KR920006429Y1 - 스너버 회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스너버 회로

제1도는 종래의 스너버 회로도.

제2도는 본 고안의 스너버 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 부하 Lo, Ls, Lx : 코일

Do, Ds, Dx : 다이오드 SOR1 : 에스 씨 알

Co, Cs : 콘덴서

본 고안은 직류/직류 변환장치에서 승압형 직류변환기에 적합한 무손실 스너버(Sunbber) 회로에 관한것으로, 특히 스위칭 손실을 최소화시키면서 스너버회로에 저장된 전압을 직류전원측으로 환원시킬 수 있도록한 스너버회로에 관한 것이다.

일반적으로 전력용 반도체 스위치를 이용하는 직류/직류 변환기나 인버터 회로에서 스위치 온·오프할때 발생되는 스위칭 손실이 시스템 효율에 많은 영향을 주게되는데, 이러한 스위칭 손실은 스위칭 주파수가 높아지면 이에 비례하여 증가하게되고, 이때의 손실이 모두 열로 변환되어 스위칭 소자의 온도상승을 유발시키게되며, 이에따라 최대 스위칭 주파수가 제한되므로 시스템의 동적응답특성이 제한된다.

이러한 스위칭 손실을 감소시키기위해 스위칭회로에 스너버 회로를 사용하게되는데, 제1도는 종래의 스너버회로를 보인 것으로 이를 설명하면 다음과 같다.

제어신호(CS1)가 고전위로 주어지면 트랜지스터(Q1)가 턴온됨에 따라 코일(Ls)을 통해 전류가 흐르기 시작하고, 이때 다이오드(Do)는 차단상태가 된다. 여기서 상기한 코일(Ls)을 트랜지스터(Q1)를 통해 흐르는 전류증가율의 기울기를 제한하여 그 트랜지스터(Q1)의 턴온 손실을 감소시키는 동시에 다이오드(Do)의 역회복전류를 제한하여 그 다이오드(Do)의 스위칭 손실을 감소시키게 된다.

이때 스너버 콘덴서(Cs)의 기 충전전압은 저항(Rs) 및 상기 트랜지스터(Q1)를 통해 방전되지만 소정시간후 그 트랜지스터(Q1)가 오프되는 순간 그 트랜지스터(Q1)를 통해 흐르던 전류가 다이오드(Ds) 및 콘덴서(Cs)통해 흐르면서 상기 코일(Ls)에 저장되어있던 전압이 그 콘덴서(Cs)에 전달된다.

이 구간에서 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전위는 콘덴서(Cs)의 양단 전위가 동일하므로 결과적으로 그 콘덴서(Cs)에 의해서 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전의 증가율이 제한되어 스위칭에 의한 턴온·오프손실이 감소된다.

그러나 이와같은 종래의 직류변환회로에 있어서는 스너버 회로로 턴온·오프 손실을 크게 줄일수는 있지만 스너버 콘덴서에 저장된 에너지가 저항을 통해 방전되므로 스위칭 주파수가 증가함에 따라 방전저항에 의한 손실도 그에 상응하여 증가하게되어 시스템의 에너지효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 고안은 이와같은 문제점을 해결하기 위하여 스너버 콘덴서에 저장된 전원을 직류전원으로 희생시켜 다시 사용할수 있는 무손실 스너버회로를 안출한 것으로 이를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안의 스너버회로도로서 이에 도시한 바와같이, 직류전원(Vs)의 정(+)극성단자가 코일(Lo)및 다이오드(Do)를 통해 콘덴서(Co) 및 부하(1)에 접속되고, 상기 코일(Lo) 및 다이오드(Do)의 접속점이 코일(Ls)을 통해 다이오드 및 콘덴서(Cs)와 병렬접속된 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 접속되어 구성된 승압형직류전압변환회로에 있어서, 코일 및 다이오드(Lx,Dx)를 직렬접속하여 이를 다시 상기 직류전원(Vs)에 병렬접속한후, 상기 다이오드(Ds) 및 콘덴서(Cs)의 접속점을 에스 씨 알(SCR1)을 통해 그 코일(Lx) 및 다이오드(Dx)의 접속점에 공통접속하여 구성한 것으로 이와같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제어신호(Cs1)가 저전위로 주어지면 트랜지스터(Q1)가 턴오프되어 코일(Ls)에 저장되었던 전압이 다이오드(Ds)를 통해 콘덴서(Cs)에 충전되는데, 이때 에스 씨 알(SCR1)로 오프상태에 있게된다.

여기서, 상기 콘덴서(Cs)의 최종 충전전압은 코일(Ls)이 없을때 콘덴서(Co)의 양단전압과 동일하지만, 그 코일(Ls)이 존재하면 그보다 항상높은 전위를 유지하므로 에스씨알(SCR1)의 게이트(G)에 고전위를 제공하면 그 에스씨알(SCR1)은 항상 도통되는 조건을 갖게된다.

이에따라 상기 트랜지스터(Q1) 및 에스씨알(SCR1) 이 턴온된 상태에서는 그 콘덴서(Cs)의 충전전압은 에스씨알(SCR1)을 통해 직류전원(Vs)에 희생되는데, 이때 콘덴서(Cs) -스위치(Sx) -코일(Lx)-직류전원(Vs)으로 공진회로가 구성되어 그 콘덴서(Cs)의 양단전압은 정현파적으로 감소하게 되는 동시에 그 직류전원(Vs)과 콘덴서(Cs)의 초기전압의 레벨에 따라서 다음 두가지의 동작이 이루어진다.

첫째, 콘덴서(Cs)의 초기전압레벨이 2배의 직류전원(Vs) 레벨보다 낮을때, 이 경우는 콘덴서(Cs)의 전위가 영으로 되기전에 코일(Lx)을 통해 흐르던 전류의 극성이 반전되므로 상기 에스 씨 알(SCR1)이 자동적으로 오프되고, 이에 따라 그 콘덴서(Cs)의 충전전위가 완전히 방전되지 못하고 일부만 방전되게된다.

둘째, 상기 콘덴서(Cs)의 초기전압레벨이 직류전원(Vs)의 레벨보다 2배이상으로 높을때, 이 경우에는 상기콘덴서(Cs)의 충전전위가 제로레벨로 된후에도 상기 코일(Lx)을 통해 흐르는 전류의 극성이 바뀌지 않게되며, 그 콘덴서(Cs)의 양단전압의 극성이 바뀌려고할때 상기 에스씨알(SCR1)이 역바이어스되어 1가 오프되고. 이에따라 코일(Lx)을 통해 흐르는 전류는 다이오드(Dx)를 통해 계속 흐르면서 그 코일(Lx)에 남아있던 전압이 직류전원(Vs) 측으로 전달된다.

결국, 트랜지스터(Q1)가 턴오프될때 코일(Ls)에 저장되었던 전압이 콘덴서(Cs)로 모두 흡수되고, 이는 다시 공진회로에 의해 에스 씨 알(SCR1) 양단전압 증가율이 제한되면서 트랜지스터(Q1)가 턴온될때 에스 씨알(SCR1)을 동시에 턴온시키면, 콘덴서(Cs)에 충전되었던 전압이 직류전원(Vs) 측으로 환원되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 고안은 스너버 콘덴서에 충전된 전압이 직류전원측으로 환원되게 함으로써 전력낭비를 막을 수 있을뿐만 아니라, 스위칭 주파수를 충분히 높일 수 있으므로 주변소자의 용량을 줄일수 있어 시스템의 운가를 절감하고 부피도 적게할 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 직류전원(Vs)의 정극성단자가 코일(Lo) 및 다이오드(Do)를 통해 부하(1)에 접속되고, 그 코일(Lo) 및 다이오드(Do)의 접속점이 코일(Ls)을 통한후 다이오드 및 콘덴서(Ds,Cs)에 병렬접속된 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 접속되어 구성된 직류전압 변환회로에 있어서, 코일(Lx) 및 다이오드(Dx)를 직렬접속하여 이를 다시 상기 직류전원(Vs)에 병렬로 접속한후, 상기 다이오드(Ds) 및 콘덴서(Cs)의 접속점을 에스씨알(SCR1)을 통해 상기 코일(Lx) 및 다이오드(Dx)의 캐소우드 접속점에 공통 접속하여 구성된것을 특징으로 하는 스너버 회로.