KR940001333Y1

KR940001333Y1 - Variable d.c. power source

Info

Publication number: KR940001333Y1
Application number: KR2019890005089U
Authority: KR
Inventors: 조상환
Original assignee: 금성계전 주식회사; 백중영
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1994-03-11
Also published as: KR900019427U

Abstract

내용없음.None.

Description

Variable dc power supply

제1도는 본 고안의 회로도.1 is a circuit diagram of the present invention.

제2도는 FSOA의 회로도.2 is a circuit diagram of an FSOA.

제3도는 트랜지스터(Q₂)의 특성도.3 is a characteristic diagram of transistor Q ₂ .

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

6 : 강압형 스위칭 컨버터(BSC) 7 : 선형 컨버터6: step-down switching converter (BSC) 7: linear converter

8 : 제어부8: control unit

본 고안은 직류전원 장치에 관한 것으로 특히 높은 전압 범위까지 출력을 가변할 수 있고, 전압원 및 전류원을 겸용할수 있는 측정시험용 기기에 적합하도록 한 가변직류 전원 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a direct current power supply device, and more particularly to a variable direct current power supply device that can vary its output to a high voltage range and is suitable for measuring test equipment that can be used as both a voltage source and a current source.

전원장치는 통상 입력단에 트랜스를 사용하여 원하는 직류전원을 얻거나 스위칭 회로를 채용하여 실시하고 있으나 트랜스 사용시에는 높은 전압의 출력을 얻기에 부적합하고 스위칭회로에 의한 것이라고 안정하고 리플이 적은 직류전원을 얻기가 어려운 것인바, 본 고안에서는 강압형 스위칭 컨버터와 선형컨버터를 연결하여 구성하고 선형 컨버터의 트랜지스터의 안정한 동작을 보증하기 위하여 그 전압을 귀환시켜 제어하여 출력되도록 한 직류전원 장치를 제공함을 목적으로 한다.In general, the power supply uses a transformer at the input stage to obtain a desired DC power supply or employs a switching circuit. The present invention aims to provide a DC power supply device configured to connect a step-down switching converter and a linear converter and to output the voltage by controlling the voltage of the linear converter to ensure stable operation of the transistor. .

본 고안의 구성은 제1도에 나타낸 도면과 같이 교류전원을 입력으로 하는 정류기(BD1) 및 평활 콘덴서(C₁) 스위칭소자로서의 전력용 트랜지스터(Q₁)와 순환 다이오드(D₁) 및 출력 필터용 리액터(L₁)와 출력콘덴서(C₂)로 구성된 강압형 스위칭 컨버터(Buk-type Switching converter, 이하 (BSC)(6)와, 이에 연결된 선형 전력 용 트랜지스터(Q₂), 출력 필터용 콘덴서(C₃) 및 상기 트랜지스터(Q₂)의 콜렉터와 에미터간 전압을 검출하기 위한 전압분배 회로의 저항(R₁),(R₂)과 출력전압을 검출하기 위한 전압분배 회로의 저항(R₃),(R₄)과 출력전류를 검출하기 위한 직류전류 검출소자(CT₁)으로 구성된 선형 컨버터(Linear Converter)(7)와, 상기 선형 전력용 트랜지스터(Q₂)의 콜렉터와 에미터 양단 전압 및 출력전류 검출신호를 받고 선형 전력용 트랜지스터의 순방향안정 동작영역(FSOA)을 제어하기 위한 FSOA 제어회로(5)와 상기 FSOA제어회로의 출력과 출력전압 및 전류검출신호 및 외부 지령신호를 받고 출력전압 및 전류검출신호 및 외부 지령신호를 받고 출력전압 및 전류를 제어하기 위한 선형 제어회로(4)와 이 회로의 출력을 받아 선형 전력용 트랜지스터(Q₂)를 제어하기 위한 제2구동회로(2)와, 상기 FSOA 제어회로(5)의 출력과 선형 전력용 트랜지스터(Q₂)의 콜렉터와 에미터간 양단전압 검출신호를 받고 선형 전력용 트랜지스터(Q₂)의 콜렉터와 에미터간 양단 전압이 항상 순방향안전 동작영역내에 있도록 강압형 스위칭 컨버터(6)의 출력전압을 제어하기 위한 펄스폭 변조 제어회로(3)와, 이 회로의 출력을 받고 펄스폭 변조 제어회로(3)와 절연하여 스위칭 전력용 트랜지스터(Q₁)을 구동시키기 위한 제1구동회로(1)를 포함하여 구성된 제어부(8)로 연결구성된 것을 특징으로 한다.The structure of the present invention is a power transistor (Q ₁ ), a circulating diode (D ₁ ) and an output filter as a rectifier (BD1) and smoothing capacitor (C ₁ ) switching element that takes an AC power as input as shown in FIG. Buk-type switching converter (BSC) 6 comprising a reactor L ₁ and an output capacitor C ₂ , a linear power transistor Q ₂ connected thereto, and a capacitor for an output filter. (C ₃ ) and resistors R ₁ and R ₂ of the voltage divider circuit for detecting the voltage between the collector and emitter of the transistor Q ₂ , and R ₃ of the voltage divider circuit for detecting the output voltage. ), (R ₄ ) and a linear converter 7 composed of a DC current detection element CT ₁ for detecting an output current, and a voltage across the collector and emitter of the linear power transistor Q ₂ . Forward stability of the linear power transistors The output of the FSOA control circuit 5 and the FSOA control circuit for controlling the work area FSOA and the output voltage and current detection signal and the external command signal, and the output voltage and current detection signal and the external command signal to receive the output voltage and The linear control circuit 4 for controlling the current, the second drive circuit 2 for controlling the linear power transistor Q ₂ in response to the output of the circuit, and the output of the FSOA control circuit 5 and linear The output of the step-down switching converter 6 receives a voltage detection signal between the collector and emitter of the power transistor Q ₂ and the voltage between the collector and emitter of the linear power transistor Q ₂ is always in the forward safe operating region. A pulse width modulation control circuit 3 for controlling a voltage, and a first drive circuit 1 for driving the switching power transistor Q ₁ by receiving the output of the circuit and isolating the pulse width modulation control circuit 3. ) W is characterized in that the connection is configured to configured the control unit 8.

이와같이 구성된 본 고안의 회로는 가변전압원 또는 가변전류원의 2가지 기능을 행할 수 있고, 이것은 외부의 지령의 종류(즉, 전압 또는 전류)와 선형제어회로내의 스위치 절환에 의해 선택할 수 있으며, 이 양자의 모든 경우에도 선형 전력용 트랜지스터(Q₂)의 콜렉터 에미터 양단전압(V_CEQ2)과 출력전류(Io)가 FSOA 영역내에 있도록 FSOA제어회로에 의해 제어된다.The circuit of the present invention configured as described above can perform two functions of a variable voltage source or a variable current source, which can be selected by the type of external command (ie, voltage or current) and switch switching in the linear control circuit. In all cases, the voltage across the collector emitter V _CEQ2 and the output current Io of the linear power transistor Q ₂ are controlled by the FSOA control circuit.

본 고안의 장치에 입력교류전원이 투입되면 펄스폭 변조제어 회로(3)는 선형전력용 트랜지스터(Q₂)의 콜렉터-에미터 양단전압 검출신호(V_CEQ2)와 FSOA 제어회로의 출력FSOA 신호를 받는다. 이때 V_CEQ2는 영전위이고 FSOA신호는 FSOA 제어회로 (5)의 일례를 나타낸 제2도의 비교기(CP1)의 +최대 전위를 유지한다. 펄스폭 변조제어회로는 V_CEQ2의 저위가 실시예에 따라 항상 4V를 유지하도록 조정되어 있으므로 이에 상승하는 제어행위로 인해 제1구동회로(1)를 스위칭함으로써 BSC의 출력전압(V₁)은 4V가 되도록 제어한다. 이때 선형 컨버터의 출력전압(Vo)은 OV이다. 외부지령에 의해 전압 또는 전류지령을 부가하면 선형제어회로는 궤한되는 출력전압( 혹은 전류)량과의 차에 해당하는 만큼의 비례 및 적분제어를 통하여 제2구동회로(2)를 선형적으로 제어하여 요구되는 지령전압 또는 전류로 출력을 유지시키도록 제어신호를 발생한다.When the input AC power is input to the device of the present invention, the pulse width modulation control circuit 3 outputs the collector-emitter voltage detection signal V _CEQ2 of the linear power transistor Q ₂ and the output FSOA signal of the FSOA control circuit. Receive. At this time, V _CEQ2 is zero potential and the FSOA signal maintains the + maximum potential of the comparator CP1 of FIG. 2 showing an example of the FSOA control circuit 5. Since the pulse width modulation control circuit is _{adjusted so that} the low level of V _CEQ2 is always maintained at 4V according to the embodiment, the output voltage V ₁ of the BSC is 4V by switching the first drive circuit 1 due to the rising control action. To be controlled. At this time, the output voltage Vo of the linear converter is OV. When a voltage or current command is added by an external command, the linear control circuit linearly controls the second drive circuit 2 through proportional and integral control corresponding to the difference with the output voltage (or current). To generate a control signal to maintain the output at the required command voltage or current.

선형전력용 트랜지스터(Q₂)는 BSC의 출력전압(V₁)과 선형 컨버터의 출력전압 (Vo)과의 차만큼의 전압강하를 흡수하고 이때 소비되는 전력은 출력전압 전류의 적 즉 , V_CVQ2·Io가 선형 전력용 트랜지스터에 소비된다.The linear power transistor Q ₂ absorbs a voltage drop equal to the difference between the output voltage V ₁ of the BSC and the output voltage Vo of the linear converter, and the power consumed at this time is the product of the output voltage current, that is, V _CVQ2. Io is consumed in the transistor for linear power.

BSC의 출력전압은 선형 전력형 트랜지스터(Q₂)의 콜렉터-에미터간 양단전압 (V_CEQ2에 따라 변화하고 리플전압은 ±2V 이내가 되도록 출력필터 회로가 구성되어 있다.The output filter circuit is configured so that the output voltage of the _BSC changes according to the voltage across the collector-emitter (V _CEQ2 ) of the linear power transistor (Q ₂ ) and the ripple voltage is within ± 2V.

선형 컨버터의 제어에 의해 선형 컨버터의 출력전압(Vo)이 상승하면 V_CEQ2가 줄어들게 되고, 펄스폭 변조제어회로(3)는 이 V_CEQ2가 4V로 유지되도록 펄스폭의 턴온(Turn ON)주기를 증가시키도록 제어신호를 발생하고 이 신호는 제1구동회로(1)를 통해 절연되어 전력용 트랜지스터(Q₁)의 베이스를 구동하게 된다.When the output voltage Vo of the linear converter rises under the control of the linear converter, V _CEQ2 is decreased, and the pulse width modulation control circuit 3 performs a turn on cycle of pulse width so that V _CEQ2 is maintained at 4V. A control signal is generated to increase, and this signal is insulated through the first drive circuit ₁ to drive the base of the power transistor Q ₁ .

FSOA 제어회로(5)의 일례를 들은 개략적인 제2도에 있어서, 그 동작은 증폭기 (OP1)의 부(-) 단자는 V_CEQ2의 전압과 기준전압(-V_ref)의 분압전압의 합으로 입력된다. 기준전압의 분압전압은 증폭기(OP1)의 의해 양의 일정출력전압을 유지하고 V_CEQ2가 증가함에 따라 증폭기(OP1)에 출력은 감소한다.In FIG. 2 schematically illustrating an example of the FSOA control circuit 5, the operation is that the negative terminal of the amplifier OP1 is the _sum of the voltage of V _CEQ2 and the divided voltage of the reference voltage (-V _ref ). Is entered. The divided voltage of the reference voltage maintains a positive constant output voltage by the amplifier OP1, and the output to the amplifier OP1 decreases as V _CEQ2 increases.

증폭기(OP2)에 의해 증폭된 출력전류는 비교기(CP1)으로 입력되어 증폭기( OP1)의 출력과 비교된다. 제3도에 나타낸 트랜지스터(Q₂)의 동작특성도에 있어서 상기 비교기(CP1)는 선형 전력용 트랜지스터의 순방향 바이어스 안전동작 영역 곡선중 직류 동작곡선내에 위치한 점선표시의 동작선내에 V_CEQ2와 Io가 위치하는 가를 검출하는 것으로 V_CEQ2와 안전동작선(점선부분)에 의해 결정된 안전출력 전류값보다 실제의 출력전류가 클 경우 비교기(CP1)의 출력이 양(+)의 전위로 포화되어 상기 두 컨버터의 구동신호를 차단하게 된다.The output current amplified by the amplifier OP2 is input to the comparator CP1 and compared with the output of the amplifier OP1. In the operation characteristic diagram of the transistor Q ₂ shown in FIG. 3, the comparator CP1 has V _CEQ2 and Io in the operating line of the dotted line located in the direct current operating curve of the forward bias safe operating region curve of the linear power transistor. If the actual output current is larger than the safety output current value determined by V _CEQ2 and the safety operation line (dotted line), the output of the comparator CP1 is saturated to a positive potential and the two converters are detected. It blocks the driving signal of.

상기 구성 동작되는 본 고안의 장치는 선형 전력용 트랜지스터(Q₂)에서 소비되는 손실의 출력전압의 크기와는 관계가 없고, 출력 전류양에만 비례한다. 트랜지스터( Q₂)의 콜렉터-에미터 양단전압의 크기에 대해 안전한 동작 허용범위내로 출력전류를 자동적으로 제어함으로써 트랜지스터(Q₂)의 파괴를 막는 것과 함께 트랜지스터(Q₂)의 사용효율이 높은 효과가 있다.The device of the present invention operated in the above configuration is not related to the magnitude of the output voltage of the loss consumed in the linear power transistor Q ₂ , and is proportional to the amount of output current. Transistor (Q ₂₎ collector of-emitter using efficient effects by automatically controlling an output current into a safe operating tolerances for the size of the voltage across the transistor transistor (Q _2), along with stopping the destruction of the (Q ₂₎ There is.

또한 출력의 리플특성 및 조정특성은 선형 전류 전원장치의 장점을 가지는 한편 0~150V의 넓은 출력 전압범위에 걸쳐선형 전력용 트랜지스터(Q₂)양단에서 소비되는 손실의 변화가 없고, 강압형 스위칭 컨버터의 제어동작으로 트랜지스터(Q₂)가 항상 안전동작 영역내에서 동작하므로 불필요하게 트랜지스터(Q₂)를 선택할 필요가 없는 효과가 있다.In addition, the output ripple and adjustment characteristics have the advantage of a linear current power supply, while there is no change in losses consumed across the linear power transistor Q ₂ over a wide output voltage range of 0 to 150V. Since the transistor Q ₂ always operates within the safe operation region by the control operation of, there is an effect that it is not necessary to select the transistor Q ₂ unnecessarily.

Claims

In the direct-current power supply, a rectifier (BD1) and a smoothing capacitor for an AC power supply as an input reactor (L ₁₎ for (C ₁₎ power transistor (Q ₁₎ for as a switching element and a circulating diode (D ₁₎ and an output filter and Buk-type Switc hing converter (BSC) 6 composed of an output capacitor C ₂ , a linear power transistor Q ₂ connected thereto, a capacitor C ₃ for an output filter, and transistor resistance of the voltage divider circuit for detecting a collector to emitter voltage of _{_{(Q 2) (R 1)}} (R 2) and the resistance of the voltage divider circuit for detecting the output voltage _{_{(R 1), (R 2}} ) and A linear converter 7 composed of a DC current detection element CT ₁ for detecting an output voltage, a voltage and an output current detection signal across the collector and emitter of the linear power transistor Q ₂ are received. FSOA agent for controlling the forward stable operation region (FSOA) of the transistor Linear control circuit (4) for receiving the output of the control circuit (5) and the FSOA control circuit and the output voltage and current detection signal and external command signal, and receiving the output voltage and current detection signal and external command signal to control the output voltage and current (4). And a second drive circuit (2) for controlling the linear power transistor (Q ₂ ) in response to the output of this circuit, the output of the FSOA control circuit (5) and a collector of the linear power transistor (Q ₂ ); A pulse width modulation control circuit for controlling the output voltage of the step-down switching converter 6 to receive the voltage detection signal between the emitters between the emitters and to ensure that the collector and the voltages between the emitters of the linear power transistor Q ₂ are always in the forward safe operating region. (3) and a control unit 8 including an output of this circuit and a first drive circuit ₁ for insulated from the pulse width modulation control circuit 3 to drive the switching power transistor Q ₁ . Connection The variable DC power supply device according to claim.

With this