KR20140131250A - Power supply and dc-dc converter therein - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스위칭 소실을 저감시키기 위한 전원 장치 및 이에 포함되는 전압 강하 회로에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 공진회로를 이용하여 영전류 스위칭하는 전원 장치 및 이에 포함되는 전압 강하 회로에 관한 발명이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 전압 강하 회로는 입력된 직류 전압을 전압 강하하여 입력된 전압보다 낮은 전압을 출력하는 회로를 의미한다.Generally, a voltage drop circuit means a circuit that drops a voltage of an input DC voltage and outputs a voltage lower than an input voltage.
이와 같은 전압 강하 회로는 스위칭 소자, 인덕터 및 다이오드를 포함하는 벅 컨버터(Buck Converter)가 대표적이다. 벅 컨버터는 입력과 출력 사이에 스위칭 소자와 인덕터를 직렬로 연결하고, 다이오드를 입력 및 출력에 대하여 병렬로 연결한다. 벅 컨버터는 스위칭 소자를 턴온과 턴오프를 반복함으로써 입력 전압보다 낮은 전압을 출력한다.Such a voltage drop circuit is typically a buck converter including a switching element, an inductor, and a diode. The buck converter connects the switching element and the inductor in series between the input and the output, and connects the diode in parallel to the input and output. The buck converter outputs a voltage lower than the input voltage by repeatedly turning on and off the switching element.
종래 벅 컨버터는 입력으로부터 출력 측으로 전류가 공급되는 동안에 스위칭 소자의 턴온과 턴오프를 반복하므로 큰 스위칭 손실이 발생하며, 인덕터에 한 방향으로 전류가 지속적으로 흐르므로 인덕터에서 큰 열이 발생하며 이를 배출시키기 위한 별도의 방열 장치가 요구된다.Conventional buck converters generate a large switching loss due to repeated turn-on and turn-off of the switching element while current is being supplied from the input to the output side. Since current flows continuously in one direction to the inductor, large heat is generated in the inductor A separate heat dissipating device is required.
상술한 문제를 해결하기 위하여 개시된 발명의 일 측면은 공진회로를 이용하여 전류가 흐르지 않는 시점에 스위칭을 수행하는 영전류 스위칭을 이용하는 개선된 전압 강하 회로를 제공하고자 한다.In order to solve the above problems, one aspect of the disclosed invention is to provide an improved voltage drop circuit using zero current switching that performs switching at a time when no current flows by using a resonant circuit.
개시된 발명의 일 측면에 따른 전원 장치는 전원을 정류하는 정류 회로부, 상기 정류된 전원의 전압을 평탄화하는 평활 회로부, 상기 평탄화된 전압을 전압 강하시키는 전압 강하 회로부를 포함하되, 상기 전압 강하 회로부는 상기 전압 강하된 전압을 출력하는 전하 저장 회로와 상기 평활 회로부로부터 제1 전류를 공급받고, 상기 전하 저장 회로에 제2 전류를 공급하는 공진회로와 상기 제1 전류와 상기 제2 전류를 제어하는 전류 단속 회로를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus including a rectifying circuit section for rectifying a power supply, a smoothing circuit section for smoothing a voltage of the rectified power supply, and a voltage drop circuit section for dropping the smoothed voltage, A charge storage circuit for outputting a voltage dropped voltage; a resonance circuit for receiving a first current from the smoothing circuit and supplying a second current to the charge storage circuit; and a current circuit for controlling the first current and the second current Circuit.
실시 형태에 따라 상기 전류 단속 회로는 상기 제1 전류 및 제2 전류를 단속하는 스위칭 회로, 상기 제1 전류 및 제2 전류를 정류하는 정류회로를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the current interrupt circuit may include a switching circuit for interrupting the first current and the second current, and a rectifying circuit for rectifying the first current and the second current.
실시 형태에 따라 상기 스위칭 회로는 상기 제1 전류를 단속하는 제1 스위치, 상기 제2 전류를 단속하는 제2 스위치를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the switching circuit may include a first switch for interrupting the first current, and a second switch for interrupting the second current.
실시 형태에 따라 상기 전원 장치는 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 제어하는 전압 강하 제어부를 더 포함할 수 있다.The power supply device may further include a voltage drop control unit for controlling the first switch and the second switch according to the embodiment.
실시 형태에 따라 상기 전압 강하 제어부는 상기 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 개폐할 수 있다.According to an embodiment, the voltage drop control unit may alternately open and close the first switch and the second switch.
실시 형태에 따라 상기 전압 강하 제어부는 상기 공진회로의 공진주기와 같은 주기로 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치를 개폐할 수 있다.According to an embodiment, the voltage drop control unit may open and close the first switch and the second switch at the same period as the resonance period of the resonance circuit.
실시 형태에 따라 상기 정류회로는 상기 제1 전류를 통과시키고 상기 제2 전류를 차단하는 제1 다이오드, 상기 제1 전류를 차단하고 상기 제2 전류를 통과시키는 제2 다이오드를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the rectifying circuit may include a first diode that passes the first current and blocks the second current, and a second diode that cuts off the first current and passes the second current.
실시 형태에 따라 상기 전류 단속 회로는 상기 전하 저장 회로와 직렬 연결되는 스위칭 회로, 상기 전하 저장 회로와 병렬 연결되는 정류회로를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the current interrupt circuit may include a switching circuit connected in series with the charge storage circuit, and a rectifier circuit connected in parallel with the charge storage circuit.
실시 형태에 따라 상기 스위칭 회로는 서로 직렬로 연결되는 제1 스위치와 제2 스위치를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the switching circuit may include a first switch and a second switch connected in series with each other.
실시 형태에 따라 상기 정류회로는 서로 직렬로 연결되는 제1 다이오드와 제2 다이오드를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the rectifier circuit may include a first diode and a second diode connected in series with each other.
실시 형태에 따라 상기 공진 회로는 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 서로 연결되는 노드와 상기 제1 다이오드와 제2 다이오드가 서로 연결되는 노드 사이에 마련될 수 있다.According to an embodiment, the resonance circuit may be provided between a node where the first switch and the second switch are connected to each other and a node where the first diode and the second diode are connected to each other.
실시 형태에 따라 상기 공진회로는 적어도 하나의 커패시터와 적어도 하나의 인덕터를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the resonant circuit may include at least one capacitor and at least one inductor.
실시 형태에 따라 상기 전원 장치는 상기 전하 저장 회로를 초기 충전시키는 초기 충전 회로를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the power supply may further comprise an initial charging circuit for initially charging the charge storage circuit.
실시 형태에 따라 상기 초기 충전 회로는 상기 전하 저장 회로의 일단과 상기 스위칭 회로의 일단 사이에 직렬로 마련될 수 있다.According to an embodiment, the initial charging circuit may be provided in series between one end of the charge storage circuit and one end of the switching circuit.
실시 형태에 따라 상기 초기 충전 회로는 상기 전하 저장 회로를 충전시키는 초기 충전 전류의 크기를 제한하는 충전 전류 제한 회로, 상기 전하 저장 회로에 공급되는 초기 충전 전류를 단속하는 제1 초기 충전 스위치를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the initial charging circuit includes a charge current limiting circuit for limiting the magnitude of an initial charge current for charging the charge storage circuit, and a first initial charge switch for interrupting an initial charge current supplied to the charge storage circuit .
실시 형태에 따라 상기 초기 충전 회로는 상기 공진 회로에 포함된 공진 커패시터에 공급되는 초기 충전 전류를 단속하는 제2 초기 충전 스위치를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the initial charging circuit may further include a second initial charge switch for interrupting an initial charge current supplied to the resonant capacitor included in the resonant circuit.
개시된 발명의 다른 일 측면에 따른 전압 강하 회로는 전원의 전압을 강하시키는 전압 강하 회로에 있어서, 상기 전압 강하된 전압을 출력하는 전하 저장 회로부, 상기 전원으로부터 제1 전류를 공급받고, 상기 전하 저장 회로에 제2 전류를 공급하는 공진회로부, 상기 제1 전류 및 제2 전류를 단속하는 스위칭 회로부, 상기 전류 단속 회로는 상기 제1 전류 및 제2 전류를 정류하는 정류회로부를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a voltage drop circuit for dropping a voltage of a power supply, the voltage drop circuit comprising: a charge storage circuit for outputting the voltage dropped voltage; A switching circuit portion for interrupting the first current and the second current; and the current interrupting circuit may include a rectifying circuit portion for rectifying the first current and the second current.
실시 형태에 따라 상기 스위칭 회로는 상기 제1 전류를 단속하는 제1 스위치, 상기 제2 전류를 단속하는 제2 스위치를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the switching circuit may include a first switch for interrupting the first current, and a second switch for interrupting the second current.
실시 형태에 따라 상기 전압 강하 회로는 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 제어하는 전압 강하 제어부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the voltage drop circuit may further include a voltage drop controller for controlling the first switch and the second switch.
실시 형태에 따라 상기 전압 강하 제어부는 상기 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 개폐할 수 있다.According to an embodiment, the voltage drop control unit may alternately open and close the first switch and the second switch.
실시 형태에 따라 상기 전압 강하 제어부는 상기 공진회로의 공진주기와 같은 주기로 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치를 개폐할 수 있다.According to an embodiment, the voltage drop control unit may open and close the first switch and the second switch at the same period as the resonance period of the resonance circuit.
실시 형태에 따라 상기 정류회로는 상기 제1 전류를 통과시키고 상기 제2 전류를 차단하는 제1 다이오드, 상기 제1 전류를 차단하고 상기 제2 전류를 통과시키는 제2 다이오드를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the rectifying circuit may include a first diode that passes the first current and blocks the second current, and a second diode that cuts off the first current and passes the second current.
실시 형태에 따라 상기 전압 강하 회로는 상기 전하 저장 회로를 초기 충전시키는 초기 충전 회로를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the voltage drop circuit may further comprise an initial charge circuit for initially charging the charge storage circuit.
실시 형태에 따라 상기 초기 충전 회로는 상기 전하 저장 회로를 충전시키는 초기 충전 전류의 크기를 제한하는 충전 전류 제한 회로, 상기 전하 저장 회로에 공급되는 초기 충전 전류를 단속하는 제1 초기 충전 스위치를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the initial charging circuit includes a charge current limiting circuit for limiting the magnitude of an initial charge current for charging the charge storage circuit, and a first initial charge switch for interrupting an initial charge current supplied to the charge storage circuit .
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 공진회로를 이용하여 전류가 흐르지 않는 시점에 스위칭을 수행하는 영전류 스위칭을 이용하는 개선된 전압 강하 회로를 제공할 수 있다.According to an aspect of the disclosed invention, it is possible to provide an improved voltage drop circuit using zero current switching that performs switching at a time when no current flows using a resonant circuit.
도 1은 외부 전원으로부터 공급되는 전원을 변환하여 모터를 구동하는 장치를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 구동장치의 일 예와 모터를 도시한다.
도 3은 도 1에 도시된 외부 전원과 일 실시예 의한 전원 장치를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제1 동작 모드로 동작할 때 전류의 흐름을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제1 동작 모드로 동작할 때 전하 저장 회로에 공급되는 전류의 크기를 도시한다.
도 7은 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제2 동작 모드로 동작할 때 전류의 흐름을 도시한다.
도 8은 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제2 동작 모드로 동작할 때 전하 저장 회로에 공급되는 전류의 크기를 도시한다
도 9는 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제1 동작 모드로 동작할 때 전압 강하 회로부에 인가되는 전압의 직류 성분을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제2 동작 모드로 동작할 때 전압 강하 회로부에 인가되는 전압의 직류 성분을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제1 동작 모드로 동작할 때 전압 강하 회로부에 흐르는 전류 및 출력 전압을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 의한 전압 강하 제어부의 전압 강하 제어 신호의 일 예에 따른 전압 강하 회로부의 전류 및 전압을 도시한다.
도 13은 일 실시예에 의한 전압 강하 제어부의 전압 강하 제어 신호의 다른 일 예에 따른 전압 강하 회로부의 전류를 도시한다.
도 14는 일 실시예에 의한 전압 강하 제어부의 전압 강하 제어 신호의 또 다른 일 예에 따른 전압 강하 회로부의 전류를 도시한다.
도 15는 일 실시예에 의한 전압 강하 제어부의 전압 강하 제어 신호의 또 다른 일 예에 따른 전압 강하 회로부의 전류를 도시한다.
도 16은 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부를 도시한다.
도 17은 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제1 동작 모드로 동작할 때 전류의 흐름을 도시한다.
도 18은 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제2 동작 모드로 동작할 때 전류의 흐름을 도시한다.
도 19는 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제1 동작 모드로 동작할 때 전압 강하 회로부에 인가되는 전압의 직류 성분을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제2 동작 모드로 동작할 때 전압 강하 회로부에 인가되는 전압의 직류 성분을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 또 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부를 도시한다.
도 22는 또 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부를 도시한다.
도 23은 도 22에 도시된 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 24은 초기 충전 동작 시의 도 22에 도시된 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 25은 정상 동작 시의 도 22에 도시된 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 26는 또 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부를 도시한다.
도 27은 도 26에 도시된 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 28는 또 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부를 도시한다.1 shows an apparatus for driving a motor by converting a power supplied from an external power source.
Fig. 2 shows an example of the drive device shown in Fig. 1 and a motor.
FIG. 3 shows an external power source and a power source device according to an embodiment shown in FIG.
4 shows a voltage drop circuit part and a voltage drop control part according to an embodiment.
FIG. 5 shows a current flow when the voltage drop circuit portion according to an embodiment operates in the first operation mode.
6 shows the magnitude of the current supplied to the charge storage circuit when the voltage drop circuit portion according to one embodiment operates in the first operation mode.
7 shows the flow of current when the voltage drop circuit portion according to one embodiment operates in the second operation mode.
8 shows the magnitude of the current supplied to the charge storage circuit when the voltage drop circuit portion according to one embodiment operates in the second operation mode
9 is a diagram for explaining a DC component of a voltage applied to the voltage drop circuit part when the voltage drop circuit part according to one embodiment operates in the first operation mode.
10 is a diagram for explaining a direct current component of a voltage applied to the voltage drop circuit part when the voltage drop circuit part according to the embodiment operates in the second operation mode.
11 is a view for explaining a current and an output voltage flowing in a voltage drop circuit part when the voltage drop circuit part according to one embodiment operates in a first operation mode.
12 shows current and voltage of the voltage drop circuit according to an example of the voltage drop control signal of the voltage drop controller according to an embodiment.
13 shows a current of a voltage drop circuit according to another example of a voltage drop control signal of a voltage drop controller according to an embodiment.
FIG. 14 shows the current of the voltage drop circuit according to another example of the voltage drop control signal of the voltage drop controller according to an embodiment.
15 shows a current of a voltage drop circuit according to another example of a voltage drop control signal of a voltage drop controller according to an embodiment.
16 shows a voltage drop circuit part and a voltage drop control part according to another embodiment.
17 shows a current flow when the voltage drop circuit portion according to another embodiment operates in the first operation mode.
18 shows a current flow when the voltage drop circuit portion according to another embodiment operates in the second operation mode.
19 is a diagram for explaining a direct current component of a voltage applied to the voltage drop circuit part when the voltage drop circuit part according to another embodiment operates in the first operation mode.
20 is a diagram for explaining a direct current component of a voltage applied to the voltage drop circuit part when the voltage drop circuit part according to another embodiment operates in the second operation mode.
FIG. 21 shows a voltage drop circuit part and a voltage drop control part according to another embodiment.
22 shows a voltage drop circuit part and a voltage drop control part according to another embodiment.
23 is a view for explaining the operation of the voltage drop circuit part and the voltage drop control part shown in FIG.
24 is a diagram for explaining the operation of the voltage drop circuit portion and the voltage drop control portion shown in Fig. 22 in the initial charge operation.
25 is a diagram for explaining the operation of the voltage drop circuit part and the voltage drop control part shown in Fig. 22 in normal operation.
FIG. 26 shows a voltage drop circuit part and a voltage drop control part according to another embodiment.
FIG. 27 is a diagram for explaining the operation of the voltage drop circuit portion and the voltage drop control portion shown in FIG. 26; FIG.
28 shows a voltage drop circuit part and a voltage drop control part according to another embodiment.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있음을 이해하여야 한다.It is to be understood that the embodiments described herein and the arrangements shown in the drawings are merely preferred embodiments of the disclosed invention and that at the time of filing of the present application there are various modifications that can replace the embodiments and drawings of the present specification .
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 외부 전원으로부터 공급되는 전원을 변환하여 모터를 구동하는 장치를 도시한다.1 shows an apparatus for driving a motor by converting a power supplied from an external power source.
도 1을 참조하면, 외부 전원(1), 전원 장치(10), 구동장치(50) 및 모터(2)이 구비될 수 있다.1, an
외부 전원(1)은 가정용으로 이용되는 단상 교류 전원 또는 산업용으로 이용되는 3상 교류 전원을 채용할 수 있으며, 태양광 발전기 등을 통하여 공급되는 직류 전원을 채용할 수도 있다. The
전원 장치(10)는 외부 전원(1)으로부터 제공되는 교류 전압 및 교류 전류를 직류 전압 및 직류 전류로 변환하고, 변환된 직류 전압을 구동장치(50)에서 요구되는 전압으로 강하시킨다.The
구동장치(50)는 전원 장치(10)로부터 제공되는 직류 전압 및 직류 전류를 변환하여 모터(2)를 구동하기 위한 구동 전류를 생성하고, 생성된 구동 전류를 모터(2)에 공급한다.The driving
모터(2)는 구동장치(50)로부터 구동전류를 공급받고, 회전자(미도시)와 고정자(미도시) 사이의 상호작용을 통하여 부하(미도시)를 회전시킨다. 이와 같은 모터(2)는 세탁기, 냉장고 또는 공기조화기 등의 가전기기에 이용되는 모터일 뿐만 아니라, 산업용으로 이용되는 모터일 수도 있다. The
이하에서는 설명의 편의를 위하여 외부 전원(1)은 3상 교류 전원임을 가정하고, 모터(2)는 3상 모터임을 가정한다.Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that the
도 2는 도 1에 도시된 구동장치의 일 예와 모터를 도시한다.Fig. 2 shows an example of the drive device shown in Fig. 1 and a motor.
도 2를 참조하면, 구동장치(50)는 후술할 전원 장치(10)로부터 직류 전원을 공급받아 모터(2)를 구동하기 위한 구동 전류를 생성하는 구동 회로부(60)와 모터(2)에 공급되는 구동전류를 기초로 구동 회로부(60)에 구동 제어 신호를 제공하는 구동제어부(70)를 포함한다.2, the driving
구동 회로부(60)는 후술할 전원 장치(10)로부터 직류 전원을 공급받기 위한 2개의 입력단자(IN60a, IN60b), 모터(2)에 구동전류를 공급하기 위한 3개의 출력단자(OUT60a, OUT60b, OUT60c), 모터(2)에 공급되는 구동전류를 생성하기 위한 6개의 스위치(Q61, Q65, Q62, Q66, Q63, Q67)를 포함한다.The
구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 양의 입력단자(IN60a)에 3개의 상단 스위치(Q61, Q62, Q63)가 병렬로 연결되며, 음의 입력단자(IN60b)에 3개의 하단 스위치(Q65, Q66, Q67)가 병렬 연결된다. 또한, 3개의 상단 스위치(Q61, Q62, Q63)와 3개의 하단 스위치(Q65, Q66, Q67)가 일대일로 직렬 연결되며, 3개의 상단 스위치(Q61, Q62, Q63)와 3개의 하단 스위치(Q65, Q66, Q67)가 일대일로 직렬 연결되는 3개의 연결 노드는 구동 회로부(60)의 3개의 출력단자(OUT60a, OUT60b, OUT60c)와 각각 연결된다.More specifically, as shown in FIG. 2, three upper switches Q61, Q62 and Q63 are connected in parallel to a positive input terminal IN60a and three lower switches Q65, Q63 and Q63 are connected to a negative input terminal IN60b. Q66 and Q67 are connected in parallel. The three upper switches Q61, Q62 and Q63 and the three lower switches Q65, Q66 and Q67 are connected in series on a one-to-one basis, and three upper switches Q61, Q62 and Q63 and three lower switches Q65 , Q66, and Q67 are connected in series to one another, are connected to three output terminals OUT60a, OUT60b, and OUT60c of the driving
이와 같은 구동 회로부(60)는 양의 입력단자(IN60a)에 병렬 연결되는 3개의 상단 스위치(Q61, Q62, Q63) 중 어느 하나의 스위치와 음의 입력단자(IN60b)에 병렬 연결되는 3개의 하단 스위치(Q65, Q66, Q67) 중 어느 하나의 스위치를 미리 정해진 순서대로 턴온시켜 모터(2)에 구동전류를 공급한다. The driving
구동제어부(70)는 모터(2)에 공급되는 구동전류를 기초로 구동 회로부(60)의 상단 스위치(Q61, Q62, Q63) 중 어느 하나의 스위치와 하단 스위치(Q65, Q66, Q67) 중 어느 하나의 스위치를 턴온시키는 구동 제어 신호를 구동 회로부(60)에 제공한다. 구체적으로, 모터(2)에 공급되는 구동전류를 검출하고, 검출된 구동전류를 기초로 모터(2)의 회전자(미도시)의 위치를 추정하고, 추정된 회전자(미도시)의 위치에 따라 모터(2)의 회전자가 미리 정해진 속도로 회전하도록 구동 제어 신호를 생성하고, 생성된 구동 제어 신호를 구동 회로부(60)에 제공한다.The
구동 회로부(50)에 포함되는 복수의 스위치(Q61~Q63, Q65~Q67)은 고전압 대전류를 차단 또는 도통시키기 위한 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT) 또는 전계 효과 트랜지스터( Field Effect Transistor: FET)를 채용할 수 있다.The plurality of switches Q61 to Q63 and Q65 to Q67 included in the
구동 회로부(50)는 2레벨 인버터(inverter)를 예시하였으나, 구동 회로부(60)가 2레벨 인버터(inverter)에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 구동장치(50)는 멀티 레벨 다이오드 클램프드 인버터(multi-level diode clamped inverter) 또는 멀티 레벨 T타입 중립점 클램프드 인버터(multi-level T-type neutral point clamped inverter)를 포함할 수 있다.Although the
도 3은 도 1에 도시된 외부 전원과 일 실시예 의한 전원 장치를 도시한다.FIG. 3 shows an external power source and a power source device according to an embodiment shown in FIG.
도 3을 참조하면, 전원 장치(10)는 외부 전원(1)으로부터 제공되는 교류 전압 및 교류 전류를 직류 전압 및 직류 전류로 정류하는 정류 회로부(20), 정류 회로부(20)로부터 제공되는 직류 전압의 리플을 제거하는 평활 회로부(30), 리플이 제거된 직류 전압을 강하시키는 전압 강하 회로부(110), 전압 강하 회로부(110)에 전압 강하 제어 신호를 제공하는 전압 강하 제어부(120)를 포함한다.3, the
정류 회로부(20)는 외부 전원(1)으로부터 교류 전원을 공급받기 위한 3개의 입력단자(IN20a, IN20b, IN20c), 정류된 전압과 전류를 평활 회로부(30)에 제공하기 위한 2개의 출력단자(OUT20a, OUT20b), 브리지(bridge)의 형태로 연결된 6개의 다이오드(D21, D22, D23, D25, D26, D27)를 포함한다. The rectifying
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이 양의 출력단자(OUT20a)에 3개의 상단 다이오드(D21, D22, D23)가 병렬로 연결되며, 음의 출력단자(OUT20b)에 3개의 하단 다이오드(D25, D26, D27)가 병렬로 연결된다. 또한, 3개의 상단 다이오드(D21, D22, D23)와 3개의 하단 다이오드(D25, D26, D27)가 일대일로 직렬 연결되며, 3개의 상단 다이오드(D21, D22, D23)와 3개의 하단 다이오드(D25, D26, D27)가 일대일로 직렬 연결되는 3개의 연결 노드는 정류 회로부(20)의 입력단자(IN20a, IN20b, IN20c)와 각각 연결된다. 여기서, 6개의 다이오드(D21, D22, D23, D25, D26, D27)는 외부 전원(1)으로부터 제공되는 전압이 한 방향으로만 공급되고 전류가 한 방향으로만 흐르도록 배치된다.3, three upper diodes D21, D22 and D23 are connected in parallel to the positive output terminal OUT20a and three lower diodes D25, D22 and D23 are connected to the negative output terminal OUT20b. D26, and D27 are connected in parallel. The three upper diodes D21, D22 and D23 and the three lower diodes D25, D26 and D27 are connected in series on a one-to-one basis and connected in series to the three upper diodes D21, D22 and D23 and the three lower diodes D25 D26 and D27 are connected in series to each other are connected to the input terminals IN20a, IN20b and IN20c of the
외부 전원(1)으로부터 공급되는 양의 전압은 상단 다이오드(D21, D22, D23)를 거쳐 양의 출력단자(OUT20a)로 출력되며, 외부전원(1)으로부터 공급되는 음의 전압은 하단 다이오드(D25, D26, D27)를 거쳐 음의 출력단자(OUT20b)로 출력된다. 또한, 외부 전원(1)으로부터 공급되는 전류는 상단 다이오드(D21, D22, D23)를 거쳐 정류 회로부(20)의 양의 출력단자(OUT20a)로 공급되며, 외부 전원(1)으로 정류 회로부(20)의 음의 출력단자(OUT20b)를 통하여 회귀하는 전류는 정류 회로부(20)의 하단 다이오드(D25, D26, D27)를 거쳐 회귀한다. 즉, 외부 전원(1)으로부터 교류 전압 및 교류 전류가 공급되더라도 정류 회로부(20)는 한 방향으로 인가되는 직류 전압 및 한 방향으로 흐르는 직류 전류를 출력할 수 있다.The positive voltage supplied from the
정류 회로부(20)는 3상 다이오드 브리지(3-phase diode bridge)를 예시하였으나, 정류 회로부(20)가 3상 다이오드 브리지에 한정되는 것은 아니다.Although the
정류 회로부(20)에서 출력되는 직류 전압 및 직류 전류는 평활 회로부(30)로 공급된다.The DC voltage and the DC current output from the rectifying
도 3에 도시된 바와 같이 평활 회로부(30)는 정류 회로부(20)로부터 리플을 포함하는 직류 전압을 공급받는 한 쌍의 입력단자(IN30a, IN30b), 평활된 직류 전압을 출력하는 한 쌍의 출력단자(OUT30a, OUT30b), 정류 회로부(20)로부터 제공된 직류 전류를 통하여 전하를 저장하는 콘덴서(C31)를 포함한다. 3, the smoothing
외부 전원(1)에서 정현파 형태의 교류 전압이 공급되므로 정류 회로부(20)에 의하여 정류되더라도 정류 회로부(20)에서 출력되는 전압은 많은 리플(ripple)을 포함한다. 평활 회로부(30)의 콘덴서(C31)는 다량의 전하를 저장함으로써 콘덴서(C31) 양단의 전압이 일정하게 유지시킨다. 그 결과 입력단자(IN30a, IN30b)를 통하여 리플이 포함된 직류 전압이 입력되더라도 평활 회로부(30)는 출력단자(OUT30a, OUT30b)를 통하여 리플이 제거된 전압을 출력할 수 있다.Since the AC voltage of the sinusoidal waveform is supplied from the
평활 회로부(30)에서 출력되는 직류 전압 및 직류 전류는 전압 강하 회로부(110)로 공급된다. The DC voltage and the DC current output from the smoothing
평활 회로부(30)는 콘덴서를 예시하였으나, 평활 회로부(30)가 콘덴서에 한정되는 것은 아니다.Although the smoothing
또한, 도 3에 도시된 전원 장치(10)는 정류 회로부(20), 평활 회로부(30) 및 전압 강하 회로부(110)를 예시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예들 들어, 외부 전원(1)의 역률(power factor)을 개선시키는 역률 보정(power factor correction: PFC) 회로를 더 포함할 수 있다.3, the
전압 강하 회로부(110) 및 전압 강하 제어부(120)에 대해서는 아래에서 자세하게 설명한다.The voltage
도 4는 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부를 도시한다.4 shows a voltage drop circuit part and a voltage drop control part according to an embodiment.
도 4를 참조하면, 전압 강하 회로부(110)는 직류 전원을 입력받는 한 쌍의 입력단자(IN110a, IN110b)와 전압 강하된 직류 전원을 출력하는 한 쌍의 출력단자(OUT110a, OUT110b) 사이에 직렬 연결되는 제1 스위치(Q111) 및 제2 스위치(Q112), 한 쌍의 출력단자(OUT110a, OUT110b)와 병렬로 연결되는 전하 저장 회로(Co), 전하 저장 회로(Co)의 양단 사이에 직렬 연결되는 제1 다이오드(D111) 및 제2 다이오드(D112), 제1 스위치(Q111)와 제2 스위치(Q112)가 연결되는 노드와 제1 다이오드(D111)와 제2 다이오드(D112)가 연결되는 노드 사이에 마련되는 공진회로(111)를 포함한다.4, the voltage
제1 스위치(Q111) 및 제2 스위치(Q112)는 입력단자(IN110a, IN110b)로부터 출력단자(OUT110a, OUT110b)로 전달되는 전류를 단속한다. 구체적으로, 제1 스위치(Q111)는 입력단자(IN110a, IN110b)로부터 공진회로(111)로 공급되는 전류를 단속하며, 제2 스위치(Q112)는 공진회로(111)로부터 전하 저장 회로(Co)로 공급되는 전류를 단속한다.The first switch Q111 and the second switch Q112 intermit the current transmitted from the input terminals IN110a and IN110b to the output terminals OUT110a and OUT110b. Specifically, the first switch Q111 interrupts the current supplied from the input terminals IN110a and IN110b to the
이와 같은 제1 스위치(Q111)와 제2 스위치(Q112)는 고전압 대전류를 차단 또는 도통시키기 위한 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT) 또는 전력 전계 효과 트랜지스터(Power Field Effect Transistor: Power FET)를 채용할 수 있다.The first switch Q111 and the second switch Q112 may be an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) or a Power Field Effect Transistor (Power FET) for blocking or conducting a high voltage high current, Can be adopted.
공진회로(111)는 자기 에너지를 저장하는 공진 인덕터(Lr)와 전기 에너지를 저장하는 공진 커패시터(Cr)를 포함하며, 공진 인덕터(Lr)와 공진 커패시터(Cr)는 직렬로 연결된다. 구체적으로, 공진 인덕터(Lr)와 공진 커패시터(Cr)는 입력단자(IN110a, IN1110b)로부터 전류를 공급받아 자기 에너지와 전기 에너지를 저장하고, 저장된 자기 에너지와 전기 에너지를 통하여 전하 저장 회로(Co)에 전하를 공급한다.The
제1 다이오드(D111)와 제2 다이오드(D112)는 전하가 전하 저장 회로(Co)로 공급되도록 전류를 안내한다. 구체적으로, 제1 다이오드(D111)는 입력단자(IN110a, IN110b)으로부터 전류가 전하 저장 회로(Co)로 공급되도록 하며, 제2 다이오드(D112)는 공진회로(111)로부터 전류가 전하 저장 회로(Co)로 공급되도록 한다.The first diode D111 and the second diode D112 guide the current so that the charge is supplied to the charge storage circuit Co. Specifically, the first diode D111 supplies a current from the input terminals IN110a and IN110b to the charge storage circuit Co, and the second diode D112 supplies current from the
전하 저장 회로(Co)는 입력단자(IN110a, IN110b)로부터 공급되는 전류를 통하여 전하를 저장하고, 저장된 전하를 통하여 입력단자(IN110a, IN110b)에 인가된 전하에 비하여 강하된 전압이 출력단자(OUT110a, OUT110b)로 출력되도록 한다.The charge storage circuit Co stores the charge through the current supplied from the input terminals IN110a and IN110b and outputs a voltage lower than the charge applied to the input terminals IN110a and IN110b through the stored charge to the output terminals OUT110a , And OUT110b.
전하강하 제어부(120)는 전압 강하 회로부(110)가 미리 정해진 전압을 출력하도록 전압 강하 회로부(110)에 포함된 제1 스위치(Q111)와 제2 스위치(Q112)의 개폐를 제어하는 제1 전압 강하 제어 신호와 제2 전압 강하 제어 신호를 생성하고, 생성된 제1 전압 강하 제어 신호와 제2 전압 강하 제어 신호를 전압 강하 회로부(110)에 제공한다.The charge
전하강하 제어부(120)의 제어 신호에 따라 전압 강하 회로부(110)는 2개의 모드로 동작할 수 있다. 구체적으로, 전압 강하 회로부(110)는 제1 스위치(Q111)가 폐쇄되고 제2 스위치(Q112)가 개방된 제1 동작 모드와 제1 스위치(Q111)가 개방되고 제2 스위치(Q112)가 폐쇄된 제2 동작 모드로 동작할 수 있다.The voltage
우선, 전압 강하 회로부(110)에 의하여 수행되는 전압 강하에 대하여 설명한다.First, the voltage drop performed by the voltage
도 5는 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제1 동작 모드로 동작할 때 전압 강하 회로부에 인가되는 전압의 직류 성분을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제2 동작 모드로 동작할 때 전압 강하 회로부에 인가되는 전압의 직류 성분을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a direct current component of a voltage applied to the voltage drop circuit part when the voltage drop circuit part according to an embodiment operates in the first operation mode, 2 is a diagram for explaining a direct current component of a voltage applied to the voltage drop circuit portion when operating in the operation mode.
전압 강하 회로부(110)가 제1 동작 모드로 동작하는 경우 제1 스위치(Q111) 및 제1 다이오드(D111)에 인가되는 전압은 매우 작으므로 무시할 수 있으며, 전압 강하 회로부(110)에 인가되는 전압의 직류 성분만을 고려하면 공진회로(111)의 공진 인덕터(Lr) 역시 무시할 수 있다. 따라서, 전압 강하 회로부(110)는 도 9에 도시된 바와 같이 공진회로(111)의 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co)로 구성된 간단한 회로가 된다.When the
전압 강하 회로부(110)에 입력되는 입력 전압(Vi)은 공진 커패시터(Cr)에 인가되는 전압(VCr)과 전하 저장 회로(Co)에 인가되는 전압(VCo)의 합과 같으며, 전압 강하 회로부(110)가 출력하는 출력 전압(Vo)은 전하 저장 회로(Co)에 인가되는 전압(VCo)과 같다.The input voltage Vi input to the
또한, 전압 강하 회로부(110)가 제2 동작 모드로 동작하는 경우 역시 전압 강하 회로부(110)는 도 10에 도시된 바와 같이 공진회로(111)의 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co)로 구성된 간단한 회로가 된다.When the voltage
이때, 전압 강하 회로부(110)가 출력하는 출력 전압(Vo)과 전하 저장 회로(Co)에 인가되는 전압(VCo)과 공진 커패시터(Cr)에 인가되는 전압(VCr)는 모두 같다.The output voltage Vo output from the
또한, 공진 커패시터(Cr)는 공진회로(111)를 구성하므로, 제1 동작 모드와 제2 동작 모드에서 공진 커패시터(Cr)에 인가되는 전압(VCr)의 직류 성분은 변화가 없다.Further, since the resonance capacitor Cr constitutes the
따라서, 제1 동작 모드에서 공진 커패시터(Cr)에 인가되는 전압(VCr)과 전하 저장 회로(Co)에 인가되는 전압(VCo)는 서로 동일하며, 전압 강하 회로부(110)는 전압 강하 회로부(110)의 입력전압(Vi)의 절반의 전압을 출력한다.The voltage VCr applied to the resonance capacitor Cr and the voltage VCo applied to the charge storage circuit Co are equal to each other in the first operation mode and the voltage
이하에서는 전압 강하 회로부(110)가 제1 동작 모드와 제2 동작 모드로 동작할 때 전압 강하 회로부(110)에서의 전류의 흐름에 대하여 설명한다.Hereinafter, the current flow in the voltage
도 7는 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제1 동작 모드로 동작할 때 전류의 흐름을 도시하고, 도 8은 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제1 동작 모드로 동작할 때 전하 저장 회로에 공급되는 전류의 크기를 도시한다.FIG. 7 illustrates the flow of current when the voltage drop circuit portion according to an embodiment operates in the first operation mode, and FIG. 8 illustrates the flow of current when the voltage drop circuit portion according to an embodiment operates in the first operation mode. And the magnitude of the current supplied to the power source.
제1 스위치(Q111)가 폐쇄되고 제2 스위치(Q112)가 개방되면, 도 7에 도시된 바와 같이 양의 입력단자(IN110a)로부터 전하 저장 회로(Co)로 전류가 공급된다. 구체적으로, 양의 입력단자(IN110a)로부터 입력되는 전류는 폐쇄된 제1 스위치(Q111)와 공진회로(111)의 공진 인덕터(Lr) 및 공진 커패시터(Cr)와 제1 다이오드(D111)를 통과하여 전하 저장 회로(Co)에 공급된다. When the first switch Q111 is closed and the second switch Q112 is opened, a current is supplied from the positive input terminal IN110a to the charge storage circuit Co as shown in Fig. Specifically, the current input from the positive input terminal IN110a passes through the closed first switch Q111, the resonant inductor Lr of the
따라서, 양의 입력단자(IN110a)에서 제공되는 전류, 공진회로(111)에 흐르는 전류, 전하 저장 회로(Co)에 공급되는 전류는 같다. 다시 말해, 상술한 바와 같이 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류는 공진 커패시터(Cr) 뿐만 아니라 전하 저장 회로(Co)에도 제공되며, 전원 회로부(10, 도 2 참조)로부터 공급되는 전기 에너지는 공진 커패시터(Cr) 뿐만 아니라 전하 저장 회로(Co)에도 공급된다.Therefore, the current supplied to the positive input terminal IN110a, the current flowing to the
또한, 양의 입력단자(IN110a)로부터 입력되는 전류가 공진회로(111)의 공진 인덕터(Lr) 및 공진 커패시터(Cr)를 통과하는 동안 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류는 증가했다가 감소하고, 공진 커패시터(Cr) 양단의 전압은 높아진다. The current flowing through the resonant inductor Lr while the current input from the positive input terminal IN110a passes through the resonant inductor Lr and the resonant capacitor Cr of the
도 8에 도시된 바와 같이 공진회로(111)에 흐르는 전류(ILr)는 제1 스위치(Q111)이 폐쇄된 이후 전류(ILr)의 크기가 최고점에 도달하는 t1까지는 서서히 증가하다가, 전류(ILr)의 크기가 최고점에 도달한 이후 t2까지는 서서히 감소한다. 8, the current ILr flowing in the
구체적으로, 제1 동작 모드에서 공진 인덕터(Lr)에는 양의 입력단자(IN110a)로부터 전하 저장 회로(Co)를 향하는 전류가 흐른다. 상술한 바와 같이 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co) 각각에는 각각 입력 전압(Vi)의 절반에 해당하는 전압을 출력한다. 그러나, 후술할 제2 동작 모드에 의하여 공진 커패시터(Cr)의 전압이 낮아져 있으므로 입력 전압(Vi)이 공진 커패시터(Cr)의 전압과 전하 저장 회로(Co)의 전압의 합보다 높다. 따라서, 전류는 양의 입력단자(IN110a)로부터 전하 저장 회로(Co)를 향하여 흐른다.Specifically, in the first operation mode, a current flows from the positive input terminal IN110a to the charge storage circuit Co in the resonance inductor Lr. As described above, the resonance capacitor Cr and the charge storage circuit Co each output a voltage corresponding to half of the input voltage Vi. However, since the voltage of the resonance capacitor Cr is lowered by the second operation mode to be described later, the input voltage Vi is higher than the sum of the voltage of the resonance capacitor Cr and the voltage of the charge storage circuit Co. Thus, the current flows from the positive input terminal IN110a toward the charge storage circuit Co.
또한, 전류의 변화를 방해하는 공진 인덕터(Lr)의 특성에 의하여 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류는 급격하게 증가하지 못하고 서서히 증가한다. Further, the current flowing in the resonance inductor Lr does not increase rapidly due to the characteristics of the resonance inductor Lr that hinders the change of the current, but gradually increases.
공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류와 같은 전류가 공진 커패시터(Cr)에도 흐르며, 전류가 흐르는 동안 공진 커패시터(Cr)에는 전기 에너지가 축적되어 공진 커패시터(Cr)의 전압은 높아진다. A current equal to the current flowing in the resonant inductor Lr flows in the resonant capacitor Cr and electric energy is accumulated in the resonant capacitor Cr while the current flows to raise the voltage of the resonant capacitor Cr.
공진 커패시터(Cr)의 전압이 높아져서 공진 커패시터(Cr)의 전압과 전하 저장 회로(Co)의 전압의 합이 입력 전압(Vi) 보다 높아지면, 공진 인덕터(Lr) 양단에 전류 방향과 반대 방향의 전압이 인가되므로 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류는 서서히 감소한다. 다만, 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류는 "0" 이하로는 감소하지 않는다. 이는 제1 다이오드(D111)가 반대 방향의 전류가 흐르는 것을 방지하기 때문이다.When the voltage of the resonant capacitor Cr becomes higher and the sum of the voltage of the resonant capacitor Cr and the voltage of the charge storage circuit Co becomes higher than the input voltage Vi, Since the voltage is applied, the current flowing in the resonant inductor Lr gradually decreases. However, the current flowing in the resonance inductor Lr does not decrease at "0" This is because the first diode D111 prevents a current in the opposite direction from flowing.
도 9은 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제2 동작 모드로 동작할 때 전류의 흐름을 도시하고, 도 10은 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제2 동작 모드로 동작할 때 전하 저장 회로에 공급되는 전류의 크기를 도시한다.FIG. 9 shows a current flow when the voltage drop circuit part according to an embodiment operates in the second operation mode, and FIG. 10 shows a state where the voltage drop circuit part according to an embodiment operates in the second operation mode. And the magnitude of the current supplied to the power source.
제1 스위치(Q111)가 개방되고 제2 스위치(Q112)가 폐쇄되면, 도 9에 도시된 바와 같이 공진회로(111)의 공진 커패시터(Cr)로부터 전하 저장 회로(Co)로 전류가 공급된다. 다시 말해, 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류는 공진 커패시터(Cr)로부터 전하 저장 회로(Co)에도 제공되는 전류이며, 공진 커패시터(Cr)로부터 전하 저장 회로(Co)로 전기 에너지가 공급된다.When the first switch Q111 is opened and the second switch Q112 is closed, a current is supplied from the resonance capacitor Cr of the
구체적으로, 공진회로(111)의 공진 커패시터(Cr)에서 제공되는 전류는 공진회로(111)의 공진 인덕터(Lr)와 제2 스위치(Q112)를 통과하여 전하 저장 회로(Co)으로 공급되며, 제2 다이오드(D112)를 통하여 공진회로(111)의 공진 커패시터(Cr)로 회귀한다. 즉, 전류가 공진회로(111)에 대해서는 제1 동작 모드와 반대방향으로 흐르며, 전하 저장 회로(Co)에 대해서는 제1 동작 모드와 같은 방향으로 흐른다.Specifically, the current provided by the resonant capacitor Cr of the
도 10에 도시된 바와 같이 공진회로(111)에 흐르는 전류는 제2 스위치(Q112)이 폐쇄된 이후 전류(ILr)는 최저점에 도달하는 t3까지는 제1 동작 모드와 반대 방향으로 서서히 증가하다가, 전류(ILr)의 크기가 제1 동작 모드와 반대 방향으로 최고점에 도달한 이후 t4까지는 서서히 감소한다. As shown in FIG. 10, the current flowing in the
구체적으로, 제2 동작 모드에서 공진 인덕터(Lr)에는 공진 커패시터(Cr)로부터 전하 저장 회로(Co)를 향하는 전류가 흐른다. 상술한 바와 제1 동작 모드에 의하여 공진 커패시터(Cr)의 전압이 높아져 있으므로 공진 커패시터(Cr)의 전압은 전하 저장 회로(Co)의 전압보다 높다. 따라서, 전류는 공진 커패시터(Cr)로부터 전하 저장 회로(Co)를 향하여 흐른다.Specifically, in the second operation mode, a current flows from the resonance capacitor Cr to the charge storage circuit Co in the resonance inductor Lr. The voltage of the resonance capacitor Cr is higher than the voltage of the charge storage circuit Co because the voltage of the resonance capacitor Cr is raised by the above-described first operation mode. Thus, the current flows from the resonant capacitor Cr toward the charge storage circuit Co.
또한, 전류의 변화를 방해하는 공진 인덕터(Lr)의 특성에 의하여 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류의 크기는 급격하게 증가하지 못하고 서서히 증가한다. In addition, the magnitude of the current flowing through the resonance inductor Lr does not increase sharply and gradually increases due to the characteristics of the resonance inductor Lr that hinders the change of the current.
공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류와 같은 전류가 공진 커패시터(Cr)에도 흐르며, 전류가 흐르는 동안 공진 커패시터(Cr)에는 전기 에너지가 방출되므로 공진 커패시터(Cr)의 전압은 낮아진다. A current equal to the current flowing in the resonant inductor Lr flows in the resonant capacitor Cr and the voltage of the resonant capacitor Cr is lowered since electric energy is emitted to the resonant capacitor Cr during the current flow.
공진 커패시터(Cr)의 전압이 낮아져서 공진 커패시터(Cr)의 전압이 전하 저장 회로(Co)의 전압보다 낮아지면, 공진 인덕터(Lr) 양단에 전류 방향과 반대 방향의 전압이 인가되므로 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류의 크기는 서서히 감소한다.When the voltage of the resonance capacitor Cr is lowered and the voltage of the resonance capacitor Cr becomes lower than the voltage of the charge storage circuit Co, the voltage opposite to the current direction is applied to both ends of the resonance inductor Lr, ) Gradually decreases.
다만, 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류는 "0" 이하로는 감소하지 않는다. 이는 제2 다이오드(D113)가 반대 방향의 전류가 흐르는 것을 방지하기 때문이다.However, the current flowing in the resonance inductor Lr does not decrease at "0" This is because the second diode D113 prevents a current in the opposite direction from flowing.
이하에서는 전압 강하 회로부(110)의 시간에 따른 출력 전압의 변화를 설명한다.Hereinafter, the change of the output voltage with time of the voltage
도 11은 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제1 동작 모드로 동작할 때 전압 강하 회로부에 흐르는 전류 및 출력 전압을 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining a current and an output voltage flowing in a voltage drop circuit part when the voltage drop circuit part according to one embodiment operates in a first operation mode.
우선, 공진 커패시터(Cr)와 공진 인덕터(Lr)의 전류 전압 관계를 살펴보면 공진 커패시터(Cr)에 흐르는 전류(iCr)과 공진 커패시터(Cr) 양단에 인가되는 전압(vCr)은 수학식 1와 같은 관계를 가지며, 이를 공진 커패시터(Cr) 양단에 인가되는 전압(vCr)에 대하여 풀면 수학식 2와 같이 된다.The relation between the current iCr flowing through the resonant capacitor Cr and the voltage vCr applied across the resonant capacitor Cr can be expressed by
[수학식 1][Equation 1]
(단, iCr은 커패시터에 흐르는 전류, Cr은 커패시터의 커패시턴스 값, vCr은 커패시터 양단에 인가되는 전압, d/dt는 미분연산자이다.)(Where iCr is the current flowing through the capacitor, Cr is the capacitance of the capacitor, vCr is the voltage across the capacitor, and d / dt is the differential operator).
[수학식 2]&Quot; (2) "
(단, Vcr은 커패시터에 인가되는 전압, Cr은 커패시턴스, icr은 커패시터에 흐르는 전류, ∫dt는 적분연산자, Vx는 커패시터에 인가되는 전압의 직류 성분이다.)(Where Vcr is the voltage applied to the capacitor, Cr is the capacitance, icr is the current flowing through the capacitor, ∫dt is the integral operator, and Vx is the DC component of the voltage applied to the capacitor).
여기서, ∫iCrdt/Cr은 커패시터에 인가되는 전압의 교류 성분을 의미한다.Here, ∫iCrdt / Cr represents the AC component of the voltage applied to the capacitor.
공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류(iLr)과 공진 인덕터(Lr) 양단에 인가되는 전압(vLr)은 수학식 3과 같은 관계를 갖는다.The current iLr flowing in the resonant inductor Lr and the voltage vLr applied across the resonant inductor Lr have the relationship as shown in Equation 3. [
[수학식 3]&Quot; (3) "
(단, vLr은 인덕터 양단에 인가되는 전압, Lr은 인덕턴스, iLr은 인덕터에 흐르는 전류, d/dt는 미분연산자이다.)(Where vLr is the voltage applied across the inductor, Lr is the inductance, iLr is the current flowing through the inductor, and d / dt is the differential operator).
도 11을 참조하면, 전압 강하 회로부(110)가 제1 동작 모드로 동작할 때, 입력 전압(Vi)은 수학식 4에 표시된 바와 같이 공진 커패시터(Cr)에 인가되는 전압(vCr), 공진 인덕터(Lr)에 인가되는 전압(vLr) 및 출력 전압(Vo)의 합과 같다. 또한, 공진 커패시터(Cr)에 흐르는 전류(iCr), 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류(iLr)은 동일하다.11, when the voltage
[수학식 4]&Quot; (4) "
(단, Vi은 입력 전압, Lr은 인덕턴스, iLr은 인덕터에 흐르는 전류, d/dt는 미분연산자, vCr은 커패시터에 인가되는 전압의 교류 성분, Vo는 출력 전압, Vx는 커패시터에 인가되는 전압의 직류 성분이다.)(Where Vi is the input voltage, Lr is the inductance, iLr is the current flowing through the inductor, d / dt is the differential operator, vCr is the AC component of the voltage applied to the capacitor, Vo is the output voltage, and Vx is the voltage applied to the capacitor DC component.)
수학식 4에 수학식 2에 기재된 공진 커패시터(Cr)에 인가되는 전압의 교류 성분을 대입하면, 수학식 5가 된다.(5) is obtained by substituting the AC component of the voltage applied to the resonance capacitor (Cr) shown in the equation (2) in the equation (4).
[수학식 5]&Quot; (5) "
(단, Vi은 입력 전압, Lr은 인덕턴스, iLr은 인덕터에 흐르는 전류, d/dt는 미분연산자, Cr은 커패시턴스, iLr은 인덕터에 흐르는 전류, ∫dt는 적분연산자, Vo는 출력 전압, Vx는 커패시터에 인가되는 전압의 직류 성분이다.)(Where Vi is the input voltage, Lr is the inductance, iLr is the current flowing through the inductor, d / dt is the differential operator, Cr is the capacitance, iLr is the current flowing through the inductor, ∫dt is the integral operator, Vo is the output voltage, This is the DC component of the voltage applied to the capacitor.)
수학식 5를 라플라스 변환(Laplace transformation)하면, 수학식 6이 된다.Laplace transformation of equation (5) results in equation (6).
[수학식 6]&Quot; (6) "
(단, Vi(s)는 라플라스 변환된 입력 전압, Lr은 인덕턴스, ILr(s)는 라플라스 변환된 인덕터의 전류, Cr은 커패시턴스, Vo(s)는 라플라스 변환된 출력 전압, Vx(s)는 라플라스 변환된 커패스터의 전압의 직류 성분이다.)(S) is the Laplace transformed input voltage, Lr is the inductance, ILr (s) is the Laplace transformed inductor current, Cr is the capacitance, Vo (s) is the Laplace transformed output voltage, Vx This is the DC component of the voltage of the Laplace transformed clamper.)
수학식 6을 라플라스 변환된 공진 인덕터(Lr)의 전류(ILr(s))에 대하여 이항 정리하면, 수학식 7이 된다.(6) is relationalized with respect to the current ILr (s) of the Laplace transformed resonant inductor Lr.
[수학식 7]&Quot; (7) "
(단, Vi(s)는 라플라스 변환된 입력 전압, Lr은 인덕턴스, ILr(s)는 라플라스 변환된 인덕터의 전류, Cr은 커패시턴스, Vo(s)는 라플라스 변환된 출력 전압, Vx(s)는 라플라스 변환된 커패스터의 전압의 직류 성분이다.)(S) is the Laplace transformed input voltage, Lr is the inductance, ILr (s) is the Laplace transformed inductor current, Cr is the capacitance, Vo (s) is the Laplace transformed output voltage, Vx This is the DC component of the voltage of the Laplace transformed clamper.)
수학식 7을 역라플라스 변환(inverse Laplace transformation)하기 위하여 라플라스 변환된 공진 인덕터(Lr)의 전류(ILr(s))에 대하여 이항 정리하면, 수학식 8이 된다.(8) of the Laplace transformed resonant inductor Lr for inverse Laplace transformation of Equation (7), the following equation (8) is obtained.
[수학식 8]&Quot; (8) "
(단, Vi(s)는 라플라스 변환된 입력 전압, Lr은 인덕턴스, ILr(s)는 라플라스 변환된 인덕터의 전류, Cr은 커패시턴스, Vo(s)는 라플라스 변환된 출력 전압, Vx(s)는 라플라스 변환된 커패스터의 전압의 직류 성분이다.)(S) is the Laplace transformed input voltage, Lr is the inductance, ILr (s) is the Laplace transformed inductor current, Cr is the capacitance, Vo (s) is the Laplace transformed output voltage, Vx This is the DC component of the voltage of the Laplace transformed clamper.)
수학식 8을 역라플라스 변환하기 위하여 정리하면, 수학식 9이 된다.(8) is rearranged to inverse Laplace transform, the following equation (9) is obtained.
[수학식 9]&Quot; (9) "
(단, Vi(s)는 라플라스 변환된 입력 전압, Lr은 인덕턴스, ILr(s)는 라플라스 변환된 인덕터의 전류, Cr은 커패시턴스, Vo(s)는 라플라스 변환된 출력 전압, Vx(s)는 라플라스 변환된 커패스터의 전압의 직류 성분이다.)(S) is the Laplace transformed input voltage, Lr is the inductance, ILr (s) is the Laplace transformed inductor current, Cr is the capacitance, Vo (s) is the Laplace transformed output voltage, Vx This is the DC component of the voltage of the Laplace transformed clamper.)
수학식 9을 역라플라스 변환하면 수학식 10이 된다.The inverse Laplace transform of equation (9) yields equation (10).
[수학식 10]&Quot; (10) "
(단, iLr은 인덕터의 전류, Vi는 입력 전압, Vo는 출력 전압, Vx는 커패시터의 전압의 직류 성분, Cr은 커패시턴스, Lr은 인덕턴스이다.)(Where iLr is the inductor current, Vi is the input voltage, Vo is the output voltage, Vx is the DC component of the capacitor voltage, Cr is the capacitance, and Lr is the inductance).
공진 인덕터(Lr) 또는 공진 커패시터(Cr)에 흐르는 전류를 산출하기 위해서는 Vx의 값을 정의하여야 하며, 도 11에 도시된 바와 같이 Vx는 입력 전압(Vi)과 출력 전압(Vo)의 차(Vi-Vo)에서 ΔVx를 뺀 것과 같다.In order to calculate the current flowing through the resonance inductor Lr or the resonance capacitor Cr, the value of Vx must be defined. As shown in FIG. 11, Vx is a difference Vi between the input voltage Vi and the output voltage Vo -Vo) minus? Vx.
ΔVx에 대하여 설명하면, ΔVx는 커패서터(Cr)의 교류 성분의 진폭이며, ΔVx와 커패시턴스의 곱은 공진 커패시터(Cr)의 전류(iCr)에 의하여 충전되는 전하량의 절반과 같다. 이를 수학식으로 표현하면 수학식 11과 같다.With respect to? Vx,? Vx is the amplitude of the AC component of the capacitor Cr, and the product of? Vx and the capacitance is equal to half of the charge charged by the current iCr of the resonant capacitor Cr. This can be expressed by Equation (11).
이때, 공진 커패시터(Cr)의 전류(iCr)은 공진 인덕터(Lr)의 전류(iLr)과 같으며, 공진 커패시터(Cr)의 전류(iCr)의 제1 동작 모드의 시간(Ts/2) 동안 적분한 값은 제1 동작 모드 동안 공진 인덕터(Lr)에 평균적으로 흐르는 전류(Iin)와 제1 동작 모드의 시간(Ts/2)의 곱과 같다. 공진 인덕터(Lr)에 평균적으로 흐르는 전류(Iin)는 전압 강하 회로부(110)에 평균적으로 입력되는 전류와 같다.) 또한, 전압 강하 제어부(120)에 의하여 제1 동작 모드의 동작 시간과 제2 동작 모드의 동작 시간의 합이 공진회로(111)의 공진 주기와 같다면, 제1 동작 모드의 동작 시간(Ts/2)의 2배는 공진 주기(Ts)와 같아지며, 이는 공진 주파수(f)의 역수가 된다. At this time, the current iCr of the resonant capacitor Cr is the same as the current iLr of the resonant inductor Lr, and during the time Ts / 2 of the first operation mode of the current iCr of the resonant capacitor Cr The integrated value is equal to the product of the current Iin flowing average to the resonant inductor Lr during the first operation mode and the time Ts / 2 of the first operation mode. The current Iin flowing on the average to the resonance inductor Lr is equal to the current input to the
[수학식 11]&Quot; (11) "
(단, ΔVx는 커패서터(Cr)의 교류 성분의 진폭, Cr은 커패시턴스, iLr은 인덕터 및 커패시터에 흐르는 전류, Ts/2는 제1 동작 모드의 동작 시간, ∫dt는 적분연산자, Iin은 전압 강하 회로부에 평균적으로 입력되는 전류, f는 공진회로의 공진 주파수이다.)Ts is an operation time of the first operation mode,? Dt is an integral operator, Iin is an integral operator,? Is an operation time of the second operation mode, The average current input to the voltage drop circuit, and f is the resonant frequency of the resonant circuit.)
수학식 11을 이용하여 공진 커패시터(Cr)의 전압의 직류 성분(Vx)를 산출하면 수학식 12가 된다.The direct-current component Vx of the voltage of the resonant capacitor Cr is calculated by using the equation (11).
[수학식 12]&Quot; (12) "
(단, Vx는 커패시터의 전압의 직류 성분, Vi은 입력 전압, Vo는 출력 전압, Cr은 커패시턴스, f는 공진 주파수, Iin은 제1 동작 모드 동안 평균적으로 입력되는 전류이다.)(Where Vx is a DC component of the voltage of the capacitor, Vi is an input voltage, Vo is an output voltage, Cr is a capacitance, f is a resonance frequency, and Iin is an average current input during the first operation mode.
수학식 12를 수학식 10에 대입하면 수학식 13이 된다.Substituting Equation (12) into Equation (10) results in Equation (13).
[수학식 13]&Quot; (13) "
(단, iLr은 인덕터 및 커패시터의 전류, Cr은 커패시턴스, Lr은 인덕턴스, f는 공진회로의 공진 주파수, Iin은 전압 강하 회로부에 평균적으로 입력되는 전류이다.)(Where iLr is the current of the inductor and capacitor, Cr is the capacitance, Lr is the inductance, f is the resonant frequency of the resonant circuit, and Iin is the average current input to the voltage drop circuit).
또한, 공진 커패시터(Cr)에 인가되는 전압(vCr)은 수학식 14와 같으며, 수학식 13을 수학식 2에 대입하여 구할 수 있다.The voltage vCr applied to the resonant capacitor Cr is given by Equation (14), and can be obtained by substituting Equation (13) into Equation (2).
[수학식 14]&Quot; (14) "
(단, VCr은 커패시터의 전압, Iin은 전압 강하 회로부에 평균적으로 입력되는 전류, Cr은 커패시턴스, Lr은 인덕턴스, f는 공진회로의 공진 주파수, Vi은 입력 전압이다.)(Where VCr is the voltage of the capacitor, Iin is the average current input to the voltage drop circuit, Cr is the capacitance, Lr is the inductance, f is the resonant frequency of the resonant circuit, and Vi is the input voltage.)
전압 강하 회로부(110)가 제2 동작 모드에서 동작하는 경우에도 상술한 방법으로 공진 인덕터(Lr) 및 공진 커패시터(Cr)의 전류와 공진 커패시터(Cr)의 전압을 산출할 수 있다.The voltage of the resonant inductor Lr and the resonant capacitor Cr and the voltage of the resonant capacitor Cr can be calculated by the method described above even when the voltage
도 12는 일 실시예에 의한 전압 강하 제어부의 전압 강하 제어 신호의 일 예에 따른 전압 강하 회로부의 전류 및 전압을 도시한다. 구체적으로, 도 12의 (a)는 제1 스위치(Q111)를 개폐하는 제1 전압 강하 제어 신호(G111)과 제2 스위치(Q112)를 개폐하는 제2 전압 강하 제어 신호(G112)의 일 예를 도시하고, 도 12의 (a)에 도시된 전압 강하 제어 신호(G111, G112)에 따라 도 12의 (b)는 공진회로(111)의 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류(ILr)를 도시하고, 도 12의 (c)는 전하 저장 회로(Co)에 공급되는 전류(ICo)를 도시하며, 도 12의 (d)는 공진 커패시터(Cr)의 전압(VCr)을 도시한다.12 shows current and voltage of the voltage drop circuit according to an example of the voltage drop control signal of the voltage drop controller according to an embodiment. 12A shows an example of a first voltage drop control signal G111 for opening and closing the first switch Q111 and a second voltage drop control signal G112 for opening and closing the second switch Q112 12B shows the current ILr flowing in the resonant inductor Lr of the
도 12의 (a), (b)와 (c)를 참조하면, 전압 강하 제어부(120)에 출력되는 전압 강하 제어 신호(G111, G112)의 주기는 전압 강하 회로부(110)에 포함된 공진회로(111)의 공진주기보다 약간 길다.The period of the voltage drop control signals G111 and G112 output to the
구체적으로, 전압 강하 제어부(120)는 0과 t2사이에 제1 스위치(Q111)가 폐쇄되도록 제1 전압 강하 제어 신호(G111)를 출력하고 제2 스위치(Q112)가 개방되도록 제2 전압 강하 제어 신호(G112)를 출력한다. 이후, 전압 강하 제어부(120)는 t2와 t4사이에 제1 스위치(Q111)가 개방되도록 제1 전압 강하 제어 신호(G111)를 출력하고 제2 스위치(Q112)가 폐쇄되도록 제2 전압 강하 제어 신호(G112)를 출력한다. 즉, 전압 강하 제어부(120)는 2ㅧt1 주기를 갖는 구형파 형태의 전압 강하 제어 신호(G111, G112)를 출력한다.Specifically, the
또한, 공진 인덕터(Lr)에는 0에서 t1사이에는 양의 정현파 형태를 갖는 전류가 흐르고, t1에서 t2사이에는 전류가 흐르지 않고, t2에서 t3사이에는 음의 정현파 형태를 갖는 전류가 흐르며, t3에서 t4사이에는 전류가 흐르지 않는다. 즉, 공진회로(111)의 공진 주기는 2ㅧt1이다. 공진회로(111)에는 양의 방향의 전류와 음의 반향의 전류가 교대로 흐르지만 전하 저장 회로(Co)에는 항상 양의 방향의 전류가 공급된다. 이는 제1 스위치(Q111) 및 제2 스위치(Q112)의 개폐 동작과 제1 다이오드(D111) 및 제2 다이오드(D112)의 정류 기능 때문이다.In the resonant inductor Lr, a current having a positive sinusoidal waveform flows between 0 and t1, no current flows between t1 and t2, a current having a sinusoidal waveform flows between t2 and t3, and at t3 No current flows between t4. That is, the resonant period of the
따라서, 전압 강하 제어부(120)의 전압 강하 제어 신호(G111, G112)에 따라 제1 및 제2 스위치(Q111, Q112)가 스위칭할 때 전압 강하 회로부(110)에는 전류가 흐르지 않는 영전류 스위칭이 가능하다.Therefore, when the first and second switches Q111 and Q112 switch according to the voltage drop control signals G111 and G112 of the
전압 강하 제어부(120)에서 출력되는 전압 강하 제어 신호(G111, G112)의 주기가 전압 강하 회로부(110)에 포함된 공진회로(111)의 공진 주기와 일치하거나 유사하면 공진회로(111)의 공진에 의하여 전하 저장 회로(Co)에 지속적으로 전하가 공급되며, 출력 전압(Vo)은 입력 전압(Vi)의 1/2로 유지될 수 있다.If the period of the voltage drop control signals G111 and G112 output from the
또한, 공진 커패시터(Cr)의 전압(VCr)은 도 12의 (d)에 도시된 바와 같이 공진 커패시터(Cr)의 전류(iCr)에 따라 변화한다.The voltage VCr of the resonant capacitor Cr changes in accordance with the current iCr of the resonant capacitor Cr as shown in Fig. 12 (d).
도 13은 일 실시예에 의한 전압 강하 제어부의 전압 강하 제어 신호의 다른 일 예에 따른 전압 강하 회로부의 전류를 도시한다. 구체적으로, 도 13의 (a)는 제1 전압 강하 제어 신호(G111)와 제2 전압 강하 제어 신호(G112)의 다른 일 예를 도시하고, 도 13의 (b)는 도 13의 (a)에 도시된 전압 강하 제어 신호(G111, G112)에 따른 전하 저장 회로(Co)에 공급되는 전류를 도시한다.13 shows a current of a voltage drop circuit according to another example of a voltage drop control signal of a voltage drop controller according to an embodiment. 13 (a) shows another example of the first voltage drop control signal G111 and the second voltage drop control signal G112. FIG. 13 (b) The current supplied to the charge storage circuit Co in accordance with the voltage drop control signals G111 and G112 shown in FIG.
도 13의 (a)를 참조하면, 전압 강하 제어부(120)가 출력되는 전압 강하 제어 신호(G111, G112)의 주기(2ㅧt2)는 전압 강하 회로부(110)에 포함된 공진회로(111)의 공진 주기(2ㅧt2)보다 상당히 긴 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 13A, the period (2 t2) of the voltage drop control signals G111 and G112 output from the
도 13의 (b)를 참조하면, 전압 강하 회로부(110)의 전하 저장 회로(Co)에는 전압 강하 제어 신호(G111, G112)에 따라 제1 스위치(Q111) 또는 제2 스위치(Q112)가 턴온된 이후 공진회로(111)의 공진 주기의 절반의 시간 동안 전류가 공급됨을 알 수 있다. 13B, the first switch Q111 or the second switch Q112 is turned on according to the voltage drop control signals G111 and G112 in the charge storage circuit Co of the voltage
그 결과, 전하 저장 회로(Co)에 도 12의 (c)에 도시된 것과 비교하여 적은 양의 전하가 공급되며, 전하 저장 회로(Co)의 출력 전압(Vo)은 입력 전압(Vi)의 절반을 유지하지 못하며, 전하 저장 회로(Co)은 입력 전압(Vi)의 절반보다 작은 전압이 출력된다.As a result, a small amount of charge is supplied to the charge storage circuit Co as compared with that shown in FIG. 12C, and the output voltage Vo of the charge storage circuit Co is half of the input voltage Vi And the charge storage circuit Co outputs a voltage smaller than half of the input voltage Vi.
도 14는 일 실시예에 의한 전압 강하 제어부의 전압 강하 제어 신호의 또 다른 일 예에 따른 전압 강하 회로부의 전류를 도시한다. 구체적으로, 도 14의 (a)는 제1 전압 강하 제어 신호(G111)와 제2 전압 강하 제어 신호(G112)의 또 다른 일 예를 도시하고, 도 14의 (b)는 도 14의 (a)에 도시된 전압 강하 제어 신호(G111, G112)에 따른 전하 저장 회로(Co)에 공급되는 전류를 도시한다.FIG. 14 shows the current of the voltage drop circuit according to another example of the voltage drop control signal of the voltage drop controller according to an embodiment. 14 (a) shows another example of the first voltage drop control signal G111 and the second voltage drop control signal G112, and FIG. 14 (b) The current supplied to the charge storage circuit Co in accordance with the voltage drop control signals G111 and G112 shown in Fig.
도 14의 (a)를 참조하면, 전압 강하 제어부(120)에서 출력되는 전압 강하 제어 신호(G111, G112)는 전압 강하 회로부(110)에 포함된 공진회로(111)의 공진주기의 절반과 비슷한 시간 동안 제1 및 제2 스위치(Q111, Q112)를 턴온시킨다. 14A, the voltage drop control signals G111 and G112 output from the
도 14의 (b)를 참조하면, 제1 및 제2 스위치(Q111, Q112)가 온된 시간 동안 전하 저장 회로(Co)에는 공진 전류가 공급된다. 그러나, 제1 및 제2 스위치(Q111, Q112)가 번갈아 한 번씩 턴온된 이후 상당한 시간 동안 제1 및 제2 스위치(Q111, Q112)가 오프되며 그 동안에는 전하 저장 회로(Co)에는 전류가 공급되지 않는다. Referring to (b) of FIG. 14, a resonance current is supplied to the charge storage circuit Co during the time when the first and second switches Q111 and Q112 are turned on. However, since the first and second switches Q111 and Q112 are turned off for a considerable period of time after the first and second switches Q111 and Q112 are turned on alternately, the current is not supplied to the charge storage circuit Co Do not.
그 결과, 전하 저장 회로(Co)에 도 12의 (c)에 도시된 것과 비교하여 적은 양의 전하가 공급되며, 전하 저장 회로(Co)의 출력 전압(Vo)은 입력 전압(Vi)의 절반을 유지하지 못하며, 전하 저장 회로(Co)은 입력 전압(Vi)의 절반보다 작은 전압이 출력된다.As a result, a small amount of charge is supplied to the charge storage circuit Co as compared with that shown in FIG. 12C, and the output voltage Vo of the charge storage circuit Co is half of the input voltage Vi And the charge storage circuit Co outputs a voltage smaller than half of the input voltage Vi.
도 15는 일 실시예에 의한 전압 강하 제어부의 전압 강하 제어 신호의 또 다른 일 예에 따른 전압 강하 회로부의 전류를 도시한다. 구체적으로, 도 15의 (a)는 제1 전압 강하 제어 신호(G111)와 제2 전압 강하 제어 신호(G112)의 또 다른 일 예를 도시하고, 도 15의 (b)는 도 14의 (a)에 도시된 전압 강하 제어 신호(G111, G112)에 따른 전하 저장 회로(Co)에 공급되는 전류를 도시한다.15 shows a current of a voltage drop circuit according to another example of a voltage drop control signal of a voltage drop controller according to an embodiment. 15 (a) shows another example of the first voltage drop control signal G111 and the second voltage drop control signal G112, and FIG. 15 (b) The current supplied to the charge storage circuit Co in accordance with the voltage drop control signals G111 and G112 shown in Fig.
도 15의 (a)를 참조하면, 제1 스위치(Q111)는 공진회로(111)의 공진주기와 유사한 주기를 가지고 턴온과 턴오프를 반복한다. 또한, 제2 스위치(Q112)는 제1 스위치(Q111)가 턴온될 때에는 턴오프된다. 특히 제2 스위치(Q112)는 제1 스위치(Q111)가 2번 턴온되면 한번 턴온된다.Referring to FIG. 15A, the first switch Q111 has a period similar to the resonance period of the
도 15의 (b)를 참조하면, 전하 저장 회로(Co)에는 제2 스위치(Q112)가 턴온될 때와 제2 스위치(Q112)가 턴온된 이후 바로 다음으로 제1 스위치(Q111)가 턴온될 때 전류가 공급된다. 구체적으로, 0에서 t2사이에는 제1 스위치(Q111)가 턴온되므로 전하 저장 회로(Co)에 전류가 공급되고, t2에서 t4사이에는 제2 스위치(Q112)가 턴온되지 않으므로 전하 저장 회로(Co)에 전류가 공급되지 않는다. 또한, t4에서 t5사이에는 제1 스위치(Q111)가 턴온되지만 전하 저장 회로(Co)에 전류가 공급되지 않는다. 이는 t2에서 t4사이에는 제2 스위치(Q112)가 턴온되지 않았기 때문이다. 또한, t5에서 t7사이에는 제2 스위치(Q112)가 턴온되므로 전하 저장 회로(Co)에 전류가 공급되고, t7에서 t9사이 역기 제1 스위치(Q111)가 턴온되므로 전하 저장 회로(Co)에 전류가 공급된다.Referring to FIG. 15B, the first switch Q111 is turned on immediately after the second switch Q112 is turned on and after the second switch Q112 is turned on in the charge storage circuit Co Current is supplied. Specifically, since the first switch Q111 is turned on between 0 and t2, a current is supplied to the charge storage circuit Co, and since the second switch Q112 is not turned on between t2 and t4, No current is supplied. Also, between t4 and t5, the first switch Q111 is turned on, but no current is supplied to the charge storage circuit Co. This is because the second switch Q112 is not turned on between t2 and t4. Between t5 and t7, the second switch Q112 is turned on, so that the current is supplied to the charge storage circuit Co, and the first-stage switch Q111 is turned on from t7 to t9, .
그 결과, 전하 저장 회로(Co)에 도 12의 (c)에 도시된 것과 비교하여 적은 양의 전하가 공급되며, 전하 저장 회로(Co)의 출력 전압(Vo)은 입력 전압(Vi)의 절반을 유지하지 못하며, 전하 저장 회로(Co)은 입력 전압(Vi)의 절반보다 작은 전압이 출력된다.As a result, a small amount of charge is supplied to the charge storage circuit Co as compared with that shown in FIG. 12C, and the output voltage Vo of the charge storage circuit Co is half of the input voltage Vi And the charge storage circuit Co outputs a voltage smaller than half of the input voltage Vi.
이상에서는 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부와 전압 강하 제어부에 대하여 설명하였다. 이하에서는 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부와 전압 강하 제어부에 대하여 설명한다. 또한, 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부와 전압 강하 제어부가 이용되는 전원 장치에 대해서는 그 설명을 생략한다.The voltage drop circuit part and the voltage drop control part according to the embodiment have been described above. Hereinafter, the voltage drop circuit part and the voltage drop control part according to another embodiment will be described. In addition, a description of the power supply device using the voltage drop circuit part and the voltage drop control part according to another embodiment will be omitted.
도 16은 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부를 도시한다.16 shows a voltage drop circuit part and a voltage drop control part according to another embodiment.
전압 강하 회로부(210)는 직류 전압을 강하시키며, 전압 강하 제어부(220)는 전압 강하 회로부(210)에 전압 강하 제어 신호를 제공한다.The voltage
도 16을 참조하면, 전압 강하 회로부(210)는 직류 전압을 입력받는 한 쌍의 입력단자(IN210a, IN210b), 전압 강하된 직류 전압을 출력하는 한 쌍의 출력단자(OUT210a, OUT210b), 양의 입력단자(IN210a)와 양의 출력단자(OUT210a) 사이에 직렬 연결되는 제1 스위치(Q211) 및 제2 스위치(Q212), 한 쌍의 출력단자(OUT210a, OUT210b) 사이에 직렬 연결되는 제1 전하 저장 회로(Co1) 및 제2 전하 저장 회로(Co2), 제1 전하 저장 회로(Co1)의 양단 사이에 직렬 연결되는 제1 다이오드(D211) 및 제2 다이오드(D212), 제2 전하 저장 회로(Co2)의 양단 사이에 직렬 연결되는 제3 다이오드(D213) 및 제4 다이오드(D214), 제1 스위치(Q211)와 제2 스위치(Q212)가 연결되는 노드와 제1 다이오드(D211)와 제2 다이오드(D212)가 연결되는 노드 사이에 마련되는 제1 공진회로(211), 제1 스위치(Q211)와 제2 스위치(Q212)가 연결되는 노드와 제3 다이오드(D213)와 제4 다이오드(D214)가 연결되는 노드에 마련되는 제2 공진회로(212)를 포함하고, 제1 공진회로(211)과 제2 공진회로(212)는 하나의 공진 인덕터(Lr1)를 공유한다.16, the voltage
제1 스위치(Q211) 및 제2 스위치(Q212)는 입력단자(IN210a, IN210b)로부터 출력단자(OUT210a, OUT210b)로 전달되는 전류의 흐름을 단속한다. 구체적으로, 제1 스위치(Q211)는 입력단자(IN210a, IN210b)로부터 제1 공진회로(211) 및 제2 공진회로(212)로 공급되는 전류를 단속하며, 제2 스위치(Q212)는 제1 공진회로(211) 및 제2 공진회로(212)로부터 제1 전하 저장 회로(Co1) 및 제2 전하 저장 회로(Co2)로 공급되는 전류를 단속한다.The first switch Q211 and the second switch Q212 interrupts the flow of currents transmitted from the input terminals IN210a and IN210b to the output terminals OUT210a and OUT210b. Specifically, the first switch Q211 interrupts the current supplied from the input terminals IN210a and IN210b to the first
이와 같은 제1 스위치(Q211)와 제2 스위치(Q212)는 고전압 대전류를 차단 또는 도통시키기 위한 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT) 또는 전력 전계 효과 트랜지스터(Power Field Effect Transistor: Power FET)를 채용할 수 있다.The first switch Q211 and the second switch Q212 may be an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) or a Power Field Effect Transistor (Power FET) for blocking or conducting a high voltage high current, Can be adopted.
제1 공진회로(211)는 자기 에너지를 저장하는 공진 인덕터(Lr1)와 전기 에너지를 저장하는 제1 공진 커패시터(Cr1)를 포함하며, 공진 인덕터(Lr1)와 제1 공진 커패시터(Cr1)는 직렬로 연결된다. 제2 공진회로(212)는 자기 에너지를 저장하는 공진 인덕터(Lr1)와 전기 에너지를 저장하는 제2 공진 커패시터(Cr2)를 포함하며, 공진 인덕터(Lr1)와 제2 공진 커패시터(Cr2)는 직렬로 연결된다. 제1 공진회로(211)과 제2 공진회로(212)는 도 16에 도시된 바와 같이 하나의 공진 인덕터(Lr1)를 공유한다.The first
제1 다이오드(D211)와 제2 다이오드(D212)는 전하가 제1 전하 저장 회로(Co1)로 공급되도록 전류를 안내하고, 제3 다이오드(D213)와 제4 다이오드(D214)는 전하가 제2 전하 저장 회로(Co2)로 공급되도록 전류를 안내한다.The first diode D211 and the second diode D212 guide the current so that the charge is supplied to the first charge storage circuit Co1 and the third diode D213 and the fourth diode D214 charge the second And guides the current to be supplied to the charge storage circuit Co2.
제1 전하 저장 회로(Co1) 및 제2 전하 저장 회로(Co2)는 입력단자(IN210a, IN210b)로부터 공급되는 전류를 통하여 전하를 저장하고, 저장된 전하를 통하여 입력단자(IN210a, IN210b)에 인가된 전하에 비하여 강하된 전압이 출력단자(OUT210a, OUT210b)로 출력되도록 한다.The first charge storage circuit Co1 and the second charge storage circuit Co2 store the charge through the current supplied from the input terminals IN210a and IN210b and are supplied to the input terminals IN210a and IN210b through the stored charge So that the lowered voltage is outputted to the output terminals OUT210a and OUT210b.
전하강하 제어부(220)는 전압 강하 회로부(210)가 미리 정해진 전압을 출력하도록 전압 강하 회로부(210)에 포함된 제1 스위치(Q211)와 제2 스위치(Q212)의 개폐를 제어하는 제1 전압 강하 제어 신호와 제2 전압 강하 제어 신호를 생성하고, 생성된 제1 전압 강하 제어 신호와 제2 전압 강하 제어 신호를 전압 강하 회로부(210)에 제공한다.The
전하강하 제어부(220)의 제어 신호에 따라 전압 강하 회로부(210)는 2개의 모드로 동작할 수 있다. 구체적으로, 전압 강하 회로부(210)는 제1 스위치(Q211)가 폐쇄되고 제2 스위치(Q212)가 개방된 제1 동작 모드와 제1 스위치(Q211)가 개방되고 제2 스위치(Q212)가 폐쇄된 제2 동작 모드로 동작할 수 있다.The voltage
우선, 전압 강하 회로부(210)에 의하여 수행되는 전압 강하에 대하여 설명한다.First, the voltage drop performed by the
도 17는 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제1 동작 모드로 동작할 때 전압 강하 회로부에 인가되는 전압의 직류 성분을 설명하기 위한 도면이고, 도 20은 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제2 동작 모드로 동작할 때 전압 강하 회로부에 인가되는 전압의 직류 성분을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 17 is a view for explaining a DC component of a voltage applied to the voltage drop circuit part when the voltage drop circuit part according to another embodiment operates in the first operation mode, and FIG. 20 is a view for explaining a DC component of the voltage drop circuit part according to another embodiment. Is a diagram for explaining a direct current component of a voltage applied to the voltage drop circuit portion when operating in the second operation mode.
전압 강하 회로부(210)는 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 공진 커패시터(Cr1, Cr2)와 제1 및 제2 전하 저장 회로(Co1, Co2)로 구성된 간단한 회로로 표시할 수 있다.The voltage
제1 동작 모드에서 입력 전압(Vi)은 수학식 15와 같이 제2 공진 커패시터(Cr2)의 전압(VCr2)와 출력 전압(Vo)의 합과 같으며, 제1 공진 커패시터(Cr1)의 전압(VCr1), 제1 전하 저장 회로(Co1)의 전압(VCo1) 및 제2 전하 저장 회로(Co2)의 전압(VCo2)의 합과 같다.In the first operation mode, the input voltage Vi is equal to the sum of the voltage VCr2 of the second resonant capacitor Cr2 and the output voltage Vo as shown in Equation (15), and the voltage of the first resonant capacitor Cr1 The voltage VCo1 of the first charge storage circuit Co1 and the voltage VCo2 of the second charge storage circuit Co2.
[수학식 15]&Quot; (15) "
(단, Vi는 입력 전압, VCr1은 제1 커패시터의 전압, VCr2는 제2 커패시터의 전압, VCo1은 제1 전하 저장 회로의 전압, VCo2는 제2 전하 저장 회로의 전압이다.)(Where Vi is the input voltage, VCr1 is the voltage of the first capacitor, VCr2 is the voltage of the second capacitor, VCo1 is the voltage of the first charge storage circuit, and VCo2 is the voltage of the second charge storage circuit.
제2 동작 모드에서 제1 공진 커패시터(Cr1)의 전압(VCr1)은 수학식 16과 같이 제1 전하 저장 회로(Co1)의 전압(VCo1)와 동일하며, 제2 공진 커패시터(Cr2)의 전압(VCr2)은 수학식 17과 같이 제1 전하 저장 회로(Co1)의 전압(VCo1)과 제2 전하 저장 회로(Co2)의 전압(VCo2)의 합과 같다.The voltage VCr1 of the first resonance capacitor Cr1 in the second operation mode is equal to the voltage VCo1 of the first charge storage circuit Co1 as shown in Equation 16 and the voltage VCr1 of the second resonance capacitor Cr2 VCr2 is equal to the sum of the voltage VCo1 of the first charge storage circuit Co1 and the voltage VCo2 of the second charge storage circuit Co2 as shown in Equation 17. [
[수학식 16]&Quot; (16) "
(단, VCr1은 제1 커패시터의 전압, VCo1은 제1 전하 저장 회로의 전압이다.)(Where VCr1 is the voltage of the first capacitor and VCo1 is the voltage of the first charge storage circuit).
[수학식 17]&Quot; (17) "
(단, VCr2는 제2 커패시터의 전압, VCo1은 제1 전하 저장 회로의 전압, VCo2는 제2 전하 저장 회로의 전압이다.)(Where VCr2 is the voltage of the second capacitor, VCo1 is the voltage of the first charge storage circuit, and VCo2 is the voltage of the second charge storage circuit).
수학식 16과 수학식 17을 연립하면 입력 전압(Vi)은 수학식 18이 된다.When the equations (16) and (17) are combined, the input voltage (Vi) becomes Equation (18).
[수학식 18]&Quot; (18) "
(단, Vi는 입력 전압, VCo1은 제1 전하 저장 회로의 전압, VCo2는 제2 전하 저장 회로의 전압이다.)(Where Vi is the input voltage, VCo1 is the voltage of the first charge storage circuit, and VCo2 is the voltage of the second charge storage circuit).
또한, 수학식 18에 의하면 제1 전하 저장 회로(Co1)의 전압(VCo1)과 제2 전하 저장 회로(Co2)의 전압(VCo2)는 수학식 19와 같다.According to the expression (18), the voltage (VCo1) of the first charge storage circuit (Co1) and the voltage (VCo2) of the second charge storage circuit (Co2)
[수학식 19]&Quot; (19) "
(단, Vi는 입력 전압, VCo1은 제1 전하 저장 회로의 전압, VCo2는 제2 전하 저장 회로의 전압이다.)(Where Vi is the input voltage, VCo1 is the voltage of the first charge storage circuit, and VCo2 is the voltage of the second charge storage circuit).
출력 전압(Vo)은 제1 전하 저장 회로(Co1)의 전압(VCo1)과 제2 전하 저장 회로(Co2)의 전압(VCo2)의 합과 같으며, 입력 전압(Vi)의 2/3와 같다. 즉, 개시된 발명의 제2 실시예에 의한 전압 강하 회로부(210)는 입력 전압(Vi)의 2/3를 출력한다The output voltage Vo is equal to the sum of the voltage VCo1 of the first charge storage circuit Co1 and the voltage VCo2 of the second charge storage circuit Co2 and is equal to two thirds of the input voltage Vi . That is, the voltage
이하에서는 전압 강하 회로부(210)가 제1 동작 모드와 제2 동작 모드로 동작할 때 전압 강하 회로부(210)에서의 전류의 흐름에 대하여 설명한다.Hereinafter, the current flow in the voltage
도 19은 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제1 동작 모드로 동작할 때 전류의 흐름을 도시한다.FIG. 19 shows a current flow when the voltage drop circuit portion according to another embodiment operates in the first operation mode.
도 19을 참조하면, 제1 동작 모드에서 전류는 양의 입력단자(IN210a)로부터 공급된다. 양의 입력단자(IN210a)로부터 공급되는 전류의 일부는 제1 스위치(Q211), 제1 공진회로(211)의 공진 인덕터(Lr1) 및 제1 공진 커패시터(Cr1), 제1 다이오드(D211)를 통과하여 제1 전하 저장 회로(Co1)로 공급되고, 나머지 전류는 폐쇄된 제1 스위치(Q211), 제2 공진회로(212)의 공진 인덕터(Lr1) 및 제2 공진 커패시터(Cr2), 제3 다이오드(D213)를 통과하여 제2 전하 저장 회로(Co2)로 공급된다.Referring to Fig. 19, in the first operation mode, current is supplied from the positive input terminal IN210a. A part of the current supplied from the positive input terminal IN210a flows through the first switch Q211 and the resonance inductor Lr1 of the
제1 동작 모드 동안 공진 인덕터(Lr1)와 제1 및 제2 공진 커패시터(Cr1, Cr2)에 흐르는 전류는 서서히 증가했다가 서서히 감소한다. 또한, 제1 및 제2 공진 커패시터(Cr1, Cr2)에는 전기 에너지가 축적되므로 제1 및 제2 공진 커패시터(Cr1, Cr2)의 전압은 점점 높아진다.The current flowing in the resonant inductor Lr1 and the first and second resonant capacitors Cr1 and Cr2 gradually increases and then decreases gradually in the first operation mode. Further, since electric energy is accumulated in the first and second resonance capacitors Cr1 and Cr2, the voltages of the first and second resonance capacitors Cr1 and Cr2 gradually increase.
도 20은 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부가 제2 동작 모드로 동작할 때 전류의 흐름을 도시한 도면이다.20 is a view showing a current flow when the voltage drop circuit portion according to another embodiment operates in the second operation mode.
도 20을 참조하면, 제2 동작 모드에서 전류는 제1 및 제2 공진 커패시터(Cr1, Cr2)로부터 공급된다. 제1 공진 커패시터(Cr1)로부터 공급되는 전류는 공진 인덕터(Lr1), 제2 스위치(Q212)를 통과하여 제1 전하 저장 회로(Co1)로 공급되며, 제2 다이오드(D212)를 통과하여 제1 공진 커패시터(Cr1)로 회귀한다. 또한, 제2 공진 커패시터(Cr2)로부터 공급되는 전류는 공진 인덕터(Lr1), 제2 스위치(Q212), 제1 전하 저장 회로(Co1)를 통과하여 제2 전하 저장 회로(Co2)로 공급되며, 제4 다이오드(D214)를 통과하여 제2 공진 커패시터(Cr2)로 회귀한다.Referring to FIG. 20, in the second mode of operation current is supplied from the first and second resonant capacitors Cr1 and Cr2. The current supplied from the first resonance capacitor Cr1 passes through the resonant inductor Lr1 and the second switch Q212 and is supplied to the first charge storage circuit Co1 and passes through the second diode D212, And returns to the resonance capacitor Cr1. The current supplied from the second resonance capacitor Cr2 passes through the resonance inductor Lr1, the second switch Q212 and the first charge storage circuit Co1 and is supplied to the second charge storage circuit Co2, And returns to the second resonance capacitor Cr2 through the fourth diode D214.
제2 동작 모드 동안 공진 인덕터(Lr1)와 제1 및 제2 공진 커패시터(Cr1, Cr2)에 흐르는 전류의 방향은 제1 동작 모드와 반대 방향이고, 그 크기는 서서히 증가했다가 서서히 감소한다. 또한, 제1 및 제2 공진 커패시터(Cr1, Cr2)은 전기 에너지를 방출하므로 제1 및 제2 공진 커패시터(Cr1, Cr2)의 전압은 점점 낮아진다.The direction of the current flowing in the resonant inductor Lr1 and the first and second resonant capacitors Cr1 and Cr2 during the second mode of operation is opposite to the first mode of operation and the magnitude gradually increases and then decreases gradually. In addition, since the first and second resonance capacitors Cr1 and Cr2 emit electrical energy, the voltages of the first and second resonance capacitors Cr1 and Cr2 gradually decrease.
도 21은 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부를 도시한다.FIG. 21 shows a voltage drop circuit part and a voltage drop control part according to another embodiment.
도 21을 참조하면, 전압 강하 회로부(310)와 전압 강하 제어부(320)가 마련된다.Referring to FIG. 21, a voltage
전압 강하 회로부(310)는 제1 스위치(Q311)와 제2 스위치(Q312), 전하 저장 회로(Co), 제1 다이오드(D311)와 제2 다이오드(D312), 공진 회로(311), 초기 충전 커패시터(C310)를 포함한다.The voltage
제1 스위치(Q311)와 제2 스위치(Q312)는 직류 전원을 입력받는 입력단자(IN310a, IN320b)와 전압 강하된 직류 전원을 출력하는 출력단자(OUT310a, OUT310b) 사이에 마련되며, 제1 스위치(Q311)와 제2 스위치(Q312)는 서로 직렬로 연결된다. 또한, 제1 스위치(Q311)는 공진 회로(311)에 입력되는 전류를 단속하고, 제2 스위치(Q312)는 공진회로(311)가 출력하는 전류를 단속한다.The first switch Q311 and the second switch Q312 are provided between the input terminals IN310a and IN320b for receiving the DC power and the output terminals OUT310a and OUT310b for outputting the voltage dropped DC power, (Q311) and the second switch (Q312) are connected in series with each other. The first switch Q311 interrupts the current input to the resonant circuit 311 and the second switch Q312 interrupts the current output from the resonant circuit 311. [
전하 저장 회로(Co)는 출력단자(OUT310a, OUT310b) 사이에 마련되며, 전압 강하된 전압을 출력한다.The charge storage circuit Co is provided between the output terminals OUT310a and OUT310b and outputs a voltage-dropped voltage.
제1 다이오드(D311)와 제2 다이오드(D312)는 전하 저장 회로(Co)의 양단 사이에 마련되며, 제1 다이오드(D311)와 제2 다이오드(D312)는 서로 직렬로 연결된다. 제1 다이오드(D311)는 전류가 입력단자(IN310a)로부터 공진 회로(311)를 거쳐 전하 저장 회로(Co)로 흐르도록 허용하나, 반대 방향의 전류는 차단한다. 또한, 제2 다이오드(D312)는 전류가 공진 회로(311)로부터 전하 저장 회로(Co)로 흐르도록 허용하나, 반대 방향의 전류를 차단한다.The first diode D311 and the second diode D312 are provided between both ends of the charge storage circuit Co and the first diode D311 and the second diode D312 are connected in series with each other. The first diode D311 allows the current to flow from the input terminal IN310a to the charge storage circuit Co via the resonant circuit 311, but blocks the current in the opposite direction. The second diode D312 also allows current to flow from the resonant circuit 311 to the charge storage circuit Co, but blocks current in the opposite direction.
공진 회로(311)는 제1 스위치(Q311)와 제2 스위치(Q312)가 연결되는 노드와 제1 다이오드(D311)와 제2 다이오드(D312)가 연결되는 노드 사이에 마련되며, 서로 직렬 연결되는 공진 인덕터(Lr)와 공진 커패시터(Cr)를 포함한다.The resonance circuit 311 is provided between a node to which the first switch Q311 and the second switch Q312 are connected and a node to which the first diode D311 and the second diode D312 are connected, And includes a resonant inductor Lr and a resonant capacitor Cr.
제1 스위치(Q311)가 온되는 제1 동작 모드 동안 공진 회로(311)는 공진 인덕터(Lr)와 공진 커패시터(Cr) 사이의 공진 현상을 이용하여 공진 커패시터(Cr)에 전기 에너지를 축적하고, 제2 스위치(Q312)가 온되는 제2 동작 모드 동안 공진 회로(311)는 공진 현상을 이용하여 공진 커패시터(Cr)에 축적된 전기 에너지를 전하 저장 회로(Co)에 전달한다.During the first operation mode in which the first switch Q311 is turned on, the resonance circuit 311 accumulates electric energy in the resonance capacitor Cr using the resonance phenomenon between the resonance inductor Lr and the resonance capacitor Cr, During the second operation mode in which the second switch Q312 is turned on, the resonance circuit 311 transfers the electric energy stored in the resonance capacitor Cr to the charge storage circuit Co using the resonance phenomenon.
초기 충전 커패시터(C310)는 전하 저장 회로(Co)가 완전 방전된 경우, 전하 저장 회로(Co)에 전기 에너지를 공급한다.The initial charge capacitor C310 supplies electric energy to the charge storage circuit Co when the charge storage circuit Co is fully discharged.
전압 강하 회로부(310)가 공진 현상을 이용하여 공진 커패시터(Cr)에 전기 에너지를 저장하고, 저장된 전기 에너지를 공진 현상을 이용하여 전하 저장 회로(Co)에 공급하기 위해서는 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co)에 입력 전압(Vi)의 절반에 대응하는 전기 에너지가 저당되어 있어야 한다.In order to store the electric energy in the resonance capacitor Cr using the resonance phenomenon and supply the stored electric energy to the charge storage circuit Co using the resonance phenomenon, The storage circuit Co must be charged with electric energy corresponding to half of the input voltage Vi.
이러한 이유로 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co)를 초기 충전시키기 위한 별도의 회로를 구비하는 것이 바람직하다.For this reason, it is preferable to provide a separate circuit for initially charging the resonant capacitor Cr and the charge storage circuit Co.
초기 충전 커패시터(C310)는 제1 스위치(Q311)과 제2 스위치(Q312)가 스위칭 동작을 수행하기 앞서 전하 저장 회로(Co)에 전기 에너지를 공급함으로써 전하 저장 회로(Co)를 초기 충전시킨다. The initial charge capacitor C310 initially charges the charge storage circuit Co by supplying electrical energy to the charge storage circuit Co before the first switch Q311 and the second switch Q312 perform the switching operation.
또한, 전하 저장 회로(Co)에 입력 전압(Vi)의 절반에 대응하는 전기 에너지를 충전시키기 위해서는 초기 충전 커패시터(C310)는 전하 저장 회로(Co)와 같은 커패시턴스를 갖는 것이 바람직하다.In order to charge the electric charge corresponding to one half of the input voltage Vi to the charge storage circuit Co, the initial charge capacitor C310 preferably has the same capacitance as the charge storage circuit Co.
전압 강하 제어부(320)는 제1 스위치(Q311)를 제어하는 제1 전압 강하 제어 신호(G311), 제2 스위치(Q312)를 제어하는 제1 전압 강하 제어 신호(G312)를 출력한다.The
전압 강하 회로부(310)와 전압 강하 제어부(320)의 동작을 설명한다.The operation of the voltage
전압 강하 회로부(310)와 전압 강하 제어부(320)에 최초로 전원이 공급되며, 전압 강하 제어부(320)는 미리 정해진 초기 충전 시간 동안 제1 스위치(Q311)와 제2 스위치(Q312)를 오프시키는 전압 강하 제어 신호(G311, G312)를 출력한다.The voltage
초기 충전 시간이란 초기 충전 커패시터(C310)에 의하여 전하 저장 회로(Co)가 초기 충전되기 위한 시간을 의미한다.The initial charge time means a time for the charge storage circuit Co to be initially charged by the initial charge capacitor C310.
초기 충전 시간이 경과하면, 전압 강하 제어부(320)는 공진 회로(311)의 공진 주기에 따라 제1 스위치(Q311)와 제 스위치(Q312)가 교대로 온/오프를 반복하도록 전압 강하 제어 신호(G311, G312)를 출력한다.When the initial charge time has elapsed, the
도 22는 또 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부를 도시한다.22 shows a voltage drop circuit part and a voltage drop control part according to another embodiment.
도 22를 참조하면, 전압 강하 회로부(410)와 전압 강하 제어부(420)가 마련된다.Referring to FIG. 22, a voltage
전압 강하 회로부(410)는 제1 스위치(Q411)와 제2 스위치(Q412), 전하 저장 회로(Co), 제1 다이오드(D411)와 제2 다이오드(D412), 공진 회로(411), 충전 전류 제한 회로(Z410), 제1 초기 충전 스위치(Q413), 제2 초기 충전 스위치(Q414)를 포함한다.The voltage
제1 스위치(Q411)와 제2 스위치(Q412), 전하 저장 회로(Co), 제1 다이오드(D411)와 제2 다이오드(D412), 공진 회로(411)에 대해서는 도 21에 되시된 제1 스위치(Q311)와 제2 스위치(Q312), 전하 저장 회로(Co), 제1 다이오드(D311)와 제2 다이오드(D312), 공진 회로(311)와 동일하므로 그 설명을 생략한다.The first switch Q411 and the second switch Q412, the charge storage circuit Co, the first diode D411 and the second diode D412, and the resonance circuit 411 are connected to the first switch The second switch Q311, the second switch Q312, the charge storage circuit Co, the first diode D311, the second diode D312 and the resonant circuit 311, and therefore the description thereof will be omitted.
충전 전류 제한 회로(Z410), 제1 초기 충전 스위치(Q413), 제2 초기 충전 스위치(Q414)는 최초 방전된 공진 커패시터(Cr)과 전하 저장 회로(Co)를 초기 충전시킨다. The charge current limiting circuit Z410, the first initial charge switch Q413 and the second initial charge switch Q414 initially charge the initially discharged resonant capacitor Cr and the charge storage circuit Co.
구체적으로, 충전 전류 제한 회로(Z410)는 초기 충전 시에 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co)에 과전류가 공급되지 않도록 전류를 제한한다. 예를 들어, 충전 전류 제한 회로(Z410)가 저항성 회로를 포함하는 경우, 저항성 회로의 저항값에 의하여 공진 커패시터(Cr) 및 전하 저장 회로(Co)에 공급되는 전류의 크기가 제한된다. Specifically, the charge current limiting circuit (Z410) limits the current so that no overcurrent is supplied to the resonant capacitor (Cr) and the charge storage circuit (Co) during the initial charge. For example, when the charge current limiting circuit (Z410) includes a resistive circuit, the resistance value of the resistive circuit limits the amount of current supplied to the resonant capacitor (Cr) and the charge storage circuit (Co).
또한, 초기 충전 전류는 충전 전류 제한 회로(Z410)의 임피던스에 의하여 그 크기가 결정되며, 초기 충전 시간 역기 충전 전류 제한 회로(Z410)의 임피던스에 의하여 결정된다. 다시 말해, 충전 전류 제한 회로(Z410)의 임피던스를 변경하여 초기 충전 전류값 및 초기 충전 시간을 변경시킬 수 있다.The initial charge current is determined by the impedance of the charge current limiting circuit Z410 and is determined by the impedance of the initial charge time countercharger charge current limiting circuit Z410. In other words, the initial charge current value and the initial charge time can be changed by changing the impedance of the charge current limiting circuit Z410.
제1 초기 충전 스위치(Q413)는 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co)에 공급되는 초기 충전 전류를 단속한다. 구체적으로, 제1 초기 충전 스위치(Q413)가 온되면 초기 충전 전류가 충전 전류 제한 회로(Z410)를 통과하여 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co)에 공급될 수 있다.The first initial charge switch Q413 interrupts the initial charge current supplied to the resonant capacitor Cr and the charge storage circuit Co. Specifically, when the first initial charge switch Q413 is turned on, the initial charge current can be supplied to the resonant capacitor Cr and the charge storage circuit Co through the charge current limit circuit Z410.
충전 전류 제한 회로(Z410)와 제1 초기 충전 스위치(Q413)는 서로 직렬 연결되며, 직렬 연결된 충전 전류 제한 회로(Z410)와 제1 초기 충전 스위치(Q413)는 양의 입력단자(IN410a)와 전하 저장 회로(Co)의 일측 사이에 마련된다.The charging current limiting circuit Z410 and the first initial charging switch Q413 are connected in series and the charging current limiting circuit Z410 and the first initial charging switch Q413 connected in series are connected to the positive input terminal IN410a, And is provided between one side of the storage circuit Co.
제2 초기 충전 스위치(Q414)는 공진 커패시터(Cr)에 공급되는 초기 충전 전류를 단속한다. 구체적으로, 제1 초기 충전 스위치(Q414)와 제2 초기 충전 스위치(Q414)가 온되면 초기 충전 전류가 충전 전류 제한 회로(Z410)를 통과하여 공진 커패시터(Cr)에 공급될 수 있다. The second initial charge switch Q414 interrupts the initial charge current supplied to the resonant capacitor Cr. Specifically, when the first initial charge switch Q414 and the second initial charge switch Q414 are turned on, the initial charge current can be supplied to the resonant capacitor Cr through the charge current limit circuit Z410.
이와 같은 제2 초기 충전 스위치(Q414)는 공진 커패시터(Cr)의 일측와 음의 입력단자(IN410b) 사이에 마련된다. 즉, 제2 초기 충전 스위치(Q414)는 제2 다이오드(D412)와 병렬로 연결된다.The second initial charge switch Q414 is provided between one side of the resonance capacitor Cr and the negative input terminal IN410b. That is, the second initial charge switch Q414 is connected in parallel with the second diode D412.
만일, 제2 초기 충전 스위치(Q414)와 제2 다이오드(D412)를 일체로 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 또는 전계 효과 트랜지스터(FET)를 채용할 수 있다. 이는 절연 게이트 양극성 트랜지스터 또는 전계 효과 트랜지스터에 기생하는 다이오드가 공진 다이오드(Cr)로부터 음의 입력단자(IN410b)로 향하는 전류는 차단하나, 음의 출력 단자(OT410b)로부터 공진 다이오드(Cr)로 향하는 전류는 통과시키기 때문이다.If the second initial charge switch Q414 and the second diode D412 are integrated, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a field effect transistor (FET) may be employed. This is because the diode which is parasitic to the insulated gate bipolar transistor or the field effect transistor blocks the current from the resonant diode Cr to the negative input terminal IN410b but the current from the negative output terminal OT410b to the resonant diode Cr Is passed.
전압 강하 제어부(420)는 제1 스위치(Q411)를 제어하는 제1 전압 강하 제어 신호(G411), 제2 스위치(Q412)를 제어하는 제1 전압 강하 제어 신호(G412), 제1 초기 충전 스위치(Q413)를 제어하는 제1 초기 충전 제어 신호(G413), 제2 초기 충전 스위치(Q413)를 제어하는 제2 초기 충전 제어 신호(G414)를 출력한다. The voltage
다만, 전압 강하 제어부(420)가 이에 한정되는 것은 아니며 전압 강하 제어부(420)는 제1 초기 충전 제어 신호(G413)와 제2 초기 충전 제어 신호(G414)를 별도로 마련하지 않고 단일의 제어 신호를 이용하여 제1 초기 충전 스위치(Q413)과 제2 초기 충전 스위치(Q414)를 제어할 수도 있다.However, the
도 23은 도 22에 도시된 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 24은 초기 충전 동작 시의 도 22에 도시된 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 25은 정상 동작 시의 도 22에 도시된 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 23 is a view for explaining the operation of the voltage drop circuit part and the voltage drop control part shown in FIG. 22, and FIG. 24 is a view for explaining the operation of the voltage drop circuit part and the voltage drop control part shown in FIG. 25 is a view for explaining the operation of the voltage drop circuit portion and the voltage drop control portion shown in FIG. 22 during normal operation.
도 23을 참조하면, 전압 강하 회로부(410) 및 전압 강하 제어부(420)의 동작은 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co)를 초기 충전하는 초기 충전 동작(initial charging operation)과 공진 현상을 이용하여 전하 저장 회로(Co)에 전기 에너지를 제공하는 정상 동작(steady state operation)으로 구분할 수 있다.23, the operations of the voltage
초기 충전 동작 중에 전압 강하 제어부(420)는 도 23의 (a)에 도시된 바와 제1 및 제2 초기 충전 스위치(Q413, Q414)를 온시키는 제1 및 제2 초기 충전 제어 신호(G413, G414)를 출력하고, 제1 스위치(Q411)를 오프시키는 제1 전압 강하 제어 신호(G411)와 제2 스위치(Q412)를 온시키는 제2 전압 강하 제어 신호(G412)를 출력한다.During the initial charging operation, the voltage
다만, 제1 스위치(Q411)과 제2 스위치(Q412)로 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 또는 전계 효과 트랜지스터(FET)를 채용하는 경우, 제2 스위치(Q412)를 온시키지 않아도 공진 커패시터(Cr)에 초기 충전 전류가 공급될 수 있다. 이는 절연 게이트 양극성 트랜지스터 또는 전계 효과 트랜지스터에 기생하는 다이오드가 양의 입력 단자(IN410a)로부터 양의 출력 단자(OUT410a)로 향하는 전류는 차단하나, 양의 출력 단자(OUT410a)로부터 양의 입력 단자(IN410a)로 향하는 전류는 통과시키기 때문이다.However, when the insulated gate bipolar transistor (IGBT) or the field effect transistor (FET) is employed as the first switch Q411 and the second switch Q412, the resonance capacitor Cr may be used without turning on the second switch Q412. An initial charge current may be supplied to the battery. This is because the diode which is parasitic to the insulated gate bipolar transistor or the field effect transistor blocks the current from the positive input terminal IN410a to the positive output terminal OUT410a but from the positive output terminal OUT410a to the positive input terminal IN410a ) Is passed through.
이와 같은 제어 신호(G411~G414)에 의하여 도 23의 (b)에 도시된 바와 같이 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co)에 초기 충전 전류가 공급되고, 초기 충전 전류에 의하여 도 23의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co)의 전압이 높아진다.An initial charge current is supplied to the resonance capacitor Cr and the charge storage circuit Co as shown in Figure 23 (b) by such control signals G411 to G414, the voltages of the resonant capacitor Cr and the charge storage circuit Co become high as shown in Figs.
예를 들어, 입력 전압(Vi)가 600V이고, 공진 인덕터(Lr)의 인덕턴스가 15uH이고, 공진 커패시터(Cr)의 커패시턴스가 3.3uF이고, 전하 저장 회로(Co)의 커패시턴스가 30uF이고, 충전 전류 제한 회로(Z410)의 레지스턴스가 7kΩ인 경우, 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co)의 전압은 도 24의 (a)에 도시된 바와 같이 160ms가 경과하면 입력 전압(Vi)의 절반에 해당하는 300V에 도달한다. For example, when the input voltage Vi is 600V, the resonance inductor Lr has an inductance of 15uH, the resonance capacitor Cr has a capacitance of 3.3uF, the charge storage circuit Co has a capacitance of 30uF, When the resistance of the limiting circuit Z410 is 7 k ?, the voltage of the resonant capacitor Cr and the charge storage circuit Co becomes half of the input voltage Vi when 160 ms elapses as shown in Fig. 24 (a) The corresponding 300V is reached.
공진 커패시터(Cr)과 전하 저장 회로(Co)의 전압이 300V에 도달하면 전압강하 제어부(420)는 제1 및 제2 초기 충전 스위치(Q413, Q414)를 오프시키는 제1 및 제2 초기 충전 제어 신호(G413, G414)를 출력한다.When the voltages of the resonant capacitor Cr and the charge storage circuit Co reach 300V, the
또한, 공진 회로(411)에는 도 24의 (b)에 도시된 바이 수십 mA의 전류가 공급된다.The resonance circuit 411 is supplied with a current of several tens mA as shown in Fig. 24 (b).
이후, 정상 동작 중에 전압 강하 제어부(420)는 도 23의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 초기 충전 스위치(Q413, Q414)를 오프시키는 제1 및 제2 초기 충전 제어 신호(G413, G414)를 출력하고, 제1 스위치(Q411)과 제2 스위치(Q412)를 교대로 온/오프시키는 제1 및 제2 전압 강하 제어 신호(G411, G412)를 출력한다.During the normal operation, the voltage
이와 같은 제어 신호(G411~G414)에 의하여 도 23의 (b)에 도시된 바와 같이 정현파 형태의 전류가 공진 커패시터(Cr)에 공급된다. 즉, 공진 커패시터(Cr)로의 전류 공급과 공진 커패시터(Cr)로부터의 전류 방출이 반복된다.By the control signals G411 to G414, a sinusoidal current is supplied to the resonance capacitor Cr as shown in Fig. 23 (b). That is, supply of current to the resonant capacitor Cr and emission of current from the resonant capacitor Cr are repeated.
또한, 이와 같은 전류에 의하여 공진 커패시터(Cr)의 전압은 도 23의 (c)에 도시된 바와 같이 Vi/2를 중심으로 정현파 형태로 진동하며, 전하 저장 회로(Co)의 전압을 도 23의 (d)에 도시된 바와 같이 Vi/2로 일정하게 출력된다.23 (c), the voltage of the resonance capacitor Cr oscillates in the form of a sine wave around Vi / 2, and the voltage of the charge storage circuit Co is set to and is constantly output as Vi / 2 as shown in (d).
예를 들어, 입력 전압(Vi)가 600V이고, 공진 인덕터(Lr)의 인덕턴스가 15uH이고, 공진 커패시터(Cr)의 커패시턴스가 3.3uF이고, 전하 저장 회로(Co)의 커패시턴스가 30uF이고, 제1 스위치(Q411)와 제2 스위치(Q412)의 스위칭 주파수가 25kHz인 경우, 전하 저장 회로(Co)의 전압은 도 25의 (a)에 도시된 바와 같이 300V를 중심으로 20V의 리플을 갖는다.For example, if the input voltage Vi is 600V, the resonance inductor Lr has an inductance of 15uH, the resonance capacitor Cr has a capacitance of 3.3uF, the charge storage circuit Co has a capacitance of 30uF, When the switching frequency of the switch Q411 and the second switch Q412 is 25 kHz, the voltage of the charge storage circuit Co has ripple of 20 V around 300 V as shown in Fig. 25 (a).
또한, 공진 회로(411)에는 도 25의 (b)에 도시된 바와 같은 정현파 형태의 전류가 흐른다.Further, a sinusoidal current as shown in Fig. 25 (b) flows through the resonance circuit 411.
도 26는 또 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부를 도시한다.FIG. 26 shows a voltage drop circuit part and a voltage drop control part according to another embodiment.
도 26을 참조하면, 전압 강하 회로부(510)와 전압 강하 제어부(520)가 마련된다.Referring to FIG. 26, a voltage
전압 강하 회로부(510)는 제1 스위치(Q511)와 제2 스위치(Q512), 전하 저장 회로(Co), 제1 다이오드(D511)와 제2 다이오드(D512), 공진 회로(511), 충전 전류 제한 회로(Z510), 제1 초기 충전 스위치(Q513), 제2 초기 충전 스위치(Q514)를 포함한다.The voltage
제1 스위치(Q511)와 제2 스위치(Q512), 전하 저장 회로(Co), 제1 다이오드(D511)와 제2 다이오드(D512), 공진 회로(511)에 대해서는 도 21에 도시된 제1 스위치(Q311)와 제2 스위치(Q312), 전하 저장 회로(Co), 제1 다이오드(D311)와 제2 다이오드(D312), 공진 회로(311)와 동일하므로 그 설명을 생략한다.21 for the first switch Q511 and the second switch Q512, the charge storage circuit Co, the first diode D511 and the second diode D512 and the resonance circuit 511, The second switch Q311, the second switch Q312, the charge storage circuit Co, the first diode D311, the second diode D312 and the resonant circuit 311, and therefore the description thereof will be omitted.
충전 전류 제한 회로(Z510), 제1 초기 충전 스위치(Q513), 제2 초기 충전 스위치(Q514)는 최초 방전된 공진 커패시터(Cr)과 전하 저장 회로(Co)를 초기 충전시킨다. The charge current limiting circuit Z510, the first initial charge switch Q513 and the second initial charge switch Q514 initial charge the initially discharged resonant capacitor Cr and the charge storage circuit Co.
구체적으로, 충전 전류 제한 회로(Z510)는 초기 충전 시에 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co)에 과전류가 공급되지 않도록 전류를 제한하고, 제1 초기 충전 스위치(Q513)는 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co)에 공급되는 초기 충전 전류를 단속한다. Specifically, the charging current limiting circuit Z510 limits the current so that no overcurrent is supplied to the resonance capacitor Cr and the charge storage circuit Co at the time of initial charging, and the first initial charging switch Q513 is connected to the resonance capacitor Cr and the initial charge current supplied to the charge storage circuit Co are interrupted.
충전 전류 제한 회로(Z510)와 제1 초기 충전 스위치(Q13)는 서로 직렬 연결되며, 직렬 연결된 충전 전류 제한 회로(Z510)와 제1 초기 충전 스위치(Q513)는 양의 입력단자(IN510a)와 제1 스위치(Q511)과 제2 스위치(Q512)가 연결되는 노드 사이에 마련된다.The charging current limiting circuit Z510 and the first initial charging switch Q13 are connected in series and the charging current limiting circuit Z510 and the first initial charging switch Q513 connected in series are connected to the positive input terminal IN510a, 1 switch Q511 and the second switch Q512 are connected.
제2 초기 충전 스위치(Q514)는 공진 커패시터(Cr)에 공급되는 초기 충전 전류를 단속하며, 제2 초기 충전 스위치(Q514)는 공진 커패시터(Cr)와 음의 입력단자(IN510b) 사이에 마련된다. 즉, 제2 초기 충전 스위치(Q514)는 제2 다이오드(D512)와 병렬로 연결된다.The second initial charge switch Q514 interrupts the initial charge current supplied to the resonant capacitor Cr and the second initial charge switch Q514 is provided between the resonant capacitor Cr and the negative input terminal IN510b . That is, the second initial charge switch Q514 is connected in parallel with the second diode D512.
전압 강하 제어부(520)는 제1 스위치(Q511)를 제어하는 제1 전압 강하 제어 신호(G511), 제2 스위치(Q512)를 제어하는 제1 전압 강하 제어 신호(G512), 제1 초기 충전 스위치(Q513)를 제어하는 제1 초기 충전 제어 신호(G513), 제2 초기 충전 스위치(Q513)를 제어하는 제2 초기 충전 제어 신호(G5414)를 출력한다. The voltage
도 27은 도 26에 도시된 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 27 is a diagram for explaining the operation of the voltage drop circuit portion and the voltage drop control portion shown in FIG. 26; FIG.
도 27을 참조하면, 초기 충전 동작 중에 전압 강하 제어부(520)는 도 27의 (a)에 도시된 바와 제1 및 제2 초기 충전 스위치(Q513, Q514)를 온시키는 제1 및 제2 초기 충전 제어 신호(G513, G514)를 출력하고, 제1 스위치(Q511)를 오프시키는 제1 전압 강하 제어 신호(G511)와 제2 스위치(Q512)를 온시키는 제2 전압 강하 제어 신호(G512)를 출력한다.Referring to FIG. 27, during the initial charging operation, the
이와 같은 제어 신호(G511~G514)에 의하여 도 27의 (b)에 도시된 바와 같이 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co)에 초기 충전 전류가 공급되고, 초기 충전 전류에 의하여 도 27의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이 공진 커패시터(Cr)와 전하 저장 회로(Co)의 전압이 높아진다.The initial charge current is supplied to the resonance capacitor Cr and the charge storage circuit Co as shown in Fig. 27 (b) by the control signals G511 to G514, the voltages of the resonant capacitor Cr and the charge storage circuit Co become high as shown in Figs.
이후, 정상 동작 중에 전압 강하 제어부(520)는 도 23의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 초기 충전 스위치(Q513, Q514)를 오프시키는 제1 및 제2 초기 충전 제어 신호(G513, G514)를 출력하고, 제1 스위치(Q511)과 제2 스위치(Q512)를 교대로 온/오프시키는 제1 및 제2 전압 강하 제어 신호(G511, G12)를 출력한다.During the normal operation, the
또한, 이와 같은 전류에 의하여 공진 커패시터(Cr)의 전압은 도 27의 (c)에 도시된 바와 같이 Vi/2를 중심으로 정현파 형태로 진동하며, 전하 저장 회로(Co)의 전압을 도 27의 (d)에 도시된 바와 같이 Vi/2로 일정하게 출력된다.27 (c), the voltage of the resonant capacitor Cr vibrates in the form of a sine wave around Vi / 2, and the voltage of the charge storage circuit Co is shown in FIG. 27 and is constantly output as Vi / 2 as shown in (d).
도 28는 또 다른 일 실시예에 의한 전압 강하 회로부 및 전압 강하 제어부를 도시한다.28 shows a voltage drop circuit part and a voltage drop control part according to another embodiment.
도 28을 참조하면, 전압 강하 회로부(610)와 전압 강하 제어부(620)가 마련된다.Referring to FIG. 28, a voltage
전압 강하 회로부(610)는 제1 스위치(Q611)와 제2 스위치(Q612), 전하 저장 회로(Co), 제1 다이오드(D611)와 제2 다이오드(D612), 공진 회로(611), 충전 전류 제한 회로(Z610), 제1 초기 충전 스위치(Q613), 제2 초기 충전 스위치(Q614)를 포함한다.The voltage
도 27에 도시된 공진 회로(511)와 도 28에 도시된 공진 회로(611)를 비교하면, 도 28에 도시된 공진 회로(611)에 포함된 공진 인덕터(Lr)와 공진 커패시터(Cr)의 배치 순서는 도 27에 도시된 공진 회로(511)에 포함된 공진 인덕터(Lr)와 공진 커패시터(Cr)의 배치 순서와 반대이다. 즉, 도 27에 도시된 공진 회로(511)는 공진 커패시터(Cr)가 제1 및 제2 다이오드(D511, D512) 측에 배치되는 반면 도 28에 도시된 공진 회로(611)는 공진 커패시터(Cr)가 제1 및 제2 스위치(Q611, Q612) 측에 배치된다.Comparing the resonant circuit 511 shown in Fig. 27 with the resonant circuit 611 shown in Fig. 28, the resonant inductor Lr included in the resonant circuit 611 shown in Fig. 28 and the resonant inductor Lr included in the resonant capacitor Cr The arrangement order is opposite to the arrangement order of the resonant inductor Lr and the resonant capacitor Cr included in the resonant circuit 511 shown in Fig. 27 is disposed on the first and second diodes D511 and D512 side while the resonance circuit 611 shown in Fig. 28 is disposed on the resonance capacitor Cr Are arranged on the side of the first and second switches Q611 and Q612.
이때, 제2 초기 충전 스위치(Q614)은 공진 커패시터(Cr)의 일측과 음의 입력 단자(IN610b) 사이에 마련될 수 있다. 물론 제2 초기 충전 스위치(Q614)가 공진 인덕터(Lr)의 일측과 음의 입력 단자(IN610b) 사이에 마련되더라도 무방하다.At this time, the second initial charge switch Q614 may be provided between one side of the resonance capacitor Cr and the negative input terminal IN610b. Of course, the second initial charge switch Q614 may be provided between one side of the resonant inductor Lr and the negative input terminal IN610b.
이상에서는 개시된 발명의 제1 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 개시된 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 개시된 발명의 요지를 벗어남 없이 개시된 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능함을 물론이고 이러한 변형실시들은 개시된 발명의 기술적 사상으로부터 개별적으로 이해되어져서는 아니될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the specific embodiments thereof except as defined in the appended claims. It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art, and these modified embodiments should not be understood individually from the technical idea of the disclosed invention.
10: 전원 장치 20: 정류 회로부
30: 평활 회로부 110: 전압 강하 회로부
111: 공진회로 120: 전압 강하 회로부
Cr: 공진회로 커패시터 Co: 전하 저장 회로
D111: 제1 다이오드 D112: 제2 다이오드
Lr: 공진회로 인덕터 Q111: 제1 스위치
Q112: 제2 스위치10: power supply device 20: rectifying circuit part
30: Smoothing circuit part 110: Voltage drop circuit part
111: resonant circuit 120: voltage drop circuit part
Cr: resonant circuit capacitor Co: charge storage circuit
D111: first diode D112: second diode
Lr: resonant circuit inductor Q111: first switch
Q112: Second switch
Claims (24)
상기 정류된 전원의 전압을 평탄화하는 평활 회로부;
상기 평탄화된 전압을 전압 강하시키는 전압 강하 회로부를 포함하되,
상기 전압 강하 회로부는,
상기 전압 강하된 전압을 출력하는 전하 저장 회로;
상기 평활 회로부로부터 제1 전류를 공급받고, 상기 전하 저장 회로에 제2 전류를 공급하는 공진회로;
상기 제1 전류와 상기 제2 전류를 제어하는 전류 단속 회로를 포함하는 전원 장치.A rectifying circuit portion for rectifying the power supply;
A smoothing circuit for smoothing the voltage of the rectified power supply;
And a voltage drop circuit part for dropping the flattened voltage,
Wherein the voltage drop circuit part comprises:
A charge storage circuit for outputting the voltage dropped voltage;
A resonance circuit which receives a first current from the smoothing circuit and supplies a second current to the charge storage circuit;
And a current interrupting circuit for controlling the first current and the second current.
상기 전류 단속 회로는,
상기 제1 전류 및 제2 전류를 단속하는 스위칭 회로;
상기 제1 전류 및 제2 전류를 정류하는 정류회로를 포함하는 전원 장치.The method according to claim 1,
Wherein the current interrupt circuit comprises:
A switching circuit for interrupting the first current and the second current;
And a rectifying circuit for rectifying the first current and the second current.
상기 스위칭 회로는,
상기 제1 전류를 단속하는 제1 스위치;
상기 제2 전류를 단속하는 제2 스위치를 포함하는 전원 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the switching circuit comprises:
A first switch for interrupting the first current;
And a second switch for interrupting the second current.
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 제어하는 전압 강하 제어부를 더 포함하는 전원 장치.The method of claim 3,
And a voltage drop controller for controlling the first switch and the second switch.
상기 전압 강하 제어부는 상기 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 개폐하는 전원 장치.5. The method of claim 4,
And the voltage drop control unit alternately opens and closes the first switch and the second switch.
상기 전압 강하 제어부는 상기 공진회로의 공진주기와 같은 주기로 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치를 개폐하는 전원 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the voltage drop control unit opens and closes the first switch and the second switch at the same period as the resonance period of the resonance circuit.
상기 정류회로는,
상기 제1 전류를 통과시키고 상기 제2 전류를 차단하는 제1 다이오드;
상기 제1 전류를 차단하고 상기 제2 전류를 통과시키는 제2 다이오드를 포함하는 전원 장치.3. The method of claim 2,
The rectifying circuit includes:
A first diode passing the first current and blocking the second current;
And a second diode for blocking said first current and for passing said second current.
상기 전류 단속 회로는, 상기 전하 저장 회로와 직렬 연결되는 스위칭 회로;
상기 전하 저장 회로와 병렬 연결되는 정류회로를 포함하는 전원 장치.The method according to claim 1,
Wherein the current interrupt circuit comprises: a switching circuit connected in series with the charge storage circuit;
And a rectifier circuit connected in parallel with the charge storage circuit.
상기 스위칭 회로는 서로 직렬로 연결되는 제1 스위치와 제2 스위치를 포함하는 전원 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the switching circuit includes a first switch and a second switch that are connected in series with each other.
상기 정류회로는 서로 직렬로 연결되는 제1 다이오드와 제2 다이오드를 포함하는 전원 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the rectifier circuit comprises a first diode and a second diode connected in series with each other.
상기 공진 회로는 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 서로 연결되는 노드와 상기 제1 다이오드와 제2 다이오드가 서로 연결되는 노드 사이에 마련되는 전원 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the resonant circuit is provided between a node where the first switch and the second switch are connected to each other and a node where the first diode and the second diode are connected to each other.
상기 공진회로는 적어도 하나의 커패시터와 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 전원 장치.12. The method of claim 11,
Wherein the resonant circuit includes at least one capacitor and at least one inductor.
상기 전하 저장 회로를 초기 충전시키는 초기 충전 회로를 더 포함하는 전원 장치.3. The method of claim 2,
Further comprising an initial charging circuit for initially charging the charge storage circuit.
상기 초기 충전 회로는 상기 전하 저장 회로의 일단과 상기 스위칭 회로의 일단 사이에 직렬로 마련되는 전원 장치.14. The method of claim 13,
Wherein the initial charging circuit is provided in series between one end of the charge storage circuit and one end of the switching circuit.
상기 초기 충전 회로는,
상기 전하 저장 회로를 충전시키는 초기 충전 전류의 크기를 제한하는 충전 전류 제한 회로;
상기 전하 저장 회로에 공급되는 초기 충전 전류를 단속하는 제1 초기 충전 스위치를 포함하는 전원 장치.15. The method of claim 14,
Wherein the initial charging circuit comprises:
A charge current limiting circuit for limiting an initial charge current to charge the charge storage circuit;
And a first initial charge switch for interrupting an initial charge current supplied to the charge storage circuit.
상기 초기 충전 회로는 상기 공진 회로에 포함된 공진 커패시터에 공급되는 초기 충전 전류를 단속하는 제2 초기 충전 스위치를 더 포함하는 전원 장치.16. The method of claim 15,
Wherein the initial charging circuit further comprises a second initial charge switch for interrupting an initial charge current supplied to the resonant capacitor included in the resonant circuit.
상기 전압 강하된 전압을 출력하는 전하 저장 회로부;
상기 전원으로부터 제1 전류를 공급받고, 상기 전하 저장 회로에 제2 전류를 공급하는 공진회로부;
상기 제1 전류 및 제2 전류를 단속하는 스위칭 회로부;
상기 전류 단속 회로는 상기 제1 전류 및 제2 전류를 정류하는 정류회로부를 포함하는 전압 강하 회로.1. A voltage drop circuit for dropping a voltage of a power supply,
A charge storage circuit for outputting the voltage dropped voltage;
A resonance circuit part receiving a first current from the power source and supplying a second current to the charge storage circuit;
A switching circuit part for interrupting the first current and the second current;
And the current interrupting circuit includes a rectifying circuit portion for rectifying the first current and the second current.
상기 스위칭 회로는,
상기 제1 전류를 단속하는 제1 스위치;
상기 제2 전류를 단속하는 제2 스위치를 포함하는 전압 강하 회로.18. The method of claim 17,
Wherein the switching circuit comprises:
A first switch for interrupting the first current;
And a second switch for interrupting the second current.
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 제어하는 전압 강하 제어부를 더 포함하는 전압 강하 회로.19. The method of claim 18,
Further comprising: a voltage drop controller for controlling the first switch and the second switch.
상기 전압 강하 제어부는 상기 제1 스위치 및 제2 스위치를 교대로 개폐하는 전압 강하 회로.20. The method of claim 19,
Wherein the voltage drop control unit alternately opens and closes the first switch and the second switch.
상기 전압 강하 제어부는 상기 공진회로의 공진주기와 같은 주기로 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치를 개폐하는 전압 강하 회로.21. The method of claim 20,
Wherein the voltage drop control unit opens and closes the first switch and the second switch at the same period as the resonance period of the resonance circuit.
상기 정류회로부는,
상기 제1 전류를 통과시키고 상기 제2 전류를 차단하는 제1 다이오드;
상기 제1 전류를 차단하고 상기 제2 전류를 통과시키는 제2 다이오드를 포함하는 전압 강하 회로.18. The method of claim 17,
The rectifying circuit section includes:
A first diode passing the first current and blocking the second current;
And a second diode for blocking said first current and passing said second current.
상기 전하 저장 회로를 초기 충전시키는 초기 충전 회로를 더 포함하는 전압 강하 회로.18. The method of claim 17,
Further comprising an initial charge circuit for initially charging the charge storage circuit.
상기 초기 충전 회로는,
상기 전하 저장 회로를 충전시키는 초기 충전 전류의 크기를 제한하는 충전 전류 제한 회로;
상기 전하 저장 회로에 공급되는 초기 충전 전류를 단속하는 제1 초기 충전 스위치를 포함하는 전압 강하 회로.24. The method of claim 23,
Wherein the initial charging circuit comprises:
A charge current limiting circuit for limiting an initial charge current to charge the charge storage circuit;
And a first initial charge switch for interrupting an initial charge current supplied to the charge storage circuit.
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