사용하고 있는바 이러한 마그앰프(M₁)(M₂)는 제작상의 공수가 많은 어려움이 따르고 자려 발진 직류 - 직류 콘버어터는 설계상의 어려움과 저온시에는 기동이 어렵게 되는 단점이 있는 것이다.

본 고안은 이와같은 점을 감안하여 직류 - 직류 콘버어터의 1차측은 방형파 발진기를 사용하여 일정한 주기로 스위칭시키고 2차측의 정류부를 반도체 스위치로 구성하여 1차측 스위칭 시간에 동기되어 반도체 스위치가 동작되도록 하므로써 각 출력마다 독립적으로 펄스폭 변조 제어를 시행하도록 하여 정밀도가 높은 다출력을 얻을 수 있도록 한 다출력 직류 - 직류 콘버어터 회로로써 이를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 종래의 다출력 직류 - 콘버어터로써 가장 정확도가 요구되는 출력(#1)에 대하여 펄스폭 변조제어(1)를 행하여 1차측 제어용 트랜지스터(TR₁)의 베이스측 바이어스 전위를 제어해주도록 구성하므로써 출력(#1)이외의 타출력(#N)의 정밀제어가 어렵고 중심출력(#1)에 단락등의 이상이 발생하면 그 이외의 타출력(#N)에도 영향을 미치게 된다.

그리고 제2도는 종래의 자려 발진 직류 - 직류 콘버어터로써, 자려발진 스위칭(2)의 출력이 제어 소자인 마그앰프(M₁)(M₂)를 통하여 출력되는 바 출력을 피드백 제어부(3)로써 피드백(Feed Back)시켜 주도록 하되 마그앰프(M₁)(M₂)의 제작 및 설계에 어려움이 많고 잡음이 많이 생기는 결점이 있는 것이다.

제3도는 본 고안의 회로도로서 직류 콘버어터의 1차측에 트랜지스터와 SCR 및 GTO 등으로 구성되는 반도체스위치(SSW₁₀)를 연결하여 방형파 발진기(5)의 출력이 인가되는 드라이브 회로(9)에 의하여 "온" "오프" 동작이 제어되게 구성하고 동시에 방형파 발진기(5)의 출력은 앤드게이트(AN)의 일측에 인가됨과 동시에 적분기(2)를 통하여 적분된 후 펄스폭 변조 제어부(1)의 비교기(8)에 인가되게 구성한다.

그리고 직류 콘버어트의 2차측 출력(#1)의 출력전압(V_O1)은 저항(R₁₁)(R₁₂)으로 분배된후 기준전압(V_ref) 이 인가되는 오차증폭기(7)에 인가되어 증폭된 후 비교기(8)에서 적분기(6)를 통과한 적분신호와 비교되어 앤드게이트(AN)를 통한 후 드라이브 회로(10)에 인가되게 펄스폭 변조 제어부(1)를 구성하되 드라이브회로(10)의 출력은 반도체 스위치(SSW₁₁)의 "온" "오프"를 제어해 주도록 구성한다.

또한 트랜스(T) 의 2차측에 연결된 출력(#1)이외의 또 다른 출력(#N)에는 각각의 반도체 스위치(SSW_1N)를 연결하여 펄스폭 변조제어부(1)와 동일하게 구성된 펄스폭 변조제어부(N)에 의하여 제어되게 구성한다.

즉 트랜스(T₁)의 2차측 다출력(#₁~#_N)은 각각의 반도체 스위치(SSW₁₁~SSW_1N)의 구동에 의해 출력되게 되며 이러한 반도체 스위치(SSW₁₁~SSW_1N)는 펄스폭 변조 제어부(1~N)에 의하여 제어되게 구성된다.

이때 직류 콘버어터의 1차측의 반도체 스위치(SSW₁₀)와 2차측의 반도체스위치(SSW₁₁~SSW_1N)는 방형파 발진기(5)의 출력에 동기되어 동작할 수 있도록 트랜지스터는 SCR 또는 GTO 등으로 구성되어 드라이브회로(9)(10)의 출력에 의하여 "온" "오프" 되게 되며 드라이브 회로(9)(10)는 방형파 발진기(5)의 방형파 출력을 반도체 스위치를 구동시키기에 충분한 전류로 드라이브시키는 일반적인 회로 구성으로 결국 반도체 스위치(SSW₁₀~SSW_1N)는 드라이브 회로(9)(10)에서 하이레벨이 인가될 때 "온"되고 로우레벨이 인가될 때 "오프"되게 된다.

이와같이 구성된 본 고안에서는 제1도의 종래의 다출력 직류 - 직류 콘버어터와 제2도의 종래의 자려발진 직류 - 직류 콘버어터에는 전술한 바와 같이 중심출력(#1) 의 변동이 그 이외의 타 출력(#N)에 영향을 미치게 되고 마그앰프(M₁)(M₂)의 제작이 쉽지 않으며 또한 자려 발진 스위칭부(2)는 설계상의 어려움과 저온시에는 기동이 곤란하게 되는 단점이 있었다.

그러므로 제3도와 같은 회로를 구성하여 이를 해결하고자 하였다.

직류 콘버어터어의 각 출력(#1~#N)의 2차측 정류부의 반도체 스위치(SSW₁₁~SSW_1N)가 "오프"일 경우 1차측의 반도체 스위치(SSW₁₀)는 방형파 발진기(5)에서 발진되는 제4조의 (A)에서와 같은 주기(T)의 방형파 출력이 드라이브 회로(9)를 통하여 인가되는 펄스에 의해 주기(T)로 "온-오프"동작이 제어되는데 드라이브 회로(9)에서 반도체 스위치(SSW₁₀)의 구동을 제어하여 반도체 스위치(SSW₁₀)가 "온"일 경우에는 트랜스(T) 의 권선(TW₁)에 자기 에너지를 저장하고 "오프"일 경우에는 권선(TW_B)과 다이오드(D₁₀)에 의하여 권선(TW₁)에 저장된 에너지를 전원측으로 인가시켜 주게되며 이때 출력(#1~#N)에는 파우어를 공급하지 않게 된다.

즉 1차측 반도체 스위치(SSW₁₀)가 "온"일 경우 2차측 정류부의 반도체 스위치(SSW₁₁~SSW_1N)가 "온"인 기간(제4도의 (E)에서와 같이(ToN1.TonN인 기간)동안 트랜스(T)의 1차측에서 2차측으로 권선(TW₁)과 권선(TW₂₁)(TW_2N)간의 자기적 결합에 의하여 파우어가 전달된다.

이는 여파부에 전압이 인가되고 1차측 반도체 스위치(SSW₁₀)가 "오프"될 때 2차측 반도체 스위치(SSW₁₁~SSW_1N)도 동기되어 "오프"되어 프리휠링 다이오드(DF₁~DF_N)가 도통되어 0볼트의 전압이 여파부에 인가되게 되므로써 이 펄스형 전압은 여파부에서 평활되어 직류 전압이 출력되게 된다.

이때 2차측의 반도체 스위치(SSW₁₁~SSW_1N)는 각각 변조 제어부(1~ N)에 의하여 각 출력(#1~#N)마다 독립적으로 제어되게 되는데 이하 펄스폭 변조 제어부(1)를 설명하고 이와 동일한 구성의 타 펄스폭 제어부(N)의 설명은 생략한다.

즉 방형파 발진기(5)의 제4도의 (A) 에서와 같은 주기(T)를 갖는 방형파 파형은 드라이브 회로(9)를 통하여 1차측 반도체 스위치(SSW₁₀)의 "온-오프"를 제어해 줌과 동시에 앤드게이트(AN)의 일측과 적분기(6)에 인가되게 되며 적분기(6)에서는 방형파를 적분시켜 제4도의 (B)에서와 같이 적분된 삼각 파형을 출력시켜 비교기(8)의 일측에 인가시켜 주게 된다.

그리고 출력(#1)단의 출력전압(V_O1)은 저항(R₁₁)(R₁₂)에 의해 분압되어 타측으로 기준전압(V_ref)이 인가되는 오차증폭기(7)의 일측에 압력되므로써 오차증폭기(7)에서는 제4도의 (B)에서의 C₁과 같이 두 전압의 차가 증폭되어 출력된 후 비교기(8)의 타측에 인가되게 된다.

즉 출력(#1)측의 출력전압(V_O1)은 저항(R₁₁)(R₁₂)으로 분배된후 오차증폭기(7)에 인가되어 기준전압(Vref)과의 차전압을 증폭시켜 비교기(8)의 타측에 인가시키게 된다.

따라서 비교기(8)에서는 적분기(6)에서 인가되는 제4도의 (b)에서와 같은 파형과 오차증폭기(7)에서 인가되는 제4도의 (b) 에서의 C과 같은 파형을 비교 증폭시켜 제4도의 (c) 에서와 같은 파형을 출력시키게 되며 이러한 비교기(8)의 출력파형은 앤드게이트(AN)의 타측에 인가되어 방형파 발진기(5)의 출력과 함게 논리곱되어 제4도의 (e)에서와 같은 파형을 출력시키게 된다.

그러므로 제4도의 (e) 에서와 같은 앤드게이트(AN)의 출력은 드라이브 회로(10)를 통한후 2차측 반도체 스위치(SSW₁₁)의 "온-오프"를 제어시켜 주게되는 것으로 드라이브 회로(10)에서 반도체 스위치(SSW₁₁)를 "온" 시키는 기간이 클수록 출력전압(V_O1)이 증가하게 되고 반도체 스위치(SSW₁₁)가 "온"되는 기간이 짧을수록 출력 전압(V_O1)이 감소하게 되는 것이다.

즉 출력전압(V_O1)이 ()V_ref와 같을 경우에는 제4도의 (E)에서와 같이 반도체 스위치(SSW₁₁)를 "온"키는 기간인 TON₁이 일정하게 되고 ()V_ref보다 작을 경우에는 이에 대응하여 TON₁이 증가하며 ()V_ref보다 클 경우에는 TON₁이 이에 대응하여 감소하게 되므로써 출력전압(V_O1)은 일정하게 제어되는 것이다.

이와같이 출력전압(V_O1)의 변화를 감지하여 펄스폭 변조 제어부(10)의 출력 펄스폭을 변화시킴으로써 펄스폭 변조제어부(10)의 출력에 의해 "온""오프"되는 반도체 스위치(SSW₁₁)의 "온""오프"가 제어되어 출력전압(Vo₁)이 낮아질 경우에는 반도체 스위치(SSW₁₁)의 "온"기간을 증가시켜 출력전압(Vo₁)을 상승시키고 출력전압(Vo₁)이 상승될 경우에는 반도체 스위치(SSW₁₁)의 "온" 기간을 감소시켜 출력전압(V_O1)을 감소시킴으로써 출력전압(V_O1)을 일정하게 출력시킬 수 있는 것이다.

그리고 출력(#1)을 상기와 같이 펄스폭 변조제어부(1)를 통하여 독립적으로 펄스폭 제어는 행하여 주므로써 출력 전압(V_O1)을 안정화시키는 방식과 동일하게 다단의 출력(#2~#N)을 상기와 같이 다단의 펄스폭 변조제어부(2-N)를 독립적으로 구성시켜 주어 각 출력전압(V_O2~V_ON)을 항상 일정하고 정밀한 출력 전압으로 제어할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 고안은 다출력 직류 - 직류 콘버어터에서 1차측은 방형파 발진기(5)의 방평파 출력이 드라이브 회로(9)를 통한 후 반도체 스위치(SSW₁₀)를 일정주기로 스위칭 시켜주고 2차측 정류부는 트랜지스터, SCR,GTO 등으로 구성된 반도체 스위치(SSW₁~SSW_1N)를 각 출력(#1~#N)마다 독립적으로 구성한 후 반도체 스위치(SSW₁~SSW_1N)를 1차측 반도체 스위치(SSW₁₀)의 스위칭에 동기시켜 각 출력(1~#N)마다 독립적으로 구성된 펄스폭 변조제어부(1~N)에 의해 "온-오프"되어 정밀도가 높은 다 출력 안정화 전원을 얻을 수 있도록 한 것으로서 설계가 쉽고 신뢰성이 있으며 정밀도가 높은 다 출력 직류 - 직류 콘버어터를 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 다출력 직류 - 직류 콘버어터 회로에 있어서, 트랜스(T)의 1차측에 드라이브 회로(9)를 거친 방형파 발진기(5)의 출력으로 제어되는 반도체 스위치(SSW₁₀)를 구성하고 2차측에는 각 출력(#1~#N)에 반도체 스위치 (SSW₁₁~SSW_1N)를 연결하되 2차측 출력전압(V_O1-V_ON)을 오차증폭기(7)에서 기준전압과의 차전압으로 증폭시킨후 적분기(6)에서 적분된 방형파 발진기(5)의 출력과 비교기(8)에서 비교되게 하고 상기 비교기(8)의 출력이 방형파 발진기(5)의 출력과 함께 앤드게이트(AN)를 통하여 드라이브 회로(10)에 인가되게 펄스폭 변조제어부(1~N)를 구성하며 상기 펄스폭변조제어부(1~N)의 드라이브 출력으로 반도체 스위치(SSW₁₁~SSW_1N)의 구동이 제어되게 구성한 다출력 직류 - 직류 콘버어터 회로.