KR940002609Y1

KR940002609Y1 - 역률개선 정류회로

Info

Publication number: KR940002609Y1
Application number: KR2019910020286U
Authority: KR
Inventors: 김종부
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 강진구
Priority date: 1991-11-25
Filing date: 1991-11-25
Publication date: 1994-04-21
Also published as: KR930012254U

Abstract

내용 없음.

Description

역률개선 정류회로

제 1 도는 본 고안에 따른 회로도.

제 2 도는 정류회로의 동작설명을 위한 전압, 전류파형도로서, (a)는 종래의 브리지정류회로에서 전파정류된 전압, 전류파형도, (b) 및 (c)는 본 고안에 따른 주요부분의 전압, 전류파형도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

BD : 브리지다이오드 FF : 플립플롭

1 : 승산기 CM₁, CM₂: 비교기

2 : 여진증폭기

본 고안은 정류회로에 관한 것으로, 특히 교류입력전원이 브리지(bridge)다이오드를 통해 전파정류된 전파전압과 전파전류의 이상과 파형을 일치시켜 역률을 향상시킬 수 있는 역률개선 정류회로에 관한 것이다.

통상적으로 전분야에 걸쳐 다양한 전기장치에 이용되고 있는 직류전원공급장치는 전력을 많이 소비하는 사업장의 전원단에 사용할 경우에 그 유효전력에 비해 큰 피상전력을 소비하게 되는데 그 이유는 직류입력전압과 직류입력전류간의 위상과 파형이 일치되지 않기 때문이며 즉 전원공급장치의 역률이 떨어지기 때문이다.

제 2a 도는, 코일과 콘덴서로 이루어진 평활회로와 브리지다이오드로 구성된 종래의 브리지정류회로에서, 브리지다이오드를 통해 전파정류된 전압(V)와 전류(I)의 파형을 나타낸 것으로, 전압은 정현파이지만 전류는 정현파가 아니며 전압과 위상이 다른 고조파성분을 포함하고 있다. 때문에 이런 파형을 갖는 전파저압과 전파전류가 평활회로를 거쳐 직류전원으로 변환되어 고전력을 소비하는 사업장등에서 사용할 경우에 역률이 떨어지게 되고, 유효전력에 비해서 큰 피상전력을 소비하게 되며, 또한 고조파를 발생시켜 직류전원을 사용하는 기기에 영향을 주게 되는 문제점이 발생된다.

따라서 이와같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은, 브리지다이오드를 통한 전파전류를, 전파전압을 조정하여 설정한 목표치의 범위내에서 고주파성분으로 변환할 수 있게 자동으로 스위치함으로써 그 평치가 정현파의 파형을 갖게 할 수 있는 역률개선 정류회로를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 교류전원을 전파정류하여 직류전원으로 변환하기 위한 코일을 구비한 정류회로에 있어서, 상기 직류전압과 전파정류된 교류전압으로 상기 코일에 충전되는 전류에 대한 소정의 최대치를 설정하기 위한 최대치설정수단과, 상기 코일이 방전을 완료하여 전류가 존재하지 않음을 감지하기 위한 감지수단과, 상기 코일에 충전되는 전류의 양과 상기 최대치설정부에서 설정된 최대치를 비교하기 위한 비효수단과, 상기 비교수단과 감지수단에 연결되고 상기 최대치의 범위내에서 코일에 충, 방전되는 전류를 제어하여 정현파를 만들기 위한 전류절환수단을 포함하는데 있다.

이하 본 고안을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 본 고안에 따른 회로도로써, 교류입력전원(V_in)이 다이오드(D₁, D₂, D₃, D₄)로 구성된 브리지다이오드(BD)의 입력측에 연결되어 있고, 브리지다이오드(BD)의 정단자와 역단자사이에 코일(L₁)과 다이오드(D₅) 및 콘덴서(C)가 직렬로 연결되어 있으며, 콘덴서(C) 양단을 통해 직류전압(V_out)을 출력할 수 있게 구성된다. 비교기(CM₂)는, 반전입력단자(-)가 정류된 직류전압(V_out)이 공급되게 연결되고, 비반전입력단자(+)는 임의의 기준전압(Vr_ef)이 인가되게 연결되어 정류된 직류전압이 기준전압(V_ref)이하일때 출력단을 통해 승산기(1)의 피승수입력단(M₁)에 인가되도록 구성된다. 승산기(1)는, 피승수입력단(M₁)에 비교기(CM₂)의 출력단에 연결되며, 피승수입력단(M₂)에는 브리지다이오드(BD)를 통해 전파정류된 전파전압이 인가되도록 연결되어, 그 전파전압과 비교기(CM₂)로부터 인가된 하이신호 또는 로우신호를 승산할 수 있도록 구성된다. 트랜지스터(TR)는, 콜렉터가 코일(L₁)가 다이오드(D₅)사이에 연결되고, 베이스는 여진증폭기(2)의 출력단과 연결되어 있으며, 에미터는 저항(R₁)을 통해 브리지다이오드(BD)의 역단자와 연결되도록 구성된다. 비교기(CM₁)는 반전입력단자(-)가 트랜지스터(TR)의 에미터와 연결되고, 비반전입력단자(+)가 승산기(1)의 출력단과 연결되어, 트랜지스터(TR)가 온될 경우에 트랜지스터(TR)를 통해서 저항(R₁)에 걸리는 전압이 승산기(1)를 통해 반파전압이상일 때 플립플롭(FF)의 리셋단자(R)로 로우신호를 인가할 수 있도록 구성된다. 플립플롭(FF)은, 리셋단자(R)가 비교기(CM₁)에 연결되어 있으며, 셋단자(S)가 코일(L₁)과 대칭되게 연결된 코일(L₂)와 연결되며, 출력단(Q)은 여진증폭기(2)를 통해 트랜지스터(TR)의 베이스와 연결된다. 또한 코일(L₂)의 한쪽단자는 접지된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선 교류입력전원(V_in)은 브리지다이오드(BD)를 통해서 정현파의 반주기 기간이 반전되어 전파정류가 되며, 전파정류된 브리지다이오드(BD)의 정단자의 단자전압(V₁₀)은 승산기(1)의 피승수입력단(M₂)에 인가된다. 이때 비교기(CM₂)에서는, 반전입력단(-)에 인가되는 정류된 직류전압(V_out)과 부하변동 및 입력전압변동에 대해 안정화시키도록 설정되어 비반전입력단(+)에 인가되는 직준전압(V_ref)을 비교하는데 부하 및 입력전압의 변동이 없을 때에는 임의로 조정이 가능한 하이신호를 출력하게 된다. 따라서, 승산기(1)는 피승수입력단(M₂)으로 인가되어 비교기(CM₁)에 가할 목표전압의 파형을 결정하는 전파정류된 전압(V₁₀)과, 피승수입력단(M₁)으로 인가되어 비교기(CM₁)에 가할 목표전압의 크기를 결정하는 비교기(CM₂)의 출력을 곱하게 되며 그 결과를 비교기(CM₁)의 비반전입력단자(+)로 출력하게 된다. 한편 초기상태의 트랜지스터(TR)가 턴오프됨에 따라 비교기(CM₁)의 반전입력단자(-)의 전위가 로우가 되어 비교기(CM₁)는 하이신호를 플립플롭(FF)의 리셋단자(R)로 인가하게 된다.

따라서 플립플롭(FF)은 하이신호를 여진증폭기(2)로 출력하게 되고, 여진증폭기에서 트랜지스터(TR)를 구동시킬 수 있는 바이어스(bias)전압으로 증폭되어 트랜지스터(TR)를 턴온시킨다. 제 1b 도는 트랜지스터(TR)를 턴온시킨다. 제 1b 도는 트랜지스터(TR)가 턴온 또는 턴오프될때 코일(L₁)에 흐르는 전류(I_L1)를 나타낸 것으로써, T₁은 트랜지스터(TR)가 "턴온"되는 구간을 나타낸 것으로 코일(L₁)에 전류(I_L1)이 흐르게 된다. T₂는 트랜지스터(TR)가 "턴오프"될때의 구간을 나타낸 것으로 코일(L₁)에 트랜지스터(TR)가 "턴온"하는 기간(T₁)중에 축적된 자기에너지가 다이오드(D₅)를 통해서 방전된다. 이상의 동작을 계속 반복하게 되는데, 코일(L₁)에 흐르는 전류(I_L1)의 평균치(I_AV)의 파형이 전파전압(V₁₀)과 비슷한 파형을 이루게 된다. 본 고안의 전체적인 동작을 설명하면, 트랜지스터(TR)가 "턴온"됨에 따라 에미터에 흐르는 전류를 저항(R₁)을 이용해서 전압을 검출하여 비교기(CM₁)에 인가하게 된다. 또한 승산기(1)에서는 목표전압을 설정하여 비교기(CM₁)에 인가하는데, 이 목표전압은, 목표전압의 파형을 결정하는 전파전압(V₁₀)과, 목표전압의 크기를 결정하는 비교기(CM₂)를 통한 출력전압과의 승산에 의해 결정되어진다.또한 저항(R₁)의 전압강하는 코일전류(I_L1)의 최고치(IL_IPP)에 따른 전압이 목표전압에 도달하면 비교기(CM₁)는 로우신호를 출력하게 되고, 이 로우신호가 플립플롭(FF)의 리셋단자(R)에 인가하게 된다. 따라서 이 로우신호가 플립플롭(FF)의 리셋단자(R)에 인가하게 된다. 따라서 플립플롭은 출력단자(Q)를 통해 여진증폭기(2)에 로우신호를 인가하게 되고 여진증폭기(2)를 통해 트랜지스터(TR)의 베이스에 인가되어 트랜지스터(TR)를 "턴오프"시키게 된다. 이에따라 코일(L₁)이 다이오드(D₅)를 통해서 방전을 시작하면 코일(L₂)에 유기된 전압이 플립플롭(FF)의 세트단자(S)에 인가됨에 따라 플립플롭(FF)을 세트(SET)시킨다. 코일(L₁)이 방전을 완료하여 코일(L2)에 유기된 전압이 없을 경우에 플립플롭(FF)의 세트단자(S)에는 로우신호가 인가되어 출력단자(Q)를 통해 하이신호를 인가하게 되며, 여진증폭기(2)를 통해 증폭되어 트랜지스터(TR)를 다시 "턴온"시키게 된다. 이상의 동작을 계속 반복하여 제 1 도의 (b)와 (c)처럼 코일전류(I_L1)는 삼각파가 되고 그 평균치(I_AV)는 전파전압(V₁₀)과 같은 정현파의 파형을 갖게 된다. 상기한 바와 같이, 브리지다이오드를 통한 전파전류를, 전파전압을 조정하여 설정한 목표치의 범위내에서 고주파선분으로 변환할 수 있게 자동으로 스위치함으로써, 그 평균치가 정현파가 되며 전압과 전류의 위상이 일치되게 하여 역률이 "1"에 가까워지므로 고출력을 요구하는 사업장에서 이러한 직류전원을 사용할 경우 소비되는 피상전력이 그 유효전력과 일치되게 하여 전력을 절약할 수 있게 되는 이점이 있다.

Claims

교류전원을 전파정류하여 직류전원으로 변환하기 위한 코일을 구비한 정류회로에 있어서, 상기 직류전압과 전파정류된 교류전압으로 상기 코일에 충전되는 전류에 대한 소정의 최대치를 설정하기 위한 최대치설정수단과, 상기 코일이 방전을 완료하여 전류가 존재하지 않음을 감지하기 위한 감지수단과, 상기 코일에 충전되는 전류의 양과 상기 최대치설정부에서 설정된 최대치를 비교하기 위한 비교수단과, 상기 비교수단과 감지수단에 연결되고 상기 최대치의 범위내에서 코일에 충, 방전되는 전류를 제어하여 정현파로 만들기 위한 전류절환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 역률개선 정류회로.
제 1 항에 있어서, 최대치 설정수단은, 상기 직류전원과 소정의 기준전압을 비교하여 최대치의 크기를 결정하기 위한 비교기와, 상기 비교기에서 크기가 결정된 최대치와 전파정류된 교류전원을 승산하여 최대치의 파형을 결정하기 위한 수산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 역률개선 정류회로.