KR910003786B1 - Developing power factor of ac/dc converter - Google Patents

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KR910003786B1
KR910003786B1 KR1019880005557A KR880005557A KR910003786B1 KR 910003786 B1 KR910003786 B1 KR 910003786B1 KR 1019880005557 A KR1019880005557 A KR 1019880005557A KR 880005557 A KR880005557 A KR 880005557A KR 910003786 B1 KR910003786 B1 KR 910003786B1
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Abstract

Circuit offers advantages of minimum harmonic noise, compact size, and light weight as well as improving power factor (D.F), while the old method using step-up converter scheme has disadvantages of heavy weight, low reliability and high cost even if ach ieving high p.f.. This method basically consists of diodes (D51- D53,D61,D62) and condensers (C1,C1',C2,C2'). When the full- wave rectified voltage increases, current (iC1,iC2) flows through the condensers (C1,C2',C2,C2') to charge. Condenser voltages (Vc2,Vc1') are (1/3)Vsp(Vsp: peak of AC voltage), which means the ripple of VRL is less than (1/3) Vsp assuming C1= (1/2)C2 and C2'= (1/2)C1', and p.f is 0.85-0.95. this circuit doesn't adopt any active component such as switching transistor, and then increases reliability and makes design easy.

Description

교류/직류콘버터의 역률개선회로Power factor improvement circuit of AC / DC converter

제 1 도는 종래 콘텐서입력형 전원장치의 정류회로도.1 is a rectification circuit diagram of a conventional capacitor input power supply device.

제 2 도는 제 1 도에 도시된 회로의 전압과 전류관계를 나타낸 파형도.2 is a waveform diagram showing the voltage and current relationship of the circuit shown in FIG.

제 3 도는 종래의 스텝-업 스위칭콘버터(Step -up Switching Conventer)에 의한 역률개선회로도.3 is a power factor improvement circuit diagram of a conventional step-up switching converter.

제 4 도는 제 3 도에 도시된 회로의 전압과 전류관계를 나타낸 파형도.4 is a waveform diagram showing the voltage and current relationship of the circuit shown in FIG.

제 5 도는 콘덴서와 다이오드에 의해 정류기의 역률개선을 실시한 종래의 역률 개선회로도5 is a conventional power factor improvement circuit diagram for improving the power factor of a rectifier by a capacitor and a diode.

제 6 도는 제 5 도에 도시된 회로의 전압과 전류관계를 나타낸 파형도.6 is a waveform diagram showing the voltage and current relationship of the circuit shown in FIG.

제 7 도는 본 발명에 따른 콘버터의 역률개선을 실시한 기본회로도.7 is a basic circuit diagram showing a power factor improvement of the converter according to the present invention.

제 8 도는 제 7 도에 도시된 회로의 전압과 전류관계를 나타낸 파형도.8 is a waveform diagram showing the voltage and current relationship of the circuit shown in FIG.

제 9 도는 본 발명의 실시예에 있어서, N=4일 때를 나타낸 회로도.9 is a circuit diagram showing a case where N = 4 in the embodiment of the present invention.

제 10 도는 본 발명의 실시예에 있어서, N=5일 때를 나타낸 회로도.10 is a circuit diagram showing when N = 5 in the embodiment of the present invention.

제 11 도는 본 발명의 따른 역률개선회로를 일반화하여 나타낸 회로도.Figure 11 is a circuit diagram showing a generalized power factor improvement circuit according to the present invention.

제 12 도는 제 11 도에서 N의 변화에 따른 직류부하단의 전압파형도.12 is a voltage waveform diagram of a DC load stage according to a change in N in FIG. 11.

제 13 도는 본 발명의 또 다른 실시예.13 is another embodiment of the present invention.

제 14 도는 본 발명을 적용한 스위칭콘버터의 일실시예이다.14 is an embodiment of a switching converter to which the present invention is applied.

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

DB : 정류기 C1, C2, C3, C4: 콘덴서DB: Rectifier C 1 , C 2 , C 3 , C 4 : Condenser

D1, D2, D3, D4, D5 : 다이오드 RL : 부하D1, D2, D3, D4, D5: Diode RL: Load

ic1, ic2 : 충전전류 ip : 충전전류의 최대값ic1, ic2: charging current ip: maximum value of charging current

본 발명은 교류를 변환하여 필요한 직류 전원을 공급하기 위한 교류/직류 스위칭콘버터의 역률개선회로에 관한 것으로, 특히 고조파 노이즈(Noise)를 최소화하면서 소형화 및 경량화된 전원장치의 역률(Power Factor)을 개선시키도록 된 역률개선회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power factor improvement circuit of an AC / DC switching converter for converting AC to supply necessary DC power, and in particular, to improve power factor of a miniaturized and lightweight power supply device while minimizing harmonic noise. To a power factor improving circuit.

최근 반도체의 발달이 고도화됨에 따라 수100[KHz] 에서 수[MHz]에 달하는 고주파인버터가 개발되어 종래 쓰여지고 있던 전원장치에 비해 무게가 훨씬 가볍고, 성능이 우수한 전원장치들이 출현하고 있다.Recently, with the development of semiconductors, high frequency inverters ranging from a few hundred [KHz] to several [MHz] have been developed, and power devices having much lighter weight and superior performance than conventional power supplies have emerged.

그러나 이러한 전원 장치들은 직류 전원전압의 리플정도에 따라 그 특징이 매우 민감하게 변화되므로, 리플전압의 크기를 작게 할 목적으로 직류전원양단에 부득이 대용량의 콘덴서를 접속시켜 평활회로를 구성시켜 놓은 것이 일반적인 바, 그렇게 되면 상기 콘덴서의 충전전류때문에 AC 입력측역률이 약 0.55~0.60정도로 되는 등 AC 입력공급의 효율이 현저히 감소된다고 하는 문제점이 있게 된다.However, since the characteristics of these power supply devices change very sensitively depending on the ripple level of the DC power supply voltage, it is common to construct a smoothing circuit by connecting a large capacity capacitor at both ends of the DC power supply for the purpose of reducing the magnitude of the ripple voltage. Then, there is a problem that the efficiency of the AC input supply is significantly reduced such that the AC input power factor is about 0.55 to 0.60 due to the charging current of the capacitor.

이를 예시된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in detail based on the illustrated drawings.

제 1 도에 도시된 바와같이 종래 콘덴서입력형 전파정류회로는 정(正)의 반사이클(cycle)동안 다이오드(D1,D4)가 도통되고, 부(負)의 반사이클에서는 다이오드(D2,D3)가 도통해서 제 2 도(b)에 도시된 바와같이 180°씩 반복되는 사인파형(sine wave)의 맥류가 된다. 그러나, 이대로는 전압이 0[V]가 되는 점이 발생하기 때문에 콘덴서(C)를 접속시켜 평활회로를 구성하게 된다.As shown in FIG. 1, in the conventional capacitor input type full-wave rectifying circuit, diodes D1 and D4 are conducted during a positive half cycle, and diodes D2 and D3 in a negative half cycle. ) Conducts to form a sinusoidal pulse that is repeated by 180 ° as shown in FIG. 2 (b). However, since the voltage becomes 0 [V] in this manner, the capacitor C is connected to form a smoothing circuit.

따라서 맥류전압이 상승하는 기간(t1)은 상기 콘댄서에 충전되어져 있는 전압(VC)보다도 다이오드회로를 통해 공급되는 맥류의 전압쪽이 높은 기간이 되기 때문에 충전전류(ic)가 흐르게 되고, 반대로 맥류의 전압이 하강하는 기간(t2)에서는 콘덴서(C)측 전압이 높기 때문에 충전전류(ic)는 흐르지 않고 부하(RL)와 콘덴서(C)의 시정수로 정해지므로, 출력전류(Io)가 커지면 커질수록 리플전류도 증가한다. 따라서, 제 1 도의 콘덴서입력형 정류회로에서는 제 2 도(b)와 같이 반드시 t1〈t2로 되고 , 통상적인 경우에는 그 비율이 1 : 5 정도로 된다.Therefore, the period t1 during which the pulse voltage rises is higher than the voltage VC charged in the condenser, so that the voltage of the pulse current supplied through the diode circuit is higher than the voltage VC, and the charging current ic flows. In the period t2 at which the voltage falls, the voltage on the capacitor C side is high, so that the charging current ic does not flow and is determined by the time constants of the load RL and the capacitor C. Therefore, when the output current Io becomes large, The larger the ripple current increases. Therefore, in the condenser input rectifier circuit of FIG. 1, as in FIG. 2 (b), t1 < t2 is normally used, and the ratio is usually about 1: 5.

그러므로, 제 2 도(a)와 같이 충전전류(ic)의 피크치(ip)는 부하전류(Io)에 대한 비율로 증가하게 된다. 물론 이 경우 콘덴서충전전류(ic)의 평균치는 항상 부하전류(Io)와 비슷하지 않으면 안되므로, 그 실효치(IC)는Therefore, as shown in FIG. 2A, the peak value ip of the charging current ic increases at a ratio with respect to the load current Io. Of course, in this case, the average value of the capacitor charging current (ic) must always be similar to the load current (Io), so the effective value (IC) is

Figure kpo00001
Figure kpo00001

(여기서 T는 주기로서 T= t1+ t2이다 )로 표시되어 매우 크다.(Where T is a period T = t1 + t2) and is very large.

그리고 콘덴서에 흐르는 충전전류(ic)는 다이오드를 통해 입력단에서 공급되므로 입력전류가 된다.And since the charging current (ic) flowing through the capacitor is supplied from the input terminal through the diode becomes an input current.

따라서 AC 입력측의 역률(cosψ)을 나타내면,Therefore, when the power factor (cosψ) on the AC input side is expressed,

Figure kpo00002
Figure kpo00002

(여기서 W는 소비전력이고, V와 A는 AC 입력측의 전압과 전류의 실효치이다)로 되는 바, AC 입력측의 역률(cosψ)이 악화되게 되며, 이 값은 0.55~0.60 정도로 된다.(W is power consumption, and V and A are effective values of voltage and current on the AC input side.) The power factor (cos ψ) on the AC input side is deteriorated, and this value is about 0.55 to 0.60.

상기한 바와 같이 제 1 도의 콘덴서입력형 정류회로는 DC전압의 리플분을 작게 하기 위해서 사용된 콘덴서(C)의 충전전류때문에, 역률이 매우 낮게 되는 문제점이 있게 된다.As described above, the capacitor input rectifier circuit of FIG. 1 has a problem in that the power factor is very low because of the charging current of the capacitor C used to reduce the ripple of the DC voltage.

상기와 같은 문제점을 보완할 목적으로 제 1 도의 단자(1,2)사이에 직렬로 코일(coil)을 삽입하는 쵸크(choke)입력형도 있지만, 이와 같은 경우에는 대형의 코일이 필요로 되기 때문에 소형, 경량화가 요구되는 전원회로에서는 그다지 사용되고 있지 않다.Some choke input types in which coils are inserted in series between the terminals 1 and 2 of FIG. 1 for the purpose of compensating the above problems, but in such a case, a large coil is required because it requires a large coil. In power supply circuits requiring weight reduction, they are not used very much.

여기서 코일의 크기(size)를 최소화하면서 AC입력측의 역률을 개선하기 위한 방식으로서, 종래의 스텝 업 스위칭콘버터를 이용한 방식을 제 3 도에 도시해 놓았는 바, 이 방식의 구성은 크게 세부분으로 나눌수 있다. 즉, 변압기 (T1)와 전파정류다이오(D1~D4)로 구성되어 있는 단상정류부분과, 코일 (L)과 스위칭트렌지스터(Q), 블록킹다이오드( Blocking Diode : D) 및 콘덴서(C)로 구성되어 있는 스텝업 콘버터의 기본이 되는 부분 및, 변류기 (CT)와 변압기 (T2), 브릿지다이어드(Bridge-Diode)(D32,D33), 분압기(P), 윈도우비교기(Window Comprator) (WC) 및 전류증폭기(IE)로 구성되는 스위칭트렌지스터(Q)의 제어부분의 3개부분으로 나눌 수 있다.Here, as a method for improving the power factor of the AC input side while minimizing the size of the coil, a method using a conventional step-up switching converter is shown in FIG. 3, and the configuration of the method can be largely divided into details. have. That is, it consists of a single-phase rectification part composed of a transformer (T1) and full-wave rectification diodes (D1 to D4), a coil (L), a switching transistor (Q), a blocking diode (D), and a capacitor (C). Basic part of the step-up converter, current transformer (CT), transformer (T2), bridge-diode (D32, D33), voltage divider (P), window comparator (WC) And a control portion of the switching transistor Q, which is composed of a current amplifier IE.

이 방식에 있어서, 입출력되는 전압과 전류는 제 4 도에 도시하였고, 그 동작에 대한 기술은 1987년 I.E.E.E 산업응용 학술회보에 게재된 "Unity Power Factor Single Phase power Conditioning"(단상단위역률조절 )에 상세히 기술되어 있는 바, 이 회로의 기본동작은 다음과 같이 크게 두가지로 구분할 수 있다. 즉, 그 하나는 스위칭트렌지스터(Q)가 온(ON)되고 블록킹다이오드(D)는 오프(off)되는 구간으로서, 이때는 미리 설정된 전류상한치(iu)까지 전류가 증가하게 되고, 다른 하나는 스위칭트렌지스터(Q)가 오르되고 블록킹다이오드(D)는 도통되는 구간으로서, 이때는 전류하한치 (iL)까지 전류가 감소하게 된다. 이에 따라 입력전류(i)가 기설정된 폭으로 제함됨으로써, 그 전류의 실효치가 조절되어 상기 식(2)으로 표현되는 역률이 개선되게 된다.In this way, the input and output voltages and currents are shown in FIG. 4, and the description of the operation is described in "Unity Power Factor Single Phase Power Conditioning" published in IEEE Industrial Application Conference, 1987. As described in detail, the basic operation of this circuit can be divided into two types as follows. That is, one is a period in which the switching transistor Q is turned on and the blocking diode D is turned off. In this case, the current increases to a preset upper current limit iu, and the other is the switching transistor. (Q) is raised and the blocking diode (D) is a conductive section, the current is reduced to the current lower limit (iL) at this time. Accordingly, the input current (i) is limited to a predetermined width, the effective value of the current is adjusted to improve the power factor represented by the formula (2).

그러나, 이 방식에 있어서는 입력측의 역률이 높아져서 전력공급의 효율이 좋아지기는 하지만, 본질적으로 스텝업 콘버터원리를 이용하고 있기 때문에 그 시스템이 복잡화되고 변압기류가 많아 무게가 무거울 뿐만 아니라, 트렌지스터의 스위칭특성을 이용하고 있기 때문에 신뢰성이 낮고, 고가격이 요구되는 단점이 있게 된다.However, in this method, although the power factor of the input side is increased to improve the power supply efficiency, inherently using the step-up converter principle, the system is complicated, the transformers are heavy, and the weight of the transistor is switched. Because of the use of the characteristics, there is a disadvantage that low reliability and high price is required.

따라서 제조원가가 적게 들고, 신뢰도가 높은 콘덴서와 다이오드에 의한 역률개선을 실시한 제 5 도에 도시된 바와같은 회로가 제안된 바 있다. 이 회로는 콘덴서(C1, C1')와 다이오드(D51, D52)의 매우 간단한 구성으로 직류부하단의 리플 전압크기를 교류입력 전압최대치(Vsp)의 절반정도로 유지할 수 있고, 또한 AC입력측의 역률을 제 1 도에 도시된 종래의 콘덴서입력형 정류회로보다 높일 수 있도록 된 것이다. 즉, 콘덴서(C1)와 콘덴서(C1')의 크기를 같게 하였을 때 브릿지다이오드(DB)를 통해 전파전류된 전압의 상승 구간에서 콘덴서(그림)에 각각 1/2Vsp 크기의 전압이 충전되고, 다음 상승구간에서는 콘덴서(C1')의 충전전압보다 전파정류의 맥류전압이 더 클 때만 충전되므로, 충전전류의 크기가 감소하고 상기 식 (2)로 표현되는 AC입력역률이 향상되게 된다.Therefore, a circuit as shown in FIG. 5 in which power factor is improved by a capacitor and a diode having low manufacturing cost and high reliability has been proposed. This circuit has a very simple configuration of capacitors (C 1 , C 1 ') and diodes (D5 1 , D5 2 ), which can maintain the ripple voltage level at the DC load stage at about half of the maximum AC input voltage (Vsp). The power factor on the input side can be made higher than that of the conventional capacitor input rectifier circuit shown in FIG. That is, when the size of the capacitor C 1 and the capacitor C 1 is the same, a voltage of 1 / 2Vsp is charged to the capacitor (Fig.) In the rising section of the voltage propagated through the bridge diode D B. In the next rising section, the charging current is only charged when the pulsating voltage of the full wave rectification is greater than the charging voltage of the capacitor C 1 ′, thereby reducing the magnitude of the charging current and improving the AC input power factor represented by Equation (2). .

그러나 제 5 도에 의한 종래의 역률개선회로는 직류부하단 전압(VRL)의 리플전압크기가 1/2 Vsp 정도로서, 제 6 도(b)에 도시된 바와 같이 매우 크므로 실제 고주파스위칭콘버터에 적용하기가 곤란하다는 문제점이 있게 된다.However, the conventional power factor improvement circuit according to FIG. 5 is applied to an actual high frequency switching converter because the ripple voltage of the DC load voltage VRL is about 1/2 Vsp and is very large as shown in FIG. There is a problem that it is difficult to do.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 상기 문제점과 종래의 스텝업 콘버터에 의한 방식의 단점을 해소하면서, 직류부하단 전압(VRL)의 리플을 보다 적게 하여 고주파스위칭콘버터의 효율에 증대한 영향을 끼치는 고주파발생을 최소화하고, 소형, 경량으로서 경제적이고도 신뢰도가 높은 전원을 공급하도록 된 전원 공급장치의 역률개선회로를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been invented to solve the above problems, while eliminating the problems and the disadvantages of the conventional step-up converter, while reducing the ripple of the DC load voltage (VRL) of the high frequency switching converter It is an object of the present invention to provide a power factor improvement circuit of a power supply device that minimizes high frequency generation that has an increased effect on efficiency, and supplies an economical and reliable power source with small size and light weight.

이하, 본 발명의 구성 및 작용, 효과를 예시된 도면에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration, operation, and effects of the present invention will be described in detail with reference to the illustrated drawings.

본 발명은 다이오드( D1~D4)로 구성됨과 더불어 교류입력전원을 전파전류하는 브릿지정류회로(DB)와 : 이 브릿지정류회로(DB)의 양극사이에 직렬접속된 제 1충전용 콘덴서(C1)와 역전류방지용 다이오드(D61) 및 제 2충전용 콘덴서(C1')와, 상기 제1 및 제2충전용 콘덴서(C1, C1')에 충전되어 있는 전하를 방전시키기 위한 방전용 다이오드(D5, D52)로 구성된 충방전용 회로를 갖추어서 구성된 교류/직류콘버터의 역률개선회로에 있어서, 상기 충방전용 회로가 병렬로 복수단 설치됨과 더불어, 각 충방전용회로의 방전용 다이오드(D51, D52, …, D5K, D5N) 및 역전류방지용 다이오드(D61, D62, …, D6K)가 상기 브릿지정류회로(D) 양극 사이에 직렬로 접속되어 방전용 전류통로를 이루고 있는 것을 특징으로 한다.The present invention is composed of a diode (D1 ~ D4) and the bridge rectifier circuit (D B ) for propagating the AC input power and: a first charge capacitor connected in series between the positive pole of the bridge rectifier circuit (D B ) ( C 1 ), the reverse current prevention diode (D6 1 ) and the second charge capacitor (C 1 '), and the charge charged in the first and second charge capacitors (C 1 , C 1 ') to discharge In the power factor improvement circuit of the AC / DC converter having the charge / discharge circuit composed of the discharge diodes (D5, D5 2 ) for the discharge, the charge / discharge circuits are provided in parallel in multiple stages, and for discharge of each charge / discharge circuit. The diodes D5 1 , D5 2 ,..., D5 K , D5 N and the reverse current prevention diodes D6 1 , D6 2 ,..., D6 K are connected in series between the anodes of the bridge rectifier circuit D for discharge. It is characterized by forming a current path.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 기본적으로 다이오드와 콘덴서를 사용하여 리플전압의 크기를 최소화함으로써, 고주파콘버터에서 발생될 수 있는 각종 노이즈를 줄일 뿐만 아니라, 교류입력측의 역률을 향상시키도록 되어 있다.According to the present invention configured as described above, by basically minimizing the magnitude of the ripple voltage using a diode and a capacitor, not only various noises that may be generated in the high frequency converter, but also improve the power factor of the AC input side.

본 발명의 회로도인 제 7 도를 참고하여 본 발명을 좀 더 상세히 기술하면, 본 발명의 기본구성은 다이오드(D51~D53, D61, D62)와 콘덴서(C1, C1', C2, D2')들로 되어 있으며, 브릿지다이오드(DB)를 통해 전파정류된 전압의 상승구간에서 콘덴서(C1, C1', C2, C2')에 충전전류(ic1, ic2)가 흘러서 각 콘덴서(C1, C1', C2, C2')에 일정전압이 충전되는데, 이때 콘덴서(C1, C2')의 크기를 콘덴서(C2, C1')크기의 1/2로 정하게 되면, 콘덴서(C1, C2')의 양단전압(VC1, VC2')은Referring to the present invention in more detail with reference to Figure 7 of the circuit diagram of the present invention, the basic configuration of the present invention is a diode (D5 1 ~ D5 3 , D6 1 , D6 2 ) and a capacitor (C 1 , C 1 ', C 2, D 2 'and is in s), the bridge diode (D B) of the capacitor in the rising period of the full wave rectified voltage from (C 1, C 1', C 2, C 2 ') charge current to (ic1, ic2) flows to each capacitor (C 1 , C 1 ', C 2 , C 2 ') is charged a constant voltage, at this time the size of the capacitor (C 1 , C 2 ') to the capacitor (C 2 , C 1 ') If it is set to 1/2 of the size, the voltages VC 1 and VC 2 ′ of the capacitors C 1 and C 2 ′ are

Figure kpo00003
Figure kpo00003

(여기서, Vsp는 교류입력전압의 최대값이다)로 표시되며, 콘덴서(C2, C1')의 양단전압(VC2, VC1')은(Where Vsp is the maximum value of the AC input voltage), and the voltages VC 2 and VC 1 'between the capacitors C 2 and C 1 ′ are

Figure kpo00004
로 된다.
Figure kpo00004
It becomes

따라서, 부하(RL)의 양단전압(VRL)이 (2/3)Vsp로 유지되도록, 즉 부하(RL)에 공급되는 직류전압의 리플분이 (1/3)Vsp 이하로 유지되도록 회로가 동작하게 된다. 또한 충전전류 (ic1, ic2)는 교류입력전압의 크기가 (2/3)Vsp보다 큰 구간에서만 흐르므로 교류입력전류(i)의 최대값이 제 8 도(a)에 도시된 바와같이 일정크기로 제한되는 효과가 있어, 상기 식(1)로 표현되는 교류입력전류(i)의 실효치 역시 감소되므로, 상기 식(2)으로 표현되는 역률(cosψ)이 0.85-0.95로 향상되도록 회로가 작동한다. 이대 부하양단전압(VRL)의 하한치(

Figure kpo00005
)는 제 8 도(b)에 도시된 바와 같이 (2/3)Vsp로 유지되는데, 그 원리는 각 콘덴서(C1, C1',C2, C2')에 축적되는 전하량(Qc)이 일정하게 유지되도록 다음과 같은식Therefore, the circuit is operated so that the voltage VRL across the load RL is maintained at (2/3) Vsp, that is, the ripple portion of the DC voltage supplied to the load RL is kept at (1/3) Vsp or less. do. In addition, since the charging currents ic1 and ic2 flow only in a section in which the magnitude of the AC input voltage is greater than (2/3) Vsp, the maximum value of the AC input current i is constant as shown in FIG. Since the effective value of the AC input current (i) represented by Equation (1) is also reduced, the circuit operates so that the power factor (cos ψ) represented by Equation (2) is improved to 0.85-0.95. . Lower limit of the maximum load across voltage (V RL )
Figure kpo00005
) Is maintained at (2/3) Vsp as shown in FIG. 8 (b), the principle of which is the amount of charge Qc accumulated in each capacitor C 1 , C 1 ′, C 2 , C 2 ′. So that it stays constant

Figure kpo00006
Figure kpo00006

[여기서 VC1, VC2, VC1', VC2'는 각 콘덴서(C1, C1', C2, C2')의 충전 전압이다]이 성립되고, 그렇기 때문에

Figure kpo00007
를 만족시켜야 된다.[Where VC1, VC2, VC1 ', and VC2' are charge voltages of the capacitors C1, C1 ', C2, and C2').
Figure kpo00007
Must satisfy.

그결과, 부하(RL)양단에 접속되는 콘덴서와 다이오드로 구성되는 렉(leg)의 개수를 N 이라할 때, 부하양 단전압의 하한치(VL)는As a result, when the number of legs consisting of a capacitor and a diode connected across the load RL is N, the lower limit value VL of the load-side short-circuit voltage is N.

Figure kpo00008
로 표시될 수 있다. 그런데, N=4일 경우를 제 9 도에 도시하였는데, 역시 상기 식(5)를 만족시키도록 각 콘덴서(C1~C3, C1'~C3')를 선정해야 한다. 즉, (QC1=QC2= QC3=QC3')를 만족해야 하고
Figure kpo00009
가 성립되도록 각 콘덴서(C1~C3, C1'~C3')의 용량을 선정해야 된다.
Figure kpo00008
It may be represented as. By the way, when N = 4 is shown in Figure 9, it is also necessary to select each capacitor (C 1 ~ C 3 , C 1 '~ C 3 ') to satisfy the above equation (5). That is, (QC 1 = QC 2 = QC 3 = QC 3 ')
Figure kpo00009
The capacity of each capacitor (C 1 ~ C 3 , C 1 '~ C 3 ') must be selected so that

이 결과 부하단 하한치전압 (

Figure kpo00010
)은
Figure kpo00011
가 된다.As a result, the load lower limit voltage (
Figure kpo00010
)silver
Figure kpo00011
Becomes

같은 원리를 적용하여 N=5일 경우를 제 10 도에 도시하였는데, 그 결과

Figure kpo00012
가 된다.Applying the same principle, the case where N = 5 is shown in FIG. 10. As a result,
Figure kpo00012
Becomes

따라서, N은 4에서 5로 증가됨으로써, 직류부하단 전압(VRL)의 리플 크기가 감소되는 것을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that N increases from 4 to 5, thereby reducing the ripple magnitude of the DC load voltage VRL.

상기와 같은 원리를 좀더 구체적으로 일반화한 회로를 제 11 도에 도시하였고, N의 변화에 따른 직류부하단(RL)의 전압파형을 제 12 도에 도시하였는 바, 여기서 K번째 랙의 콘덴서(CK)와 콘덴서(CK-1)의 크기는 다음 식(7)과 같이 표시될 수 있다.FIG. 11 illustrates a circuit generalizing the above-mentioned principle in more detail, and FIG. 12 shows a voltage waveform of the DC load stage RL according to the change of N, wherein the capacitor C of the Kth rack is shown in FIG. K ) and the size of the capacitor (C K-1 ) can be expressed as shown in the following equation (7).

Figure kpo00013
Figure kpo00013

[여기서, N이 짝수인 경우 K는 K=1,2,…,N/2까지 존재하고, N이 홀수인 경우 K는 K=1,2,…,(N+1)/2까지 존재한다.][Wherein if N is even, K is K = 1,2,... If N is present and N is odd, K is K = 1, 2,... Up to (N + 1) / 2]

이와 같이 본 발명에 따른 회로는 부하양단전압(RL)의 리플분의 크기를 최소화할 수 있는 특징이 있고, 그에 따라 본 발명의 회로는 각종 고주파스위칭콘버터의 직류전압하한치를 임의의 설계값으로 공급할 수 있게 되므로, 발생될 수 있는 각종 노이즈를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 역률 또한 현저히 개선할 수 있는 효과가 있다.As described above, the circuit according to the present invention has a feature of minimizing the magnitude of the ripple portion of the load-end voltage RL. Accordingly, the circuit of the present invention can supply the DC voltage lower limit values of various high frequency switching converters to an arbitrary design value. As a result, various noises that may be generated may be minimized as well as the power factor may be remarkably improved.

또한, 제 13 도는 초기 충전전류의 상승구간에서 전류의 최대값을 제한하고, 충전전류의 하강구간에서 코일(L)에 축전된 에너지[WL =(1/2)LI2(J)]를 부하(RL)에 공급하여, 부하양단전압 (VRL)의 하한치 (

Figure kpo00014
)를 상승시키는 효과가 있는 특징의 회로로서, 제 7 도의 회로를 좀 더 발전시킨 형태이다.FIG. 13 also limits the maximum value of the current in the rising section of the initial charging current and loads the energy [WL = (1/2) LI 2 (J)] stored in the coil L in the falling section of the charging current. The lower limit of the load end voltage VRL
Figure kpo00014
This circuit has the effect of raising), and the circuit of FIG. 7 is further developed.

또한 제 14 도는 본 회로에 따른 회로 (AA) 를 방전램프를 하기 위한 고주파공진형 인버터에 적용한 일실시예로서, 직류전압의 리플을 적게 함으로써, 방지 를 최소화하면서, 동시에 상기 식 (2)로 표현되는 교류입력역률(cosψ)을 0.9이상을 향상시킨 예로 것이다.FIG. 14 is an embodiment in which the circuit AA according to the present circuit is applied to a high frequency resonant inverter for discharging a discharge lamp. The ripple of the DC voltage is reduced, thereby minimizing prevention and simultaneously expressed by Equation (2). The AC input power factor (cosψ) is an example of improving 0.9 or more.

이와같이 본 발명은 그 기본구성이 다이오드와 콘덴서로 이루어져 구성이 매우 간단하면서 크기가 소형이고 무게가 가볍게 되어 있기 때문에 경제적으로 매우 우수한 특성을 가지고 있으며, 또한 스위칭트랜지스터와 같은 능동소자를 사용하지 않음으로써 장치의 신뢰도가 높으며, 설계가 간단하고, 또 직류전압의 하한치를 임의로 설정할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention is economically excellent because its basic configuration is composed of a diode and a capacitor, and is very simple in size, small in size, and light in weight, and also does not use an active element such as a switching transistor. Has high reliability, simple design, and has the effect of arbitrarily setting the lower limit of the DC voltage.

Claims (2)

다이오드 (D1-D4)로 구성됨과 더불어 교류입력전원을 전파전류하는 브릿지정류회로(DB)와, 장치 브릿지정류회로(DB)의 양극사이에 직렬접속된 제 1충전용 콘댄서(C1)의 역전류방지용 다이오드(D61) 및 제2충전용 콘덴서(C1')와, 상기 제 1 및 제 2충전용 콘덴서(C1, C1')에 충전되어 있는 전하를 방전시키기 위한 방전용 다이오드(D51, D52) 로 구성된 충방전용 회로를 갖추어서 구성된 교류/직류콘버터의 역률개선회로에 있어서, 상기 충방전용 회로가 병렬로 복수단 설치됨과 더불어, 각 충방전용 회로의 방전용 다이오드(D51, D52, …, D5K, D5N) 및 역전류방지용 다이오드(D61, D62, …, D6K)가 상기 브릿지정류회로(DB)의 양극사이에 직렬로 접속되어 방전용 전류통로를 이루고 있는 것을 특징을 하는 교류/직류콘버터의 역률개선회로.The first charge condenser C 1 , which is composed of the diodes D1-D4 and is connected in series between the bridge rectifying circuit D B for propagating the AC input power and the anode of the device bridge rectifying circuit D B , is provided. To discharge the charges charged in the reverse current prevention diode (D6 1 ) and the second charging capacitor (C 1 ′) and the first and second charging capacitors (C 1 , C 1 ′). In the power factor improvement circuit of an AC / DC converter having a charge / discharge circuit composed of dedicated diodes (D5 1 , D5 2 ), the charge / discharge circuit is provided in plural stages in parallel, and the discharge diode of each charge / discharge circuit is included. (D5 1 , D5 2 ,..., D5 K , D5 N ) and the reverse current prevention diodes (D6 1 , D6 2 ,..., D6 K ) are connected in series between the anodes of the bridge rectifying circuit (D B ). A power factor improvement circuit for an AC / DC converter characterized by forming a dedicated current path. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 충반전용 회로의 각 제 1충전용 콘덴서(C1, C1',…, CK)와 역전류방지용 다이오드(D61, D62, …, D6K) 사이에 소형 코일(L)이 추가로 삽입되여, 충전전류의 상승구간에서 코일(L)에 에너기가 축적되고 상기 충전전류가 감소하는 구간에서 축적된 에너지가 부하(RL)로 공급되게 됨으로서, 부하양단전압(VRL)의 하한치(
Figure kpo00015
)가 증가되어 리플전압의 크기가 더욱 감소되도록 구성된 것을 특징으로 하는 교류 /직류콘버터의 역률개선회로.The method of claim 1, wherein the capacitor for each of the first charge of the plurality of chungban dedicated circuit (C 1, C 1 ', ..., C K) and a reverse current preventing diode (D6 1, D6 2, ... , D6 K) between The small coil L is additionally inserted into the coil L, so that energy is accumulated in the coil L in the rising section of the charging current, and the accumulated energy is supplied to the load RL in the section in which the charging current decreases. Lower limit of voltage (VRL)
Figure kpo00015
The power factor improvement circuit of the AC / DC converter, characterized in that is increased to increase the ripple voltage.
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