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KR0181922B1 - Power circuit of partial vacuum type controlled by one pwm pulse - Google Patents

Power circuit of partial vacuum type controlled by one pwm pulse Download PDF

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KR0181922B1
KR0181922B1 KR1019960032670A KR19960032670A KR0181922B1 KR 0181922 B1 KR0181922 B1 KR 0181922B1 KR 1019960032670 A KR1019960032670 A KR 1019960032670A KR 19960032670 A KR19960032670 A KR 19960032670A KR 0181922 B1 KR0181922 B1 KR 0181922B1
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voltage
pwm pulse
pulse
power supply
supply circuit
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KR1019960032670A
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Inventor
이경근
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삼성전자주식회사
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 발명은 전압강압형 전원회로에서 전력손실을 최소화할 수 있도록한 부분공진방식의 전압강압형 전원회로에 관한 것으로, 하나의 PWM 펄스에 의해 제어되도록 회로구성한 것이다. 특히 직류(DC)전압발생부, 주스위칭부와 보조스위칭부로 구성된 전압강압부 그리고 제어부로 구성된 부분공진방식의 전압강압형 전원회로에 있어서, 종래의 제어부를 대신하여 하나의 PWM펄스만에 의해 주스위칭부와 보조스위칭부를 동시에 제어할 수 있도록 구동변압기로 PWM제어기와 시간지연기 및 트리거발생기를 연결 시켜주고, 시간지연된 PWM펄스에 따라 주스위칭소자를 제어하며 발생된 트리거펄스에 따라 보조스위칭소자를 제어해 주는 제어부구성을 제공하여, 전압강압형 전원회로의 전력손실을 최소화함과 동시에 회로구성을 더욱 간단하게 할 수 있다.The present invention relates to a voltage step-down power supply circuit of the partial resonant method to minimize the power loss in the voltage step-down power supply circuit, the circuit configuration to be controlled by one PWM pulse. Particularly in the voltage resonant power supply circuit of the DC voltage generator, the voltage step-up part composed of the juice switching part and the auxiliary switch part, and the control part, it is possible to replace the conventional control part by only one PWM pulse. Connect the PWM controller, the time delay and the trigger generator with the drive transformer to control the switching unit and the auxiliary switching unit at the same time, and control the juice switching element according to the time delayed PWM pulse and the auxiliary switching element according to the generated trigger pulse. By providing a control unit for controlling, the power loss of the voltage step-down power supply circuit can be minimized and the circuit configuration can be made simpler.

Description

하나의 PWM 펄스에 의해 제어되는 부분공진방식의 전압강압형 전원회로Partial resonance type voltage step-down power circuit controlled by one PWM pulse

본 발명은 전력손실개선을 위한 부분공진방식의 전압강압형 전원회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주스위칭부와 보조스위칭부 모두가 하나의 PWM 펄스에 의해 제어되는 부분공진방식의 전압강압형 전원회로에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage resonant power supply circuit of a partial resonance method for improving power loss, and more particularly, to a voltage resonant power supply of a partial resonance method in which both the juice switching unit and the auxiliary switching unit are controlled by one PWM pulse. It is about a circuit.

일반적으로 텔레비전이나 컴퓨터,모니터등과 같은 전자기기에서는 전압강압형 전원회로를 사용하여 시스템의 각 부분에 필요한 값의 직류전원을 제공한다. 이 전압강압형 전원회로는 안정화되어 있지않은 교류(AC) 또는 직류(DC)전압의 전원을 일정한 직류(DC)전압으로 변환하여 출력하며, 그 일예가 도 1 에 제시되었다.In general, electronic devices such as televisions, computers, and monitors use voltage step-down power supply circuits to provide DC power supply values required for each part of the system. This voltage step-down power supply circuit converts and outputs a power source of unstable alternating current (AC) or direct current (DC) voltage to a constant direct current (DC) voltage, an example of which is shown in FIG.

도 1 은 종래의 전압강압형 전원회로를 나타낸 회로도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 전압강압형 전원회로는 교류(AC) 또는 직류(DC)전압의 전원(Vin) 을 입력받아 직류전압(V1)을 발생하는 정류기능을 구비한 직류전압발생부(110)와, 발생되는 직류전압(V1)으로부터 원하는 출력전압(Vout)을 얻기위한 전압강압부(120) 및 출력전압(Vout)을 피드백받아 전압강압부(120)를 제어하는 제어부(130)로 구성된다. 여기서,전압강압부(120)는 제어부(130)에서 출력되는 펄스신호에의해“온(ON)/오프(OFF)”구동되는 스위칭소자인 전계효과트랜지스터(FET)와,전계효과트랜지스터(FET)가 “온(ON)”상태에서 직류전압발생부(110)에서 발생되는 직류전압(V1)의 전원을 축적하는 전력축적용코일(L1)과, 전계효과트랜지스터(FET)가 “오프(OFF)”상태에서 전력축적용코일(L1)의 역기전력에 따라 도통되는 플라이휘일(flywheel) 다이오우드(D1) 및 축적된 전력을 방전하여 원하는 전압(Vout)을 출력하는 콘덴서(C1)으로 이루어진다.1 is a circuit diagram showing a conventional voltage step-down power supply circuit. As shown in the drawing, the conventional voltage step-down power supply circuit receives a power supply Vin of AC or DC voltage and has a rectifying function for generating a DC voltage V1. ), And a control unit 130 for controlling the voltage step-down unit 120 by receiving a voltage step-down unit 120 and an output voltage Vout for obtaining a desired output voltage Vout from the generated DC voltage V1. do. Here, the voltage step-down unit 120 is a field effect transistor (FET) and a field effect transistor (FET) which is a switching element that is driven "on / off" by the pulse signal output from the control unit 130, Power accumulation coil L1 that accumulates the power of the DC voltage V1 generated from the DC voltage generator 110 and the field effect transistor FET in the ON state. And a flywheel diode D1 conducted according to the counter electromotive force of the power accumulation coil L1, and a capacitor C1 discharging the accumulated power to output a desired voltage Vout.

이와같이 구성된 종래의 전압강압형 전원회로에 교류(AC) 전압이 입력되면,직류전압발생부(110)는 이 전원을 정류하여 직류전압(V1)을 발생하고, 직류(DC)전압이 입력되면 그대로 출력한다. 직류전압발생부(110)에서 발생되는 직류전압(V1)은 전압강압부(120)로 입력된다. 전압강압부(120)의 스위칭소자인 전계효과트랜지스터(FET)는 제어부(130)에서 출력되는 펄스신호에 따라 반복적으로 “온(ON)/오프(OFF)”되어 입력되는 직류전압을 스위칭한다. 여기서, 제어부(130)는 전압강압부(120)의 출력전압(Vout)을 입력받아 원하는 전압이 출력되는지를 감시한다. 즉,PWM제어기(131)는 출력전압(Vout)을 피드백받아 전계효과트랜지스터(FET)구동기(132)로 출력하는 펄스신호의 폭을 변화시켜 시스템에서 필요로하는 직류전압이 변동없이 안정된 상태로 출력되도록 한다. 전계효과트랜지스터(FET)구동기(132)는 입력되는 PWM펄스에 따라 전압강압부(120)의 스위칭소자인 전계효과트랜지스터(FET)를 구동하여 “온(ON)/오프(OFF)”시킨다.When an AC voltage is input to the conventional voltage step-down power supply circuit configured as described above, the DC voltage generating unit 110 rectifies the power to generate a DC voltage V1, and when the DC voltage is input, it remains as it is. Output The DC voltage V1 generated by the DC voltage generator 110 is input to the voltage step-down unit 120. The field effect transistor (FET), which is a switching element of the voltage step-down unit 120, is repeatedly “ON / OFF” in response to a pulse signal output from the controller 130 to switch the DC voltage input. Here, the controller 130 receives the output voltage (Vout) of the voltage step-down unit 120 and monitors whether the desired voltage is output. That is, the PWM controller 131 receives the output voltage Vout and changes the width of the pulse signal output to the field effect transistor (FET) driver 132 to output the DC voltage required in the system in a stable state without change. Be sure to The field effect transistor (FET) driver 132 drives the field effect transistor (FET), which is a switching element of the voltage step-down unit 120, according to an input PWM pulse to turn on / off.

한편, 전계효과트랜지스터(FET)가 “온(ON)”인 경우 입력되는 직류전압(V1)이 전력축적용코일(L1)에 축적된다. 전계효과트랜지스터(FET)가 “오프(OFF)”인 경우 입력되는 직류전압(V1)이 차단되고, 전력축적용코일(L1)의 역기전력에 의해 플라이휘일(flywheel) 다이오우드가 도통된다. 그리고, 전력 축적용코일(L1)에 축적된 전력이 콘덴서(C1)에서 방전되어 원하는 출력전압(Vout)을 얻게된다. 이때,출력전압(Vout)은 직류전압발생부(110)에서 발생되는 직류전압(V1)과 제어부(130)의 전계효과트랜지스터(FET)구동기(132)에서 출력되는 PWM펄스신호의 펄스폭에 따라 결정된다.On the other hand, when the field effect transistor FET is "ON", the input DC voltage V1 is accumulated in the power storage coil L1. When the field effect transistor FET is "OFF", the input DC voltage V1 is cut off, and the flywheel diode is conducted by the counter electromotive force of the power accumulation coil L1. Then, the power accumulated in the power accumulation coil L1 is discharged from the capacitor C1 to obtain a desired output voltage Vout. At this time, the output voltage Vout depends on the pulse width of the PWM pulse signal output from the DC voltage V1 generated by the DC voltage generator 110 and the field effect transistor (FET) driver 132 of the controller 130. Is determined.

하지만, 위와 같은 종래의 전압강압형 전원회로에서 스위칭소자인 전계효과트랜지스터(FET)가 “온(ON)/오프(OFF)”스위칭될 때 전력손실이 크게 발생하여 전원회로의 효율이 저하되고, 스위칭소자에서 열이 많이 발생된다. 따라서 열을 방출하기 위해 스위칭소자에 부착되는 방열 혹은 냉각시스템의 크기가 커지게 되어 전체적인 전원회로의 규모가 커지게되는 문제점이 있었다.However, when the field effect transistor (FET), which is a switching element, is switched on or off in the conventional voltage step-down power supply circuit as described above, a large power loss occurs and the efficiency of the power supply circuit is lowered. A lot of heat is generated in the switching device. Therefore, the size of the heat dissipation or cooling system attached to the switching element in order to emit heat has a problem that the size of the overall power circuit is increased.

한편, 부분공진방식의 전압강압형 전원회로는 상기한 종래의 전압강압형 전원회로의 문제점을 해결하기위해 제시된 하나의 회로방식으로, 도 2 에 의거해서 그 구성과 동작원리를 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the partial resonant voltage step-down type power supply circuit is a circuit method proposed to solve the above problems of the conventional voltage step-down type power supply circuit, and its configuration and operation principle will be described with reference to FIG. .

부분공진방식의 전압강압형 전원회로는 교류(AC) 또는 직류(DC)전압을 입력으로 받아 직류(DC)전압을 발생하는 직류(DC)전압 발생부와, 일정한 출력전압을 피드백받아 그에 대응하는 펄스폭의 펄스폭변조(PWM)된 펄스신호를 출력하는 제어부 및 펄스신호의 펄스폭에 따라 발생되는 직류(DC)전압을 강압하여 원하는 출력전압을 얻는 전압강압부로 도 1 의 종래 전원회로와 동일한 구성이며, 종래 전압강압부(120)에 전류방향설정용 다이오우드(D2,D3), 공진용 콘덴서(C2), 또다른 스위칭소자인 전계효과트랜지스터(FET2) 및 공진용 코일(L2)를 추가하여 부분공진방식의 전압강압부(220)를 구성한다. 또한, 종래 제어부(130)에 PWM제어기(231)의 PWM펄스를 일정시간 지연하여 출력하는 시간지연기(232)와 , 시간지연된 PWM펄스에 따라 전압강압부(220)의 주스위칭 소자인 제1전계효과트랜지스터(FET1)를 구동하는 제1FET 구동기(233)와, PWM펄스의 상승에지에서 트리거펄스를 발생시키는 트리거펄스 발생기(234) 및 트리거펄스에 따라 보조스위칭소자인 제2전계효과트랜지스터(FET2)를 구동하는 제2FET 구동기(235)를 추가하여 제어부(230)를 구성한다.The partial resonance type voltage step-down power supply circuit receives a direct current (DC) voltage generation unit that receives a direct current (AC) or a direct current (DC) voltage as an input and generates a direct current (DC) voltage, and receives a constant output voltage and responds thereto. A control unit that outputs a pulse width modulated (PWM) pulse signal of a pulse width, and a voltage step-down unit for stepping down a DC voltage generated according to the pulse width of the pulse signal to obtain a desired output voltage. In the conventional voltage step-down section 120, the current direction setting diodes (D2, D3), the resonant capacitor (C2), another switching element field effect transistor (FET2) and the resonant coil (L2) by adding A voltage resonating unit 220 of a partial resonance method is configured. In addition, a time delay unit 232 for outputting a delayed PWM pulse of the PWM controller 231 by a predetermined time to the control unit 130, and the first juice switching element of the voltage step-down unit 220 according to the time delayed PWM pulse. The first FET driver 233 for driving the field effect transistor FET1, the trigger pulse generator 234 for generating the trigger pulse at the rising edge of the PWM pulse, and the second field effect transistor as the auxiliary switching element according to the trigger pulse (FET2). The control unit 230 is configured by adding a second FET driver 235 driving.

이와 같이 구성된 부분공진방식의 전압강압형 전원회로에 대한 동작을 도 2 회로의 주요부분에 대한 타이밍도인 도 3을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.먼저, 직류(DC)전압 발생부(210)는 입력전원(Vin)이 교류(AC) 전원이면 이를 정류하여 직류(DC)전압(V1)을 출력하고, 입력전원(Vin)이 직류(DC) 전원이면 그대로 출력한다. 직류(DC)전압 발생부(210)에서 발생되는 직류(DC)전압(V1)은 부분공진방식의 전압강압부(220)로 입력된다. 부분공진방식의 전압강압부(220)는 제어부(230)의 제어에 따라 입력되는 직류(DC)전압을 일정한 전압으로 출력한다. 제어부(230)에서 PWM제어기(231)는 전압강압부(220)의 출력전압(Vout)을 피드백받아 그에 대응하는 펄스폭의 PWM펄스를 발생한다(도 3a도 참조). 시간지연기(232)는 도 3a도의 PWM펄스를 입력받고 이를 일정시간(t0~t1) 지연하여 제1FET 구동기(233)로 출력한다 (도 3b도 참조). 제1FET 구동기(233)는 도 3b도의 시간지연된 PWM펄스의 고전위구간에서 주스위칭소자인 제1전계효과트랜지스터(FET1)를 “온(ON)”시키고, 저전위구간에서 “오프(OFF)”시킨다. 또한, 트리거펄스발생기(234)는 입력되는 도 3a도의 PWM펄스의 상승에지에서 트리거펄스를 발생한다(도 3c도 참조). 제2FET 구동기(235)는 도 3c도의 트리거펄스의 고전위구간에서 부스위칭소자인 제2전계효과트랜지스터(FET2)를 “온(ON)”시키고,저전위구간에서 “오프(OFF)”시킨다.The operation of the voltage step-down power supply circuit of the partially resonant type structure configured as described above will be described in more detail with reference to FIG. 3, which is a timing diagram of the main part of the circuit of FIG. 2. If the input power Vin is an AC power, it is rectified to output a DC voltage V1, and if the input power Vin is a DC power, it is output as it is. The DC voltage V1 generated by the DC voltage generator 210 is input to the voltage step-down part 220 of the partial resonance method. The voltage resonator 220 of the partial resonant method outputs a DC voltage input under a control of the controller 230 as a constant voltage. In the controller 230, the PWM controller 231 receives the output voltage Vout of the voltage step-down part 220 and generates a PWM pulse having a pulse width corresponding thereto (see FIG. 3A). The time delay unit 232 receives the PWM pulse of FIG. 3A and delays it for a predetermined time (t0 to t1) and outputs it to the first FET driver 233 (see FIG. 3B). The first FET driver 233 “ONs” the first field effect transistor FET1, which is the juice switching element, in the high potential section of the time delayed PWM pulse of FIG. 3B, and “OFF” in the low potential section. Let's do it. In addition, the trigger pulse generator 234 generates a trigger pulse at the rising edge of the PWM pulse of FIG. 3A (see also FIG. 3C). The second FET driver 235 “ONs” the second field effect transistor FET2 which is the booth switching element in the high potential section of the trigger pulse of FIG. 3C and “OFFs” in the low potential section.

한편, 부분공진방식의 전압강압부(220)는 제1전계효과트랜지스터(FET1)가 “온(ON)”상태인 구간에서 종래 도1의 전압강압부(120)와 동일하게 동작한다. 즉,직류(DC)전압발생부(210)에서 발생되는 직류(DC)전압(V1)이 변압기(T1)의 제1코일(L1)에 축적된다. 반면에, 제1전계효과트랜지스터(FET1)가 “오프(OFF)”상태인 구간에서는 제1전계효과트랜지스터(FET1)에 흐르는 전류(I1)이 차단되고(도 3 의(라)도 참조), 제1코일(L1)에 역기전력이 발생되어 축적된 전압이 출력된다. 여기서, 제1전계효과트랜지스터(FET1)가 “오프(OFF)”상태가 되는 일정구간(t1~t2)에서 제1전계효과트랜지스터(FET1) 의 소스측 전압이 급격히 낮아지게 된다. 그래서,공진용 콘덴서(C2) 양단에 전위차가 급격히 발생하여 전류방향설정용 다이오우드(D2)를 통해 콘덴서(C2)에 도 3e도와 같이 공진전류(I3)가 흘러 직류(DC)전압(V1)이 콘덴서(C2)에 충전되며 이때 주스위칭소자인 제1전계효과트랜지스터(FET1)의 제 1 전류(I1)가 “0”상태가된다(도 3d도 참조). 다시 주스위칭소자인 제1전계효과트랜지스터(FET1)가 “온(ON)”이 되는 직전에 도 3c도의 트리거펄스에 의해 부스위칭소자인 제2전계효과트랜지스터(FET2)가 일정시간(t3~t5)동안 “온(ON)”상태가 된다. 이때, 전류방향설정용 다이오우드(D3)를 통해 변압기(T1)의 제 2 코일과 제2전계효과트랜지스터(FET2)에 도 3f도와 같이 공진전류(I4)가 흘러 공진용 콘덴서(C2)의 충전전압을 방전시킨다. 이로 인하여 변압기(T1)의 제 1 코일(L1)에 역기전력이 발생되어 플라이휘일(flywheel) 다이오우드(D1)에 흐르는 제 2 전류(I2)를 억제시키고(도 3g도 참조), 주스위칭소자인 제 1 전계효과트랜지스터(FET1)의 제 1 전류(I1)를 억제시킨다(도 3d도 참조). 그래서, 주스위칭소자인 제 1 전계효과트랜지스터(FET1)가 “온(ON)/오프(OFF)”되는 시점에서 전류(I1)가 “0”상태가 되어(도 3d도 참조), 스위칭소자의 “온(ON)/오프(OFF)”일 때 발생하는 전력손실을 최소화한다. 이때, 출력측으로 흐르는 전류(I5)는 도 3h도와 같다.In the meantime, the voltage step-down part 220 of the partial resonant method operates in the same manner as the voltage step-down part 120 of FIG. 1 in the section in which the first field effect transistor FET1 is in the "ON" state. That is, the direct current (DC) voltage V1 generated by the direct current (DC) voltage generator 210 is accumulated in the first coil L1 of the transformer T1. On the other hand, in the section in which the first field effect transistor FET1 is in the "OFF" state, the current I1 flowing through the first field effect transistor FET1 is cut off (see also (D) of FIG. 3), The counter electromotive force is generated in the first coil L1 to output the accumulated voltage. Here, the voltage at the source side of the first field effect transistor FET1 is drastically lowered at a predetermined time period t1 to t2 when the first field effect transistor FET1 is in the "off" state. Thus, a potential difference is rapidly generated at both ends of the resonant capacitor C2, and the resonant current I3 flows through the current direction setting diode D2 to the capacitor C2 as shown in FIG. The capacitor C2 is charged, and at this time, the first current I1 of the first field effect transistor FET1, which is the juice switching element, becomes “0” (see FIG. 3D). Just before the first field effect transistor FET1, which is the juice switching element, is turned “ON,” the second field effect transistor FET2, which is the booth switching element, is held for a predetermined time (t3 to t5) by the trigger pulse of FIG. 3C. Will be turned “ON”. At this time, the resonant current I4 flows through the current direction setting diode D3 to the second coil and the second field effect transistor FET2 of the transformer T1 as shown in FIG. 3F, and thus the charging voltage of the resonant capacitor C2. Discharge. As a result, counter electromotive force is generated in the first coil L1 of the transformer T1 to suppress the second current I2 flowing in the flywheel diode D1 (see FIG. 3G), and The first current I1 of the first field effect transistor FET1 is suppressed (see also FIG. 3D). Thus, at the time when the first field effect transistor FET1, which is the juice switching element, is turned "ON / OFF", the current I1 becomes "0" state (see FIG. 3D). Minimize the power loss that occurs when “on / off”. At this time, the current I5 flowing to the output side is shown in FIG. 3H.

상기와 같은 구성의 부분공진방식의 전압강압형 전원회로는 종래의 전압강압형 전원회로의 문제점을 해결하여 효율을 개선시키고 열의 발생을 최소화 하였지만, 주스위칭부 구동용 PWM 펄스회로와 보조스위칭부의 트리거 펄스발생부를 각각 별도로 구성하고 PWM부의 주파수를 트리거 펄스발생부에 일치(Locking)되도록 구성하였으므로 회로가 복잡하게 되었다.The voltage resonant power supply circuit of the partial resonant method as described above solves the problems of the conventional voltage step-down power supply circuit, improving efficiency and minimizing the generation of heat, but the pulse switching circuit driving pulse pulse circuit and the auxiliary switching unit trigger The circuit is complicated because the pulse generator is configured separately and the frequency of the PWM module is locked to the trigger pulse generator.

본 발명의 목적은 하나의 PWM펄스에 의해 주스위칭부와 보조스위칭부가 동시에 제어되어지는 회로를 구성함으로써 종래의 부분공진방식의 전압강압형 전원회로의 구성을 더욱 간단하게할 수 있는 하나의 PWM 펄스에 의해 제어되는 부분공진방식의 전압강압형 전원회로를 제공함에 있다.An object of the present invention is to configure a circuit in which the juice switching unit and the auxiliary switching unit are controlled simultaneously by one PWM pulse, so that one PWM pulse can further simplify the construction of a conventional voltage resonant power supply circuit of a partial resonance method. It is to provide a voltage step-down power supply circuit of the partial resonance method controlled by.

도 1 은 종래의 전압강압형 전원회로를 나타낸 회로도,1 is a circuit diagram showing a conventional voltage step-down power supply circuit;

도 2 는 전력손실개선을 위한 부분공진방식의 전압강압형 전원회로의 개략도,2 is a schematic diagram of a voltage resonant type power supply circuit of a partial resonance method for improving power loss;

도 3 은 도 2 의 중요 구동부의 타이밍도,3 is a timing diagram of an important driver of FIG. 2;

도 4 는 본 발명이 적용된 하나의 PWM 펄스에의해 제어되는 부분공진방식의 전압강압형 전원회로의 일실시예를 나타내는 상세도,4 is a detailed view showing an embodiment of a voltage step-down power supply circuit of a partial resonance type controlled by one PWM pulse to which the present invention is applied;

도 5 는 도 4 의 중요 구동부의 타이밍도이다.5 is a timing diagram of an important driver of FIG. 4.

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

Vin : 입력전압(AC 또는 DC)Vin: Input voltage (AC or DC)

V1 : 직류(DC)전압 발생부의 출력전압V1: Output voltage of DC voltage generator

Vout: 출력전압 L1,L11 : 전력축적용코일Vout: Output voltage L1, L11: Power accumulation coil

110,220,410 : 직류(DC)전압 발생부110,220,410: DC voltage generator

L2,L12 : 공진용 코일 120 : 전압강압부L2, L12: resonance coil 120: voltage step-down part

C1 : 출력전압 방전용 콘덴서C1: Output voltage discharge capacitor

220,420 : 부분공진방식의 전압강압부220,420: Voltage step-down part of resonant method

C2 : 공진용 콘덴서 221,421 : 보조스위칭부C2: resonance capacitor 221,421: auxiliary switching unit

D1 : 플라이휘일(Flywheel) 다이오우드D1: Flywheel Diode

222,422 : 주스위칭부222,422 Juice Juicer

D2,D3 : 전류방향설정용 다이오우드D2, D3: diode for current direction setting

130,230,430 : 제어부 T1 : 변압기130,230,430: control unit T1: transformer

131,231,431 : PWM제어기 C33 : 시간지연용 콘덴서131,231,431: PWM controller C33: time delay capacitor

132 : FET구동기 R31,R32,R33,R34 : 저항기132: FET driver R31, R32, R33, R34: resistor

232,432 : 시간지연기 C31,C32 : 콘덴서232,432: Time delay C31, C32: Capacitor

233,433 : 제 1 FET구동기 D31,D32 : 다이오우드233,433: 1st FET driver D31, D32: diode

234 : 트리거펄스 발생기 Q31 : 트랜지스터234: trigger pulse generator Q31: transistor

235 : 제 2 FET구동기 T2 : 구동변압기235: second FET driver T2: drive transformer

434 : 트리거발생 및 제2FET구동기434: trigger generation and the second FET driver

L21 : 구동변압기의 1차측 코일L21: Primary coil of drive transformer

FET : 전계효과트랜지스터FET: Field Effect Transistor

L22 : 주스위칭소자용 코일L22: Coil for Juice Switching Element

FET1 : 제 1 전계효과트랜지스터FET1: first field effect transistor

L23 :보조스위칭소자용 코일L23: Coil for Auxiliary Switching Element

FET2 : 제 2 전계효과트랜지스터FET2: second field effect transistor

상기와 같은 목적을 달성하기위한 본 발명에 따른 하나의 PWM 펄스에 의해 제어되는 부분공진방식의 전압강압형 전원회로의 특징은 직류(DC)전압 발생부, 전압강압부 그리고 PWM 제어부를 갖는 부분공진방식의 전압강압형 전원회로에 있어서, 하나의 PWM펄스로 주스위칭부와 보조스위칭부를 동시에 제어할 수 있도록 제어부 회로를 제공한 것에 있다.The characteristics of the voltage step-down power supply circuit of the partial resonant method controlled by one PWM pulse according to the present invention for achieving the above object is a partial resonance having a direct current (DC) voltage generator, voltage step-down unit and PWM control unit In the voltage step-down power supply circuit of the system, a control circuit is provided so that the juice switching unit and the auxiliary switching unit can be simultaneously controlled by one PWM pulse.

이하, 본 발명에 따른 하나의 PWM 펄스에 의해 제어되는 부분공진방식의 전압강압형 전원회로의 바람직한 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 4 에 제시된 바와 같이, 하나의 PWM 펄스에 의해 제어되는 부분공진방식의 전압강압형 전원회로는 교류(AC) 또는 직류(DC)전압을 입력으로 받아 직류(DC)전압을 발생하는 직류(DC)전압 발생부(410)와, PWM제어기(431)의 PWM펄스를 일정시간 지연하여 출력하는 시간지연기(432), 시간지연된 PWM펄스에 따라 전압강압부(420)의 주스위칭 소자인 제1전계효과트랜지스터(FET1)를 구동하는 제1FET 구동기(433), PWM펄스의 상승에지에서 트리거펄스를 발생시키는 트리거펄스 발생기 및 트리거펄스에 따라 보조스위칭소자인 제2전계효과트랜지스터(FET2)를 구동하는 제2FET 구동기(434)를 포함하며 일정한 출력전압을 피드백받아 그에 대응하는 펄스폭의 펄스폭변조(PWM)된 펄스신호를 출력하는 제어부(430) 및 전류방향설정용 다이오우드(D2,D3), 공진용 콘덴서(C2), 제 2 전계효과트랜지스터(FET2), 공진용 코일(L12), 제 1 전계효과트랜지스터(FET1), 전력축적용 코일(L11), 플라이휘일 다이오우드(D1), 출력전압 방전용 콘덴서(C1)를 포함하며 펄스신호의 펄스폭에 따라 발생되는 직류(DC)전압을 강압하여 원하는 출력전압을 얻는 전압강압부(420)로 구성돤다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the voltage step-down power supply circuit of the partial resonant method controlled by one PWM pulse according to the present invention will be described in detail. As shown in FIG. 4, the voltage resonant type power supply circuit of a partial resonance type controlled by one PWM pulse receives an alternating current (AC) or a direct current (DC) voltage as an input and generates a direct current (DC) voltage. The voltage generator 410, a time delay unit 432 for outputting a delayed PWM pulse of the PWM controller 431 by a predetermined time, and a first juice switching element of the voltage step-down unit 420 according to the time delayed PWM pulse. A first FET driver 433 for driving the field effect transistor FET1, a trigger pulse generator for generating a trigger pulse at the rising edge of the PWM pulse, and a second field effect transistor FET2, which is an auxiliary switching element, according to the trigger pulse. A control unit 430 including a second FET driver 434 and receiving a constant output voltage and outputting a pulse width modulated (PWM) pulse signal having a corresponding pulse width; and diodes D2 and D3 for current direction setting. Capacitor (C2), 2nd field effect transformer It includes a jitter (FET2), a resonant coil (L12), a first field effect transistor (FET1), a power storage coil (L11), a flywheel diode (D1), and an output voltage discharge capacitor (C1). The voltage step-down part 420 obtains a desired output voltage by stepping down the DC voltage generated according to the pulse width.

이와 같이 구성된 하나의 PWM 펄스에 의해 제어되는 부분공진방식의 전압강압형 전원회로는 그 구성과 동작에 있어서는 종래의 부분공진방식의 전압강압형 전원회로와 동일하며 주스위칭부와 보조스위칭부가 하나의 PWM 펄스에 의해 제어되도록 하는 제어부의 일부 회로구성부분만이 상이할 뿐이므로 이 부분을 중심으로 상세도 4 및 그에 대한 타이밍도인 도 5 를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.입력전압(Vin)은 직류(DC)전압 발생부(410)를 거쳐 전압강압부(420)로 직류(DC)전압으로 입력되고, 주스위칭부(422)의 제 1 전계효과트랜지스터(FET1),플라이휘일(flywheel) 다이오우드(D1),전력축적용코일(L11) 및 출력전압방전용 콘덴서(C1)에 의해 출력전압(Vout)이 얻어지며 제 1 전계효과트랜지스터(FET1)가 “온(ON)”되기 직전에 보조스위칭부(421)가 도통되어 공진용 콘덴서(C2), 전류방향설정용 다이오우드(D3),공진용 코일(L12),제 2 전계효과트랜지스터(FET2)에 의해 공진전류가 흐르게 되는 일련의 동작은 종래의 부분공진방식의 전압강압형 전원회로와 동일하며 ‘발명이속하는기술분야및그분야의종래기술’부분에서 상세히 설명하였다.The partial resonant voltage step-down power supply circuit controlled by one PWM pulse configured as described above is the same in structure and operation as the conventional partial resonant type voltage step-down power supply circuit, and the juice switching part and the auxiliary switching part Since only a part of the circuit components of the controller to be controlled by the PWM pulses is different, a more detailed description will be given with reference to the detailed view 4 and the timing diagram thereof. Is inputted as a direct current (DC) voltage through the direct current (DC) voltage generator 410 to the voltage step-down section 420, the first field effect transistor (FET1), the flywheel (flywheel) of the juice switching unit 422 The output voltage Vout is obtained by the diode D1, the power storage coil L11, and the capacitor C1 for output voltage discharge, and is assisted just before the first field effect transistor FET1 is “ON”. The switching unit 421 conducts and resonates The series of operations in which the resonance current flows by the capacitor C2, the current direction diode D3, the resonance coil L12, and the second field effect transistor FET2 are conventional voltage resonant type. It is the same as the power supply circuit and is described in detail in the technical field to which the invention belongs and the prior art in that field.

도 4 에서 PWM펄스 발생부(431)에서 하나의 PWM펄스(도 5a참조)가 구동변압기(T2)의 1차측코일(L21)에 인가되면(도 5b참조) 구동변압기(T2)의 2차측코일(L22 와 L23)에 PWM펄스가 유기된다. 이때 주스위칭소자용 코일(L22)의 유기전압은 시간지연용 콘덴서(C33)에 의해 도 5c와 같이t(t1~t2)만큼 지연되게된다. 또한 구동변압기(T2)의 보조스위칭소자용 코일(L23)은 지연소자가 없으므로 PWM펄스와 동일한 위상으로 도 5e와 같이 유기된다. 주스위칭소자인 제1전계효과트랜지스터(FET1)는 제 1 FET구동기(433)에의해 제어되어지며 게이트전압은(도 5d참조)t 만큼 지연된 PWM펄스(도 5c참조)의 고전위구간동안 저항(R31)과 다이오우드(D31)에 의해 공급되고, 저전위구간동안 트랜지스터(Q31)와 저항(R31)에 의해 방전된다.In FIG. 4, when one PWM pulse (see FIG. 5A) is applied to the primary side coil L21 of the drive transformer T2 (see FIG. 5B) by the PWM pulse generator 431 (see FIG. 5B), the secondary side coil of the drive transformer T2. PWM pulses are induced at (L22 and L23). At this time, the induced voltage of the juice switching element coil (L22) by the time delay capacitor (C33) as shown in Figure 5c It will be delayed by t (t1 ~ t2). In addition, since the auxiliary switching element coil L23 of the driving transformer T2 has no delay element, the auxiliary switching element coil L23 is induced as shown in FIG. 5E in the same phase as the PWM pulse. The first field effect transistor FET1, which is a juice switching element, is controlled by the first FET driver 433, and the gate voltage (see FIG. 5D). It is supplied by the resistor R31 and the diode D31 during the high potential period of the PWM pulse (see FIG. 5C) delayed by t, and discharged by the transistor Q31 and the resistor R31 during the low potential period.

한편, 보조스위칭소자용 코일(L23)에 유기된 제1전계효과트랜지스터(FET1)의 구동 PWM펄스보다 위상이t 만큼 앞선 PWM펄스(도 5e참조)는 저항(R34,R35)과 콘덴서(C32)의 직렬회로로 구성된 충·방전회로에 의해 짧은 시간에 콘덴서(C32) 양단에 충·방전전류를 발생시키게 되고, 이에따라 저항(R35)양단에는 보조스위칭소자인 제2전계효과트랜지스터(FET2)의 게이트 전압이 도 5f도와 같이 t1~t2 동안 짧은 트리거전압으로 발생하게 된다. 따라서 제2전계효과트랜지스터(FET2)는 제1전계효과트랜지스터(FET1)가 “온(ON)”되기t 기간 전에 “온(ON)”이 되고, 제1전계효과트랜지스터(FET1)가 도통된 짧은 기간 후(t2~t3) “오프(OFF)”되게 되어 보조스위칭부(421)가 부분공진(발진)되게 된다.On the other hand, the phase is higher than the driving PWM pulse of the first field effect transistor FET1 induced in the auxiliary switching element coil L23. The PWM pulse (see FIG. 5E) preceding t is generated by the charge / discharge circuit composed of the series circuits of the resistors R34 and R35 and the capacitor C32 in a short time to generate the charge and discharge current across the capacitor C32. Accordingly, the gate voltage of the second field effect transistor FET2, which is an auxiliary switching element, across the resistor R35 is generated with a short trigger voltage during t1 to t2 as shown in FIG. 5F. Therefore, in the second field effect transistor FET2, the first field effect transistor FET1 is “ON”. After the short period of time (t2 to t3) that the first field effect transistor (FET1) is conducted (t2) before the t period, the auxiliary switching unit 421 is partially resonated (oscillation). Will be

결국, 주스위칭부(422)에서는 PWM펄스 발생부에 의해 발생된 PWM펄스, 시간지연기(432) 및 제1FET 구동기(433)에 의해t 만큼 지연된 PWM펄스가 주스위칭소자인 제1전계효과트랜지스터(FET1)를 일정 펄스폭(Duty)에 의해 “온(ON)/오프(OFF)”제어함으로써 출력전압(Vout)을 발생시시킨다. 그리고 보조스위칭부(421)는 트리거 발생 및 제2 FET 구동기(434)에 의해 주스위칭부(422)의 주스위칭소자인 제1전계효과트랜지스터(FET1)가 “온(ON)”되기 직전에 보조스위칭소자인 제2전계효과트랜지스터(FET2)가 동작되게 되고, 제1전계효과트랜지스터(FET1)의 “오프(OFF)”직후에 공진용 콘덴서(C2)에 충전되어 있던 전하를 공진용 콘덴서(C2),전류방향설정용 다이오우드(D3),공진용 코일(L12)에 의해 방전시키게 된다(도 3f도 참조).As a result, in the juice switching unit 422, the PWM pulse generated by the PWM pulse generating unit, the time delay unit 432, and the first FET driver 433 are used. The PWM pulse delayed by t generates the output voltage Vout by controlling the first field effect transistor FET1, which is the juice switching element, "on / off" by a constant pulse width Duty. In addition, the auxiliary switching unit 421 assists immediately before the first field effect transistor FET1, which is the juice switching element of the juice switching unit 422, is turned on by the trigger generation and the second FET driver 434. The second field effect transistor FET2, which is a switching element, is operated, and charges charged in the resonant capacitor C2 immediately after “OFF” of the first field effect transistor FET1 are transferred to the resonant capacitor C2. ), And discharge by the current direction setting diode D3 and the resonance coil L12 (see also FIG. 3F).

이렇게 함으로써 주스위칭소자(FET1)가 “온(ON)”또는 “오프(OFF)”되는 시점에서 주스위칭소자(FET1)에 흐르는 전류를 “0”상태로 되도록할 수 있으며 스위칭시의 전력손실문제를 개선시켜 준다.This allows the current flowing in the juice switching element FET1 to be in a "0" state when the juice switching element FET1 is "ON" or "OFF", and the power loss problem during switching. Improves.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 하나의 PWM펄스에 의해 제어되는 부분공진방식의 전압강압형 전원회로에 의하면, 종래의 부분공진방식의 전압강압형 전원회로의 주스위칭부와 보조스위칭부를 하나의 PWM펄스로 제어할 수 있도록 함으로써 회로구성을 더욱 간단하게할 수 있다.According to the partial resonance type voltage step-down power supply circuit controlled by one PWM pulse according to the present invention as described above, the juice switching unit and the auxiliary switching unit of the conventional partial resonance type voltage step-down power supply circuit are one PWM. The circuit configuration can be made simpler by allowing pulse control.

Claims (2)

교류(AC) 또는 직류(DC)전압을 입력받아 직류(DC)전압을 발생하는 직류(DC)전압발생부와, 일정한 출력전압을 피드백받아 그에 대응하는 펄스폭(Duty)의 PWM펄스를 출력하여 주스위칭부와 보조스위칭부를 각각 구동시켜주는 제어부 및 주스위칭부와 부분공진을 위한 보조스위칭부를 포함하며 PWM펄스의 펄스폭(Duty)에 따라 입력되는 직류(DC)전압을 강압하여 일정한 전압으로 출력하는 전압강압부로 구성된 전력손실문제개선을 위한 부분공진방식의 전압강압형 전원회로에 있어서,The DC voltage generator generates a DC voltage by receiving AC or DC voltage, and outputs a PWM pulse having a pulse width corresponding to the feedback of a constant output voltage. It includes a control unit that drives the juice switching unit and the auxiliary switching unit, and an auxiliary switching unit for the juice switching unit and the partial resonance, and outputs a constant voltage by stepping down the DC voltage input according to the pulse width of the PWM pulse. In the partial resonance type voltage step-down power supply circuit for improving the power loss problem composed of a voltage step-down part, 하나의 PWM펄스로 주스위칭부 및 보조스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로하는 하나의 PWM펄스에 의해 제어되는 부분공진방식의 전압강압형 전원회로.Partial resonance type voltage step-down power supply circuit controlled by one PWM pulse, characterized in that it comprises a control unit for controlling the juice switching unit and the auxiliary switching unit with one PWM pulse. 청구항 1 에 있어서, 상기 제어부는,The method according to claim 1, wherein the control unit, 직류(DC)출력전압을 입력으로 받아 PWM펄스를 발생시키는 PWM펄스 발생부와, PWM펄스 발생부에 의해 발생된 PWM펄스를 시간지연기와 트리거발생 및 제2FET구동기로 동시에 전달시켜주는 구동변압기와, 구동변압기에 의해 전달된 PWM펄스를 시간지연하는 시간지연부와, 시간지연부에 의해 시간지연된 PWM펄스에 따라 주스위칭소자를 제어하는 제1FET구동기와, 구동변압기에 의해 전달된 PWM펄스 신호를 받아 트리거펄스를 발생시켜주고, 발생된 트리거펄스에 따라 보조스위칭소자를 제어하는 트리거발생 및 제2FET 구동기를 포함하는 것을 특징으로하는 하나의 PWM펄스에 의해 제어되는 부분공진방식의 전압강압형 전원회로.A PWM pulse generator for generating a PWM pulse by receiving a DC output voltage, a drive transformer for simultaneously transferring the PWM pulses generated by the PWM pulse generator to a time delay, a trigger generator, and a second FET driver; A time delay unit for time-delaying the PWM pulse transmitted by the drive transformer, a first FET driver for controlling the juice switching element according to the PWM pulse time-delayed by the time delay unit, and a PWM pulse signal transmitted by the drive transformer Partial resonance type voltage step-down power supply circuit for generating a trigger pulse and controlled by one PWM pulse, characterized in that it comprises a trigger generation and a second FET driver for controlling the auxiliary switching element in accordance with the generated trigger pulse.
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