WO2021125911A1 - Method and apparatus for reducing spike voltage of switching power supply - Google Patents

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Definitions

  • Fig. 10 is a waveform diagram of voltage and current of each part of the power supply device of Fig. 7;

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Abstract

A switching power supply including an input filter capacitor and a switching element according to the present invention comprises: a transformer including a transformer core, a first input winding which is wound on the transformer core and in which the flow of current is controlled by a switching operation of the switching element, a second input winding which is wound on the transformer core and in which the flow of current is controlled by a switching operation of the switching element, and an output winding which is wound on the transformer core and coupled to the first input winding and the second input winding to emit energy; an inductor; and a first capacitor, wherein the first input winding of the transformer is closely coupled to the second input winding, the inductor and the first input winding are connected in series, the first capacitor is connected between one end and the other end of the inductor and the first input winding connected in series, and the inductor and the first input winding, and the second input winding and the switching element are connected in series between two terminals of the input filter capacitor.

Description

스위칭 전원의 스파이크 전압을 줄이는 방법과 장치Method and device for reducing the spike voltage of a switching power supply
본 발명은, 스위칭 전원장치의 트랜스포머의 입력권선의 리키지 인덕턴스가 발생시키는 스파이크 전압을 낮추는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 트랜스포머의 입력권선의 리키지 인덕턴스에 축적된 에너지가 매우 낮은 스파이크 전압을 발생하게 함으로써, 스파이크 전압을 제한하는 클램프 회로를 제거하여 클램프 회로에서 발생되는 노이즈를 완전히 제거하고, 보조권선으로 매우 낮은 스파이크 전압이 유도되게 하여, 보조권선의 전압을 정류하는 다이오드가 생성하는 고주파 노이즈를 현저히 낮춰서, 전원 장치가 외부로 미치는 노이즈의 영향을 대폭 줄이는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for lowering a spike voltage generated by a leakage inductance of an input winding of a transformer of a switching power supply, and more particularly, to generate a spike voltage with very low energy stored in the leakage inductance of an input winding of a transformer By removing the clamp circuit that limits the spike voltage, the noise generated in the clamp circuit is completely removed, and a very low spike voltage is induced in the auxiliary winding, thereby reducing the high-frequency noise generated by the diode rectifying the voltage of the auxiliary winding. It relates to a method and apparatus for significantly reducing the influence of noise from a power supply to the outside by significantly lowering it.
종래 기술의 스위칭 전원장치는, 스위칭 소자가 턴 오프 된 이후에, 트랜스포머의 입력권선의 리키지 인덕턴스에 축적되는 에너지에 의해 높은 스파이크 전압이 발생되며, 다이오드와 캐패시터와 저항으로 구성되는 클램프 회로에 의해 스파이크 전압을 제한하는 과정에서 클램프 다이오드에 의해 큰 고주파 노이즈가 발생되고, 트랜스포머의 보조권선에 유도되는 높은 스파이크 전압을 정류하여 전원 장치의 제어부에 전원 전압을 공급하는 다이오드에 의해 큰 고주파 노이즈가 발생되므로, 전원 장치는 외부로 노이즈의 영향을 크게 미친다.In the prior art switching power supply, after the switching element is turned off, a high spike voltage is generated by energy accumulated in the leakage inductance of the input winding of the transformer, and a clamp circuit composed of a diode, a capacitor, and a resistor is used. In the process of limiting the spike voltage, large high-frequency noise is generated by the clamp diode, and large high-frequency noise is generated by the diode that supplies the power voltage to the control unit of the power supply by rectifying the high spike voltage induced in the auxiliary winding of the transformer. , the power supply greatly affects the noise to the outside.
종래 기술을 간략히 설명하면 다음과 같다.A brief description of the prior art is as follows.
도 1은 종래 기술의 전원 장치를 보이고, 도 2와 도 3은 도 1의 각 부의 전압과 전류 파형을 보인다.1 shows a power supply device of the prior art, and FIGS. 2 and 3 show voltage and current waveforms of each part of FIG. 1 .
도 1의 전원 장치에 있어서, 교류 입력전압은 정류되어 입력필터캐패시터(11)로 평활된다. 트랜스포머(23)의 입력권선(231)의 한 단자는 입력필터캐패시터(11)의 "+" 단자에 연결되고, 입력권선(231)의 다른 한 단자는 스위칭소자(12)의 한 단자에 연결된다. 스위칭소자(12)의 다른 한 단자는 입력필터캐패시터(11)의 "-" 단자에 연결된다. 제어부(13)는, 스위칭소자(12)의 스위칭 동작을 제어하여, 트랜스포머(23)의 입력권선(231)으로부터 출력권선(233)으로 전달되는 에너지의 양을 조절한다. 출력권선(233)으로 전달되는 에너지는, 다이오드(16)로 정류되고 캐패시터(17)로 평활되어, 출력으로 공급된다. 보조권선(232)에 유도되는 전압은, 다이오드(14)에 의해 정류되고 캐패시터(15)에 의해 평활되어, 제어부(13)에 전원전압을 공급한다. 스위칭소자(12)가 턴 오프 될 때, 출력권선(233)과 자기적으로 결합하지 않는 입력권선(231)의 리키지 인덕턴스에 축적된 에너지는, 입력권선(231)의 분포용량과 스위칭소자(12)의 단자 간의 용량 등을 충전시키며 방출되며, 이 과정에 큰 스파이크 전압이 발생된다. 스파이크 전압은, 다이오드(18)에 의해 정류되고 캐패시터(19)로 평활되어 저항(20)에 의해 소비되면서 억제된다. 저항(50)과 다이오드(18)와 캐패시터(19)와 저항(20)의 조합은 클램프 회로라고 불린다. 여기서. 도 1의 도면부호 21은 입력선로이고, 22는 출력선로이다. In the power supply device of FIG. 1 , the AC input voltage is rectified and smoothed by the input filter capacitor 11 . One terminal of the input winding 231 of the transformer 23 is connected to the “+” terminal of the input filter capacitor 11 , and the other terminal of the input winding 231 is connected to one terminal of the switching element 12 . . The other terminal of the switching element 12 is connected to the "-" terminal of the input filter capacitor 11 . The control unit 13 controls the switching operation of the switching element 12 to adjust the amount of energy transferred from the input winding 231 to the output winding 233 of the transformer 23 . The energy transferred to the output winding 233 is rectified by the diode 16 and smoothed by the capacitor 17, and is supplied to the output. The voltage induced in the auxiliary winding 232 is rectified by the diode 14 and smoothed by the capacitor 15 to supply a power supply voltage to the control unit 13 . When the switching element 12 is turned off, the energy accumulated in the leakage inductance of the input winding 231 that is not magnetically coupled to the output winding 233 is determined by the distribution capacity of the input winding 231 and the switching element ( 12) is discharged while charging the capacity between the terminals, and a large spike voltage is generated in this process. The spike voltage is suppressed as it is rectified by diode 18 and smoothed by capacitor 19 and consumed by resistor 20 . The combination of resistor 50, diode 18, capacitor 19 and resistor 20 is called a clamp circuit. here. Reference numeral 21 in FIG. 1 denotes an input line, and 22 denotes an output line.
도 1의 종래 기술의 전원 장치에 있어서, 입력권선(231)의 리키지 인덕턴스에 축적된 에너지가 높은 Spike 전압을 생성시키는 과정과 클램프 회로에 의해 Spike 전압을 억제할 때 노이즈가 발생되는 과정에 대해서 도 2와 도 3의 파형도를 참조하여 자세히 서술한다.In the power supply device of the prior art of FIG. 1, the process of generating a spike voltage with high energy accumulated in the leakage inductance of the input winding 231 and the process of generating noise when the spike voltage is suppressed by the clamp circuit It will be described in detail with reference to the waveform diagrams of FIGS. 2 and 3 .
도 2는 도 1의 전원 장치에 저항(50)과 다이오드(18)와 캐패시터(19)와 저항(20)으로 구성되는 클램프회로가 포함되지 않은 경우의 각 부의 파형도이고, 도 3은 도 1의 전원 장치에 클램프회로가 포함된 경우의 각 부의 파형도이다.FIG. 2 is a waveform diagram of each part of the power supply device of FIG. 1 when a clamp circuit composed of a resistor 50, a diode 18, a capacitor 19, and a resistor 20 is not included, and FIG. 3 is FIG. It is a waveform diagram of each part when the clamp circuit is included in the power supply of
도 1의 종래 기술의 전원 장치와 도 2의 파형도에 있어서, 스위칭소자(12)가 도통 상태일 때, 입력권선(231)에 전류가 흘러 트랜스포머(23)에 자기에너지가 축적된다. 스위칭소자(12)가 턴 오프 되기 직전인 시간 t1에, 스위칭소자(12)에 흐르는 전류는 최대값이 된다. 스위칭소자(12)가 턴 오프된 직후에, 입력권선(231)에 축적된 자기 에너지는 전원장치에 접속된 Snubber 회로의 용량들과 각 권선의 분포용량들과 스위칭소자(12)의 단자 간의 용량을 충전시킨다. 시간 t3에 이르러 출력권선(233)의 전압이 출력전압보다 높아지면, 다이오드(16)이 턴 온 되어 트랜스포머(23)에 축적된 자기 에너지가 출력권선(233)으로 인출되어 부하에 전력을 공급한다. 통상 t1부터 t3까지의 시간은 수십 nS 이내이다. 입력권선(231)의 리키지 인덕턴스에 축적된 에너지는, 시간 t3 이후에, 입력권선(231)의 분포용량과 스위칭소자(12)의 단자 간의 용량 등을 충전시키며 방출된다. 도 1의 전원 장치에 다이오드(18)와 캐패시터(19)와 저항(20)으로 구성되는 클램프회로가 없는 경우, 스위칭소자(12)의 양 단자 간의 전압은, 도 2의 B. Vds의 파형도와 같이, 시간 t3 에서부터 시간 t4까지의 기간에 매우 높게 상승하여 스위칭소자(12)의 신뢰성을 확보할 수 없게 한다. 일반적으로 신뢰성을 확보하기 위하여, 스위칭소자(12)의 Breakdown Voltage가 700V인 경우, 클램프회로에 의해 스위칭소자(12)의 양 단자 사이의 최대 전압을 600V 이하로 제한해야 한다.In the power supply device of the prior art of FIG. 1 and the waveform diagram of FIG. 2 , when the switching element 12 is in a conductive state, a current flows through the input winding 231 and magnetic energy is accumulated in the transformer 23 . At time t1 just before the switching element 12 is turned off, the current flowing through the switching element 12 becomes the maximum value. Immediately after the switching element 12 is turned off, the magnetic energy accumulated in the input winding 231 is the capacitance of the snubber circuit connected to the power supply, the distributed capacitance of each winding, and the capacitance between the terminals of the switching element 12 . to charge At time t3, when the voltage of the output winding 233 becomes higher than the output voltage, the diode 16 is turned on and the magnetic energy accumulated in the transformer 23 is withdrawn to the output winding 233 to supply power to the load. . Usually, the time from t1 to t3 is within several tens of nS. The energy accumulated in the leakage inductance of the input winding 231 is discharged while charging the distributed capacitance of the input winding 231 and the capacitance between the terminals of the switching element 12 after time t3. When there is no clamp circuit composed of a diode 18, a capacitor 19, and a resistor 20 in the power device of FIG. 1, the voltage between both terminals of the switching element 12 is the waveform diagram B. Vds of FIG. 2 and Similarly, it rises very high in the period from time t3 to time t4, making it impossible to secure the reliability of the switching element 12. In general, in order to secure reliability, when the breakdown voltage of the switching element 12 is 700V, the maximum voltage between both terminals of the switching element 12 must be limited to 600V or less by the clamp circuit.
도 1의 종래 기술의 전원 장치와 도 3의 파형도에 있어서, 시간 t3에 이르러 스위칭소자(12)의 전압(Vds)이 입력필터캐패시터(11)의 "+" 단자의 전압에 클램프회로의 캐패시터(19)의 충전 전압을 더한 전압보다 높아지면, 다이오드(18)에 순 방향 전압이 가해진다. 시간 t3 이후, 다이오드(18)은, 순방향 전압이 가해지고 있음에도 불구하고, Forward Recovery Time 동안 여전히 도통하지 않는다. 시간 t4에 이르러 다이오드(18)에 전류가 흐르기 시작하면, 다이오드(18)의 순방향 전압강하는 점점 낮아지고, 입력권선(231)의 분포용량에 충전된 전압은 다이오드(18)을 통해서 캐패시터(19)를 충전시키면서 감소한다. 시간 t5에 이르러 다이오드(18)은 안정되게 도통된다. 캐패시터(19)에 전달된 에너지는 저항(20)에서 열로서 소비된다. 시간 t3부터 t4의 기간에 다이오드(18)에 가해지는 순방향 전압의 상승 속도가 빠를수록, 혹은 시간 t4부터 t5의 기간에 다이오드(18)에 흐르는 전류의 상승 속도가 빠를수록, 다이오드(18)는, 도 3의 C. ID18의 파형의 t3부터 t5의 기간에서 보이듯이, 더 큰 고주파 노이즈를 발생시킨다. 저항(50)은, 다이오드(18)가 도통한 후에 다이오드(18)를 통해서 흐르는 전류의 피크값을 제한하여, 다이오드(18)가 도통 할 때 발생시키는 노이즈를 낮춘다. 한편, 보조권선(232)은, 입력권선(231)과 밀착하여 감기며, 입력권선(231)의 리키지 인덕턴스가 발생시키는 스파이크 전압 성분도 유도한다. 보조권선(232)에 유도되는 높은 Spike 전압은, 다이오드(14)를 턴 온 시키면서 다이오드(14)가 큰 노이즈 전압을 생성하게 한다. 저항(51)은, 다이오드(14)를 통해 흐르는 전류의 피크 값을 제한하여, 다이오드(14)에서 발생되는 고주파 노이즈를 낮춘다. 다이오드(18)와 다이오드(14)에서 생성되는 고주파 노이즈는 전원장치의 외부로 영향을 미치므로, 전원 장치의 EMI(Electro-Magnetic Interference)를 규정치 이하로 낮추기 위하여 노이즈 필터의 비용이 상승한다.In the prior art power supply device of FIG. 1 and the waveform diagram of FIG. 3, at time t3, the voltage Vds of the switching element 12 is applied to the voltage of the "+" terminal of the input filter capacitor 11 and the capacitor of the clamp circuit. When it becomes higher than the voltage plus the charging voltage of (19), a forward voltage is applied to the diode (18). After time t3, diode 18 still does not conduct during Forward Recovery Time, despite forward voltage being applied. When the current starts to flow in the diode 18 at time t4, the forward voltage drop of the diode 18 gradually decreases, and the voltage charged in the distributed capacitance of the input winding 231 is transferred to the capacitor 19 through the diode 18. ) decreases while charging. At time t5, the diode 18 conducts stably. The energy transferred to capacitor 19 is dissipated as heat in resistor 20 . The faster the rising rate of the forward voltage applied to the diode 18 in the period from time t3 to t4, or the faster the rising rate of the current flowing through the diode 18 in the period of time t4 to t5, the diode 18 is , as shown in the period t3 to t5 of the waveform of C. ID18 in Fig. 3, generates a larger high-frequency noise. The resistor 50 limits the peak value of the current flowing through the diode 18 after the diode 18 conducts, thereby lowering the noise generated when the diode 18 conducts. On the other hand, the auxiliary winding 232 is wound in close contact with the input winding 231 , and also induces a spike voltage component generated by the leakage inductance of the input winding 231 . The high spike voltage induced in the auxiliary winding 232 causes the diode 14 to generate a large noise voltage while turning the diode 14 on. The resistor 51 limits the peak value of the current flowing through the diode 14 to lower the high-frequency noise generated by the diode 14 . Since the high-frequency noise generated by the diode 18 and the diode 14 affects the outside of the power supply device, the cost of the noise filter increases in order to lower the EMI (Electro-Magnetic Interference) of the power supply device to a specified value or less.
한편, 도 1의 종래 기술의 전원 장치와 도 3의 파형도에 있어서, 시간 t6에 이르러 트랜스포머(23)의 입력권선(231)에 축적된 에너지의 방출이 완료된다. 시간 t6 이후에, 입력권선(231)의 분포용량에 충전된 전압은 입력권선(231)을 통해서 방전되기 시작하며, 다이오드(18)에 역방향 전압이 인가된다. 도 1의 종래 기술은, 시간 t3부터 시간 t5까지의 기간 동안 상승 속도가 빠른 순방향 전압이 다이오드(18)에 인가되어 다이오드(18)의 접합부에 큰 전하가 축적되며, 시간 t6 이후에 다이오드(18)에 역 전압이 인가되면, 다이오드(18)은 접합부에 축적된 전하를 방출하면서 큰 역 방향 전류가 흐르게 한 후에 "0"으로 회복한다. 일반적으로, 스위칭 속도가 빠른 다이오드일수록 큰 노이즈 전류를 발생시키는 경향이 있으므로, 엔지니어들은 노이즈의 발생을 줄이기 위해서 Slow Speed Diode를 사용하려 시도한다. 그런데, 도 1의 종래 기술에서, 다이오드(18)에 Slow Speed Diode를 사용하는 경우, 역 방향 전류가 흐르는 기간이 지나치게 길어져서 클램프 회로의 캐패시터(19)가 다이오드(18)을 통해서 방전하여 불필요한 손실이 발생하거나 혹은 다이오드(18)이 과열되는 문제가 발생하기도 한다.On the other hand, in the power supply device of the prior art of FIG. 1 and the waveform diagram of FIG. 3 , the discharge of energy accumulated in the input winding 231 of the transformer 23 is completed at time t6. After time t6 , the voltage charged in the distributed capacitance of the input winding 231 starts to be discharged through the input winding 231 , and a reverse voltage is applied to the diode 18 . In the prior art of FIG. 1 , a forward voltage with a fast rising rate is applied to the diode 18 during the period from time t3 to time t5 so that a large charge is accumulated at the junction of the diode 18, and after time t6, the diode 18 ), the diode 18 recovers to “0” after allowing a large reverse current to flow while discharging the charge accumulated at the junction. In general, a diode with a faster switching speed tends to generate a large noise current, so engineers try to use a slow speed diode to reduce noise. However, in the prior art of FIG. 1, when a Slow Speed Diode is used for the diode 18, the period during which the reverse current flows is too long, so that the capacitor 19 of the clamp circuit is discharged through the diode 18, resulting in unnecessary loss. This may occur or a problem in which the diode 18 is overheated may occur.
도 1의 종래 기술의 전원 장치에 있어서, 점선으로 표시된 캐패시터(52)와 저항(53)은, 다이오드(18)가 턴 온 될 때 다이오드(18)를 턴 온 시키는 에너지를 감소시키며, 다이오드(18)에서 발생되는 고주파 노이즈의 크기를 감소시킨다. 그런데, 캐패시터(52)는, 스위칭소자(12)가 턴 온될 때, 충전된 전압이 스위칭소자(12)를 통해 방전되면서 큰 전력 손실을 발생시킨다는 단점을 가진다.In the prior art power supply device of FIG. 1 , the capacitor 52 and the resistor 53 indicated by dotted lines reduce the energy that turns on the diode 18 when the diode 18 is turned on, and the diode 18 ) to reduce the magnitude of high-frequency noise. However, the capacitor 52 has a disadvantage that, when the switching device 12 is turned on, a charged voltage is discharged through the switching device 12 and a large power loss occurs.
도 4는 종래 기술의 다른 전원 장치를 보인다. 4 shows another power supply device of the prior art.
도 4의 종래 기술의 전원 장치에 있어서, 교류 입력전압은 정류되어 입력필터캐패시터(11)로 평활된다. 트랜스포머(24)의 제2입력권선(242)의 한 단자는 입력필터캐패시터(11)의 "+" 단자에 연결되고, 제2입력권선(242)의 다른 한 단자는 스위칭소자(12)의 한 단자에 연결된다. 스위칭소자(12)의 다른 한 단자는 제1입력권선(241)의 한 단자에 연결된다. 제1입력권선(241)의 다른 한 단자는 입력필터캐패시터(11)의 "-" 단자에 연결된다. 제어부(13)는, 스위칭소자(12)의 스위칭 동작을 제어하여, 트랜스포머(24)의 제1입력권선(241)과 제2입력권선(242)으로부터 출력권선(243)으로 전달되는 에너지의 양을 조절한다. 출력권선(243)으로 전달되는 에너지는, 다이오드(16a)로 정류되고 캐패시터(17)로 평활되어, 출력으로 공급된다. 제1입력권선(241)에 유도되는 전압은, 다이오드(14b)에 의해 정류되고 캐패시터(15b)에 의해 평활되어, 제어부(13)에 전원 전압으로 공급된다. 스위칭소자(12)가 턴 오프 될 때, 출력권선(243)과 자기적으로 결합하지 않는 제1입력권선(241)과 제2입력권선(242)의 리키지 인덕턴스에 축적된 에너지는, 각 권선의 분포용량과 스위칭소자(12)의 단자 간의 용량 등을 충전시키며 방출되며, 이 과정에 큰 스파이크 전압이 발생된다. 스파이크 전압은, 다이오드(18)에 의해 정류되고 캐패시터(19)로 평활되어 저항(20)에 의해 소비되면서 억제된다. 여기서. 도 1의 도면부호 21은 입력선로이고, 22는 출력선로이다. In the prior art power supply device of FIG. 4 , the AC input voltage is rectified and smoothed by the input filter capacitor 11 . One terminal of the second input winding 242 of the transformer 24 is connected to the “+” terminal of the input filter capacitor 11 , and the other terminal of the second input winding 242 is one terminal of the switching element 12 . connected to the terminal. The other terminal of the switching element 12 is connected to one terminal of the first input winding 241 . The other terminal of the first input winding 241 is connected to the "-" terminal of the input filter capacitor 11 . The control unit 13 controls the switching operation of the switching element 12 , and the amount of energy transferred from the first input winding 241 and the second input winding 242 to the output winding 243 of the transformer 24 . adjust the The energy transferred to the output winding 243 is rectified by the diode 16a and smoothed by the capacitor 17, and is supplied to the output. The voltage induced in the first input winding 241 is rectified by the diode 14b and smoothed by the capacitor 15b, and is supplied to the control unit 13 as a power supply voltage. When the switching element 12 is turned off, the energy accumulated in the leakage inductance of the first input winding 241 and the second input winding 242 that are not magnetically coupled to the output winding 243 is, It is discharged while charging and discharging the distributed capacitance of the switching element 12 and the capacitance between the terminals of the switching element 12, and a large spike voltage is generated in this process. The spike voltage is suppressed as it is rectified by diode 18 and smoothed by capacitor 19 and consumed by resistor 20 . here. Reference numeral 21 in FIG. 1 denotes an input line, and 22 denotes an output line.
도 4의 종래 기술의 전원 장치에 있어서, 클램프 회로의 다이오드(18)가 제2입력권선(242)의 스파이크 전압을 클램프할 때, 도 3의 C. ID18의 파형의 t3부터 t5의 기간에서 보인 바와 같이, 다이오드(18)는 큰 고주파 노이즈를 발생시킨다. 또한, 제2입력권선(242)의 스파이크 전압은, 제1입력권선(241)에 유도되어, 다이오드(14b)에 인가된다. 그로 인해, 다이오드(14b)는 도통할 때 큰 고주파 노이즈를 발생시킨다. In the prior art power supply device of FIG. 4, when the diode 18 of the clamp circuit clamps the spike voltage of the second input winding 242, the waveform shown in the period t3 to t5 of C. ID18 of FIG. As can be seen, the diode 18 generates large high-frequency noise. Further, the spike voltage of the second input winding 242 is induced in the first input winding 241 and applied to the diode 14b. Therefore, the diode 14b generates a large high-frequency noise when conducting.
도 4의 종래 기술의 전원 장치에 있어서, 다이오드(18)와 다이오드(14b)에서 생성되는 고주파 노이즈는 전원장치의 외부로 영향을 미치므로, 전원 장치의 EMI를 규정치 이하로 낮추기 위하여 노이즈 필터의 비용이 상승한다. 또한 저항(50)과 다이오드(18)와 캐패시터(19)와 저항(20)으로 구성되는 클램프 회로를 사용해야 하므로 복잡해지고 원가가 상승한다.In the prior art power supply device of FIG. 4 , the high-frequency noise generated by the diode 18 and the diode 14b affects the outside of the power supply device, so the cost of the noise filter to lower the EMI of the power supply device to a specified value or less it rises In addition, since it is necessary to use a clamp circuit composed of a resistor 50, a diode 18, a capacitor 19, and a resistor 20, it becomes complicated and the cost increases.
저항(51)은 다이오드(14b)를 통해 흐르는 전류의 피크 값을 제한하여 다이오드(14b)에서 발생되는 고주파 노이즈를 약간 낮춘다.The resistor 51 limits the peak value of the current flowing through the diode 14b, thereby slightly lowering the high-frequency noise generated by the diode 14b.
도 4에 있어서도, 제1입력권선(241)에서 생성되는 노이즈 전압을 낮추려고 저항과 캐패시터를 제1입력권선(241)의 양단에 연결하는 시도를 하기도 하나, 캐패시터에 의한 전력 손실이 허용치 이내에서 유지되도록 하면서 다이오드(14b)에 의해 생성되는 고주파 노이즈를 대폭 낮추기가 매우 어렵다.In FIG. 4 as well, an attempt is made to connect a resistor and a capacitor to both ends of the first input winding 241 in order to lower the noise voltage generated in the first input winding 241, but the power loss due to the capacitor is within the allowable value. It is very difficult to significantly lower the high-frequency noise generated by the diode 14b while maintaining it.
도 5는 클램프 회로의 다이오드에서 생성되는 노이즈를 낮추는 종래 기술의 전원 장치를 보인다.5 shows a prior art power supply for reducing noise generated by a diode of a clamp circuit.
도 5의 종래 기술의 전원 장치에 있어서, 트랜스포머(25)의 입력권선(251)은 제1입력권선(251a)과 제2입력권선(251b)으로 나뉘어 구성된다. 제1입력권선(251a)의 양 단자 사이에 제1캐패시터(27)가 접속된다. 5, the input winding 251 of the transformer 25 is divided into a first input winding 251a and a second input winding 251b. A first capacitor 27 is connected between both terminals of the first input winding 251a.
도 6은 도 5의 전원 장치에 사용되는 트랜스포머(25)의 일 실시예를 보인다.FIG. 6 shows an embodiment of a transformer 25 used in the power supply of FIG. 5 .
도 6에 있어서, 트랜스포머(25)의 제2입력권선(251b)은 출력권선(253)과 자기적으로 잘 결합하도록 코어(256)의 전체의 권선 면에 감긴다. 제1입력권선(251a)은 제2입력권선(251b)에 결합하지 않는 리키지 인덕턴스가 큰 값을 갖도록 감긴다. In FIG. 6 , the second input winding 251b of the transformer 25 is wound around the entire winding surface of the core 256 so as to be magnetically coupled to the output winding 253 . The first input winding 251a is wound so that the leakage inductance not coupled to the second input winding 251b has a large value.
도 5의 종래 기술의 전원 장치에 있어서, 제2입력권선(251b)에 결합하지 않는 제1입력권선(251a)의 리키지 인덕턴스와 제1캐패시터(27)는, 스위칭소자(12)가 턴 오프 된 직후에, 공진을 일으켜서 다이오드(18)가 입력권선(251)이 생성하는 스파이크 전압에 의해서 턴 온 될 때 다이오드(18)를 턴 온 시키는 에너지를 낮추고, 다이오드(18)에서 생성되는 고주파 노이즈의 크기를 도 1의 종래 기술의 기술에 비해 훨씬 낮춘다.In the prior art power supply device of FIG. 5, the leakage inductance of the first input winding 251a not coupled to the second input winding 251b and the first capacitor 27, the switching element 12 is turned off Immediately after the resonance occurs, when the diode 18 is turned on by the spike voltage generated by the input winding 251, the energy to turn on the diode 18 is lowered, and the high-frequency noise generated by the diode 18 is reduced. The size is much lower compared to the prior art technique of FIG. 1 .
도 5의 종래 기술의 전원 장치에 있어서, 제2입력권선(251b)의 리키지 인덕턴스에 축적된 자기에너지의 대부분은, 스위칭소자(12)가 턴 오프 된 직후에, 제1입력권선(251a)을 통해서 인출되지 못하고, 제2입력권선(251b)의 분포용량을 충전시키며 높은 스파이크 전압을 생성한다. 스파이크 전압은 저항(50)과 다이오드(18)와 캐패시터(19)와 저항(20)으로 구성되는 클램프회로에 의해 제한된다. 스위칭소자(12)가 턴 오프된 이후에, 제2입력권선(251b)의 리키지 인덕턴스가 생성하는 자속의 일부분과 트랜스포머(25)의 코어(256)의 자속에 의해 제1입력권선(251a)에 유도되는 전압과 제1캐패시터(27)의 전압이 제1입력권선(251a)의 리키지 인덕턴스에 가해지고, 제1입력권선(251a)의 리키지 인덕턴스와 제1캐패시터(27)는 공진을 일으킨다. 제1입력권선(251a)에 가해지는 전압에 비해 제1입력권선(251a)의 리키지 인덕턴스와 제1캐패시터(27)의 공진 주기의 1/4의 기간이 지연된 공진 전류가 제1입력권선(251a)을 통해서 빠져나간다. 그로 인해, 스파이크 전압이 클램프 회로의 다이오드(18)를 도통시키는 전압까지 도달하는 시점에, 제1입력권선(251a)을 통해서 빠져나가는 전류만큼 출력권선(253)을 통해서 빠져나가는 전류가 감소하고, 출력권선(253)의 리키지 인덕턴스의 양단의 전압도 낮아지며, 출력권선(253)의 분포용량의 충전 전압도 낮아지고, 제2입력권선(251b)의 분포용량의 충전 전압도 낮아진다. 또한, 스파이크 전압이 클램프 회로의 다이오드(18)를 도통시키는 전압까지 도달하는 시점에, 제1입력권선(251a)으로부터 제1캐패시터(27)로 전류가 흐르지 않을 때와 비교하여, 제2입력권선(251b)의 리키지 인덕턴스의 자기 에너지는 입력권선(251)의 분포용량으로 훨씬 더 많이 빠져나가게 된다. 결국, 제2입력권선(251b)의 리키지 인덕턴스에 남은 적은 양의 자기 에너지가 클램프 회로의 다이오드(18)를 도통시키므로, 다이오드(18)에서 생성되는 고주파 노이즈는 현저히 감소한다. 그러나, 제2입력권선(251b)의 높은 스파이크 전압은 보조권선(252)에 매우 높게 유도되므로, 보조권선(252)의 전압을 정류하는 다이오드(14)는 여전히 큰 고주파 노이즈를 생성한다. 제2입력권선(251b)에 결합하지 않는 제1입력권선(251a)의 리키지 인덕턴스는, 제1캐패시터(27)가 방전할 때, 제1캐패시터(27)가 가지는 정전 에너지를 자기 에너지로 전달받으므로, 제1캐패시터(27)의 방전에 의한 전력 손실이 발생하지 않게 한다.In the power supply device of the prior art of FIG. 5, most of the magnetic energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 251b is generated by the first input winding 251a immediately after the switching element 12 is turned off. It cannot be withdrawn through , and the distribution capacity of the second input winding 251b is charged and a high spike voltage is generated. The spike voltage is limited by a clamp circuit consisting of a resistor (50), a diode (18), a capacitor (19) and a resistor (20). After the switching element 12 is turned off, a portion of the magnetic flux generated by the leakage inductance of the second input winding 251b and the magnetic flux of the core 256 of the transformer 25 cause the first input winding 251a The voltage induced to and the voltage of the first capacitor 27 are applied to the leakage inductance of the first input winding 251a, and the leakage inductance of the first input winding 251a and the first capacitor 27 generate resonance. causes Compared to the voltage applied to the first input winding 251a, the leakage inductance of the first input winding 251a and the resonance current delayed by 1/4 of the resonance period of the first capacitor 27 are generated in the first input winding ( 251a). Therefore, when the spike voltage reaches the voltage that conducts the diode 18 of the clamp circuit, the current flowing out through the output winding 253 is reduced by the current flowing out through the first input winding 251a, The voltage at both ends of the leakage inductance of the output winding 253 is also lowered, the charging voltage of the distributed capacity of the output winding 253 is also lowered, and the charging voltage of the distributed capacity of the second input winding 251b is also lowered. Further, when the spike voltage reaches the voltage that makes the diode 18 of the clamp circuit become conductive, compared to when no current flows from the first input winding 251a to the first capacitor 27, the second input winding The magnetic energy of the leakage inductance of (251b) is much more escaped to the distribution capacitance of the input winding (251). As a result, since a small amount of magnetic energy remaining in the leakage inductance of the second input winding 251b conducts the diode 18 of the clamp circuit, high-frequency noise generated by the diode 18 is significantly reduced. However, since the high spike voltage of the second input winding 251b is induced very high in the auxiliary winding 252, the diode 14 rectifying the voltage of the auxiliary winding 252 still generates a large high-frequency noise. The leakage inductance of the first input winding 251a that is not coupled to the second input winding 251b transfers the electrostatic energy of the first capacitor 27 as magnetic energy when the first capacitor 27 is discharged. Therefore, power loss due to discharging of the first capacitor 27 does not occur.
그런데, 도 5의 종래 기술의 전원 장치는 여전히 저항(50)과 다이오드(18)와 캐패시터(19)와 저항(20)으로 구성되는 클램프회로에 의해 제2입력권선(251b)의 리키지 인덕턴스가 생성하는 스파이크 전압을 제한하여야 한다는 단점을 가지며, 다이오드(18)에서 생성되는 노이즈를 완전히 제거할 수가 없다는 단점을 가진다. 또한, 제2입력권선(251b)의 리키지 인덕턴스에 축적된 에너지에 의해 생성되는 스파이크 전압이 보조권선(252)에 유도되어 다이오드(14)에 인가되므로, 다이오드(14)가 턴 온 될 때, 다이오드(14)에서 큰 고주파 노이즈가 생성된다는 단점을 가진다.However, in the power supply device of the prior art of FIG. 5, the leakage inductance of the second input winding 251b is still reduced by the clamp circuit consisting of the resistor 50, the diode 18, the capacitor 19, and the resistor 20. There is a disadvantage that the generated spike voltage must be limited, and the noise generated by the diode 18 cannot be completely removed. In addition, since the spike voltage generated by the energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 251b is induced in the auxiliary winding 252 and applied to the diode 14, when the diode 14 is turned on, The diode 14 has a disadvantage that large high-frequency noise is generated.
도1의 종래 기술의 트랜스포머의 입력권선의 리키지 인덕턴스에 축적되는 에너지는 스위칭소자의 양 단자 사이에 높은 Spike 전압이 가해지게 한다. 이러한 Spike 전압으로부터 스위칭소자 등을 보호하기 위하여, 클램프회로를 사용하여야 한다. 클램프 회로는, 전원 장치의 부품 수를 증가시키고, 원가를 상승시키며, 클램프 회로의 다이오드에서 발생하는 고주파 노이즈로 인해 전원 장치의 EMI가 나빠지게 하며, 노이즈 필터 비용이 상승하게 한다. 또한, 입력권선에서 생성되는 스파이크 전압은, 보조권선에 유도되며, 보조권선의 전압을 정류하여 제어부에 전원 전압을 공급하는 다이오드가 턴 온 될 때, 다이오드에서 큰 고주파 노이즈가 생성되게 한다. 또한 클램프 회로에 Slow Speed Diode를 사용하는 경우, 불필요한 손실이 발생하게 하거나 혹은 다이오드가 과열되는 문제가 발생되는 단점을 가진다.Energy accumulated in the leakage inductance of the input winding of the prior art transformer of FIG. 1 causes a high spike voltage to be applied between both terminals of the switching element. In order to protect the switching element from such spike voltage, a clamp circuit must be used. The clamp circuit increases the number of parts of the power supply device, increases the cost, deteriorates the EMI of the power supply device due to high-frequency noise generated by the diode of the clamp circuit, and increases the noise filter cost. In addition, the spike voltage generated in the input winding is induced in the auxiliary winding, and when the diode supplying the power supply voltage to the control unit by rectifying the voltage of the auxiliary winding is turned on, a large high frequency noise is generated in the diode. In addition, when a Slow Speed Diode is used in the clamp circuit, it has a disadvantage in that unnecessary loss or overheating of the diode occurs.
도 5의 종래 기술의 전원 장치는, 비록 도1의 종래 기술의 전원 장치에 비해 클램프 회로의 다이오드에서 발생하는 노이즈를 현저히 낮추지만, 여전히 클램프 회로를 사용하여 스파이크 전압을 제한하여야 한다. 클램프 회로의 사용은, 전원 장치의 부품 수를 증가시키고, 원가를 상승시키며, 클램프 회로의 다이오드에서 발생하는 고주파 노이즈를 완전히 제거할 수 없다는 단점을 가진다. 또한, 입력권선에서 생성되는 스파이크 전압은, 보조권선에 유도되며, 보조권선의 전압을 정류하여 제어부에 전원 전압을 공급하는 다이오드가 턴 온 될 때 다이오드가 큰 고주파 노이즈를 생성하게 한다. 따라서, 도 5의 종래 기술의 전원 장치는 외부로 노이즈의 영향을 미치게 되는 단점을 가진다.Although the prior art power supply of Fig. 5 significantly lowers noise generated by the diode of the clamp circuit compared to the prior art power supply of Fig. 1, it is still necessary to limit the spike voltage using the clamp circuit. The use of the clamp circuit has disadvantages in that the number of parts of the power supply device is increased, the cost is increased, and the high-frequency noise generated by the diode of the clamp circuit cannot be completely removed. In addition, the spike voltage generated in the input winding is induced in the auxiliary winding, and the diode that supplies the power voltage to the control unit by rectifying the voltage of the auxiliary winding is turned on so that the diode generates high frequency noise. Accordingly, the power supply device of the prior art of FIG. 5 has a disadvantage in that noise is influenced to the outside.
본 발명은 종래 기술의 기술이 가지는 이러한 문제들을 모두 해결하기 위한 것이다.The present invention is to solve all of these problems of the prior art.
상술한 목적을 달성하기 위한 입력필터캐패시터와; 스위칭소자를 포함하는 스위칭형 전원장치는,an input filter capacitor for achieving the above object; A switching type power supply including a switching element,
트랜스포머의 코어와; 상기 트랜스포머의 코어에 감겨지고, 상기 스위칭소자의 스위칭 동작에 의해 전류의 흐름이 제어되는 제1입력권선과; 상기 트랜스포머의 코어에 감겨지고, 상기 스위칭소자의 스위칭 동작에 의해 전류의 흐름이 제어되는 제2입력권선과; 그리고 상기 트랜스포머의 코어에 감겨지고, 상기 제1입력권선과 상기 제2입력권선에 결합하여 에너지를 인출하는 출력권선을 포함하는 트랜스포머와;the core of the transformer; a first input winding wound around the core of the transformer and controlling the flow of current by a switching operation of the switching element; a second input winding wound around the core of the transformer and controlling the flow of current by a switching operation of the switching element; and a transformer wound around the core of the transformer and including an output winding coupled to the first input winding and the second input winding to extract energy;
인덕터와; 그리고 an inductor; And
제1캐패시터를 포함하되,including a first capacitor,
상기 트랜스포머의 상기 제1입력권선은 상기 제2입력권선과 밀 결합하며,The first input winding of the transformer is tightly coupled with the second input winding,
상기 인덕터와 상기 제1입력권선은 직렬로 연결되며, 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 일측 끝과 다른 일측 끝 사이에 제1캐패시터가 접속되며,The inductor and the first input winding are connected in series, and a first capacitor is connected between the serially connected inductor and one end of the first input winding and the other end of the first input winding,
상기 인덕터와 상기 제1입력권선과 상기 제2입력권선과 상기 스위칭소자는 상기 입력필터캐패시터의 두 단자 사이에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.The inductor, the first input winding, the second input winding, and the switching element are connected in series between the two terminals of the input filter capacitor.
또한, 이 발명에 따르는 상술한 전원장치를 포함하는 제품이 제공된다.Also provided is a product comprising the above-described power supply device according to the present invention.
본 발명은, 트랜스포머의 입력권선의 리키지 인덕턴스에 축적되는 에너지가 낮은 Spike 전압을 발생하게 하여 클램프 회로를 제거함으로써, 클램프 회로에서 생성되는 고주파 노이즈를 완전히 제거하고, 또한 보조 권선에 스파이크 전압이 매우 낮게 유도되게 하여, 보조 전원용 정류 다이오드가 생성하는 고주파 노이즈를 현저히 낮춤으로써, 전원 장치가 외부로 미치는 노이즈의 영향을 대폭 줄여서, 전원 장치의 부품수의 감소 및 노이즈의 필터 비용을 낮추는 장점을 가진다.The present invention eliminates the clamp circuit by generating a spike voltage with low energy accumulated in the leakage inductance of the input winding of the transformer, thereby completely removing the high-frequency noise generated in the clamp circuit, and the spike voltage in the auxiliary winding is very By lowering the induction, the high frequency noise generated by the rectifier diode for auxiliary power is significantly reduced, and thus the influence of noise from the power device to the outside is greatly reduced, thereby reducing the number of parts of the power device and reducing the noise filter cost.
도 1은 종래 기술에 따르는 전원 장치의 구성도.1 is a block diagram of a power supply device according to the prior art.
도 2는 도 1에서 클램프 회로가 제거된 경우의 각부의 전압과 전류의 파형도.Fig. 2 is a waveform diagram of voltage and current of each part when the clamp circuit is removed in Fig. 1;
도 3은 도 1에서 클램프 회로가 있는 경우의 각부의 전압과 전류의 파형도.Fig. 3 is a waveform diagram of voltage and current of each part in the case where there is a clamp circuit in Fig. 1;
도 4는 종래 기술에 따르는 전원 장치의 다른 구성도.4 is another configuration diagram of a power supply device according to the prior art.
도 5는 종래 기술에 따르는 전원 장치의 또 다른 구성도.5 is another configuration diagram of a power supply device according to the prior art.
도 6은 도 5의 전원 장치에 사용되는 트랜스포머의 일 실시예.Fig. 6 is an embodiment of a transformer used in the power supply device of Fig. 5;
도 7은 본 발명에 따르는 전원 장치의 일 실시예.7 is an embodiment of a power supply device according to the present invention;
도 8은 도 7의 전원 장치에 사용되는 트랜스포머의 일 실시예.Fig. 8 is an embodiment of a transformer used in the power supply device of Fig. 7;
도 9은 도 7의 전원 장치의 각부의 전압과 전류의 파형도.Fig. 9 is a waveform diagram of voltage and current of each part of the power supply device of Fig. 7;
도 10는 도 7의 전원 장치의 각부의 전압과 전류의 파형도.Fig. 10 is a waveform diagram of voltage and current of each part of the power supply device of Fig. 7;
도 11은 도 7의 전원 장치에 사용되는 트랜스포머의 다른 일 실시예.Fig. 11 is another embodiment of a transformer used in the power supply device of Fig. 7;
도 12와 도 13은 도 11의 트랜스포머의 설명도.12 and 13 are explanatory views of the transformer of FIG. 11;
도 14는 본 발명에 따르는 전원 장치의 다른 일 실시예.14 is another embodiment of a power supply device according to the present invention.
도 15는 본 발명에 따르는 전원 장치의 또 다른 일 실시예.15 is another embodiment of a power supply device according to the present invention;
도 16은 도 15의 전원 장치에 사용되는 트랜스포머의 일 실시예.Fig. 16 is an embodiment of a transformer used in the power supply device of Fig. 15;
도 17은 도 15의 전원 장치의 각부의 전압과 전류의 파형도.Fig. 17 is a waveform diagram of voltage and current of each part of the power supply device of Fig. 15;
도 18은 본 발명에 따르는 전원 장치의 또 다른 일 실시예.18 is another embodiment of a power supply device according to the present invention;
도 19는 도 18의 전원 장치에 사용되는 트랜스포머의 일 실시예.Fig. 19 is an embodiment of a transformer used in the power supply device of Fig. 18;
이 발명은 모든 스위칭형 전원장치에 적용되나, 실시예에 따른 설명은 플라이백 컨버터의 예를 들어 설명한다.Although this invention is applied to all switched power supply devices, the description according to the embodiment will be described with an example of a flyback converter.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 트랜스포머의 입력권선의 리키지 인덕턴스에 축적되는 에너지가 낮은 Spike 전압을 발생하게 하는 방법과 장치에 대해 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the energy accumulated in the leakage inductance of the input winding of the transformer to generate a low spike voltage will be described in more detail and the apparatus.
이하 첨부한 도면에서 각 권선에 표시한 검은 점 혹은 검게 채워진 원은 권선의 시작점을 나타낸다.In the accompanying drawings, black dots or circles filled with black indicated on each winding indicate the starting point of the winding.
도 7은, 트랜스포머(26)의 입력권선(261)의 리키지 인덕턴스에 축적된 에너지가 매우 낮은 Spike 전압을 발생하게 하는 본 발명에 따르는 전원 장치의 일 실시예이다. 7 is an embodiment of a power supply according to the present invention in which energy stored in the leakage inductance of the input winding 261 of the transformer 26 generates a very low spike voltage.
본 발명에 따르는 전원 장치의 일 실시예인 도 7에 있어서, 교류 입력전압은 정류되어 입력필터캐패시터(11)로 평활된다. 트랜스포머(26)의 입력권선(261)은 제1입력권선(261a)과 제2입력권선(261b)으로 나뉘어 구성된다. 인덕터(30)와 제1입력권선(261a)은 직렬로 연결된다. 직렬로 연결된 인덕터(30)와 제1입력권선(261a)의 일측 끝과 다른 일측 끝 사이에 제1캐패시터(27)가 접속된다. 직렬로 연결된 인덕터(30)와 제1입력권선(261a)의 일측 끝은 제2입력권선(261b)의 한 단자에 연결된다. 직렬로 연결된 인덕터(30)와 제1입력권선(261a)의 다른 일측 끝과 제2입력권선(261b)의 다른 한 단자는 입력필터캐패시터(11)의 “+” 단자와 스위칭소자(12)의 한 단자 사이에 연결된다. 스위칭소자(12)의 다른 한 단자는 입력필터캐패시터(11)의 “-” 단자에 연결된다. 여기서, 도 7에 도시된 도면부호 14는 다이오드, 15는 캐패시터, 21은 입력선로, 22는 출력선로, 28은 저항, 262는 보조권선, 263은 출력권선, 266은 트랜스포머의 코어를 의미한다.In FIG. 7 which is an embodiment of the power supply device according to the present invention, the AC input voltage is rectified and smoothed by the input filter capacitor 11 . The input winding 261 of the transformer 26 is divided into a first input winding 261a and a second input winding 261b. The inductor 30 and the first input winding 261a are connected in series. A first capacitor 27 is connected between one end and the other end of the inductor 30 connected in series and the first input winding 261a. One end of the inductor 30 connected in series and the first input winding 261a is connected to one terminal of the second input winding 261b. The inductor 30 connected in series and the other end of the first input winding 261a and the other terminal of the second input winding 261b are connected to the “+” terminal of the input filter capacitor 11 and the switching element 12 connected between one terminal. The other terminal of the switching element 12 is connected to the “-” terminal of the input filter capacitor 11 . 7, reference numeral 14 denotes a diode, 15 denotes a capacitor, 21 denotes an input line, 22 denotes an output line, 28 denotes a resistor, 262 denotes an auxiliary winding, 263 denotes an output winding, and 266 denotes the core of the transformer.
본 발명에 따르는 전원 장치의 일 실시예인 도 7에 있어서, 제어부(13)는, 스위칭소자(12)의 스위칭 동작을 제어하여, 트랜스포머(26)의 제1입력권선(261a)과 제2입력권선(261b)으로부터 출력권선(263)으로 전달되는 에너지의 양을 조절한다. 출력권선(263)으로 전달되는 에너지는, 다이오드(16)로 정류되고 캐패시터(17)로 평활되어, 출력으로 공급된다. 보조권선(262)에 유도되는 전압은, 다이오드(14)에 의해 정류되고 캐패시터(15)에 의해 평활되어, 제어부(13)에 전원 전압으로 공급된다. 인덕터(30)는 제2입력권선(261b)과 출력권선(263)에 자기적으로 결합하지 않는 제1입력권선(261a)의 리키지 인덕턴스 성분을 포함할 수 있다. 인덕터(30)의 인덕턴스 값은 제2입력권선(261b)과 출력권선(263)에 자기적으로 결합하지 않는 제1입력권선(261a)의 리키지 인덕턴스 값보다 훨씬 큰 값을 가진다.In FIG. 7 which is an embodiment of the power supply device according to the present invention, the control unit 13 controls the switching operation of the switching element 12, and the first input winding 261a and the second input winding of the transformer 26 are Controls the amount of energy transferred from 261b to the output winding 263 . The energy transferred to the output winding 263 is rectified by the diode 16 and smoothed by the capacitor 17, and is supplied to the output. The voltage induced in the auxiliary winding 262 is rectified by the diode 14 and smoothed by the capacitor 15 , and is supplied to the control unit 13 as a power supply voltage. The inductor 30 may include a leakage inductance component of the first input winding 261a that is not magnetically coupled to the second input winding 261b and the output winding 263 . The inductance value of the inductor 30 is much larger than the leakage inductance value of the first input winding 261a that is not magnetically coupled to the second input winding 261b and the output winding 263 .
도 8은 도 7의 전원 장치에 사용되는 트랜스포머(26)의 일 실시예이다.FIG. 8 is an embodiment of a transformer 26 used in the power supply of FIG. 7 .
도 8의 일 실시예에 있어서, 제1입력권선(261a)과 제2입력권선(261b)은 트랜스포머(26)의 코어(266)의 제3각(266-3) 위의 주된 권선 구간 전체에 출력권선(263)과 자기적으로 잘 결합하도록 감긴다. 특히 제1입력권선(261a)은, 제2입력권선(261b)과의 결합도를 높이기 위하여, 제2입력권선(261b)의 첫번째 권선 층이 감긴 후 제2입력권선(261b)의 두번째 권선 층이 감기기 시작할 때 제2입력권선(261b)의 나머지와 동시에 나란히 감긴다. 따라서 제1입력권선(261a)은, 출력권선(263)과 자기적으로 결합하지 않는 제2입력권선(261b)의 리키지 인덕턴스에 축적되는 자기 에너지도 대부분 유도하여 인출한다. In the embodiment of Figure 8, the first input winding 261a and the second input winding 261b are formed over the entire main winding section above the third angle 266-3 of the core 266 of the transformer 26. It is wound so as to be magnetically coupled to the output winding 263 . In particular, in order to increase the degree of coupling between the first input winding 261a and the second input winding 261b, the second winding layer of the second input winding 261b after the first winding layer of the second input winding 261b is wound. When this winding starts, it is wound side by side with the rest of the second input winding 261b. Accordingly, most of the magnetic energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 261b, which is not magnetically coupled to the output winding 263, is also extracted from the first input winding 261a.
본 발명에 따르는 전원 장치의 일 실시예인 도 7에 있어서, 트랜스포머(26)의 입력권선(261)의 리키지 인덕턴스에 축적된 에너지가 Spike 전압을 매우 낮게 생성시키는 과정에 대해서 도 9의 파형도와 함께 자세히 설명한다. In Fig. 7, which is an embodiment of the power supply device according to the present invention, the energy accumulated in the leakage inductance of the input winding 261 of the transformer 26 generates the spike voltage very low together with the waveform diagram of Fig. 9 Describe in detail.
도 7의 일 실시예와 도 9의 파형도에 있어서, 스위칭소자(12)가 도통 상태일 때, 트랜스포머(26)의 입력권선(261)에 전류가 흘러 트랜스포머(26)에 자기에너지가 축적된다. 트랜스포머(26)의 제1입력권선(261a)에 흐르는 전류는 인덕터(30)를 통해서 흐른다. 스위칭소자(12)가 도통 상태일 때, 입력권선(261)의 인덕턴스가 인덕터(30)의 인덕턴스에 비해 훨씬 크므로, 입력필터캐패시터(11)의 양단 전압은 대부분 제1입력권선(261a)과 제2입력권선(261b)에 턴 수의 비율대로 나뉘어 원 안에 표시된 극성으로 인가되며, 제1캐패시터(27)에 제1입력권선(261a)의 전압이 원 안에 표시된 극성으로 충전된다. 시간 t1에 스위칭소자(12)가 턴 오프되면, 제1입력권선(261a)과 제2입력권선(261b)에 축적된 자기에너지는 각 권선의 분포용량을 충전시키며, 각 권선의 분포용량의 충전 전압은 원 안의 극성의 전압으로부터 네모 안의 극성의 전압으로 이동한다. 시간 t3a에 이르러 출력권선(263)의 분포용량의 충전 전압이 출력전압보다 높아지면, 다이오드(16)가 턴 온 되어 트랜스포머(26)에 축적된 자기 에너지가 출력권선(263)을 통해서 인출된다. 시간 t1부터 시간 t3a까지의 기간은 통상 수십 nS 이내이다. 스위칭소자(12)가 도통 상태일 때, 제1캐패시터(27)의 전압과 제1입력권선(261a)의 전압은 서로 크기가 비슷하고 역극성이며, 인덕터(30)에 인가되는 전압은 낮다. 스위칭소자(12)가 턴 오프되는 시간 t1 이후에, 제1입력권선(261a)의 원 안의 극성의 전압이 빨리 낮아지고 제1캐패시터(27)의 원 안의 극성의 전압이 훨씬 천천히 낮아지므로, 인덕터(30)에는 제1캐패시터(27)의 전압과 제1입력권선(261a)의 전압의 차의 전압이 인가되어, 인덕터(30)의 전류의 상승 속도는 빨라진다. 제1입력권선(261a)의 원 안의 극성의 전압이 낮아지는 속도는 제1캐패시터(27)의 원 안의 극성의 전압이 낮아지는 속도보다 훨씬 빠르다.In the embodiment of FIG. 7 and the waveform diagram of FIG. 9 , when the switching element 12 is in a conduction state, a current flows through the input winding 261 of the transformer 26 and magnetic energy is accumulated in the transformer 26 . . The current flowing in the first input winding 261a of the transformer 26 flows through the inductor 30 . When the switching element 12 is in the conduction state, the inductance of the input winding 261 is much larger than the inductance of the inductor 30, so the voltage across the input filter capacitor 11 is mostly the first input winding 261a and The second input winding 261b is divided according to the ratio of the number of turns and applied with the polarity indicated in the circle, and the voltage of the first input winding 261a is charged to the polarity indicated in the circle in the first capacitor 27 . When the switching element 12 is turned off at time t1, the magnetic energy accumulated in the first input winding 261a and the second input winding 261b charges the distribution capacity of each winding, and the distribution capacity of each winding is charged. The voltage moves from the voltage of polarity in the circle to the voltage of polarity in the square. At time t3a, when the charging voltage of the distributed capacitance of the output winding 263 becomes higher than the output voltage, the diode 16 is turned on and the magnetic energy accumulated in the transformer 26 is withdrawn through the output winding 263 . The period from time t1 to time t3a is usually within several tens of nS. When the switching element 12 is in a conductive state, the voltage of the first capacitor 27 and the voltage of the first input winding 261a are similar in magnitude and opposite in polarity to each other, and the voltage applied to the inductor 30 is low. After the time t1 when the switching element 12 is turned off, the voltage of the polarity in the circle of the first input winding 261a is quickly lowered and the voltage of the polarity in the circle of the first capacitor 27 is lowered much more slowly, so that the inductor At 30, a voltage of the difference between the voltage of the first capacitor 27 and the voltage of the first input winding 261a is applied, so that the rising speed of the current of the inductor 30 is increased. The rate at which the voltage of the polarity in the circle of the first input winding 261a decreases is much faster than the rate at which the voltage of the polarity in the circle of the first capacitor 27 decreases.
도 7의 일 실시예와 도 9의 파형도에 있어서, 시간 t1까지 트랜스포머(26)의 입력권선(261)에 축적된 자기에너지는, 시간 t1 이후에, 제1입력권선(261a)을 통해서 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)로 전류를 공급한다. 제1입력권선(261a)은, 제2입력권선(261b)과 밀 결합하며, 출력권선(263)과 결합하지 않는 제2입력권선(261b)의 리키지 인덕턴스에 축적되는 에너지의 대부분을 유도하여 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)로 전류를 공급한다. 따라서, 출력권선(263)과 결합하지 않는 제2입력권선(261b)의 리키지 인덕턴스에 축적되는 에너지의 상당한 부분이 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)로 전류를 공급하면서 방출된다. 제1입력권선(261a)과 결합하지 않는 제2입력권선(261b)의 리키지 인덕턴스의 값은 도 1의 종래 기술의 트랜스포머(23)의 출력권선(233)과 결합하지 않는 입력권선(231)의 리키지 인덕턴스의 값에 비해서 훨씬 낮다. 따라서, 제1입력권선(261a)과 결합하지 않는 제2입력권선(261b)의 리키지 인덕턴스에 축적되는 에너지는, 매우 작고, 따라서 스파이크 전압을 아주 낮게 발생시킨다. 출력권선(263)과 결합하지 않는 제1입력권선(261a)의 리키지 인덕턴스에 축적되는 에너지는, 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)로 전류를 공급하면서 방출되므로, 스파이크 전압을 전혀 발생시키지 않는다.In the embodiment of Fig. 7 and the waveform diagram of Fig. 9, the magnetic energy accumulated in the input winding 261 of the transformer 26 until time t1 is transferred through the inductor through the first input winding 261a after time t1. Current is supplied to (30) and the first capacitor (27). The first input winding 261a is closely coupled to the second input winding 261b, and most of the energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 261b that is not coupled to the output winding 263 is induced. A current is supplied to the inductor 30 and the first capacitor 27 . Accordingly, a significant portion of the energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 261b that is not coupled to the output winding 263 is released while supplying current to the inductor 30 and the first capacitor 27 . The value of the leakage inductance of the second input winding 261b not coupled to the first input winding 261a is determined by the input winding 231 not coupled to the output winding 233 of the transformer 23 of the prior art of FIG. It is much lower than the value of the leakage inductance of . Accordingly, the energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 261b that is not coupled to the first input winding 261a is very small, thus generating a very low spike voltage. Energy accumulated in the leakage inductance of the first input winding 261a that is not coupled to the output winding 263 is released while supplying current to the inductor 30 and the first capacitor 27, so that no spike voltage is generated. don't let
도 7의 일 실시예와 도 9의 파형도에 있어서, 제1캐패시터(27)는, 시간 t1 이후에, 인덕터(30)의 전류에 의해 충전되어 원 안의 극성의 전압으로부터 네모 안의 극성의 전압으로 이동한다. 제1캐패시터(27)의 네모 안의 극성의 전압이 제1입력권선(261a)의 네모 안의 극성의 전압과 같은 값이 되는 시간 t5a에 인덕터(30)의 전류는 최대값이 된다. In the embodiment of FIG. 7 and the waveform diagram of FIG. 9 , the first capacitor 27 is charged by the current of the inductor 30 after time t1 to change from the voltage of the polarity in the circle to the voltage of the polarity in the square. Move. At a time t5a when the voltage of the polarity in the square of the first capacitor 27 becomes the same as the voltage of the polarity in the square of the first input winding 261a, the current of the inductor 30 becomes the maximum value.
도 7의 일 실시예와 도 9의 파형도에 있어서, 시간 t5a ~ t5b의 기간 동안, 인덕터(30)는 축적한 자기에너지를 방출하며, 트랜스포머(26)의 제1입력권선(261a)을 통해서 제1캐패시터(27)로 전류가 흐르게 하며, 제1캐패시터(27)에는 제1입력권선(261a)의 네모 안의 극성의 전압보다 더 높은 전압이 충전된다. 시간 t5b에 이르러, 인덕터(30)가 축적된 자기에너지를 모두 방출하면, 제1캐패시터(27)의 네모 안의 극성의 전압은 최대값이 된다. 시간 t5b의 이후에 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)는 에너지가 소멸될 때까지 공진을 지속한다.In the embodiment of FIG. 7 and the waveform diagram of FIG. 9 , during a period of time t5a to t5b, the inductor 30 releases the accumulated magnetic energy, and through the first input winding 261a of the transformer 26 A current flows through the first capacitor 27 , and a voltage higher than the voltage of the polarity in the square of the first input winding 261a is charged to the first capacitor 27 . At time t5b, when the inductor 30 releases all of the accumulated magnetic energy, the voltage of the polarity in the square of the first capacitor 27 becomes the maximum value. After time t5b, the inductor 30 and the first capacitor 27 continue to resonate until energy is dissipated.
도 7의 일 실시예와 도 9의 파형도에 있어서, 시간 t1 이전에 트랜스포머(26)의 입력권선(261)에 축적된 자기에너지는, 시간 t1 ~ t5b의 기간 동안, 제1입력권선(261a)을 통해 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)로 지속적으로 전류가 흐르게 한다. 이 기간 동안, 제1입력권선(261a)을 통해 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)로 흐르는 전류로 인해 출력권선(263)을 통해 인출되는 전류는 감소한다. 한편, 시간 t5a부터 t5b까지의 기간 동안, 제1입력권선(261a)의 리키지 인덕턴스 성분과 인덕터(30)는 축적한 자기에너지를 제1캐패시터(27)를 충전시키며 방출하므로, 정현파 전압을 갖는다. t5b ~ t5c의 기간 동안, 제1캐패시터(27)의 네모 안의 극성의 전압과 제1입력권선(261a)의 네모 안의 극성의 전압의 차이는 제1입력권선(261a)의 리키지 인덕턴스 성분과 인덕터(30)에 인가되어, 인덕터(30)에 “음”의 전류가 흐르게 한다. 이 기간 동안, 제1입력권선(261a)을 통해 흐르는 음의 전류는 출력권선(263)을 통해 인출되는 전류를 증가시킨다. 그로 인해, 시간 t5b에 제1캐패시터(27)에 축적되어 있던 정전 에너지의 일부분은 부하로 인출된다. 시간 t5c에, 제1캐패시터(27)의 전압은 제1입력권선(261a)의 네모 안의 극성의 전압까지 도달하여 방전을 종료하며, 제1입력권선(261a)의 리키지 인덕턴스 성분과 인덕터(30)에 흐르는 “음”의 전류는 최대값이 된다. 시간 t5c ~ t5d의 기간 동안, 제1입력권선(261a)의 리키지 인덕턴스 성분과 인덕터(30)에 축적된 자기에너지는 제1캐패시터(27)의 네모 안의 극성의 전압을 감소시키며 방출된다. 시간 t5b ~ t5d의 기간 동안, 제1입력권선(261a)의 리키지 인덕턴스 성분과 인덕터(30)에 의해 흐르는 “음”의 전류는 출력권선(263)을 통해 인출되는 전류를 증가시킨다. 그로 인해, 제1입력권선(261a)의 리키지 인덕턴스 성분과 인덕터(30)에 축적된 자기 에너지의 일부분은 부하로 인출된다.In the embodiment of Fig. 7 and the waveform diagram of Fig. 9, the magnetic energy accumulated in the input winding 261 of the transformer 26 before time t1 is, during the period of time t1 to t5b, the first input winding 261a ) through the inductor 30 and the first capacitor 27, the current continuously flows. During this period, the current drawn through the output winding 263 decreases due to the current flowing into the inductor 30 and the first capacitor 27 through the first input winding 261a. Meanwhile, during the period from time t5a to t5b, the leakage inductance component of the first input winding 261a and the inductor 30 charge and discharge the accumulated magnetic energy to the first capacitor 27, so that it has a sinusoidal voltage. . During the period of t5b to t5c, the difference between the voltage of the polarity in the square of the first capacitor 27 and the voltage of the polarity in the square of the first input winding 261a is the leakage inductance component of the first input winding 261a and the inductor (30) is applied, causing a “negative” current to flow in the inductor 30 . During this period, the negative current flowing through the first input winding 261a increases the current drawn through the output winding 263 . Therefore, a part of the electrostatic energy accumulated in the first capacitor 27 at time t5b is withdrawn to the load. At time t5c, the voltage of the first capacitor 27 reaches the voltage of the polarity in the square of the first input winding 261a to end the discharge, and the leakage inductance component of the first input winding 261a and the inductor 30 ), the “negative” current flowing through it becomes the maximum. During the period of time t5c to t5d, the leakage inductance component of the first input winding 261a and the magnetic energy accumulated in the inductor 30 are released while reducing the voltage of the polarity in the square of the first capacitor 27 . During the period of time t5b to t5d, the leakage inductance component of the first input winding 261a and the “negative” current flowing by the inductor 30 increase the current drawn through the output winding 263 . Accordingly, the leakage inductance component of the first input winding 261a and a part of the magnetic energy accumulated in the inductor 30 are withdrawn to the load.
도 7의 일 실시예와 도 9의 파형도에 있어서, 시간 t5a에 트랜스포머(26)의 제1입력권선(261a)의 리키지 인덕턴스 성분과 인덕터(30)에 축적된 자기에너지는, 시간의 경과에 따라 위에 설명한 제1캐패시터(27)와의 공진이 반복되는 과정 중에, 부하로 에너지를 공급하며 소멸한다. In the embodiment of FIG. 7 and the waveform diagram of FIG. 9, at time t5a, the leakage inductance component of the first input winding 261a of the transformer 26 and the magnetic energy accumulated in the inductor 30 are Accordingly, during the process of repeating the resonance with the first capacitor 27 described above, energy is supplied to the load and disappears.
도 7의 일 실시예와 도 9의 파형도에 있어서, 스위칭소자(12)의 양단의 전압이 어떻게 생성되는지에 대하여, 트랜스포머(26)의 제1입력권선(261a)과 제2입력권선(261b)의 턴 비가 2:8의 비율인 경우를 예로 들어서 설명한다. 스위칭소자(12)의 양단의 전압은 제1캐패시터(27)의 네모 안의 극성의 전압이 최대값이 되는 시간 t5b에 가장 높다. 전원 장치에 최대 입력 전압인 AC 270V가 인가될 때, 입력필터캐패시터(11)의 "+" 단자의 전압은 380V가 된다. 스위칭소자(12)가 도통되어 있는 기간 동안, 제1입력권선(261a)의 양단에 원 안의 극성으로 76V가 인가되며, 제1캐패시터(27)는 원 안의 극성으로 76V를 가진다. 다이오드(16)가 턴 온 되는 시간인 t3a에, 입력권선(261)의 양단 전압이 네모 안의 극성으로 100V가 된다고 가정하면, 제2입력권선(261b)의 양단에 네모 안의 극성으로 80V가 나타나고, 제1입력권선(261a)의 양단에는 네모 안의 극성으로 20V가 나타난다. 시간 t1부터 t5a까지의 기간 동안에, 제1캐패시터(27)의 전압은 원 안의 극성으로 76V에서 네모 안의 극성으로 20V로 96V만큼 변화한다. 시간 t5a부터 t5b까지의 기간 동안, 제1캐패시터(27)의 양단 전압은 인덕터(30)와의 공진 작용에 의해 또 다시 96V만큼 변화한다. 그로 인해, 시간 t5b에, 제1캐패시터(27)의 양단 전압은 116V가 된다. 시간 t5b에서의 스위칭소자(12)의 양단의 전압 Vp2는, 입력필터캐패시터(11)의 "+" 단자의 전압인 380V와 제1캐패시터(27)의 양단 전압인 116V와 제2입력권선(261b)의 양단 전압인 80V가 합해져서, 576V가 된다. 700V의 Breakdown Voltage를 가지는 MOS-FET을 스위칭소자(12)로 사용하는 경우, 스위칭소자(12)는 충분한 전압의 마진을 가진다. 시간 t3a부터 t4a까지의 기간 동안, 제1입력권선(261a)과 출력권선(263)에 자기적으로 결합하지 않는 제2입력권선(261b)의 리키지 인덕턴스에 축적된 자기 에너지는 제2입력권선(261b)의 분포용량을 충전시키며 스파이크 전압을 생성하지만, 출력권선(263)에 자기적으로 결합하지 않는 제2입력권선(261b)의 리키지 인덕턴스에 축적된 자기 에너지의 대부분이 제1입력권선(261a)에 유도되어 인출되므로, 제2입력권선(261b)의 리키지 인덕턴스가 생성하는 스파이크 전압은 매우 낮다. 시간 t4a에서의 스위칭소자(12)의 양단의 전압 Vp1은, 입력필터캐패시터(11)의 "+" 단자의 전압인 380V와 제2입력권선(261b)의 양단 전압인 80V와 스파이크 전압이 합해진 값이 되는데, 이 전압은 시간 t5b에서의 스위칭소자(12)의 양단의 전압 Vp2인 576V에 비해 낮다.In the embodiment of FIG. 7 and the waveform diagram of FIG. 9 , the first input winding 261a and the second input winding 261b of the transformer 26 with respect to how the voltages at both ends of the switching element 12 are generated. ) will be described with an example of a turn ratio of 2:8. The voltage at both ends of the switching element 12 is highest at a time t5b when the voltage of the polarity in the square of the first capacitor 27 becomes the maximum value. When AC 270V, which is the maximum input voltage, is applied to the power supply, the voltage of the "+" terminal of the input filter capacitor 11 becomes 380V. During the period in which the switching element 12 is conducting, 76V is applied to both ends of the first input winding 261a in a circle polarity, and the first capacitor 27 has 76V in a circle polarity. Assuming that the voltage across the input winding 261 becomes 100V as the polarity in the box at t3a, which is the time when the diode 16 is turned on, 80V appears at both ends of the second input winding 261b as the polarity in the box, At both ends of the first input winding 261a, 20V appears as a polarity in a square. During the period from time t1 to t5a, the voltage of the first capacitor 27 changes by 96V from 76V with a polarity in a circle to 20V in a polarity in a square. During the period from time t5a to t5b, the voltage across the first capacitor 27 changes by 96V again due to the resonance action with the inductor 30 . Therefore, at time t5b, the voltage across the first capacitor 27 becomes 116V. The voltage Vp2 across the switching element 12 at time t5b is 380V, which is the voltage at the “+” terminal of the input filter capacitor 11, 116V, which is the voltage across the first capacitor 27, and the second input winding 261b. ), the voltage across both ends of 80V is added to make 576V. When a MOS-FET having a breakdown voltage of 700V is used as the switching device 12 , the switching device 12 has a sufficient voltage margin. During the period from time t3a to t4a, the magnetic energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 261b that is not magnetically coupled to the first input winding 261a and the output winding 263 is applied to the second input winding 261a and the output winding 263. Most of the magnetic energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 261b that charges the distribution capacity of 261b and generates a spike voltage, but is not magnetically coupled to the output winding 263, is generated in the first input winding Since it is induced and drawn out at 261a, the spike voltage generated by the leakage inductance of the second input winding 261b is very low. The voltage Vp1 across the switching element 12 at time t4a is the sum of 380V, which is the voltage at the “+” terminal of the input filter capacitor 11, 80V, which is the voltage across the second input winding 261b, and the spike voltage. This voltage is lower than 576V which is the voltage Vp2 of both ends of the switching element 12 at time t5b.
따라서, 본 발명에 따르는 도 7의 전원장치는 도 1의 종래 기술의 전원 장치의 저항(50)과 다이오드(18)와 캐패시터(19)와 저항(20)으로 구성되는 클램프 회로를 제거하고도 스위칭소자(12)의 양단의 전압의 마진을 충분히 확보할 수 있다는 장점과 종래 기술의 전원 장치의 클램프 회로에서 발생했던 고주파 노이즈가 완전히 제거된다는 장점을 가진다. 또한, 스위칭소자(12)가 턴 오프 된 이후에, 트랜스포머(26)의 입력권선(261)의 양단에 상승 속도가 빠른 스파이크 전압 대신에 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)의 공진에 의해 생성되는 정현파의 전압이 나타나므로, 트랜스포머(26)의 입력권선(261)의 전압에 포함되는 고주파 노이즈의 성분은 매우 낮다. 또한, 트랜스포머(26)의 입력권선(261)이 스파이크 전압을 매우 낮게 발생시키므로, 보조권선(262)에도 매우 낮은 스파이크 전압이 유도되며, 보조권선(262)의 전압을 정류하는 다이오드(14)도 고주파 노이즈를 훨씬 작게 발생시킨다. 따라서, 도 7의 전원 장치는 선로를 통해 외부로 미치는 고주파 노이즈의 영향이 도 1의 종래 기술의 전원 장치에 비해 현저히 낮다는 장점을 가진다. Therefore, the power supply of FIG. 7 according to the present invention is switched even after eliminating the clamp circuit consisting of the resistor 50, the diode 18, the capacitor 19, and the resistor 20 of the prior art power supply of FIG. It has the advantage that the margin of the voltage at both ends of the element 12 can be sufficiently secured and that the high-frequency noise generated in the clamp circuit of the power supply device of the prior art is completely removed. In addition, after the switching element 12 is turned off, instead of the spike voltage at both ends of the input winding 261 of the transformer 26 having a fast rising speed, the resonance of the inductor 30 and the first capacitor 27 causes the Since the generated sine wave voltage appears, the component of high frequency noise included in the voltage of the input winding 261 of the transformer 26 is very low. In addition, since the input winding 261 of the transformer 26 generates a very low spike voltage, a very low spike voltage is also induced in the auxiliary winding 262, and the diode 14 rectifying the voltage of the auxiliary winding 262 also It generates much less high-frequency noise. Accordingly, the power supply device of FIG. 7 has an advantage that the influence of high-frequency noise to the outside through the line is significantly lower than that of the power supply device of the related art of FIG. 1 .
이하, 도 7의 본 발명에 따르는 전원 장치의 일 실시예와 도 5의 종래 기술의 전원 장치의 차이 점에 대해서 설명한다.Hereinafter, differences between an embodiment of the power supply device according to the present invention of FIG. 7 and the power supply device of the related art of FIG. 5 will be described.
도 7의 일 실시예에 있어서는, 제1입력권선(261a)이 제2입력권선(261b)과 매우 높은 결합도를 가진다. 그로 인하여, 제1입력권선(261a)은, 스위칭소자(12)가 턴 오프 되는 즉시, 제2입력권선(261b)의 리키지 인덕턴스에 축적된 자기에너지의 대부분을 유도하여 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)의 공진 전류로 공급하므로, 클램프 회로를 제거해도 될 만큼 제2입력권선(261b)의 양 단자 사이의 스파이크 전압이 매우 낮게 생성되고, 클램프 회로가 제거됨으로 인해 도 1의 종래 기술의 전원 장치의 클램프 회로에서 생성되던 노이즈는 완전히 제거된다. 또한, 보조권선(262)에도 매우 낮은 스파이크 전압이 유도되므로, 보조권선(262)의 전압을 정류하는 다이오드(14)에서 생성되는 고주파 노이즈도 대폭 낮아진다.7, the first input winding 261a has a very high coupling degree with the second input winding 261b. For this reason, the first input winding 261a induces most of the magnetic energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 261b immediately after the switching element 12 is turned off, thereby inducing the inductor 30 and the second input winding 261a. Since the resonant current of the capacitor 27 is supplied, a spike voltage between both terminals of the second input winding 261b is generated very low enough to remove the clamp circuit, and since the clamp circuit is removed, the prior art of FIG. The noise generated in the clamp circuit of the power supply unit is completely removed. In addition, since a very low spike voltage is also induced in the auxiliary winding 262 , the high frequency noise generated by the diode 14 rectifying the voltage of the auxiliary winding 262 is also significantly reduced.
그에 반하여, 도 5의 종래 기술에 있어서는, 트랜스포머(25)의 제2입력권선(251b)의 리키지 인덕턴스에 축적된 자기에너지의 대부분은, 제1입력권선(251a)을 통해서 인출되지 못하고, 제2입력권선(251b)의 분포용량을 충전시키며 높은 스파이크 전압을 생성한다. 스파이크 전압은 저항(50)과 다이오드(18)와 캐패시터(19)와 저항(20)으로 구성되는 클램프회로에 의해 제한된다. 스위칭소자(12)가 턴 오프된 이후에, 제1입력권선(251a)의 리키지 인덕턴스와 제1캐패시터(27)의 공진에 의해 제1입력권선(251a)을 통해서 빠져나가는 전류는, 제1입력권선(251a)을 통해서 전류가 빠져나가지 않을 때와 비교하여, 제2입력권선(251b)의 리키지 인덕턴스의 자기 에너지가 입력권선(251)의 분포용량으로 훨씬 더 많이 빠져나가는 시점에, 스파이크 전압이 클램프 회로의 다이오드(18)를 도통시키는 전압까지 도달하게 한다. 결국, 제2입력권선(251b)의 리키지 인덕턴스에 남은 적은 양의 자기 에너지가 클램프 회로의 다이오드(18)를 도통시키므로, 다이오드(18)에서 생성되는 고주파 노이즈는 현저히 감소한다. 그러나, 제2입력권선(251b)의 높은 스파이크 전압은 보조권선(252)에 매우 높게 유도되므로, 보조권선(252)의 전압을 정류하는 다이오드(14)는 여전히 큰 고주파 노이즈를 생성한다.In contrast, in the prior art of FIG. 5, most of the magnetic energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 251b of the transformer 25 cannot be withdrawn through the first input winding 251a, The distribution capacity of the two input windings 251b is charged and a high spike voltage is generated. The spike voltage is limited by a clamp circuit consisting of a resistor (50), a diode (18), a capacitor (19) and a resistor (20). After the switching element 12 is turned off, the current flowing out through the first input winding 251a by the leakage inductance of the first input winding 251a and the resonance of the first capacitor 27 is, Compared to when the current does not flow through the input winding 251a, the magnetic energy of the leakage inductance of the second input winding 251b escapes to the distribution capacity of the input winding 251 much more at a point in time, a spike Let the voltage reach the voltage that conducts the diode 18 of the clamp circuit. As a result, since a small amount of magnetic energy remaining in the leakage inductance of the second input winding 251b conducts the diode 18 of the clamp circuit, high-frequency noise generated by the diode 18 is significantly reduced. However, since the high spike voltage of the second input winding 251b is induced very high in the auxiliary winding 252, the diode 14 rectifying the voltage of the auxiliary winding 252 still generates a large high-frequency noise.
도 7의 본 발명에 따르는 전원 장치의 일 실시예와 도 5의 종래 기술의 전원 장치의 차이 점을 정리한다.Differences between an embodiment of the power supply device according to the present invention of FIG. 7 and the power supply device of the prior art of FIG. 5 are summarized.
첫째, 도 7의 본 발명에 따르는 전원 장치의 트랜스포머(26)의 제1입력권선(261a)이 제2입력권선(261b)과 매우 높은 결합도를 가지는데 반하여, 도 5의 종래 기술의 전원 장치의 트랜스포머(25)의 제1입력권선(251a)은 제2입력권선(251b)과 아주 낮은 결합도를 가진다는 큰 차이점이 있다.First, while the first input winding 261a of the transformer 26 of the power supply device according to the present invention of FIG. 7 has a very high coupling degree with the second input winding 261b, the power supply device of the prior art of FIG. There is a big difference in that the first input winding 251a of the transformer 25 has a very low coupling degree with the second input winding 251b.
둘째, 도 7의 본 발명에 따르는 전원 장치는 트랜스포머(26)의 제2입력권선(261b)의 리키지 인덕턴스에 축적된 자기에너지의 대부분은 제1입력권선(261a)에 의해 인출되어 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)의 공진 에너지로 전달되므로, 제2입력권선(261b)의 리키지 인덕턴스가 매우 낮은 스파이크 전압을 생성시키는데 반하여, 도 5의 종래 기술의 전원 장치의 트랜스포머(25)의 제2입력권선(251b)의 리키지 인덕턴스에 축적된 자기에너지의 대부분이 제2입력권선(251b)의 분포용량을 충전시키므로, 제2입력권선(251b)의 리키지 인덕턴스가 매우 높은 스파이크 전압을 생성시킨다는 큰 차이점이 있다.Second, in the power supply device according to the present invention of FIG. 7 , most of the magnetic energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 261b of the transformer 26 is withdrawn by the first input winding 261a and the inductor 30 ) and the resonance energy of the first capacitor 27, the leakage inductance of the second input winding 261b generates a very low spike voltage, whereas the transformer 25 of the prior art power supply of FIG. Since most of the magnetic energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 251b charges the distribution capacity of the second input winding 251b, the leakage inductance of the second input winding 251b generates a very high spike voltage. There is a big difference in creating.
셋째, 도 7의 본 발명에 따르는 전원 장치는 클램프 회로를 제거할 수 있는데 반하여, 도 5의 종래 기술의 전원 장치는 클램프 회로의 다이오드(18)에서 생성되는 고주파 노이즈만을 낮춘다는 큰 차이점이 있다.Third, the power supply device according to the present invention of FIG. 7 can eliminate the clamp circuit, whereas the power supply device of the prior art of FIG. 5 lowers only the high-frequency noise generated by the diode 18 of the clamp circuit.
넷째, 도 7의 본 발명에 따르는 전원 장치의 일 실시예에 있어서는 클램프 회로가 제거되므로 종전의 기술의 전원 장치의 클램프 회로에서 생성되던 고주파 노이즈가 완전히 제거되는데 반하여, 도 5의 종래 기술의 전원 장치에 있어서는 클램프 회로에서 생성되는 노이즈를 많이 낮추지만 완전히 제거할 수는 없다는 큰 차이점이 있다.Fourth, in one embodiment of the power supply device according to the present invention of Fig. 7, since the clamp circuit is removed, high-frequency noise generated in the clamp circuit of the power supply device of the prior art is completely removed, whereas the power supply device of the prior art of Fig. 5 There is a big difference in that it reduces the noise generated by the clamp circuit a lot, but cannot completely eliminate it.
다섯째, 도 7의 본 발명에 따르는 전원 장치의 일 실시예에 있어서는 트랜스포머(26)의 입력권선(261)이 스파이크 전압을 매우 낮게 발생시키므로, 보조권선(262)에도 매우 낮은 스파이크 전압이 유도되며, 보조권선(262)의 전압을 정류하는 다이오드(14)가 고주파 노이즈를 훨씬 작게 발생시키는데 반하여, 도 5의 종래 기술의 전원 장치에 있어서는, 트랜스포머(25)의 제2입력권선(251b)에서 생성되는 매우 높은 스파이크 전압이 보조권선(252)에 유도되므로, 보조권선(252)의 전압을 정류하는 다이오드(14)가 고주파 노이즈를 크게 발생시킨다는 큰 차이점이 있다.Fifth, in one embodiment of the power supply device according to the present invention of FIG. 7, since the input winding 261 of the transformer 26 generates a very low spike voltage, a very low spike voltage is also induced in the auxiliary winding 262, While the diode 14 rectifying the voltage of the auxiliary winding 262 generates much less high-frequency noise, in the power supply device of the prior art of FIG. 5 , the second input winding 251b of the transformer 25 generates Since a very high spike voltage is induced in the auxiliary winding 252, there is a big difference that the diode 14 rectifying the voltage of the auxiliary winding 252 generates high frequency noise.
이와 같은, 큰 차이점들은 도 7의 본 발명에 따르는 전원 장치의 일 실시예가 도 5의 종래 기술의 전원 장치와 비교하여 구성 요소 및 작용 효과가 전혀 다르고 훨씬 진보된 것임을 잘 설명해 준다.Such big differences well explain that the embodiment of the power supply device according to the present invention of FIG. 7 has completely different components and operational effects compared to the power supply device of the prior art of FIG. 5 and is much more advanced.
이하, 도 7의 일 실시예의 스위칭소자(12)가 다시 턴 온 될 때의 동작에 대해서 도 10의 파형도와 함께 자세히 설명한다.Hereinafter, an operation when the switching device 12 of the embodiment of FIG. 7 is turned on again will be described in detail with the waveform diagram of FIG. 10 .
도 7의 일 실시예와 도 10의 파형도에 있어서, 시간 t10에 입력권선(261)에 축적된 자기 에너지의 방출이 완료된다. 시간 t10부터 t11의 기간 동안 제1캐패시터(27)와 각 권선의 분포용량들과 스위칭소자(12)의 단자 간 용량의 충전 전압이 각 권선들을 통해서 방전하면서 각 권선에 자기에너지를 축적시킨다. 시간 t11부터 t12의 기간 동안 각 권선의 자기에너지는 다시 방출되면서 각 권선의 분포용량들과 제1캐패시터(27)의 전압을 더욱 방전시킨다. 제1입력권선(261a)과 제2입력권선(261b)의 턴 비가 2:8의 비율인 경우를 예로 든다. 시간 t10에 입력권선(261)의 양단의 전압이 도 7에 표시된 네모 안의 극성으로 100V이고 입력필터캐패시터(11)의 "+" 단자의 전압이 380V인 경우, 스위칭소자(12)가 턴 온 되기 직전인 시간 t12에, 입력권선(261)의 양단의 전압은 도 7에 표시된 원 안의 극성으로 100V가 되고, 제1입력권선(261a)의 양단의 전압과 제1캐패시터(27)의 전압은 원 안의 극성으로 20V가 된다. 따라서, 제1입력권선(261a)과 제2입력권선(261b) 사이의 접속점인 점 Q의 전압은 360V가 된다. 시간 t12에 스위칭소자(12)가 턴 온 되면, 제2입력권선(261b)에 360V의 전압이 인가되므로, 제1입력권선(261a)의 양단에 90V의 전압이 유도된다. 이때, 입력권선(261)의 양단 전압은 450V에 도달한다. 스위칭소자(12)가 턴 온 된 직후에, 인덕터(30)에 제1캐패시터(27)의 전압 20V와 제1입력권선(261a)의 양단 전압 90V와의 차이의 전압 70V가 인가된다. 그로 인해, 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)는 공진을 일으킨다. 시간 t14에, 입력권선(261)의 양단 전압은 입력필터캐패시터(11)의 "+" 단자의 전압인 380V가 되며, 제2입력권선(261b)의 양단 전압은 턴 수의 비율에 따라 304V가 되고, 제1입력권선(261a)의 양단 전압은 76V가 되며, 제1캐패시터(27)가 76V의 전압까지 충전된다.In the embodiment of Fig. 7 and the waveform diagram of Fig. 10, the discharge of the magnetic energy accumulated in the input winding 261 is completed at time t10. During the period from time t10 to time t11, the charging voltage of the distributed capacitances of the first capacitor 27 and each winding and the capacitance between the terminals of the switching element 12 discharges through each winding, thereby accumulating magnetic energy in each winding. During the period from time t11 to time t12, the magnetic energy of each winding is released again, further discharging the distributed capacitances of each winding and the voltage of the first capacitor 27 . A case in which the turn ratio of the first input winding 261a and the second input winding 261b is 2:8 is taken as an example. At time t10, when the voltage at both ends of the input winding 261 is 100V with the polarity shown in the square shown in FIG. 7 and the voltage at the “+” terminal of the input filter capacitor 11 is 380V, the switching element 12 is turned on At the immediately preceding time t12, the voltage across the input winding 261 becomes 100V with the polarity in the circle shown in FIG. 7, and the voltage across the first input winding 261a and the voltage at the first capacitor 27 are It becomes 20V with the polarity inside. Accordingly, the voltage at the point Q, which is the connection point between the first input winding 261a and the second input winding 261b, becomes 360V. When the switching element 12 is turned on at time t12, a voltage of 360V is applied to the second input winding 261b, and thus a voltage of 90V is induced at both ends of the first input winding 261a. At this time, the voltage across the input winding 261 reaches 450V. Immediately after the switching element 12 is turned on, a voltage of 70V, which is a difference between a voltage of 20V of the first capacitor 27 and a voltage of 90V across both ends of the first input winding 261a, is applied to the inductor 30 . Accordingly, the inductor 30 and the first capacitor 27 generate resonance. At time t14, the voltage across the input winding 261 becomes 380V, which is the voltage at the “+” terminal of the input filter capacitor 11, and the voltage across the second input winding 261b becomes 304V according to the ratio of the number of turns. and the voltage across the first input winding 261a becomes 76V, and the first capacitor 27 is charged up to a voltage of 76V.
본 발명에 따르는 도 7의 일 실시예와 도 10의 파형도에 있어서, 시간 t12부터 t14까지의 기간 동안, 입력권선(261)의 양단 전압은 도 1의 종래 기술의 입력권선(231)의 양단 전압에 비해 높으며, 다이오드(16)에 높은 역전압이 인가될 수 있으므로, 출력권선(263)의 턴 수를 조절하는 등의 고려가 요구된다.In the embodiment of FIG. 7 and the waveform diagram of FIG. 10 according to the present invention, during a period from time t12 to t14, the voltage across the input winding 261 is applied across the input winding 231 of the prior art of FIG. It is higher than the voltage, and since a high reverse voltage may be applied to the diode 16 , consideration such as adjusting the number of turns of the output winding 263 is required.
도 7에 있어서, 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)의 공진 전류가 흐르는 통로에 직렬로 연결되는 저항(28)은 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)의 공진이 빨리 소멸되게 한다. 저항(28)은 필요에 따라서 선택적으로 사용된다.In FIG. 7 , the resistor 28 connected in series to the path through which the resonance current of the inductor 30 and the first capacitor 27 flows causes the resonance of the inductor 30 and the first capacitor 27 to disappear quickly. . Resistor 28 is optionally used as needed.
도 8의 트랜스포머(26)가 도 7의 전원 장치에 사용되는 경우, 인덕터(30)는 독립적인 소자로 구성된다.When the transformer 26 of FIG. 8 is used in the power supply device of FIG. 7, the inductor 30 is configured as an independent element.
도 11은 도 7의 도 7의 본 발명에 따르는 전원 장치의 일 실시예에 사용되는 트랜스포머(26)의 다른 일 실시예인데, 인덕터(30)가 트랜스포머(26)의 코어에 감기는 실시예이다. 11 is another embodiment of a transformer 26 used in an embodiment of the power supply device according to the present invention of FIG. 7 of FIG. 7 , wherein the inductor 30 is wound around the core of the transformer 26. .
도 11에서, 도시된 도면 부호 1 내지 9는 트랜스포머(26)의 핀 번호이다.In FIG. 11 , the illustrated reference numerals 1 to 9 are pin numbers of the transformer 26 .
도 11에 있어서, 제1입력권선(261a)과 제2입력권선(261b)은 트랜스포머(26)의 코어(266)의 제3각(266-3) 위의 주된 권선 구간 전체에 출력권선(263)과 자기적으로 잘 결합하도록 감긴다. 특히 제1입력권선(261a)은, 제2입력권선(261b)과 밀착 결합하여, 출력권선(263)과 자기적으로 결합하지 않는 제2입력권선(261b)의 리키지 인덕턴스에 축적되는 자기 에너지의 대부분을 인출한다. 인덕터(30)는 직렬로 연결되는 제1권선(30a)과 제2권선(30b)으로 나뉜다. 인덕터(30)의 제1권선(30a)은 트랜스포머(26)의 코어(266)의 제1각(266-1) 위에 감기고, 인덕터(30)의 제2권선(30b)은 트랜스포머(26)의 코어(266)의 제2각(266-2) 위에 감긴다. In Fig. 11, the first input winding 261a and the second input winding 261b are connected to the output winding 263 over the entire main winding section above the third angle 266-3 of the core 266 of the transformer 26. ) and coiled to magnetically combine well. In particular, the first input winding 261a is closely coupled to the second input winding 261b, and magnetic energy is accumulated in the leakage inductance of the second input winding 261b that is not magnetically coupled to the output winding 263 . withdraw most of The inductor 30 is divided into a first winding 30a and a second winding 30b connected in series. The first winding 30a of the inductor 30 is wound on the first angle 266-1 of the core 266 of the transformer 26, and the second winding 30b of the inductor 30 is of the transformer 26. It is wound on the second leg 266 - 2 of the core 266 .
도 12는 인덕터(30)의 제1권선(30a)과 제2권선(30b)이 생성하는 자로에 대해 설명하는 설명도이다.12 is an explanatory diagram for explaining a magnetic path generated by the first winding 30a and the second winding 30b of the inductor 30 .
도 12에 있어서, 인덕터(30)의 제1권선(30a)이 코어(266)의 제1각(266-1)에 생성하는 자속은 코어(266)의 제2각(266-2)과 제3각(266-3)을 통해 흐른다. 인덕터(30)의 제2권선(30b)이 코어(266)의 제2각(266-2)에 생성하는 자속은 코어(266)의 제1각(266-1)과 제3각(266-3)을 통해 흐른다. 인덕터(30)의 제1권선(30a)이 생성하여 코어(266)의 제3각(266-3)을 통해서 흐르는 자속과 인덕터(30)의 제2권선(30b)이 생성하여 코어(266)의 제3각(266-3)을 통해서 흐르는 자속은 크기가 같고 역방향이므로 서로 상쇄되며, 인덕터(30)의 제1권선(30a)과 제2권선(30b)이 코어(266)의 제3각(266-3)에 생성하는 자속의 합은 “영”에 근접한다. 따라서, 인덕터(30)가 생성하는 자속은 코어(266)의 제3각(266-3)에 감기는 트랜스포머(26)의 입력권선(261)과 출력권선(263)의 전압에 영향을 거의 주지 않는다.In FIG. 12 , the magnetic flux generated by the first winding 30a of the inductor 30 at the first angle 266-1 of the core 266 is the second angle 266-2 and the second angle 266-2 of the core 266. It flows through the triangle 266-3. The magnetic flux generated by the second winding 30b of the inductor 30 in the second angle 266 - 2 of the core 266 is the first angle 266 - 1 and the third angle 266 - 1 of the core 266 . 3) flows through The magnetic flux generated by the first winding 30a of the inductor 30 and flowing through the third angle 266 - 3 of the core 266 and the second winding 30b of the inductor 30 are generated by the core 266 . The magnetic fluxes flowing through the third angle 266-3 of the are equal in magnitude and in opposite directions, so they cancel each other out, and the first winding 30a and the second winding 30b of the inductor 30 form the third angle of the core 266. The sum of the magnetic fluxes generated at (266-3) approaches “zero”. Accordingly, the magnetic flux generated by the inductor 30 has little effect on the voltages of the input winding 261 and the output winding 263 of the transformer 26 wound around the third angle 266 - 3 of the core 266 . does not
도 13은 트랜스포머(26)의 입력권선(261)이 생성하는 자로에 대해 설명하는 설명도이다.13 is an explanatory diagram for explaining a magnetic path generated by the input winding 261 of the transformer 26 .
도 13에 있어서, 트랜스포머(26)의 제1입력권선(261a)과 제2입력권선(261b)에 의해 코어(266)의 제3각(266-3)에 생성되는 자속은 인덕터(30)의 제1권선(30a)과 인덕터(30)의 제2권선(30b)에 서로 역극성이고 크기가 같은 전압을 발생시키므로, 인덕터(30)의 양 단자에는 트랜스포머(26)의 입력권선(261)의 전압이 거의 유도되지 않는다.In FIG. 13 , the magnetic flux generated in the third angle 266 - 3 of the core 266 by the first input winding 261a and the second input winding 261b of the transformer 26 is the inductor 30 . Since the first winding 30a and the second winding 30b of the inductor 30 generate voltages having opposite polarities and the same magnitude, the input winding 261 of the transformer 26 is connected to both terminals of the inductor 30. Almost no voltage is induced.
도 14는 본 발명에 따르는 전원 장치의 다른 일 실시예이며, 스위칭소자(12)의 한 단자가 “+” 입력전압에 연결되는 High Side Switching의 구성을 보인다. 14 is another embodiment of the power supply device according to the present invention, and shows the configuration of High Side Switching in which one terminal of the switching element 12 is connected to a “+” input voltage.
도 14의 일 실시예에 있어서, 교류 입력전압은 정류되어 입력필터캐패시터(11)로 평활된다. 트랜스포머(31)의 입력권선(311)은 제1입력권선(311a)과 제2입력권선(311b)으로 나뉘어 구성된다. 14 , the AC input voltage is rectified and smoothed by the input filter capacitor 11 . The input winding 311 of the transformer 31 is divided into a first input winding 311a and a second input winding 311b.
인덕터(30)와 제1입력권선(311a)은 직렬로 연결된다. 직렬로 연결된 인덕터(30)와 제1입력권선(311a)의 일측 끝과 다른 일측 끝 사이에 제1캐패시터(27)가 접속된다. 직렬로 연결된 인덕터(30)와 제1입력권선(311a)의 일측 끝은 제2입력권선(311b)의 한 단자에 연결된다. 직렬로 연결된 인덕터(30)와 제1입력권선(311a)의 다른 일측 끝과 제2입력권선(311b)의 다른 한 단자는 입력필터캐패시터(11)의 “-” 단자와 스위칭소자(12)의 한 단자 사이에 연결된다. 스위칭소자(12)의 다른 한 단자는 입력필터캐패시터(11)의 “+” 단자에 연결된다.The inductor 30 and the first input winding 311a are connected in series. A first capacitor 27 is connected between one end of the inductor 30 connected in series and one end of the first input winding 311a and the other end of the first input winding 311a. One end of the inductor 30 connected in series and the first input winding 311a is connected to one terminal of the second input winding 311b. The inductor 30 connected in series and the other end of the first input winding 311a and the other terminal of the second input winding 311b are connected to the “-” terminal of the input filter capacitor 11 and the switching element 12 . connected between one terminal. The other terminal of the switching element 12 is connected to the “+” terminal of the input filter capacitor 11 .
도 14의 일 실시예에 있어서, 트랜스포머(31)의 입력권선(311)의 전압은, 다이오드(18)와 캐패시터(19)로 정류되고 평활되어, 저항(20a)과 캐패시터(54)를 통해서, 제어부(13)에 전원 전압으로 공급된다. 저항(50)은, 다이오드(18)를 통해 흐르는 전류의 피크 값을 제한하여, 다이오드(18)에서 발생되는 고주파 노이즈를 낮춘다. 도 14의 제1입력권선(311a)과 제2입력권선(311b)과 제1캐패시터(27)의 역할들은 도 7의 제1입력권선(261a)과 제2입력권선(261b)과 제1캐패시터(27)의 역할들과 대응된다. 여기서, 도 14에 도시된 도면부호 21은 입력선로, 22는 출력선로, 28은 저항, 313은 출력권선, 316은 코어, 54는 캐패시터를 의미한다. 인덕터(30)의 인덕턴스 값은 제2입력권선(261b)과 출력권선(263)에 자기적으로 결합하지 않는 제1입력권선(261a)의 리키지 인덕턴스 값보다 훨씬 큰 값을 가진다.14, the voltage on the input winding 311 of the transformer 31 is rectified and smoothed by the diode 18 and the capacitor 19, through the resistor 20a and the capacitor 54, It is supplied as a power supply voltage to the control unit 13 . The resistor 50 limits the peak value of the current flowing through the diode 18 , thereby lowering the high frequency noise generated by the diode 18 . The roles of the first input winding 311a, the second input winding 311b, and the first capacitor 27 of FIG. 14 are the first input winding 261a, the second input winding 261b, and the first capacitor of FIG. It corresponds to the roles in (27). 14, reference numeral 21 denotes an input line, 22 denotes an output line, 28 denotes a resistor, 313 denotes an output winding, 316 denotes a core, and 54 denotes a capacitor. The inductance value of the inductor 30 is much larger than the leakage inductance value of the first input winding 261a that is not magnetically coupled to the second input winding 261b and the output winding 263 .
도 14의 실시예는, 도 7의 실시예와 마찬가지로, 트랜스포머(31)의 제1입력권선(311a)과 제2입력권선(311b)의 리키지 인덕턴스에 축적된 에너지가 스파이크 전압을 아주 낮게 발생시키며, 스위칭소자(12)의 양단 전압이 낮게 유지되며, 다이오드(18)이 턴 온 될 때 빠른 상승 속도를 가지는 스파이크 전압이 인가되지 않으므로, 다이오드(18)이 턴 온 되거나 턴 오프 될 때 노이즈를 아주 낮게 발생시킨다는 장점을 가진다.In the embodiment of FIG. 14 , like the embodiment of FIG. 7 , the energy accumulated in the leakage inductance of the first input winding 311a and the second input winding 311b of the transformer 31 generates a very low spike voltage. The voltage across both ends of the switching element 12 is kept low, and when the diode 18 is turned on, a spike voltage having a fast rising speed is not applied, so noise is reduced when the diode 18 is turned on or off. It has the advantage of generating very low.
도 14에 있어서, 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)의 공진 전류가 흐르는 통로에 직렬로 연결되는 저항(28)은 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)의 공진이 빨리 소멸되게 한다. 저항(28)은 필요에 따라서 선택적으로 사용된다.In FIG. 14, a resistor 28 connected in series to the path through which the resonance current of the inductor 30 and the first capacitor 27 flows causes the resonance of the inductor 30 and the first capacitor 27 to disappear quickly. . Resistor 28 is optionally used as needed.
도 15는, 본 발명에 따르는 전원장치의 또 다른 일 실시예이다. 도 16은 도 15의 전원 장치에 사용되는 트랜스포머(32)의 구조도의 일 실시예이고, 도 17은 도 15의 전원 장치의 각 부의 파형도이다.15 is another embodiment of a power supply device according to the present invention. 16 is an embodiment of a structural diagram of a transformer 32 used in the power supply device of FIG. 15 , and FIG. 17 is a waveform diagram of each part of the power supply device of FIG. 15 .
도 15의 본 발명에 따르는 전원 장치의 일 실시예에 있어서, 교류 입력전압은 정류되어 입력필터캐패시터(11)로 평활된다. 트랜스포머(32)의 입력권선은, 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)으로 나뉜다. 입력필터캐패시터(11)의 “+”측 단자와 스위칭소자(12)의 한 단자 사이에 제2입력권선(322)이 연결된다. 인덕터(30)와 제1입력권선(321)은 직렬로 연결된다. 직렬로 연결된 인덕터(30)와 제1입력권선(321)의 일측 끝과 다른 일측 끝 사이에 제1캐패시터(27)가 접속된다. 직렬로 연결된 인덕터(30)와 제1입력권선(321)의 일측 끝과 다른 일측 끝은 스위칭소자(12)의 다른 한 단자와 입력필터캐패시터(11)의 “-” 단자의 사이에 연결된다. In one embodiment of the power supply device according to the present invention of FIG. 15 , the AC input voltage is rectified and smoothed by the input filter capacitor 11 . The input winding of the transformer 32 is divided into a first input winding 321 and a second input winding 322 . The second input winding 322 is connected between the “+” side terminal of the input filter capacitor 11 and one terminal of the switching element 12 . The inductor 30 and the first input winding 321 are connected in series. A first capacitor 27 is connected between one end of the inductor 30 connected in series and the other end of the first input winding 321 . One end and the other end of the inductor 30 and the first input winding 321 connected in series are connected between the other terminal of the switching element 12 and the “-” terminal of the input filter capacitor 11 .
도 15의 전원 장치에 사용되는 트랜스포머(32)의 일 실시예인 도 16에 있어서, 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)은 트랜스포머(32)의 코어(326)의 제3각(326-3) 위의 주된 권선 구간 전체에 출력권선(323)과 자기적으로 잘 결합하도록 감긴다. 특히 제1입력권선(321)은 제2입력권선(322)과 잘 결합하여, 출력권선(323)과 자기적으로 결합하지 않는 제2입력권선(322)의 리키지 인덕턴스에 축적되는 자기 에너지의 대부분을 인출한다. 인덕터(30)은, 제1권선(30a)과 제2권선(30b)로 나뉘어, 트랜스포머(32)의 코어(326)의 제1각(326-1)과 제2각(326-2)에 감긴다. 도 12에서 설명한 바와 같이, 코어(326)의 제1각(326-1)과 제2각(326-2)에 감기는 인덕터(30)가 생성하는 자속은 코어(326)의 제3각(326-3)에 감기는 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)과 출력권선(323)의 전압에 거의 영향을 미치지 않는다. 또한 도 13에서 설명한 바와 같이, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)이 코어(326)의 제3각(326-3)에 생성하는 자속은 코어(326)의 제1각(326-1)과 제2각(326-2)에 감기는 인덕터(30)의 제1권선(30a)과 제2권선(30b)에 서로 크기가 같고 역 극성인 전압을 발생시키므로, 인덕터(30)의 양 단자에는 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)의 전압이 거의 유도되지 않는다.In FIG. 16 which is an embodiment of the transformer 32 used in the power supply device of FIG. 15 , the first input winding 321 and the second input winding 322 are the third angles of the core 326 of the transformer 32 . (326-3) is wound to magnetically couple well with the output winding 323 over the entire main winding section above. In particular, the first input winding 321 is well coupled to the second input winding 322, and the magnetic energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 322 that is not magnetically coupled to the output winding 323 is reduced. withdraw most of The inductor 30 is divided into a first winding 30a and a second winding 30b, and is connected to the first and second angles 326-1 and 326-2 of the core 326 of the transformer 32. cold As described in FIG. 12 , the magnetic flux generated by the inductor 30 wound around the first angle 326-1 and the second angle 326-2 of the core 326 is the third angle ( 326-3) has little influence on the voltages of the first input winding 321, the second input winding 322, and the output winding 323 of the transformer 32. Also, as described with reference to FIG. 13 , the magnetic flux generated by the first input winding 321 and the second input winding 322 of the transformer 32 in the third angle 326 - 3 of the core 326 is the core 326 . ) of the first and second windings 30a and 30b of the inductor 30 wound around the first and second angles 326-1 and 326-2 of the Therefore, the voltages of the first input winding 321 and the second input winding 322 of the transformer 32 are hardly induced to both terminals of the inductor 30 .
도 15의 본 발명에 따르는 전원 장치의 일 실시예에 있어서, 인덕터(30)은 트랜스포머(32)와 분리되어 독립적인 소자로 구성될 수도 있다.In the embodiment of the power supply device according to the present invention of FIG. 15 , the inductor 30 may be configured as an independent element separated from the transformer 32 .
도 15의 본 발명에 따르는 전원 장치의 일 실시예에 있어서, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 전압은, 다이오드(14b)와 캐패시터(15b)로 정류되고 평활되어, 제어부(13)에 전원 전압으로 공급된다. 도 15의 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)과 제1캐패시터(27)의 역할은 도 7의 트랜스포머(26)의 제1입력권선(261a)과 제2입력권선(261b)과 제1캐패시터(27)의 역할과 대응된다. 저항(51)은 다이오드(14b)를 통해 흐르는 전류의 피크 값을 제한하여 다이오드(14b)에서 발생되는 고주파 노이즈를 낮춘다. 여기서, 도 16에 도시된 도면부호 21은 입력선로, 22는 출력선로, 323은 출력권선, 326은 코어, 51은 저항을 의미한다. 인덕터(30)의 인덕턴스 값은 제2입력권선(322)과 출력권선(323)에 자기적으로 결합하지 않는 제1입력권선(321)의 리키지 인덕턴스 값보다 훨씬 큰 값을 가진다.15, the voltage of the first input winding 321 of the transformer 32 is rectified and smoothed by the diode 14b and the capacitor 15b, and the control unit 13 ) is supplied as the power supply voltage. The roles of the first input winding 321, the second input winding 322, and the first capacitor 27 of the transformer 32 of FIG. 15 are the first input winding 261a and the second input winding 261a of the transformer 26 of FIG. Corresponds to the roles of the two input windings 261b and the first capacitor 27 . The resistor 51 limits the peak value of the current flowing through the diode 14b to lower the high-frequency noise generated by the diode 14b. 16, reference numeral 21 denotes an input line, 22 denotes an output line, 323 denotes an output winding, 326 denotes a core, and 51 denotes a resistor. The inductance value of the inductor 30 is much larger than the leakage inductance value of the first input winding 321 that is not magnetically coupled to the second input winding 322 and the output winding 323 .
도 15의 본 발명에 따르는 전원 장치의 일 실시예에 있어서, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)의 리키지 인덕턴스에 축적된 에너지가 Spike 전압을 거의 생성시키지 않게 되는 과정에 대해서 도 17의 파형도와 함께 자세히 서술한다. In one embodiment of the power supply according to the invention of Figure 15, energy accumulated in the leakage inductances of the first input winding 321 and the second input winding 322 of the transformer 32 substantially generates a spike voltage. The process of not doing it will be described in detail together with the waveform diagram of FIG. 17 .
도 15의 일 실시예와 도 17의 파형도에 있어서, 스위칭소자(12)가 도통 상태일 때, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)과 인덕터(30)에 전류가 흘러 트랜스포머(32)와 인덕터(30)에 자기에너지가 축적된다. 스위칭소자(12)가 도통 상태일 때, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)의 인덕턴스가 인덕터(30)의 인덕턴스에 비해 훨씬 크므로, 입력필터캐패시터(11)의 양단 전압은 대부분 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)에 턴 수의 비율대로 나뉘어 원 안에 표시된 극성으로 인가되며, 제1캐패시터(27)에는 제1입력권선(321)의 전압이 원 안에 표시된 극성으로 충전된다. 시간 t1에 스위칭소자(12)가 턴 오프되면, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)에 축적된 자기에너지는 각 권선의 분포용량을 충전시키며, 각 권선의 분포용량의 충전 전압은 원 안의 극성의 전압으로부터 네모 안의 극성의 전압으로 이동한다. 시간 t3a에 이르러 출력권선(323)의 분포용량의 충전 전압이 출력전압보다 높아지면, 다이오드(16a)가 턴 온 되어 트랜스포머(32)에 축적된 자기 에너지가 출력권선(323)으로 공급된다. 시간 t1부터 시간 t3a까지의 시간은 통상 수십 nS 이내이다. 스위칭소자(12)가 도통 상태일 때, 제1캐패시터(27)의 전압과 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 전압은 서로 크기가 비슷하고 역극성이며, 인덕터(30)에 인가되는 전압은 낮다. 스위칭소자(12)가 턴 오프되는 시간 t1 이후에, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 원 안의 극성의 전압이 빨리 낮아지고 제1캐패시터(27)의 원 안의 극성의 전압이 훨씬 천천히 낮아지므로, 인덕터(30)에는 제1캐패시터(27)의 전압과 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 전압의 차의 전압이 인가되어, 인덕터(30)의 전류의 상승 속도는 빨라진다. In the embodiment of FIG. 15 and the waveform diagram of FIG. 17 , when the switching element 12 is in a conductive state, the first input winding 321 , the second input winding 322 , and the inductor 30 of the transformer 32 . ) flows and magnetic energy is accumulated in the transformer 32 and the inductor 30 . When the switching element 12 is in the conduction state, the inductance of the first input winding 321 and the second input winding 322 of the transformer 32 is much larger than the inductance of the inductor 30, so the input filter capacitor ( 11) is mostly applied to the first input winding 321 and the second input winding 322 of the transformer 32 in the ratio of the number of turns and applied with the polarity indicated in the circle, and the first capacitor 27 1 The voltage of the input winding 321 is charged with the polarity indicated in the circle. When the switching element 12 is turned off at time t1, the magnetic energy accumulated in the first input winding 321 and the second input winding 322 of the transformer 32 charges the distribution capacity of each winding, and each winding The charging voltage of the distributed capacitance of is shifted from the voltage of polarity in the circle to the voltage of polarity in the square. At time t3a, when the charging voltage of the distributed capacitance of the output winding 323 becomes higher than the output voltage, the diode 16a is turned on and the magnetic energy accumulated in the transformer 32 is supplied to the output winding 323. The time from time t1 to time t3a is usually within several tens of nS. When the switching element 12 is in a conductive state, the voltage of the first capacitor 27 and the voltage of the first input winding 321 of the transformer 32 are similar in size and opposite in polarity to each other, and are applied to the inductor 30 voltage is low. After the time t1 when the switching element 12 is turned off, the voltage of the polarity in the circle of the first input winding 321 of the transformer 32 is quickly lowered and the voltage of the polarity in the circle of the first capacitor 27 is much higher Since it is slowly lowered, the voltage of the difference between the voltage of the first capacitor 27 and the voltage of the first input winding 321 of the transformer 32 is applied to the inductor 30, so that the rising speed of the current of the inductor 30 is speed up
도 15의 실시예와 도 17의 파형도에 있어서, 시간 t1 이후에, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)에 축적된 자기에너지는 제1입력권선(321)을 통해서 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)로 전류를 공급한다. 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)은, 제2입력권선(322)과 밀 결합하며, 출력권선(323)과 결합하지 않는 제2입력권선(322)의 리키지 인덕턴스에 축적되는 에너지의 대부분을 유도하여 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)로 전류를 공급한다. 따라서, 출력권선(323)과 결합하지 않는 제2입력권선(322)의 리키지 인덕턴스에 축적되는 에너지의 대부분이 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)로 전류를 공급하면서 방출된다. 제1입력권선(321)과 결합하지 않는 제2입력권선(322)의 리키지 인덕턴스의 값은 도 1의 종래 기술의 트랜스포머(23)의 출력권선(233)과 결합하지 않는 입력권선(231)의 리키지 인덕턴스의 값에 비해서 훨씬 낮다. 따라서, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)과 결합하지 않는 제2입력권선(322)의 리키지 인덕턴스에 축적되는 에너지는 스파이크 전압을 아주 낮게 발생시킨다. 트랜스포머(32)의 출력권선(323)과 결합하지 않는 제1입력권선(321)의 리키지 인덕턴스에 축적되는 에너지는, 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)로 전류를 공급하면서 방출되므로, 스파이크 전압을 전혀 발생시키지 않는다.In the embodiment of FIG. 15 and the waveform diagram of FIG. 17, after time t1, the magnetic energy accumulated in the first input winding 321 and the second input winding 322 of the transformer 32 is transferred to the first input winding ( A current is supplied to the inductor 30 and the first capacitor 27 through 321 . Energy accumulated in the leakage inductance of the first input winding 321 of the transformer 32 is tightly coupled to the second input winding 322 and not coupled to the output winding 323 . Inducing most of the current is supplied to the inductor 30 and the first capacitor 27 . Accordingly, most of the energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 322 that is not coupled to the output winding 323 is emitted while supplying current to the inductor 30 and the first capacitor 27 . The value of the leakage inductance of the second input winding 322 not coupled to the first input winding 321 is determined by the input winding 231 not coupled to the output winding 233 of the conventional transformer 23 of FIG. 1 . It is much lower than the value of the leakage inductance of . Accordingly, energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 322 that is not coupled to the first input winding 321 of the transformer 32 generates a very low spike voltage. Energy accumulated in the leakage inductance of the first input winding 321 that is not coupled to the output winding 323 of the transformer 32 is released while supplying current to the inductor 30 and the first capacitor 27, It does not generate any spike voltage.
도 15의 실시예와 도 17의 파형도에 있어서, 제1캐패시터(27)는, 시간 t1 이후에, 인덕터(30)의 전류에 의해 충전되어 원 안의 극성의 전압으로부터 네모 안의 극성의 전압으로 이동한다. 제1캐패시터(27)의 네모 안의 극성의 전압이 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 네모 안의 극성의 전압과 같은 값이 되는 시간 t5a에 인덕터(30)의 전류는 최대값이 된다.In the embodiment of Fig. 15 and the waveform diagram of Fig. 17, the first capacitor 27 is charged by the current of the inductor 30 after time t1 to move from the voltage of the polarity in the circle to the voltage of the polarity in the square. do. The current in the inductor 30 becomes the maximum value at time t5a when the voltage of the polarity in the square of the first capacitor 27 becomes the same as the voltage in the polarity in the square of the first input winding 321 of the transformer 32 .
도 15의 실시예와 도 17의 파형도에 있어서, 시간 t5a ~ t5b의 기간 동안, 인덕터(30)는 축적한 자기에너지를 방출하며, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)을 통해서 제1캐패시터(27)로 전류가 흐르게 하며, 제1캐패시터(27)에는 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 네모 안의 극성의 전압보다 더 높은 전압이 충전된다. 시간 t5b에 이르러, 인덕터(30)가 축적된 자기 에너지를 모두 방출하면, 제1캐패시터(27)의 네모 안의 극성의 전압은 최대값이 된다. 시간 t5b의 이후에 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)는 에너지가 소멸될 때까지 공진을 지속한다.In the embodiment of FIG. 15 and the waveform diagram of FIG. 17 , during the period of time t5a to t5b, the inductor 30 emits the accumulated magnetic energy, and is discharged through the first input winding 321 of the transformer 32. The first capacitor 27 allows a current to flow, and the first capacitor 27 is charged with a voltage higher than the voltage of the polarity in the square of the first input winding 321 of the transformer 32 . At time t5b, when the inductor 30 releases all of the accumulated magnetic energy, the voltage of the polarity in the square of the first capacitor 27 becomes the maximum value. After time t5b, the inductor 30 and the first capacitor 27 continue to resonate until energy is dissipated.
도 15의 실시예와 도 17의 파형도에 있어서, 시간 t1 이전에 트랜스포머(32)의 제2입력권선(322)에 축적된 자기에너지는, 시간 t1 ~ t5b의 기간 동안, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)을 통해 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)로 지속적으로 전류가 흐르게 한다. 이 기간 동안, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)을 통해 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)로 흐르는 전류로 인해 출력권선(323)을 통해 인출되는 전류는 감소한다. 한편, 시간 t5a부터 t5b까지의 기간 동안, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 리키지 인덕턴스 성분과 인덕터(30)는, 축적한 자기에너지를 제1캐패시터(27)를 충전시키며 방출하므로, 정현파 전압을 갖는다. t5b ~ t5c의 기간 동안, 제1캐패시터(27)의 네모 안의 극성의 전압과 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 네모 안의 극성의 전압의 차이는 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 리키지 인덕턴스 성분과 인덕터(30)에 인가되어, 인덕터(30)에 “음”의 전류가 흐르게 한다. 이 기간 동안, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)을 통해 흐르는 음의 전류는 출력권선(323)을 통해 인출되는 전류를 증가시킨다. 그로 인해, 제1캐패시터(27)에 축적된 정전 에너지의 일부분은 부하로 인출된다. 시간 t5c에, 제1캐패시터(27)의 전압은 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 네모 안의 극성의 전압까지 도달하여 방전을 종료하며, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 리키지 인덕턴스 성분과 인덕터(30)에 흐르는 “음”의 전류는 최대값이 된다. 시간 t5c ~ t5d의 기간 동안, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 리키지 인덕턴스 성분과 인덕터(30)에 축적된 자기에너지는 제1캐패시터(27)의 네모 안의 극성의 전압을 더욱 낮추며 방출된다. 시간 t5b ~ t5d의 기간 동안, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 리키지 인덕턴스 성분과 인덕터(30)에 의해 흐르는 “음”의 전류는 출력권선(323)을 통해 인출되는 전류를 증가시킨다. 그로 인해, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 리키지 인덕턴스 성분과 인덕터(30)에 축적된 자기 에너지의 일부분은 부하로 인출된다.In the embodiment of Fig. 15 and the waveform diagram of Fig. 17, the magnetic energy accumulated in the second input winding 322 of the transformer 32 before time t1, during the period of time t1 to t5b, is A current continuously flows into the inductor 30 and the first capacitor 27 through the first input winding 321 . During this period, the current drawn through the output winding 323 decreases due to the current flowing through the first input winding 321 of the transformer 32 into the inductor 30 and the first capacitor 27 . Meanwhile, during the period from time t5a to t5b, the leakage inductance component of the first input winding 321 of the transformer 32 and the inductor 30 charge and discharge the accumulated magnetic energy to the first capacitor 27 . Therefore, it has a sinusoidal voltage. During the period of t5b to t5c, the difference between the voltage of the polarity in the square of the first capacitor 27 and the voltage of the polarity in the square of the first input winding 321 of the transformer 32 is the first input winding of the transformer 32 The leakage inductance component of 321 and applied to the inductor 30 causes a “negative” current to flow in the inductor 30 . During this period, the negative current flowing through the first input winding 321 of the transformer 32 increases the current drawn through the output winding 323 . Accordingly, a part of the electrostatic energy accumulated in the first capacitor 27 is withdrawn to the load. At time t5c, the voltage of the first capacitor 27 reaches the voltage of the polarity in the square of the first input winding 321 of the transformer 32 to end the discharge, and the first input winding 321 of the transformer 32 ) and the “negative” current flowing through the inductor 30 become the maximum value. During the period of time t5c to t5d, the leakage inductance component of the first input winding 321 of the transformer 32 and the magnetic energy accumulated in the inductor 30 further increase the voltage of the polarity in the square of the first capacitor 27. lowered and released During the period of time t5b to t5d, the leakage inductance component of the first input winding 321 of the transformer 32 and the “negative” current flowing by the inductor 30 increase the current drawn through the output winding 323. increase Accordingly, the leakage inductance component of the first input winding 321 of the transformer 32 and a part of the magnetic energy accumulated in the inductor 30 are withdrawn to the load.
도 15의 실시예와 도 17의 파형도에 있어서, 시간 t5a에 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 리키지 인덕턴스 성분과 인덕터(30)에 축적된 자기에너지는, 시간의 경과에 따라 위에 설명한 제1캐패시터(27)와의 공진이 반복되는 과정 중에, 부하로 에너지를 공급하며 소멸한다. In the embodiment of Fig. 15 and the waveform diagram of Fig. 17, at time t5a, the leakage inductance component of the first input winding 321 of the transformer 32 and the magnetic energy accumulated in the inductor 30 change over time. Accordingly, during the process of repeating the resonance with the first capacitor 27 described above, energy is supplied to the load and disappears.
도 15의 실시예와 도 17의 파형도에 있어서, 스위칭소자(12)의 양단의 전압이 어떻게 생성되는지에 대하여, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)의 턴 비가 2:8의 비율인 경우를 예로 들어서 설명한다. 스위칭소자(12)의 양단의 전압은 제1캐패시터(27)의 네모 안의 극성의 전압이 최대값이 되는 시간 t5b에 가장 높다. 전원 장치의 입력 전압이 최대값인 AC 270V일 때, 입력필터캐패시터(11)의 "+" 단자의 전압은 약 380V가 된다. 스위칭소자(12)가 도통되어 있는 기간 동안 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 양단에는 76V가 원 안의 극성으로 인가되며, 제2입력권선(322)의 양단에는 304V가 원 안의 극성으로 인가되며, 제1캐패시터(27)의 양단에 76V가 원 안의 극성으로 충전된다. 다이오드(16a)가 턴 온 되는 시간인 t3a에, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)의 전압의 합이 네모 안의 극성으로 100V라고 가정하면, 제2입력권선(322)의 양단에는 네모 안의 극성으로 80V가 나타나고, 제1입력권선(321)의 양단에는 네모 안의 극성으로 20V가 나타난다. 시간 t1부터 t5a까지의 기간 동안에, 제1캐패시터(27)의 전압은 원 안의 극성으로 76V에서 네모 안의 극성으로 20V의 전압으로 96V만큼 변화한다. 시간 t5a부터 t5b까지의 기간 동안, 제1캐패시터(27)의 전압은 인덕터(30)와의 공진 작용에 의해 또 다시 96V만큼 변화한다. 그로 인해, 시간 t5b에, 제1캐패시터(27)의 양단 전압은 116V가 된다. 시간 t5b에서의 스위칭소자(12)의 양단의 전압 Vp2는, 입력필터캐패시터(11)의 "+" 단자의 최대 전압인 380V와 제1캐패시터(27)의 양단 전압인 116V와 제2입력권선(322)의 양단 전압인 80V가 합해져서, 576V가 된다. 700V의 Breakdown Voltage를 가지는 MOS-FET을 스위칭소자(12)로 사용하는 경우, 스위칭소자(12)는 충분한 전압의 마진을 가진다. 시간 t3a부터 t4a까지의 기간 동안, 제1입력권선(321)과 출력권선(323)에 자기적으로 결합하지 않는 제2입력권선(322)의 리키지 인덕턴스에 축적된 자기 에너지는 제2입력권선(322)의 분포용량을 충전시키며 스파이크 전압을 생성하지만, 출력권선(323)에 자기적으로 결합하지 않는 제2입력권선(322)의 리키지 인덕턴스에 축적된 자기 에너지의 대부분이 제1입력권선(321)에 유도되어 인출되므로, 생성되는 스파이크 전압은 매우 낮다. 시간 t4a에서의 스위칭소자(12)의 양단의 전압 Vp1은, 입력필터캐패시터(11)의 "+" 단자의 최대 전압인 380V와 제2입력권선(322)의 양단 전압인 80V와 스파이크 전압이 합해진 값이 되는데, 이 전압은 시간 t5b에서의 스위칭소자(12)의 양단의 전압 Vp2인 576V에 비해 낮다.In the embodiment of FIG. 15 and the waveform diagram of FIG. 17 , the first input winding 321 and the second input winding 322 of the transformer 32 with respect to how the voltage at both ends of the switching element 12 is generated. A case where the turn ratio of ' is 2:8 will be described as an example. The voltage at both ends of the switching element 12 is highest at a time t5b when the voltage of the polarity in the square of the first capacitor 27 becomes the maximum value. When the input voltage of the power supply is AC 270V which is the maximum value, the voltage of the "+" terminal of the input filter capacitor 11 becomes about 380V. 76V is applied to both ends of the first input winding 321 of the transformer 32 during the period in which the switching element 12 is conducting, and 304V is applied to both ends of the second input winding 322 with the polarity in a circle. is applied, and 76V is charged to both ends of the first capacitor 27 with the polarity in a circle. Assuming that the sum of the voltages of the first input winding 321 and the second input winding 322 of the transformer 32 at t3a, which is the time when the diode 16a is turned on, is 100V with the polarity in the square, the second input At both ends of the winding 322 , 80V appears as a polarity in a square, and 20V appears as a polarity in a square at both ends of the first input winding 321 . During the period from time t1 to t5a, the voltage of the first capacitor 27 changes by 96V from 76V with a polarity in a circle to a voltage of 20V in a polarity in a square. During the period from time t5a to t5b, the voltage of the first capacitor 27 is changed by 96V again due to the resonance action with the inductor 30 . Therefore, at time t5b, the voltage across the first capacitor 27 becomes 116V. The voltage Vp2 across the switching element 12 at time t5b is 380V, the maximum voltage of the "+" terminal of the input filter capacitor 11, 116V, the voltage across the first capacitor 27, and the second input winding ( 322) is added to 80V, which is the voltage across both ends, and it becomes 576V. When a MOS-FET having a breakdown voltage of 700V is used as the switching device 12 , the switching device 12 has a sufficient voltage margin. During the period from time t3a to t4a, the magnetic energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 322 that is not magnetically coupled to the first input winding 321 and the output winding 323 is applied to the second input winding 321 and the output winding 323. Most of the magnetic energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 322 that is not magnetically coupled to the output winding 323 while charging the distribution capacity of the 322 is generated by the first input winding. Since it is induced and pulled out at 321, the generated spike voltage is very low. The voltage Vp1 across both ends of the switching element 12 at time t4a is the sum of 380V, the maximum voltage of the "+" terminal of the input filter capacitor 11, 80V, the voltage across the second input winding 322, and the spike voltage. value, this voltage is lower than 576V which is the voltage Vp2 across both ends of the switching element 12 at time t5b.
따라서, 도 15의 본 발명에 따르는 전원장치의 일 실시예는, 도 1의 종래 기술의 전원 장치에서 사용되는 저항(50)과 다이오드(18)와 캐패시터(19)와 저항(20)으로 구성되는 클램프 회로를 제거하고도 스위칭소자(12)의 양단의 전압의 마진을 확보할 수 있다는 장점과 종래 기술의 전원 장치의 클램프 회로에서 발생했던 고주파 노이즈가 완전히 제거된다는 장점을 가진다. 또한, 스위칭소자(12)가 턴 오프 된 이후에, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)에 상승 속도가 빠른 스파이크 전압 대신에 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)의 공진에 의해 생성되는 정현파의 전압이 나타나므로, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322)의 전압에 포함되는 고주파 노이즈의 성분은 매우 낮다는 장점을 가진다. 또한, 트랜스포머(32)의 제2입력권선(322)이 스파이크 전압을 매우 낮게 발생시키므로, 제1입력권선(321)에도 매우 낮은 스파이크 전압이 유도되며, 제1입력권선(321)의 전압을 정류하는 다이오드(14b)도 고주파 노이즈를 훨씬 작게 발생시킨다. 따라서, 도 15의 전원 장치는 선로를 통해 외부로 미치는 고주파 노이즈의 영향이 도 1의 종래 기술의 전원 장치에 비해 현저히 낮다는 장점을 가진다. Accordingly, an embodiment of the power supply device according to the present invention of FIG. 15 is composed of a resistor 50, a diode 18, a capacitor 19, and a resistor 20 used in the power supply device of the prior art of FIG. It has the advantage of being able to secure a margin of voltage at both ends of the switching element 12 even after removing the clamp circuit and that high-frequency noise generated in the clamp circuit of the power supply device of the prior art is completely removed. In addition, after the switching element 12 is turned off, the inductor 30 and the first input winding 321 and the second input winding 322 of the transformer 32 instead of the spike voltage with a fast rising speed. Since the voltage of a sine wave generated by the resonance of the capacitor 27 appears, the component of high-frequency noise included in the voltages of the first input winding 321 and the second input winding 322 of the transformer 32 is very low. have an advantage In addition, since the second input winding 322 of the transformer 32 generates a very low spike voltage, a very low spike voltage is also induced in the first input winding 321 , and the voltage of the first input winding 321 is rectified. The diode 14b also generates much smaller high-frequency noise. Accordingly, the power supply device of FIG. 15 has an advantage that the influence of high-frequency noise to the outside through the line is significantly lower than that of the power supply device of the related art of FIG. 1 .
도 15에 있어서, 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)의 공진 전류가 흐르는 통로에 직렬로 연결되는 저항(28)은 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)의 공진이 빨리 소멸되게 한다. 저항(28)은 필요에 따라서 선택적으로 사용된다.In FIG. 15, a resistor 28 connected in series to the path through which the resonance current of the inductor 30 and the first capacitor 27 flows causes the resonance of the inductor 30 and the first capacitor 27 to disappear quickly. . Resistor 28 is optionally used as needed.
도 15의 본 발명에 따르는 전원장치의 일 실시예에 있어서, 도 7에 대해서 설명한 바와 같이, 스위칭소자(12)가 오프 상태에서 다시 턴 온 될 때 트랜스포머(32)의 제2입력권선(322)에 인가되는 전압이 높으며, 다이오드(16a)에 높은 역전압이 인가될 수 있으므로, 출력권선(323)의 턴 수를 조절하는 등의 고려가 요구된다.In one embodiment of the power supply device according to the present invention of FIG. 15, as described with reference to FIG. 7, when the switching element 12 is turned on again from the OFF state, the second input winding 322 of the transformer 32 Since the voltage applied to the voltage is high and a high reverse voltage can be applied to the diode 16a, it is necessary to consider adjusting the number of turns of the output winding 323.
도 18은 도 15의 실시예로부터 변형된 실시예를 보인다.18 shows an embodiment modified from the embodiment of FIG. 15 .
도 15의 실시예에 있어서, 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)의 턴 수와 제2입력권선(322)의 턴 수의 합에서 제1입력권선(321)의 턴 수가 차지하는 비율이 큰 경우, 스위칭소자(12)가 오프 상태에서 다시 턴 온 될 때 트랜스포머(32)의 출력권선(323)에 연결되는 다이오드(16a)에 인가되는 역전압이 과도하게 높아질 수 있다. 도 18은, 이와 같은 경우에 대비하여, 출력권선에 연결되는 다이오드에 인가되는 역전압이 과도하게 높아지지 않게 하기 위해 사용될 수 있다.15, the ratio of the number of turns of the first input winding 321 to the sum of the number of turns of the first input winding 321 of the transformer 32 and the number of turns of the second input winding 322 is In a large case, the reverse voltage applied to the diode 16a connected to the output winding 323 of the transformer 32 may become excessively high when the switching element 12 is turned on again from the OFF state. 18, in preparation for such a case, may be used to prevent the reverse voltage applied to the diode connected to the output winding from becoming excessively high.
도 18의 본 발명에 따르는 전원장치의 일 실시예에 있어서, 교류 입력전압은 정류되어 입력필터캐패시터(11)로 평활된다. 트랜스포머(33)의 입력권선은, 제1입력권선(331a)과 제2입력권선(332)과 제3입력권선(331b)으로 나뉜다. 입력필터캐패시터(11)의 “+”측 단자와 스위칭소자(12)의 한 단자 사이에 제2입력권선(332)이 연결된다. 인덕터(30)와 제1입력권선(331a)은 직렬로 연결된다. 직렬로 연결된 인덕터(30)와 제1입력권선(331a)의 일측 끝과 다른 일측 끝 사이에 제1캐패시터(27)가 접속된다. 직렬로 연결된 인덕터(30)와 제1입력권선(331a)의 일측 끝은 제3입력권선(331b)의 한 단자에 연결된다. 직렬로 연결된 인덕터(30)와 제1입력권선(331a)의 다른 일측 끝과 제3입력권선(331b)의 다른 한 단자는 스위칭소자(12)의 다른 한 단자와 입력필터캐패시터(11)의 “-” 단자의 사이에 연결된다.In one embodiment of the power supply device according to the present invention of FIG. 18 , the AC input voltage is rectified and smoothed by the input filter capacitor 11 . The input winding of the transformer 33 is divided into a first input winding 331a, a second input winding 332, and a third input winding 331b. The second input winding 332 is connected between the “+” side terminal of the input filter capacitor 11 and one terminal of the switching element 12 . The inductor 30 and the first input winding 331a are connected in series. A first capacitor 27 is connected between one end of the inductor 30 connected in series and one end of the first input winding 331a and the other end of the first input winding 331a. One end of the inductor 30 connected in series and the first input winding 331a is connected to one terminal of the third input winding 331b. The other end of the inductor 30 and the first input winding 331a connected in series and the other terminal of the third input winding 331b are connected to the other terminal of the switching element 12 and the “ -" is connected between terminals.
도 18의 본 발명에 따르는 전원장치의 일 실시예에 있어서, 트랜스포머(33)의 제2입력권선(332)과 제3입력권선(331b)의 합은 도 15의 트랜스포머(32)의 제2입력권선(322)에 대응되며, 제1입력권선(331a)은 도 15의 트랜스포머(32)의 제1입력권선(321)에 대응된다. 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)는 도 15의 인덕터(30)와 제1캐패시터(27)에 대응된다. 인덕터(30)의 인덕턴스 값은 트랜스포머(33)의 제2입력권선(331b)과 출력권선(333)에 자기적으로 결합하지 않는 제1입력권선(331a)의 리키지 인덕턴스 값보다 훨씬 큰 값을 가진다. 도 18의 본 발명에 따르는 전원장치의 일 실시예는, 트랜스포머(33)의 제2입력권선(332)의 턴 수와 제3입력권선(331b)의 턴 수의 합과 제1입력권선(331a)의 턴 수의 비율을 적절하게 유지시키기 위한 것이며, 도 15의 일 실시예가 가지는 동작 상의 특징들과 장점을 가진다.In one embodiment of the power supply device according to the present invention of FIG. 18 , the sum of the second input winding 332 and the third input winding 331b of the transformer 33 is the second input of the transformer 32 of FIG. 15 . Corresponding to the winding 322 , the first input winding 331a corresponds to the first input winding 321 of the transformer 32 of FIG. 15 . The inductor 30 and the first capacitor 27 correspond to the inductor 30 and the first capacitor 27 of FIG. 15 . The inductance value of the inductor 30 is much larger than the leakage inductance value of the first input winding 331a that is not magnetically coupled to the second input winding 331b and the output winding 333 of the transformer 33 . have 18 shows the sum of the number of turns of the second input winding 332 of the transformer 33 and the number of turns of the third input winding 331b of the transformer 33 and the first input winding 331a ) to properly maintain the ratio of the number of turns, and has the operational characteristics and advantages of the embodiment of FIG. 15 .
도 19은 도 18의 전원 장치에 사용되는 트랜스포머(33)의 일 실시예이다. 19 is an embodiment of a transformer 33 used in the power supply device of FIG. 18 .
도 19에서 도시된 도면 부호 1 내지 7은 트랜스포머(33)의 핀 번호이다. 도 19에 있어서, 제1입력권선(331a)과 제2입력권선(332)과 제3입력권선(331b)은 트랜스포머(33)의 코어(336)의 제3각(336-3) 위의 주된 권선 구간 전체에 출력권선(333)과 자기적으로 잘 결합하도록 감긴다. 특히 제1입력권선(331a)은 제2입력권선(332)과 밀착 결합하여, 출력권선(333)과 자기적으로 결합하지 않는 제2입력권선(332)의 리키지 인덕턴스에 축적되는 자기 에너지의 대부분을 인출하도록 감긴다. Reference numerals 1 to 7 shown in FIG. 19 are pin numbers of the transformer 33 . In Fig. 19, the first input winding 331a, the second input winding 332, and the third input winding 331b are the main ones on the third angle 336-3 of the core 336 of the transformer 33. It is wound so as to be magnetically coupled to the output winding 333 throughout the winding section. In particular, the first input winding 331a is closely coupled to the second input winding 332 , and the magnetic energy accumulated in the leakage inductance of the second input winding 332 that is not magnetically coupled to the output winding 333 is reduced. Coiled to withdraw most.
도 19의 트랜스포머(33)가 도 18의 전원 장치에 사용되는 경우, 인덕터(30)은 독립적인 소자로 구성된다. 도시하지는 않았지만, 인덕터(30)은, 도 16에 보인 바와 같이, 제1권선(30a)과 제2권선(30b)로 나뉘어 도 19의 트랜스포머(33)의 코어(336)의 제1각(336-1)과 제2각(336-2)에 나뉘어 감길 수도 있다.When the transformer 33 of FIG. 19 is used in the power supply device of FIG. 18, the inductor 30 is configured as an independent element. Although not shown, the inductor 30 is divided into a first winding 30a and a second winding 30b, as shown in FIG. 16 , and the first angle 336 of the core 336 of the transformer 33 of FIG. 19 . -1) and the second angle 336-2 may be wound separately.
이와 같이, 본 발명의 전원 장치는 트랜스포머의 입력권선의 리키지 인덕턴스에 축적된 에너지가 매우 낮은 스파이크 전압을 발생하게 함으로써, 스파이크 전압을 제한하는 클램프 회로를 제거하여 클램프 회로에서 발생되는 노이즈를 완전히 제거하고, 보조권선으로 매우 낮은 스파이크 전압이 유도되게 하여, 보조권선의 전압을 정류하는 다이오드가 생성하는 고주파 노이즈를 현저히 낮춰서, 전원 장치가 외부로 미치는 노이즈의 영향을 대폭 줄이는 해결책을 제공한다. 그럼에도 불구하고, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 제공하는 해결책을 응용하여 트랜스포머의 입력권선의 리키지 인덕턴스에 축적된 에너지가 발생하는 스파이크 전압의 크기를 적절히 낮추고 클램프 회로를 사용함으로써, 클램프 회로에서 발생되는 고주파 노이즈를 효과적으로 낮추는 해결책으로 이용할 수도 있다. 즉, 이러한 경우, 본 발명에 따르는 도 7 혹은 도 14 혹은 도 15 혹은 도 18의 일 실시예들은, 도 7의 인덕터(30)와 제1입력권선(261a)과 제2입력권선(261b) 혹은 도 14의 인덕터(30)와 제1입력권선(311a)과 제2입력권선(311b) 혹은 도 15의 인덕터(30)와 제1입력권선(321)과 제2입력권선(322) 혹은 도 18의 인덕터(30)와 제1입력권선(331a)과 제2입력권선(332)과 제3입력권선(331b) 중의 하나 이상의 양 단자 간의 전압을 다이오드와 캐패시터로 정류하고 평활하여 평활된 전압을 저항에 의해 방전시키는 클램프 회로를 더 포함할 수도 있다. 혹은 이러한 경우, 본 발명에 따르는 도 7 혹은 도 14 혹은 도 15 혹은 도 18의 일 실시예들은, 도 7 혹은 도 14 혹은 도 15 혹은 도 18의 스위칭소자(12)의 양 단자 간의 전압을 제한하기 위하여, 다이오드와 캐패시터와 저항을 포함하는 클램프 회로를 더 포함할 수도 있다. 그러나, 본 발명을 이와 같이 응용하여 사용하는 것도 본 발명의 기술 사상의 범주에 속한다 할 것이다.As described above, in the power supply device of the present invention, the energy accumulated in the leakage inductance of the input winding of the transformer generates a very low spike voltage, thereby removing the clamp circuit limiting the spike voltage and completely removing the noise generated in the clamp circuit. In addition, a very low spike voltage is induced to the auxiliary winding, and the high-frequency noise generated by the diode rectifying the voltage of the auxiliary winding is significantly lowered, thereby providing a solution that significantly reduces the influence of noise from the power supply to the outside. Nevertheless, those of ordinary skill in the art can apply the solution provided by the present invention to appropriately lower the magnitude of the spike voltage generated by the energy accumulated in the leakage inductance of the input winding of the transformer and use a clamp circuit. , it can also be used as a solution to effectively lower the high-frequency noise generated by the clamp circuit. That is, in this case, the embodiments of FIG. 7 or 14 or 15 or 18 according to the present invention include the inductor 30 and the first input winding 261a and the second input winding 261b of FIG. 7 or The inductor 30 and the first input winding 311a and the second input winding 311b of FIG. 14 or the inductor 30, the first input winding 321 and the second input winding 322 of FIG. 15 or the second input winding 322 of FIG. 18 The voltage between the inductor 30, the first input winding 331a, the second input winding 332, and the third input winding 331b is rectified with a diode and a capacitor to resist the smoothed voltage. It may further include a clamp circuit for discharging by. Or in this case, one embodiment of FIG. 7 or 14 or 15 or 18 according to the present invention limits the voltage between both terminals of the switching element 12 of FIG. 7 or 14 or 15 or 18 To this end, it may further include a clamp circuit including a diode, a capacitor, and a resistor. However, the application and use of the present invention in this way will also fall within the scope of the technical idea of the present invention.
이상에서 이 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 이 발명의 가장 양호한 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다. 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 조합, 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical idea of this invention has been described with the accompanying drawings in the above, this is an exemplary description of the best embodiment of the present invention and does not limit the present invention. It is a clear fact that anyone with ordinary skill in the art can make various combinations, modifications and imitations without departing from the scope of the technical spirit of the present invention.
<부호의 설명><Explanation of code>
11은 입력필터캐패시터, 12는 스위칭소자, 13은 제어부, 14와 14b는 다이오드, 15와 15b는 캐패시터, 16과 16a는 정류기, 17은 캐패시터, 18은 다이오드, 19는 캐패시터, 20과 20a는 저항, 21은 입력선로, 22는 출력선로, 23 내지 26은 트랜스포머, 27은 캐패시터, 28은 저항, 30은 인덕터, 31 내지 34는 트랜스포머, 50과 51은 저항, 52는 캐패시터, 53은 저항, 54는 캐패시터.11 is an input filter capacitor, 12 is a switching element, 13 is a control unit, 14 and 14b are a diode, 15 and 15b are a capacitor, 16 and 16a are a rectifier, 17 is a capacitor, 18 is a diode, 19 is a capacitor, 20 and 20a are a resistor , 21 is an input line, 22 is an output line, 23 to 26 a transformer, 27 a capacitor, 28 a resistor, 30 an inductor, 31 to 34 a transformer, 50 and 51 a resistor, 52 a capacitor, 53 a resistor, 54 is the capacitor.

Claims (13)

  1. 입력필터캐패시터와; 스위칭소자를 포함하는 스위칭형 전원장치에 있어서,an input filter capacitor; A switched power supply including a switching element, comprising:
    트랜스포머의 코어와; 상기 트랜스포머의 코어에 감겨지고, 상기 스위칭소자의 스위칭 동작에 의해 전류의 흐름이 제어되는 제1입력권선과; 상기 트랜스포머의 코어에 감겨지고, 상기 스위칭소자의 스위칭 동작에 의해 전류의 흐름이 제어되는 제2입력권선과; 그리고 상기 트랜스포머의 코어에 감겨지고, 상기 제1입력권선과 상기 제2입력권선에 결합하여 에너지를 인출하는 출력권선을 포함하는 트랜스포머와;the core of the transformer; a first input winding wound around the core of the transformer and controlling the flow of current by a switching operation of the switching element; a second input winding wound around the core of the transformer and controlling the flow of current by a switching operation of the switching element; and a transformer wound around the core of the transformer and including an output winding coupled to the first input winding and the second input winding to extract energy;
    인덕터와; 그리고 an inductor; And
    제1캐패시터를 포함하되,including a first capacitor,
    상기 트랜스포머의 상기 제1입력권선은 상기 제2입력권선과 밀 결합하며,The first input winding of the transformer is tightly coupled with the second input winding,
    상기 인덕터와 상기 제1입력권선은 직렬로 연결되며, 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 일측 끝과 다른 일측 끝 사이에 제1캐패시터가 접속되며,The inductor and the first input winding are connected in series, and a first capacitor is connected between the serially connected inductor and one end of the first input winding and the other end of the first input winding,
    상기 인덕터와 상기 제1입력권선과 상기 제2입력권선과 상기 스위칭소자는 상기 입력필터캐패시터의 두 단자 사이에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭형 전원장치.and the inductor, the first input winding, the second input winding, and the switching element are connected in series between the two terminals of the input filter capacitor.
  2. 제1항의 전원 장치에 있어서, 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 일측 끝은 상기 입력필터캐패시터의 한 단자에 연결되고, 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 다른 일측 끝은 상기 제2입력권선의 한 단자에 연결되고, 상기 제2입력권선의 다른 한 단자는 상기 스위칭소자의 한 단자에 연결되고, 상기 스위칭소자의 다른 한 단자는 상기 입력필터캐패시터의 다른 한 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭형 전원장치.The power supply device of claim 1, wherein one end of the inductor and the first input winding connected in series is connected to one terminal of the input filter capacitor, and the other end of the serially connected inductor and the first input winding is connected to one terminal of the second input winding, the other terminal of the second input winding is connected to one terminal of the switching element, and the other terminal of the switching element is connected to the other terminal of the input filter capacitor. Switched power supply, characterized in that.
  3. 제1항의 전원 장치에 있어서, 상기 제2입력권선의 한 단자는 상기 입력필터캐패시터의 한 단자로 연결되고, 상기 제2입력권선의 다른 한 단자는 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 일측 끝에 연결되고, 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 다른 일측 끝은 상기 스위칭소자의 한 단자로 연결되고, 상기 스위칭소자의 다른 한 단자는 상기 입력필터캐패시터의 다른 한 단자로 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭형 전원장치.The power supply device of claim 1, wherein one terminal of the second input winding is connected to one terminal of the input filter capacitor, and the other terminal of the second input winding is connected in series between the inductor and the first input winding. The inductor connected to one end and the other end of the first input winding connected in series is connected to one terminal of the switching element, and the other terminal of the switching element is connected to the other terminal of the input filter capacitor. A switching type power supply, characterized in that.
  4. 제1항의 전원 장치에 있어서, 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 일측 끝과 다른 일측 끝은 상기 입력필터캐패시터의 한 단자와 상기 스위칭소자의 한 단자 사이에 연결되고, 상기 제2입력권선은 상기 스위칭소자의 다른 한 단자와 상기 입력필터캐패시터의 다른 한 단자 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭형 전원장치.The power supply device of claim 1, wherein the inductor connected in series and one end and the other end of the first input winding are connected between one terminal of the input filter capacitor and one terminal of the switching element, and the second input A winding is connected between the other terminal of the switching element and the other terminal of the input filter capacitor.
  5. 제1항의 전원 장치에 있어서, 상기 트랜스포머의 코어는 양 옆에 각각 한 개씩의 다리와 가운데에 1개의 다리를 가지고, 상기 트랜스포머의 상기 제1입력권선과 상기 제2입력권선과 상기 출력권선은 상기 트랜스포머의 코어의 가운데 다리에 감기며, 상기 인덕터는 제1권선과 제2권선으로 나뉘고, 상기 인덕터의 제1권선은 상기 트랜스포머의 코어의 한 옆의 다리에 감기고, 상기 인덕터의 제2권선은 상기 트랜스포머의 코어의 다른 한 옆의 다리에 감겨서, 상기 인덕터의 제1권선과 상기 인덕터의 제2권선이 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭형 전원장치.The power supply device according to claim 1, wherein the core of the transformer has one leg on each side and one leg in the middle, and the first input winding, the second input winding, and the output winding of the transformer are wound around a middle leg of a core of a transformer, the inductor is divided into a first winding and a second winding, the first winding of the inductor is wound on a leg next to the core of the transformer, and the second winding of the inductor is A switched power supply device, characterized in that the first winding of the inductor and the second winding of the inductor are connected in series by being wound around a leg on the other side of the core of the transformer.
  6. 제1항의 전원 장치에 있어서, 상기 트랜스포머는 상기 트랜스포머의 코어에 감겨지고, 상기 스위칭소자의 스위칭 동작에 의해 전류의 흐름이 제어되는 제3입력권선을 더 포함하되, 상기 트랜스포머의 상기 제1입력권선은, 상기 제2입력권선과 상기 제3입력권선에 밀 결합하며, 상기 인덕터와 상기 제1입력권선과 상기 제2입력권선과 상기 제3입력권선과 상기 스위칭소자는 상기 입력필터캐패시터의 두 단자 사이에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭형 전원장치.The power supply device of claim 1, wherein the transformer further comprises a third input winding wound around a core of the transformer and controlling the flow of current by a switching operation of the switching element, wherein the first input winding of the transformer is tightly coupled to the second input winding and the third input winding, and the inductor, the first input winding, the second input winding, the third input winding, and the switching element are two terminals of the input filter capacitor. A switched power supply, characterized in that it is connected in series between.
  7. 제6항의 전원 장치에 있어서, 상기 트랜스포머의 코어는 양 옆에 각각 한 개씩의 다리와 가운데에 1개의 다리를 가지고, 상기 트랜스포머의 상기 제1입력권선과 상기 제2입력권선과 상기 제3입력권선과 상기 출력권선은 상기 트랜스포머의 코어의 가운데 다리에 감기며, 상기 인덕터는 제1권선과 제2권선으로 나뉘고, 상기 인덕터의 제1권선은 상기 트랜스포머의 코어의 한 옆의 다리에 감기고, 상기 인덕터의 제2권선은 상기 트랜스포머의 코어의 다른 한 옆의 다리에 감겨서, 상기 인덕터의 제1권선과 상기 인덕터의 제2권선이 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭형 전원장치.The power supply device according to claim 6, wherein the core of the transformer has one leg on each side and one leg in the middle, and the first input winding, the second input winding, and the third input winding of the transformer and the output winding is wound on a middle leg of the core of the transformer, the inductor is divided into a first winding and a second winding, the first winding of the inductor is wound on a leg next to the core of the transformer, and the inductor A second winding of the transformer is wound around a leg on the other side of the core of the transformer, so that the first winding of the inductor and the second winding of the inductor are connected in series.
  8. 제6항의 전원 장치에 있어서, 상기 입력필터캐패시터의 한 단자와 상기 스위칭소자의 한 단자 사이에 상기 제2입력권선이 연결되고, 상기 스위칭소자의 다른 한 단자는 상기 제3입력권선의 한 단자로 연결되고, 상기 제3입력권선의 다른 한 단자는 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 일측 끝에 연결되고, 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 다른 일측 끝은 상기 입력필터캐패시터의 다른 한 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭형 전원장치.The power supply device of claim 6, wherein the second input winding is connected between one terminal of the input filter capacitor and one terminal of the switching element, and the other terminal of the switching element is a terminal of the third input winding. connected, the other terminal of the third input winding is connected to one end of the inductor and the first input winding connected in series, and the other end of the inductor and the first input winding connected in series is connected to the input filter capacitor Switching power supply, characterized in that connected to the other terminal of the.
  9. 제6항의 전원 장치에 있어서, 상기 입력필터캐패시터의 한 단자와 상기 스위칭소자의 한 단자 사이에 상기 제2입력권선이 연결되고, 상기 스위칭소자의 다른 한 단자는 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 일측 끝에 연결되고, 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 다른 일측 끝은 상기 제3입력권선의 한 단자로 연결되고, 상기 제3입력권선의 다른 한 단자는 상기 입력필터캐패시터의 다른 한 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭형 전원장치.The power supply device of claim 6, wherein the second input winding is connected between one terminal of the input filter capacitor and one terminal of the switching element, and the other terminal of the switching element is connected to the inductor and the first terminal in series. The inductor connected to one end of the input winding and the other end of the first input winding connected in series is connected to one terminal of the third input winding, and the other terminal of the third input winding is the input filter capacitor. Switching power supply, characterized in that connected to the other terminal of the.
  10. 제1항의 전원 장치에 있어서, The power supply device of claim 1,
    직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 일측 끝과 다른 일측 끝 사이에 연결되는 상기 제1캐패시터(27)가 접속되며, 상기 인덕터와 상기 제1입력권선은 직렬로 연결되며, 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 일측 끝과 다른 일측 끝 사이에 연결되는 제1캐패시터와 직렬로 연결되는 제1저항을 더 포함하며, 상기 제1저항은 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 공진이 빨리 소멸되게 하는 것을 특징으로 하는 스위칭형 전원장치.The inductor connected in series and the first capacitor 27 connected between one end and the other end of the first input winding are connected, and the inductor and the first input winding are connected in series, connected in series and a first resistor connected in series with a first capacitor connected between the inductor and one end of the first input winding and the other end of the first input winding, wherein the first resistance is a resonance between the inductor and the first input winding. A switched power supply, characterized in that it is rapidly dissipated.
  11. 제1항의 전원 장치에 있어서, 상기 제1입력권선과 상기 제2입력권선과 상기 인덕터 중의 하나 이상의 양 단자 간의 전압을 제2다이오드와 제2캐패시터로 정류하고 평활하며, 상기 제2캐패시터의 양 단자 사이에 연결되는 제2저항에 의해 평활된 전압을 방전시키는 클램프 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭형 전원장치.상기 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 일측 끝과 다른 일측 끝 사이에 연결되는 상기 제1캐패시터(27)가 접속되며, 상기 인덕터와 상기 제1입력권선은 직렬로 연결되며, 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 일측 끝과 다른 일측 끝 사이에 연결되는 제1캐패시터와 직렬로 연결되는 제1저항을 더 포함하며, 상기 제1저항은 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 공진이 빨리 소멸되게 하는 것을 특징으로 하는 스위칭형 전원장치.The power supply device of claim 1, wherein a voltage between both terminals of at least one of the first input winding, the second input winding and the inductor is rectified and smoothed by a second diode and a second capacitor, and both terminals of the second capacitor are rectified and smoothed. A switched power supply further comprising a clamp circuit for discharging a voltage smoothed by a second resistor connected therebetween. Between one end of the inductor and the first input winding connected in series and the other end of the other end The first capacitor 27 connected to is connected, the inductor and the first input winding are connected in series, and the inductor connected in series and one end of the first input winding and the other end are connected and a first resistor connected in series with a first capacitor, wherein the first resistor causes resonance between the inductor and the first input winding to be quickly extinguished.
  12. 제6항의 전원 장치에 있어서, 상기 제1입력권선과 상기 제2입력권선과 상기 제3입력권선과 상기 인덕터 중의 하나 이상의 양 단자 간의 전압을 제2다이오드와 제2캐패시터로 정류하고 평활하며, 상기 제2캐패시터의 양 단자 사이에 연결되는 제2저항에 의해 평활된 전압을 방전시키는 클램프 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭형 전원장치.상기 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 일측 끝과 다른 일측 끝 사이에 연결되는 상기 제1캐패시터(27)가 접속되며, 상기 인덕터와 상기 제1입력권선은 직렬로 연결되며, 직렬로 연결된 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 일측 끝과 다른 일측 끝 사이에 연결되는 제1캐패시터와 직렬로 연결되는 제1저항을 더 포함하며, 상기 제1저항은 상기 인덕터와 상기 제1입력권선의 공진이 빨리 소멸되게 하는 것을 특징으로 하는 스위칭형 전원장치.The power supply device of claim 6, wherein a voltage between both terminals of the first input winding, the second input winding, the third input winding, and at least one of the inductor is rectified and smoothed by a second diode and a second capacitor; A switching type power supply further comprising a clamp circuit for discharging a voltage smoothed by a second resistor connected between both terminals of a second capacitor. The inductor connected in series and one side of the first input winding The first capacitor 27 connected between one end and the other end is connected, the inductor and the first input winding are connected in series, and the inductor connected in series and one end of the first input winding are different from each other. A switched power supply device, characterized in that it further comprises a first resistor connected in series with a first capacitor connected between one end, wherein the first resistance causes the resonance of the inductor and the first input winding to quickly disappear. .
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 스위칭형 전원장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조된 물품.A manufactured article comprising the switched power supply of any one of claims 1 to 12.
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