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KR100222701B1 - High voltage power circuit - Google Patents

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KR100222701B1
KR100222701B1 KR1019970034443A KR19970034443A KR100222701B1 KR 100222701 B1 KR100222701 B1 KR 100222701B1 KR 1019970034443 A KR1019970034443 A KR 1019970034443A KR 19970034443 A KR19970034443 A KR 19970034443A KR 100222701 B1 KR100222701 B1 KR 100222701B1
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KR
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voltage
transformer
switching
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power supply
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KR1019970034443A
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KR19990011374A (en
Inventor
이경근
Original Assignee
윤종용
삼성전자주식회사
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Publication date
Application filed by 윤종용, 삼성전자주식회사 filed Critical 윤종용
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N3/00Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
    • H04N3/10Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical
    • H04N3/16Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical by deflecting electron beam in cathode-ray tube, e.g. scanning corrections
    • H04N3/18Generation of supply voltages, in combination with electron beam deflecting
    • H04N3/19Arrangements or assemblies in supply circuits for the purpose of withstanding high voltages
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
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    • G05F1/46Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
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    • H01J29/02Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야end. The technical field to which the invention described in the claims belongs

비안정화 상용 교류 입력전원 또는 직류 입력전원으로부터 안정화된 고전압 직류 출력전원을 발생하는 고전압 전원회로에 관한 것이다.The present invention relates to a high voltage power supply circuit for generating a stabilized high voltage DC output power supply from an unstable commercial AC input power supply or a DC input power supply.

나. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제I. The technical problem to be solved by the invention

구성을 간단히 할 수 있는 고전압 전원회로를 제공한다.Provides a high voltage power supply circuit that simplifies configuration.

다. 발명의 해결방법의 요지All. Summary of Solution of the Invention

출력전원의 전압 레벨에 대응되게 스위칭 듀티가 결정되는 PWM 제어에 의해 고전압 직류 출력전원을 발생한다. 그리고 입력전원의 전압 레벨에 대응되게 스위칭 주파수가 결정되는 FM 제어를 한다.The high voltage DC output power is generated by PWM control in which the switching duty is determined to correspond to the voltage level of the output power. Then, FM control is performed in which the switching frequency is determined to correspond to the voltage level of the input power source.

라. 발명의 중요한 용도la. Important uses of the invention

CRT를 구비한 디스플레이장치에 이용한다.It is used for a display device provided with a CRT.

Description

고전압 전원회로High voltage power circuit

본 발명은 고전압 전원을 발생하는 전원장치에 관한 것으로, 특히 비안정화 상용 교류 입력전원 또는 직류 입력전원으로부터 안정화된 고전압 직류 출력전원을 발생하는 고전압 전원회로에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply device for generating a high voltage power supply, and more particularly, to a high voltage power supply circuit for generating a high voltage DC output power stabilized from an unstabilized commercial AC input power supply or a DC input power supply.

통상적으로 텔레비젼(Television: 이하 "TV"라 함) 수상기, 모니터(monitor)와 같은 디스플레이장치는 CRT(Cathode Ray Tube)를 구비한다. 이러한 CRT의 애노드(anode)에는 고전압의 직류전원을 인가하도록 되어있다. 만일 고전압이 변동하면, 화면의 크기가 변하거나 포커스(focus) 또는 콘버어전스(convergence)의 열화등을 초래한다. 이에따라 CRT를 구비한 디스플레이장치는 비안정화 상용 교류 입력전원 또는 직류 입력전원으로부터 안정화된 고전압 직류 출력전원을 발생하는 고전압 전원회로를 구비한다.Typically a television (Television: "TV") receiver, a display device such as a monitor includes a CRT (Cathode Ray Tube). A high voltage DC power supply is applied to the anode of the CRT. If the high voltage fluctuates, the size of the screen may change, or the focus or convergence may be degraded. Accordingly, the display device having a CRT includes a high voltage power supply circuit for generating a high voltage DC output power stabilized from an unstabilized commercial AC input power or DC input power.

통상적으로 TV 수상기에 사용되어 왔었던 고전압 전원회로의 일예를 도 1의 회로도로서 보였다. 상기 도 1의 고전압 전원회로는 입력 정류부(100)와 SMPS(Switching Mode Power Supply)(102)와 전압 강압부(104)와 고전압 발생부(106)로 구성된다. 입력 정류부(100)는 상용 교류 입력전원 ACin측에 브리지 다이오드(bridge diode)(108)가 접속되고 브리지 다이오드(108)의 출력단에 캐패시터(C1)가 접속되어 상용 교류 입력전원 ACin을 정류하여 직류 전원을 출력한다. 이때 입력 정류부(100)로부터 출력되는 직류 전원은 비안정화상태의 전원으로 SMPS(102)에 입력전원 Vi으로 인가된다.An example of a high voltage power supply circuit that has been conventionally used for a TV receiver is shown as the circuit diagram of FIG. 1. The high voltage power supply circuit of FIG. 1 includes an input rectifier 100, a switching mode power supply (SMPS) 102, a voltage step-down unit 104, and a high voltage generator 106. The input rectifier 100 has a bridge diode 108 connected to the commercial AC input power ACin and a capacitor C1 connected to the output terminal of the commercial AC input power to rectify the commercial AC input power ACin to supply the DC power. Outputs At this time, the DC power output from the input rectifier 100 is applied to the SMPS 102 as the input power Vi as a power in an unstable state.

상기한 SMPS(102)는 트랜스포머(T1)의 1차측권선(Lp)이 입력 정류부(100)의 출력단과 스위칭 소자인 트랜지스터(Q1)를 통한 접지 사이에 접속되고 2차측권선(Ls)이 다이오드(D1)의 애노드와 접지 사이에 접속되며, 다이오드(D1)의 캐소드와 접지 사이에는 캐패시터(C2)가 접속됨과 아울러 그에 병렬로 2개의 저항(R1,R2)이 직렬 접속되어 있다. 이때 트랜지스터(Q1)는 콜렉터가 트랜스포머(T1)의 1차측권선(Lp)에 접속되고 에미터가 접지됨과 아울러 베이스가 PWM(Pulse Width Modulation) 제어부(110)의 출력단에 접속되며, 저항들(R1,R2)간의 접속점은 PWM 제어부(110)의 피드백(feedback) 입력단에 접속된다. 이러한 SMPS(102)는 직류 입력전원을 스위칭에 의한 직류-직류 변환에 의해 안정된 직류전원을 발생하는 통상적인 전원장치로서 입력전원의 전압 변동에 대하여 항상 안정된 출력전압을 얻을 수 있어 널리 사용되고 있다.In the SMPS 102, the primary winding Lp of the transformer T1 is connected between the output terminal of the input rectifier 100 and the ground through the transistor Q1, which is a switching element, and the secondary winding Ls is connected to the diode (S). It is connected between the anode of D1) and ground, and capacitor C2 is connected between the cathode of diode D1 and ground, and two resistors R1 and R2 are connected in series. In this case, the transistor Q1 has a collector connected to the primary winding Lp of the transformer T1, an emitter connected to ground, and a base connected to an output terminal of a pulse width modulation (PWM) control unit 110. The connection point between R2 is connected to a feedback input terminal of the PWM control unit 110. The SMPS 102 is a conventional power supply device that generates a stable DC power supply by DC-DC conversion by switching a DC input power source and is widely used since it can always obtain a stable output voltage against voltage variations of the input power source.

그리고 전압 강압부(104)는 SMPS(102)의 출력단에 트랜지스터(Q2)의 콜렉터가 접속되고, 트랜지스터(Q2)의 베이스단자에는 연산증폭기(112)의 출력단자가 접속되며, 연산증폭기(112)의 비반전입력단자(+)에는 기준전압 Vref이 인가되고 반전입력단자(-)는 고전압 발생부(106)의 2개의 저항(R3,R4)의 접속점에 접속된다.In the voltage step-down part 104, the collector of the transistor Q2 is connected to the output terminal of the SMPS 102, and the output terminal of the operational amplifier 112 is connected to the base terminal of the transistor Q2. The reference voltage Vref is applied to the non-inverting input terminal (+), and the inverting input terminal (-) is connected to the connection point of the two resistors R3 and R4 of the high voltage generator 106.

또한 고전압 발생부(106)는 고압용 트랜스포머(T2)의 1차측권선(L1)이 전압 강압부(104)의 출력단, 즉 트랜지스터(Q2)의 에미터와 스위칭 소자인 트랜지스터(Q3)를 통한 접지 사이에 접속되고 트랜스포머(T2)의 2차측권선(L2∼L5)이 다이오드(D2)의 애노드와 접지 사이에 접속되며, 2차측권선(L2∼L5) 각각의 사이에는 다이오드들(D3∼D5)이 하나씩 연결되며, 다이오드(D2)의 캐소드와 접지 사이에는 캐패시터(C3)가 접속됨과 아울러 그에 병렬로 2개의 저항(R3,R4)이 직렬 접속되어 있다. 이때 트랜지스터(Q3)는 콜렉터가 트랜스포머(T2)의 1차측권선(L1)에 접속되고 에미터가 접지됨과 아울러 베이스가 수평 구동부(114)의 출력단에 접속된다. 그리고 다이오드(D6)와 캐패시터(C4)가 트랜지스터(Q3)와 각각 병렬로 접속되고, 직렬 접속된 편향코일(LDY)과 캐패시터(C5)가 트랜지스터(Q3)와 병렬로 접속된다. 이러한 고전압 발생부(106)는 통상적인 고전압 출력 편향회로의 구성이며, 고압용 트랜스포머(T2)는 일명 FBT(Flyback Transfomer)라 한다.In addition, the high voltage generator 106 has a primary side winding L1 of the high-voltage transformer T2 through the output terminal of the voltage step-down unit 104, that is, an emitter of the transistor Q2 and a ground through the transistor Q3, which is a switching element. Connected between the secondary windings L2 to L5 of the transformer T2 between the anode of the diode D2 and ground, and between the secondary windings L2 to L5 between the diodes D3 to D5. The capacitors C3 are connected between the cathode of the diode D2 and the ground, and two resistors R3 and R4 are connected in series. In this case, the transistor Q3 is connected to the primary winding L1 of the transformer T2, the emitter is grounded, and the base is connected to the output terminal of the horizontal driver 114. The diode D6 and the capacitor C4 are connected in parallel with the transistor Q3, respectively, and the series-connected deflection coil L DY and the capacitor C5 are connected in parallel with the transistor Q3. The high voltage generator 106 is a configuration of a conventional high voltage output deflection circuit, and the high voltage transformer T2 is called a flyback transformer (FBT).

상기한 도 1의 고전압 전원회로에 상용 교류 입력전원 ACin이 입력 정류부(100)에 입력되면, 입력 정류부(100)로부터 직류 입력전원 Vi이 출력되어 SMPS(102)의 1차측권선(Lp)에 인가된다. 이때 직류 입력전원 Vi은 단지 교류 입력전원 ACin이 정류된 전원으로 비안정화상태의 전원이다. 이러한 상태에서 SMPS(102)의 PWM 제어부(110)에서는 PWM신호가 발생되어 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가된다. 이에따라 트랜지스터(Q1)의 스위칭 동작이 이루어지고 트랜스포머(T1)의 2차측권선(Ls)에 전원이 유기되어 다이오드(D1) 및 캐패시터(C2)에 의해 정류된후 직류 전원 V1으로 출력된다. 이때 저항들(R1,R2)은 직류 전원 V1의 전압을 일정 분압하여 PWM 제어부(110)에 출력 검출전압 Vf1으로 인가하는데, PWM 제어부(110)는 저항들(R1,R2)에 의해 검출되는 출력 검출전압 Vf1에 의해 직류 전원 V1의 전압 레벨의 변동에 따라 PWM신호의 듀티(duty)를 조정함으로써 직류 전원 V1의 전압을 안정시킨다. 그러므로 SMPS(102)로부터 출력되는 직류 전원 V1은 입력전원 Vi의 전압이 변동되더라도 안정된 상태를 유지하게 된다.When the commercial AC input power ACin is input to the input rectifier 100 in the high voltage power circuit of FIG. 1, the DC input power Vi is output from the input rectifier 100 and applied to the primary side winding Lp of the SMPS 102. do. At this time, the DC input power Vi is only a power supply in which the AC input power ACin is rectified and is a power in an unstable state. In this state, the PWM control unit 110 of the SMPS 102 generates a PWM signal and is applied to the base of the transistor Q1. Accordingly, the switching operation of the transistor Q1 is performed, the power is induced to the secondary winding Ls of the transformer T1, rectified by the diode D1 and the capacitor C2, and then output to the DC power supply V1. At this time, the resistors R1 and R2 divide the voltage of the DC power supply V1 by a predetermined voltage and apply it to the PWM control unit 110 as the output detection voltage Vf1. The PWM control unit 110 outputs the voltage detected by the resistors R1 and R2. The voltage of the DC power supply V1 is stabilized by adjusting the duty of the PWM signal in accordance with the variation of the voltage level of the DC power supply V1 by the detection voltage Vf1. Therefore, the DC power supply V1 output from the SMPS 102 remains stable even if the voltage of the input power supply Vi varies.

이와같이 SMPS(102)로부터 출력되는 직류 전원 V1은 트랜지스터(Q2)에 의해 일정 강압되고, 강압된 전원 V2은 고압 발생부(106)의 트랜스포머(T2)의 1차측권선(L1)에 인가된다. 고전압 발생부(106)에서 수평 구동부(114)는 수평동기펄스 Hp에 의해 트랜지스터(Q3)를 스위칭시키는데, 이에따라 편향코일(LDY)과 트랜스포머(T2)의 1차측권선(L1)에 톱니파의 수평 편향전류가 트랜지스터(Q3), 다이오드(D6), 캐패시터(C4,C5)에 의해 발생된다. 이러한 동작은 통상적인 수평 편향 및 고압 발생 동작이다. 이와같이 수평동기펄스 Hp에 의해 톱니파의 편향전류가 트랜스포머(T2)의 1차측권선(L1)에 발생하면, 수평동기펄스 Hp의 귀선기간에 트랜스포머(T2)의 2차측권선(L2∼L5)에 다이오드들(D2∼D5)에 대해 순방향의 전압펄스신호가 유기되어 캐패시터(C3)에 충전된다. 이에따라 캐패시터(C3)의 양단으로부터 고전압의 직류 출력전원 Vo이 출력된다. 이때 저항들(R3,R4)은 출력전원 Vo의 전압을 일정 분압하여 연산증폭기(112)의 반전입력단자(-)에 출력 검출전압 Vf2으로 인가한다. 이에따라 트랜지스터(Q2)에서는 저항들(R3,R4)에 의해 검출되는 출력 검출전압 Vf2에 의해 출력전원 Vo의 전압 레벨의 변동에 따라 직류 전원 V1을 강압시킴으로써 출력전원 Vo의 전압을 안정시킨다.As described above, the DC power supply V1 output from the SMPS 102 is stepped down by the transistor Q2, and the stepped-down power supply V2 is applied to the primary side winding L1 of the transformer T2 of the high voltage generation unit 106. In the high voltage generator 106, the horizontal driver 114 switches the transistor Q3 by the horizontal synchronous pulse Hp, and accordingly, the sawtooth wave is horizontal to the primary winding L1 of the deflection coil L DY and the transformer T2. Deflection current is generated by transistor Q3, diode D6, and capacitors C4 and C5. This operation is a common horizontal deflection and high pressure generating operation. As described above, when the sawtooth wave deflection current is generated in the primary winding L1 of the transformer T2 by the horizontal synchronizing pulse Hp, the diode is connected to the secondary windings L2 to L5 of the transformer T2 during the return period of the horizontal synchronization pulse Hp. The voltage pulse signal in the forward direction is induced to the fields D2 to D5 and charged to the capacitor C3. As a result, a high voltage direct current output power Vo is output from both ends of the capacitor C3. At this time, the resistors R3 and R4 divide the voltage of the output power Vo by a predetermined voltage and apply the output detection voltage Vf2 to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 112. Accordingly, the transistor Q2 stabilizes the voltage of the output power Vo by stepping down the DC power supply V1 in response to the variation of the voltage level of the output power Vo by the output detection voltage Vf2 detected by the resistors R3 and R4.

상기한 바와 같이 도 1의 고전압 전원회로는 비안정화상태의 직류 입력전원 Vi을 SMPS(102)에 의해 1차적으로 안정화시킨 다음에 다시 고전압 발생부(106)에서 고전압을 발생할 때 안정화시킴으로써 안정된 고전압 출력전원 Vo이 얻어진다. 그러나 2단의 안정화 구성을 가짐에 따라 구성이 복잡하게 되었었다. 이에따라 많은 수의 부품을 필요로 함에 따라 큰 전력 용량을 필요로 하는 경우에는 사이즈(size)가 그만큼 커져야 함으로써 사용하기 곤란하였었다. 특히 스위칭소자(Q1)의 방열을 위한 히트 싱크(heat sink)인 방열판이 아주 크게 됨으로써 전체적인 크기가 커졌었다. 또한 단지 입력전원 Vi에 대한 듀티 가변에 의한 안정화만 채용함에 따라 입력/출력의 변화폭이 큰 경우에는 안정화가 저하되었었다.As described above, the high voltage power supply circuit of FIG. 1 stabilizes the DC input power Vi in an unstabilized state by the SMPS 102 first, and then stabilizes when the high voltage is generated in the high voltage generator 106 again. Power Vo is obtained. However, the configuration was complicated by having a two-stage stabilization configuration. Accordingly, when a large number of parts is required, and a large power capacity is required, it has been difficult to use because the size must be large. In particular, the heat sink, which is a heat sink for heat dissipation of the switching element Q1, has become very large, thereby increasing the overall size. In addition, stabilization was lowered when the variation of the input / output was large because only stabilization by the duty variable with respect to the input power Vi was adopted.

상술한 바와 같이 종래의 고전압 전원회로는 2단의 안정화 구성을 가짐에 따라 구성이 복잡하게 되고 보다 큰 전력 용량을 필요로 하는데 사용하기 곤란하며 입력/출력의 변화폭이 큰 경우에는 안정화가 저하되는 단점이 있었다.As described above, the conventional high voltage power supply circuit has a two-stage stabilization configuration, which is complicated in configuration and requires a larger power capacity, which is difficult to use, and stabilization decreases when the input / output variation is large. There was this.

따라서 본 발명의 목적은 구성을 간단히 할 수 있는 고전압 전원회로를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a high voltage power supply circuit which can simplify the configuration.

본 발명의 다른 목적은 부품들의 사이즈를 크게 하지 않고서도 큰 전력 용량을 필요로 하는데 이용할 수 있으며 입력/출력의 변화폭이 큰 경우에도 안정화를 기할 수 있는 고전압 전원회로를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a high voltage power supply circuit that can be used to require a large power capacity without increasing the size of the components, and can be stabilized even when the input / output variation is large.

도 1은 통상적인 텔레비젼 수상기의 고전압 전원회로도,1 is a high voltage power supply circuit diagram of a conventional television receiver;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 전원회로도,2 is a high voltage power supply circuit diagram according to an embodiment of the present invention;

도 3은 도 2의 각 부분의 동작 파형도.3 is an operational waveform diagram of each part of FIG. 2;

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 출력전원의 전압 레벨에 대응되게 스위칭 듀티가 결정되는 PWM 제어에 의해 고전압 직류 출력전원을 발생한다. 그리고 입력전원의 전압 레벨에 대응되게 스위칭 주파수가 결정되는 FM(Frequency Modulation) 제어를 한다.The present invention for achieving the above objects generates a high voltage direct current output power by PWM control in which the switching duty is determined corresponding to the voltage level of the output power. Then, FM (Frequency Modulation) control is performed in which the switching frequency is determined to correspond to the voltage level of the input power.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 구체적인 회로 구성, 소자나 부품의 종류 등과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the annexed drawings, numerous specific details are set forth in order to provide a more thorough understanding of the present invention, such as specific circuit configurations, types of elements or components, and the like. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced without these specific details. And a detailed description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 전원회로도를 보인 것으로, 전술한 도 1의 전원회로와 달리 1단의 안정화 구성만을 가지도록 구성한 것이며, 입력 정류부(200)와 입력전압 검출부(202)와 고전압 발생부(204)와 출력전압 검출부(206)로 구성한다. 입력 정류부(200)는 전술한 도 1의 입력 정류부(100)와 동일하게 구성되는데, 상용 교류 입력전원 ACin측에 브리지 다이오드(208)가 접속되고 브리지 다이오드(208)의 출력단에 캐패시터(C11)가 접속되어 상용 교류 입력전원 ACin을 정류하여 직류 전원을 출력한다. 이때 입력 정류부(100)로부터 출력되는 직류 전원은 비안정화상태의 전원으로 고전압 발생부(204)에 입력전원 Vi으로 인가된다.2 illustrates a high voltage power supply circuit diagram according to an exemplary embodiment of the present invention, which is configured to have only one stage of stabilization configuration, unlike the power supply circuit of FIG. 1, and includes an input rectifier 200 and an input voltage detector 202. The high voltage generator 204 and the output voltage detector 206 are configured. The input rectifier 200 is configured in the same manner as the input rectifier 100 of FIG. 1 described above. A bridge diode 208 is connected to a commercial AC input power ACin and a capacitor C11 is connected to an output terminal of the bridge diode 208. Connected to rectify commercial AC input power ACin to output DC power. At this time, the DC power output from the input rectifier 100 is applied to the high voltage generator 204 as the input power Vi as a power in an unstabilized state.

상기한 입력전압 검출부(202)는 입력전원 Vi 측과 접지 사이에 직렬 접속되는 2개의 저항(R11,R12)으로 구성되며, 입력전원 Vi을 일정 분압하여 입력전원 Vi의 전압 레벨에 대응하는 레벨의 입력 검출전압 Vf1을 발생한다. 그리고 출력전압 검출부(206)는 고전압 발생부(204)로부터 출력되는 출력전원 Vo측과 접지 사이에 직렬 접속되는 2개의 저항(R14,R15)으로 구성되며, 출력전원 Vo을 일정 분압하여 출력전원 Vo의 전압 레벨에 대응하는 레벨의 출력 검출전압 Vf2을 발생한다.The input voltage detector 202 is composed of two resistors R11 and R12 connected in series between the input power Vi side and the ground, and divides the input power Vi at a predetermined level to correspond to the voltage level of the input power Vi. Generate an input detection voltage Vf1. The output voltage detector 206 is composed of two resistors R14 and R15 connected in series between the output power Vo side outputted from the high voltage generator 204 and the ground, and the output power Vo is divided by a predetermined voltage. An output detection voltage Vf2 at a level corresponding to the voltage level

그리고 고전압 발생부(204)는 입력 정류부(200)로부터 출력되는 입력전원 Vi을 1차측권선(L1)에 입력하는 고압용 트랜스포머(T12)를 가지며 입력 검출전압 Vf1과 출력 검출전압 Vf2을 입력하고, 입력전원 Vi의 전압 변동에 대응하게 가변되는 주파수와 출력전원 Vo의 전압 변동에 대응되게 가변되는 듀티에 따른 1차측권선(L1) 스위칭에 의해 트랜스포머(T12)의 2차측권선(L2∼L5)에 전압펄스신호를 유기시키고 정류하여 출력전원 Vo을 발생한다. 이러한 고전압 발생부(204)는 FM 제어부(210)와 PWM 제어부(212)와 스위칭부(214)와 트랜스포머(T12)와 출력 정류부(216)로 구성한다.The high voltage generator 204 has a high voltage transformer T12 for inputting the input power Vi output from the input rectifier 200 to the primary winding L1, and inputs an input detection voltage Vf1 and an output detection voltage Vf2. To the secondary windings L2 to L5 of the transformer T12 by switching the primary winding L1 according to the frequency that varies in response to the voltage variation of the input power Vi and the duty varying corresponding to the voltage variation of the output power Vo. The voltage pulse signal is induced and rectified to generate output power Vo. The high voltage generator 204 includes an FM controller 210, a PWM controller 212, a switching unit 214, a transformer T12, and an output rectifier 216.

상기한 FM 제어부(210)는 입력전압 검출부(202)로부터 입력 검출전압 Vf1을 입력하며 입력전원 Vi의 전압 변동에 대응되게 가변되는 주파수의 스위칭신호를 발생한다. FM 제어부(210)는 입력전원 Vi의 전압이 낮아지면 스위칭신호의 주파수를 그에 대응되게 낮추고 입력전원 Vi의 전압이 높아지면 스위칭신호의 주파수를 그에 대응되게 높인다. 이와 같이 FM 제어부(210)로부터 발생되는 스위칭신호는 PWM 제어부(212) 및 스위칭부(214)에 공통으로 인가된다. PWM 제어부(212)는 FM 제어부(210)로부터 스위칭신호를 입력하고 출력전압 검출부(206)로부터 출력 검출전압 Vf2을 입력하며, 스위칭신호에 동기된 동일한 주파수를 가지는 PWM신호를 출력전원 Vo의 전압 변동에 대응되는 듀티로 스위칭신호의 온(on)구간내에서 가변시켜 발생한다. PWM 제어부(212)는 출력전원 Vo의 전압이 낮아지면 PWM신호의 온구간을 그에 대응되게 크게 듀티를 가변하고 출력전원 Vo의 전압이 높아지면 PWM신호의 온구간을 그에 대응되게 작게 듀티를 가변한다. 스위칭부(214)는 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)을 스위칭신호에 의해 스위칭하여 트랜스포머(T12)의 2차측권선(L2∼L5)에 전압펄스신호를 유기시키며 전압펄스신호의 레벨을 PWM신호의 듀티에 따라 가변시킨다. 출력 정류부(216)는 트랜스포머(T12)의 2차측권선(L2∼L5) 각각의 사이에 하나씩 4개의 다이오드(D14∼D17)가 직렬 접속되고 다이오드(D14)의 캐소드와 접지 사이에는 캐패시터(C14)가 접속되어, 트랜스포머(T12)의 2차측권선(L2∼L5)에 유기되는 전압펄스신호를 정류하여 출력전원 Vo을 발생한다.The FM control unit 210 inputs the input detection voltage Vf1 from the input voltage detection unit 202 and generates a switching signal having a frequency that is variable to correspond to the voltage variation of the input power source Vi. When the voltage of the input power Vi decreases, the FM controller 210 lowers the frequency of the switching signal correspondingly, and increases the frequency of the switching signal correspondingly when the voltage of the input power Vi increases. In this way, the switching signal generated from the FM control unit 210 is commonly applied to the PWM control unit 212 and the switching unit 214. The PWM control unit 212 inputs a switching signal from the FM control unit 210, inputs an output detection voltage Vf2 from the output voltage detection unit 206, and outputs a PWM signal having the same frequency synchronized with the switching signal to change the voltage of the output power Vo. It is generated by varying in the on section of the switching signal with a duty corresponding to. When the voltage of the output power Vo decreases, the PWM control unit 212 varies the duty of the PWM signal correspondingly to a larger duration. If the voltage of the output power Vo increases, the PWM controller 212 changes the duty of a PWM signal smaller correspondingly. . The switching unit 214 switches the primary side winding L1 of the transformer T12 by a switching signal to induce a voltage pulse signal to the secondary side windings L2 to L5 of the transformer T12 and to raise the level of the voltage pulse signal. Variable according to the duty of the PWM signal. The output rectifier 216 has four diodes D14 to D17 connected in series, one between each of the secondary windings L2 to L5 of the transformer T12, and a capacitor C14 between the cathode of the diode D14 and ground. Is connected to rectify the voltage pulse signal induced in the secondary windings L2 to L5 of the transformer T12 to generate the output power Vo.

상기한 스위칭부(214)는 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)에 주 스위칭소자인 트랜지스터(Q12)가 병렬로 연결되고, 트랜지스터(Q12)의 베이스에는 스위칭 제어부(218)의 출력단이 접속된다. 스위칭 제어부(218)는 FM 제어부(210)의 스위칭신호에 따라 트랜지스터(Q12)를 스위칭시킨다. 그리고 트랜지스터(Q12)와 병렬로 입력전원 Vi측에 역방향으로 다이오드(D11)가 접속되고, 트랜지스터(Q12)와 병렬로 캐패시터(C13)가 접속되며, 입력전원 Vi측과 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)간에 캐패시터(C12)가 접속되며, 입력전원 Vi측과 접지 사이에 역방향으로 2개의 다이오드(D12,D13)가 직렬 접속되며, 다이오드들(D12,D13)간의 접속점과 접지 사이에 스위칭 소자인 트랜지스터(Q13)이 접속되어 PWM 제어부(212)의 PWM신호에 의해 스위칭된다. 또한 트랜스포머(T13)의 제1권선(L11)이 트랜지스터(Q12) 및 캐패시터(C13)간의 접속점과 트랜지스터(Q13)간에 접속되고 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)과 트랜지스터(Q12)간에 제2권선(L12)이 접속된다. 여기서 트랜스포머(T13)의 제2권선(L12)수는 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)수에 비해 아주 작고 제1권선(L11)수에 비해서도 아주 작은 것을 사용한다.The switching unit 214 has a transistor Q12, which is a main switching element, connected in parallel to the primary winding L1 of the transformer T12, and an output terminal of the switching controller 218 is connected to a base of the transistor Q12. do. The switching controller 218 switches the transistor Q12 according to the switching signal of the FM controller 210. The diode D11 is connected in the reverse direction to the input power supply Vi in parallel with the transistor Q12, and the capacitor C13 is connected in parallel with the transistor Q12, and the input power supply Vi side and the primary side of the transformer T12 are connected. A capacitor C12 is connected between the windings L1, and two diodes D12 and D13 are connected in series in the reverse direction between the input power supply Vi and ground, and switching between the connection point between the diodes D12 and D13 and ground. The transistor Q13, which is an element, is connected and switched by the PWM signal of the PWM control unit 212. Further, the first winding L11 of the transformer T13 is connected between the connection point between the transistor Q12 and the capacitor C13 and the transistor Q13, and the first winding L11 of the transformer T13 is connected between the primary winding L1 and the transistor Q12 of the transformer T12. Two windings L12 are connected. Here, the number of the second windings L12 of the transformer T13 is very small compared to the number of the primary windings L1 of the transformer T12 and is very small compared to the number of the first windings L11.

또한 상기한 스위칭 제어부(218)는 FM 제어부(210)의 출력단에 트랜지스터(Q11)의 베이스가 접속되고, 트랜지스터(Q11)의 에미터는 접지되고 콜렉터는 트랜스포머(T11)의 1차측권선(Lp)을 통해 전원전압 Vcc에 접속된다. 그리고 트랜스포머(T11)의 2차측권선(Ls)은 저항(R13)을 통해 트랜지스터(Q12)의 베이스와 에미터 사이에 접속된다.In addition, the switching control unit 218 is connected to the output terminal of the FM control unit 210, the base of the transistor Q11 is connected, the emitter of the transistor Q11 is grounded and the collector is the primary winding (Lp) of the transformer T11 Is connected to the supply voltage Vcc. The secondary winding Ls of the transformer T11 is connected between the base and the emitter of the transistor Q12 through the resistor R13.

도 3은 도 2의 각 부분의 동작 파형도를 보인 것으로, 도 3(a)는 FM 제어부(210)로부터 발생되는 스위칭신호의 파형이고, 도 3(b)는 PWM 제어부(212)로부터 발생되는 PWM신호의 파형이며, 도 3(c)는 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)의 도통 전류 파형이며, 도 3(d)는 트랜지스터(Q13)의 콜렉터 전류 파형이며, 도 3(e)는 트랜지스터(Q11)의 콜렉터 전류 파형이며, 도 3(f)는 트랜지스터(Q11)의 에미터 전압 파형이며, 도 3(g)는 트랜스포머(T12)의 2차측권선(L2)에 유기되는 전압 파형이다. 또한 상기 도 3은 PWM신호의 듀티가 Td1에서 Td2로 달라지는 예를 보인 것이다.3 is a waveform diagram of each part of FIG. 2, wherein FIG. 3A is a waveform of a switching signal generated from the FM controller 210, and FIG. 3B is a waveform generated from the PWM controller 212. 3C is a waveform of a PWM signal, FIG. 3C is a conduction current waveform of the primary winding L1 of the transformer T12, FIG. 3D is a collector current waveform of the transistor Q13, and FIG. Is a collector current waveform of transistor Q11, FIG. 3 (f) is an emitter voltage waveform of transistor Q11, and FIG. 3 (g) is a voltage waveform induced in secondary winding L2 of transformer T12. to be. 3 shows an example in which the duty of the PWM signal varies from Td1 to Td2.

이제 상기한 바와 같은 도 2의 고전압 전원회로의 동작을 도 2의 각 부분의 동작 파형을 보인 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 먼저 도 2의 고전압 전원회로에 상용 교류 입력전원 ACin이 입력 정류부(200)에 입력되면, 입력 정류부(200)로부터 직류 입력전원 Vi이 출력된다. 이때 직류 입력전원 Vi은 단지 교류 입력전원 ACin이 정류된 전원으로 비안정화상태의 전원이다. 이러한 상태에서 입력전압 검출부(202)의 저항들(R11,R12)은 입력전원 Vi을 일정 분압하여 입력전원 Vi의 전압 레벨에 대응하는 레벨의 입력 검출전압 Vf1을 FM 제어부(210)로 출력한다.The operation of the high voltage power supply circuit of FIG. 2 as described above will now be described in detail with reference to FIG. 3 showing an operation waveform of each part of FIG. 2. First, when the commercial AC input power ACin is input to the input rectifier 200 in the high voltage power circuit of FIG. 2, the DC input power Vi is output from the input rectifier 200. At this time, the DC input power Vi is only a power supply in which the AC input power ACin is rectified and is a power in an unstable state. In this state, the resistors R11 and R12 of the input voltage detector 202 divide the input power supply Vi by a predetermined voltage and output the input detection voltage Vf1 corresponding to the voltage level of the input power supply Vi to the FM controller 210.

그러면 FM 제어부(210)는 입력 검출전압 Vf1에 따라 도 3(a)와 같은 파형의 스위칭신호를 발생하는데, 스위칭신호의 주파수를 입력전원 Vi의 전압 변동에 대응되게 가변시킨다. 이때 스위칭신호는 스위칭 제어부(214)를 통해 주 스위칭소자인 트랜지스터(Q12)의 베이스 구동신호가 됨과 아울러 PWM 제어부(212)에도 인가된다.Then, the FM controller 210 generates a switching signal having a waveform as shown in FIG. 3 (a) according to the input detection voltage Vf1, and changes the frequency of the switching signal to correspond to the voltage variation of the input power source Vi. At this time, the switching signal becomes the base driving signal of the transistor Q12 which is the main switching element through the switching controller 214 and is also applied to the PWM controller 212.

상기한 스위칭신호를 입력하는 PWM 제어부(212)는 도 3(b)와 같은 파형의 PWM신호를 발생하여 트랜지스터(Q13)의 베이스에 인가하는데, PWM 제어부(212)는 PWM신호의 주파수는 스위칭신호와 동일하게 발생하며 듀티는 출력전압 검출부(206)로부터 인가되는 출력 검출전압 Vf2의 전압 변동에 따라 가변시킨다. 이때 PWM신호는 도 3(b)에서 보는 바와 같이 도 3(a)와 같은 스위칭신호의 온구간, 즉 t0시점부터 t2시점까지의 구간, t1'시점부터 t2'시점까지의 구간내에서 듀티가 가변된다. 도 3(b)는 t0시점부터 t1시점까지 오프(off), t1시점부터 t2시점까지 온, t2시점부터 t1'시점까지 오프, t1'시점부터 t2'시점까지 온상태로 되는 예를 보였다. 본 발명의 설명에 있어서 온이라 함은 트랜지스터(Q12) 또는 트랜지스터(Q13)가 온되는 상태를 의미하고, 오프라 함은 트랜지스터(Q12) 또는 트랜지스터(Q13)가 오프되는 상태를 의미한다.The PWM control unit 212 inputting the switching signal generates a PWM signal having a waveform as shown in FIG. 3 (b) and applies it to the base of the transistor Q13. And the duty is varied according to the voltage variation of the output detection voltage Vf2 applied from the output voltage detection unit 206. At this time, as shown in FIG. 3 (b), the duty ratio of the PWM signal is changed in the whole section of the switching signal as shown in FIG. 3 (a), that is, the section from t0 to t2 and the section from t1 'to t2'. Variable. 3 (b) shows an example of turning off from t0 to t1, turning on from t1 to t2, turning off from t2 to t1 ', and turning on from t1' to t2 '. In the description of the present invention, on means a state in which the transistor Q12 or the transistor Q13 is turned on, and off means a state in which the transistor Q12 or the transistor Q13 is turned off.

도 2의 고전압 전원회로가 정상동작중인 상태에서 트랜지스터(Q12)가 온되면, 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)의 공진 전류가 트랜지스터(Q12)로 발생하게 된다. 이는 통상적인 수평 편향 전류 발생과 동일한 동작이다. 이때 트랜스포머(T13)의 제2권선(L12)에 의한 영향은 아주 작게 된다. 이후 트랜지스터(Q12)가 온상태에서 오프상태로 전환되면, 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)에 흐르는 전류에 의해 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)에서 역기전력이 발생하게 되고 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)과 캐패시터(C13)에 공진 전류가 발생된다. 이에따라 캐패시터(C13)의 양단에 높은 펄스 전압이 발생된다. 이때 트랜지스터(Q12)의 콜렉터는 도 입력전원 Vi의 전압으로 유지되고 트랜지스터(Q12)의 에미터는 높은 부(negative)(-)전압의 펄스로 동작하게 되는데, 이는 통상적인 수평 편향 펄스에 의한 동작과 동일하다. 이때 트랜스포머(T13)의 제2권선(L12)에 의한 영향은 아주 작게 된다.When the transistor Q12 is turned on while the high voltage power supply circuit of FIG. 2 is in normal operation, a resonance current of the capacitor C12 and the primary winding L1 of the transformer T12 is generated to the transistor Q12. This is the same operation as a normal horizontal deflection current generation. At this time, the influence by the second winding L12 of the transformer T13 becomes very small. Then, when the transistor Q12 is switched from the on state to the off state, the counter electromotive force is generated at the primary side winding L1 of the transformer T12 by the current flowing through the capacitor C12 and the primary side winding L1 of the transformer T12. The resonance current is generated in the primary winding L1 and the capacitor C13 of the capacitor C12 and the transformer T12. Accordingly, a high pulse voltage is generated at both ends of the capacitor C13. At this time, the collector of the transistor Q12 is maintained at the voltage of the input power supply Vi and the emitter of the transistor Q12 is operated by a pulse of high negative voltage, which is different from the operation of a conventional horizontal deflection pulse. same. At this time, the influence by the second winding L12 of the transformer T13 becomes very small.

이와같이 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)과 캐패시터(C13)에 공진 전류가 발생되어 캐패시터(C13)의 양단전압이 다이오드(D12)의 순방향 전압 이상이 되면, 다이오드(D12)가 온되고 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)의 공진전류가 다이오드(D12)를 통해 흐른다. 이는 통상적인 수평 편향 전류 발생과 동일한 동작이다. 또한 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)과 캐패시터(C13)에 공진 전류가 발생되어 펄스전압이 유기되는 기간에 트랜스포머(T12)의 2차측권선(L2∼L5)의 전압이 다이오드(D14∼D17)의 순방향으로 유기되고 캐패시터(C14)에 의해 정류되어 고전압의 출력전원 Vo이 발생된다. 이때 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)의 도통 전류 파형은 도 3(c)와 같고 2차측권선(L2∼L5)의 유기되는 전압 파형은 도 3(g)와 같다.As described above, when a resonant current is generated in the primary winding L1 and the capacitor C13 of the capacitor C12 and the transformer T12 and the voltage between both ends of the capacitor C13 becomes equal to or higher than the forward voltage of the diode D12, the diode D12. ) Is turned on and a resonance current of the capacitor C12 and the primary winding L1 of the transformer T12 flows through the diode D12. This is the same operation as a normal horizontal deflection current generation. In addition, the voltages of the secondary windings L2 to L5 of the transformer T12 during a period in which a resonance current is generated in the primary winding L1 and the capacitor C13 of the capacitor C12 and the transformer T12 and the pulse voltage is induced. The diodes D14 to D17 are discharged in the forward direction and rectified by the capacitor C14 to generate a high voltage output power Vo. At this time, the conduction current waveform of the primary winding L1 of the transformer T12 is as shown in Fig. 3 (c), and the induced voltage waveform of the secondary windings L2 to L5 is as shown in Fig. 3 (g).

그리고 상기와 같이 트랜지스터(Q12)와 다이오드(D12)가 각각 온됨에 따라 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)으로 공진전류가 발생되고 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)과 캐패시터(C13)에 공진 전류가 발생되는데, 이러한 공진 전류는 트랜스포머(T13)의 제2권선(L12)에도 흐르게 되므로 1차측권선(L1)에 흐르는 공진 전류를 제어할 수 있게 된다.As described above, as the transistor Q12 and the diode D12 are turned on, a resonance current is generated at the primary winding L1 of the capacitor C12 and the transformer T12, and the capacitor C12 and the transformer T12 A resonance current is generated in the primary winding L1 and the capacitor C13, and the resonance current also flows in the second winding L12 of the transformer T13, thereby controlling the resonance current flowing in the primary winding L1. Will be.

한편 FM 제어부(210)의 스위칭신호에 의해 스위칭 제어부(214)의 트랜지스터(Q11)가 온/오프됨에 따라 트랜스포머(T11)를 거쳐 트랜지스터(Q12)가 동일하게 온/오프된다. 이에따라 도 3(a)의 전압 파형은 트랜지스터(Q12)의 동작주기와 동일하다. 트랜지스터(Q12)가 온되는 t0시점에서 오프되는 t2시점까지 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)의 공진 전류는 도 3(c)와 같이 트랜지스터(Q12)를 통해 발생한다. 이때 t1시점부터 t2시점까지의 기간에 트랜지스터(Q13)가 PWM 제어부(212)의 도 3(b)의 PWM신호에 의해 온되면, 트랜스포머(T13)의 제1권선(L11)의 양단에 입력전원 Vi의 전압이 인가되고 충전 전류가 발생한다. 이때 트랜지스터(Q12,Q13) 각각의 양단 전압은 무시할 수 있다. 이러한 트랜스포머(T13)의 제1권선(L11)에 발생하는 충전 전류에 의해 제2권선(L12)에 역기전류가 발생되어 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)의 공진 전류에 합해져 상승되도록 역기전류가 유기된다. 이에따라 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)의 전체 공진 전류가 도 3(c)와 같이 증가된다. 다만 t0시점부터 t1시점까지의 기간에는 트랜스포머(T13)의 제2권선(L12)의 전류에 의해 트랜스포머(T13)의 제1권선(L11)과 다이오드(D12)로 유기전류가 발생한다.Meanwhile, as the transistor Q11 of the switching controller 214 is turned on / off by the switching signal of the FM controller 210, the transistor Q12 is equally turned on / off via the transformer T11. Accordingly, the voltage waveform of FIG. 3A is the same as the operation period of the transistor Q12. Resonant currents of the capacitor C12 and the primary winding L1 of the transformer T12 from the time t0 at which the transistor Q12 is turned on to the time t2 at which the transistor Q12 is turned off are generated through the transistor Q12 as shown in FIG. . At this time, when the transistor Q13 is turned on by the PWM signal of FIG. 3 (b) of the PWM control unit 212 in the period from the time t1 to the time t2, the input power supply is provided at both ends of the first winding L11 of the transformer T13. The voltage of Vi is applied and a charging current is generated. At this time, the voltage across each of the transistors Q12 and Q13 can be ignored. The counter current is generated in the second winding L12 by the charging current generated in the first winding L11 of the transformer T13, and thus the resonance current of the capacitor C12 and the primary winding L1 of the transformer T12. The counter electromotive current is induced to rise in combination with Accordingly, the total resonance current of the capacitor C12 and the primary winding L1 of the transformer T12 is increased as shown in FIG. 3 (c). However, in the period from the time t0 to the time t1, an organic current is generated in the first winding L11 and the diode D12 of the transformer T13 by the current of the second winding L12 of the transformer T13.

이후 t2시점부터 t3시점까지의 기간에는 트랜지스터(Q11,Q12)가 오프되므로 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)의 공진 전류가 캐패시터(C13)와 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)의 펄스 전압의 공진 전류로 변환되어 도 3(f)와 같은 부(-)의 펄스 전압 -Vp으로 유기된다. 이때 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)과 트랜스포머(T13)의 제2권선(L12)에도 역기전력이 발생된다. 이때 트랜스포머(T13)의 제1권선(L11)수는 제2권선(L12)수보다 아주 크므로 트랜스포머(T13)의 제1권선(L11)에도 높은 전압이 유기된다. 이에따라 다이오드(D12)가 도통되며 트랜스포머(T13)의 제1권선(L11)의 양단에 -Vp+Vi의 전압, 즉 캐패시터(C13)의 양단전압으로 제한되므로 트랜스포머(T13)의 제2권선(L12)의 양단 전압도 권선비에 의해 일정 전압으로 제한되고 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)의 양단에 큰 펄스 전압이 유기된다. 이에따라 출력전원 Vo의 전압은 고전압으로 얻을 수 있다.Since the transistors Q11 and Q12 are turned off in the period from the time t2 to the time t3, the resonance current of the capacitor C12 and the primary winding L1 of the transformer T12 is reduced by the capacitor C13, the capacitor C12, and the transformer. It is converted into the resonance current of the pulse voltage of the primary winding L1 of T12 and induced to the negative pulse voltage -Vp as shown in FIG. At this time, the counter electromotive force is also generated in the primary winding L1 of the transformer T12 and the second winding L12 of the transformer T13. At this time, since the number of the first windings L11 of the transformer T13 is much larger than the number of the second windings L12, a high voltage is induced in the first winding L11 of the transformer T13. Accordingly, the diode D12 is turned on and is limited to a voltage of -Vp + Vi at both ends of the first winding L11 of the transformer T13, that is, a voltage at both ends of the capacitor C13, and thus, the second winding L12 of the transformer T13. The voltage at both ends of the s) is also limited to a constant voltage by the turns ratio, and a large pulse voltage is induced at both ends of the primary winding L1 of the transformer T12. Accordingly, the voltage of the output power Vo can be obtained at a high voltage.

다음에 t3시점부터 t4시점까지의 기간에는 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)의 역기전력에 의해 다이오드(D11)가 도통하는 기간으로 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)의 공진 전류가 다이오드(D11)를 도통하여 발생한다. 이때 트랜스포머(T13)의 제2권선(L12)의 역기전력에 의해 트랜스포머(T13)의 제1권선(L11) 양단에 유기 전압이 발생하고, 다이오드(D13)와 트랜스포머(T13)의 제1권선(L11)에 유기 전류가 발생한다.Next, the period from the time t3 to the time t4 is the period during which the diode D11 conducts due to the back electromotive force of the primary winding L1 of the transformer T12, and the primary winding L1 of the capacitor C12 and the transformer T12. ) Is generated by conducting the diode D11. At this time, an induced voltage is generated across the first winding L11 of the transformer T13 by the counter electromotive force of the second winding L12 of the transformer T13, and the diode D13 and the first winding L11 of the transformer T13 are generated. ) An organic current is generated.

상기한 바와 같이 t1시점부터 t2시점까지의 기간에 캐패시터(C13)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)의 공진 전류를 일정 수준 증가시킴으로써 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)과 트랜지스터(Q11)간의 공진 전류, 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)과 캐패시터(C13)간의 공진 전류, 캐패시터(C12)와 트랜스포머(T12)의 1차측권선(L1)과 다이오드(D11)간의 공진 전류를 제어함으로써 출력전원 Vo의 전압 안정화를 이룰 수 있다.As described above, by increasing the resonance current of the capacitor C13 and the primary winding L1 of the transformer T12 in a period from the time t1 to the time t2, the primary winding of the capacitor C12 and the transformer T12 is increased. Resonant current between L1 and transistor Q11, primary side winding of capacitor C12 and transformer T12, resonant current between L1 and capacitor C13, primary winding of capacitor C12 and transformer T12 The voltage stabilization of the output power Vo can be achieved by controlling the resonance current between the L1 and the diode D11.

다음에 PWM 신호의 듀티가 달라지는 t0'시점부터 t4'시점까지의 기간동안의 동작도 상기한 바와 같이 이루어진다. 다만 t0'시점부터 t4'시점까지의 기간은 출력전원 Vo의 전압이 낮아질 경우 출력전압 검출부(206)에서 검출되는 출력 검출전압 Vf2이 낮아짐에 따라 PWM 제어부(212)에서 발생되는 PWM 신호의 온구간이 Td1에서 TD2로 커지는 예를 보인다. 이러한 경우 도 3(c)에서 보는 바와 같이 트랜스포머(L1)의 도통 전류가 ΔI만큼 증가하며 트랜지스터(Q11)의 콜렉터 전류도 더 증가한다. 이에따라 결과적으로 출력전원 Vo이 높아지게 됨으로써 안정화가 이루어진다. 만일 출력전원 Vo의 전압이 높아지면 이와 반대의 동작이 이루어진다. 이에따라 출력전원 Vo의 전압이 변동되어도 안정화가 이루어진다.Next, the operation for a period from the time t0 'to the time t4' at which the duty of the PWM signal varies is also performed as described above. However, in the period from time t0 'to time t4', when the voltage of the output power Vo decreases, the duration of the PWM signal generated by the PWM control unit 212 as the output detection voltage Vf2 detected by the output voltage detection unit 206 decreases. This example shows an increase from Td1 to TD2. In this case, as shown in FIG. 3C, the conduction current of the transformer L1 increases by ΔI and the collector current of the transistor Q11 further increases. As a result, the output power Vo becomes high, resulting in stabilization. If the voltage of the output power Vo increases, the opposite operation is performed. Accordingly, stabilization occurs even when the voltage of the output power Vo changes.

또한 입력전원 Vi의 전압이 낮아질 경우 입력전압 검출부(206)에서 검출되는 입력 검출전압 Vf1이 낮아지고 그에따라 FM 제어부(210)는 스위칭신호의 주파수를 낮춘다. 그러면 트랜지스터(Q12)의 온시간이 그만큼 더 길어짐으로써 피크전류, 즉 공진전류가 커짐에따라 출력전원 Vo의 전압이 높아진다. 이와달리 입력전원 Vi의 전압이 높아질 경우 입력전압 검출부(206)에서 검출되는 입력 검출전압 Vf1이 높아지고 그에따라 FM 제어부(210)는 스위칭신호의 주파수를 높인다. 그러면 트랜지스터(Q12)의 온시간이 그만큼 더 짧아짐으로써 공진전류가 작아짐에따라 출력전원 Vo의 전압이 낮아진다. 이에따라 입력전원 Vi이 변동되어도 안정화가 이루어진다.In addition, when the voltage of the input power source Vi decreases, the input detection voltage Vf1 detected by the input voltage detector 206 is lowered, and the FM controller 210 lowers the frequency of the switching signal. Then, as the on time of the transistor Q12 is longer, the voltage of the output power Vo increases as the peak current, that is, the resonance current increases. On the contrary, when the voltage of the input power source Vi is increased, the input detection voltage Vf1 detected by the input voltage detector 206 is increased, and accordingly, the FM controller 210 increases the frequency of the switching signal. Then, as the on-time of the transistor Q12 becomes shorter, the voltage of the output power Vo decreases as the resonance current decreases. As a result, stabilization occurs even when the input power source Vi varies.

따라서 입력전원 Vi의 전압에 따라 스위칭 주파수가 결정되는 FM 제어와 출력전원 Vo의 전압에 따라 스위칭 듀티가 결정되는 PWM 제어에 의해 안정화된 고전압 직류 출력전원 Vo을 발생한다. 이때 종래에 사용하였던 SMPS(102)와 전압 강압부(104)를 사용치 않고 1단의 안정화 구성을 가짐에 따라 구성이 보다 간단하게 되며 그에 따라 부품 수가 줄어듬에 따라 큰 전력 용량을 필요로 하는 경우에도 종래에 비해 사이즈가 적게 된다. 또한 스위칭 주파수 가변에 의해 출력 안정화와 듀티 가변에 의한 출력 안정화를 동시에 기함으로써 입력/출력의 변화폭이 큰 경우에도 안정화를 이룰 수 있다.Therefore, the high voltage DC output power Vo stabilized by the FM control in which the switching frequency is determined according to the voltage of the input power Vi and the PWM control in which the switching duty is determined by the voltage of the output power Vo are generated. At this time, the configuration is simpler by having a single-stage stabilization configuration without using the SMPS 102 and the voltage step-down part 104 used in the related art, whereby a large power capacity is required as the number of components is reduced. Even smaller than the conventional size. In addition, by stabilizing the output by the switching frequency and the stabilization of the output by the duty variable at the same time can be stabilized even if the variation of the input / output is large.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 특히 본 발명의 실시예에서는 출력전원의 전압 레벨에 대응되게 스위칭 듀티가 결정되는 PWM 제어와 입력전원의 전압 레벨에 대응되게 스위칭 주파수가 결정되는 FM 제어를 모두 적용하는 예를 들었으나, 입력의 변화폭이 크지 않은 경우에는 FM 제어는 생략할 수도 있다. 이러한 경우 입력전압 검출부(202) 및 FM 제어부(210)는 생략하는 대신에 일정 주파수의 스위칭신호를 트랜지스터(Q11)와 PWM 제어부(212)에 인가하면 된다. 또한 상용 교류 입력전원 ACin를 입력하는 경우에 입력 정류부(200)를 사용하는 예를 보였으나, 직류 입력전원 Vi을 바로 입력하는 경우에는 입력 정류부(200)는 사용할 필요가 없다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정하여져야 한다.Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Particularly, in the embodiment of the present invention, the PWM control in which the switching duty is determined to correspond to the voltage level of the output power and the FM control in which the switching frequency is determined to correspond to the voltage level of the input power are applied. If this is not large, the FM control may be omitted. In this case, instead of omitting the input voltage detector 202 and the FM controller 210, a switching signal of a predetermined frequency may be applied to the transistor Q11 and the PWM controller 212. In addition, the input rectifier 200 is used when the commercial AC input power ACin is input. However, when directly inputting the DC input power Vi, the input rectifier 200 does not need to be used. Therefore, the scope of the invention should not be defined by the described embodiments, but should be defined by the equivalent of claims and claims.

상술한 바와 같이 본 발명은 1단의 안정화 구성을 가짐에 따라 구성이 간단하게 되고 보다 그에 따라 부품 수가 줄어듬에 따라 큰 전력 용량을 필요로 하는 경우에도 종래에 비해 전체 크기가 작게 되는 잇점이 있다. 또한 스위칭 주파수 가변에 의해 출력 안정화와 듀티 가변에 의한 출력 안정화를 동시에 기함으로써 입력/출력의 변화폭이 큰 경우에도 안정화를 이룰 수 있다.As described above, the present invention has the advantage that the overall size is smaller than the conventional case even when a large power capacity is required as the configuration is simpler and the number of parts is reduced accordingly with a single-stage stabilizing configuration. In addition, by stabilizing the output by the switching frequency and the stabilization of the output by the duty variable at the same time can be stabilized even if the variation of the input / output is large.

Claims (6)

비안정화 직류 입력전원으로부터 안정된 고전압 직류 출력전원을 발생하는 고전압 전원회로에 있어서,In a high voltage power supply circuit which generates a stable high voltage DC output power supply from an unstable DC input power supply, 상기 출력전원의 전압 레벨에 대응하는 레벨의 출력 검출전압을 발생하는 출력전압 검출부와,An output voltage detector for generating an output detection voltage having a level corresponding to the voltage level of the output power; 일정 주파수의 스위칭신호에 동기된 동일한 주파수를 가지는 PWM신호를 상기 출력 검출전압 변동에 대응되는 듀티로 상기 스위칭신호의 온구간내에서 가변시켜 발생하는 PWM 제어부와,A PWM control unit which is generated by varying a PWM signal having the same frequency synchronized with a switching signal of a predetermined frequency within the warm period of the switching signal with a duty corresponding to the output detection voltage variation; 상기 트랜스포머의 1차측권선을 상기 스위칭신호에 의해 스위칭하여 상기 트랜스포머의 2차측권선에 상기 전압펄스신호를 유기시키며 상기 전압펄스신호의 레벨을 상기 PWM신호의 듀티에 따라 가변시키는 스위칭부와,A switching unit for switching the primary winding of the transformer by the switching signal to induce the voltage pulse signal on the secondary winding of the transformer and varying the level of the voltage pulse signal according to the duty of the PWM signal; 상기 트랜스포머의 1차측권선에 병렬로 접속되는 제1스위칭 소자와,A first switching element connected in parallel to the primary winding of the transformer, 상기 스위칭신호에 따라 상기 제1스위칭 소자를 스위칭시키는 스위칭 제어부와,A switching controller for switching the first switching element according to the switching signal; 상기 제1스위칭 소자와 병렬로 상기 입력전원측에 역방향으로 접속되는 다이오드와,A diode connected in a reverse direction to the input power supply side in parallel with the first switching element; 상기 제1스위칭 소자와 병렬로 접속되는 캐패시터와,A capacitor connected in parallel with the first switching element, 상기 입력전원측과 상기 트랜스포머의 1차측권선간에 접속되는 캐패시터와,A capacitor connected between the input power supply side and the primary winding of the transformer; 상기 입력전원측과 접지 사이에 역방향으로 직렬 접속되는 2개의 다이오드와,Two diodes connected in series in a reverse direction between the input power supply side and ground; 상기 2개의 다이오드간의 접속점과 접지 사이에 접속되며 상기 PWM신호에 의해 스위칭되는 제2스위칭 소자와,A second switching element connected between the connection point between the two diodes and the ground and switched by the PWM signal; 상기 트랜스포머의 1차측권선과 상기 제1스위칭 소자 및 캐패시터간의 접속점과 상기 제2스위칭 소자간에 제1권선이 접속되고 상기 제1스위칭 소자간에 제2권선이 접속되는 트랜스포머와,A transformer in which a connection point between the primary winding of the transformer, the first switching element and the capacitor, and a first winding are connected between the second switching element, and a second winding is connected between the first switching element; 상기 트랜스포머의 2차측권선에 유기되는 상기 전압펄스신호를 정류하여 상기 출력전원을 발생하는 출력 정류부를 구비함을 특징으로 하는 고전압 전원회로.And an output rectifier for rectifying the voltage pulse signal induced in the secondary winding of the transformer to generate the output power. 제1항에 있어서, 상용 교류 입력전원을 정류하여 상기 직류 입력전원을 제공하는 입력 정류부를 더 구비함을 특징으로 하는 고전압 전원회로.The high voltage power supply circuit according to claim 1, further comprising an input rectifier for rectifying commercial AC input power to provide the DC input power. 비안정화 직류 입력전원으로부터 안정된 고전압 직류 출력전원을 발생하는 고전압 전원회로에 있어서,In a high voltage power supply circuit which generates a stable high voltage DC output power supply from an unstable DC input power supply, 상기 입력전원의 전압 레벨에 대응하는 레벨의 입력 검출전압을 발생하는 입력전압 검출부와,An input voltage detector for generating an input detection voltage having a level corresponding to the voltage level of the input power source; 상기 출력전원의 전압 레벨에 대응하는 레벨의 출력 검출전압을 발생하는 출력전압 검출부와,An output voltage detector for generating an output detection voltage having a level corresponding to the voltage level of the output power; 상기 입력전원을 1차측권선에 입력하는 고압용 트랜스포머를 가지며 상기 입력 검출전압과 출력 검출전압을 입력하여, 상기 입력전원의 전압 변동에 대응하게 가변되는 주파수와 상기 출력전원의 전압 변동에 대응되게 가변되는 듀티에 따른 상기 1차측권선 스위칭에 의해 상기 트랜스포머의 2차측권선에 전압펄스신호를 유기시키고 정류하여 상기 출력전원을 발생하는 고전압 발생부를 구비함을 특징으로 하는 고전압 전원회로.It has a high voltage transformer for inputting the input power to the primary side winding, and inputs the input detection voltage and output detection voltage, and variable to correspond to the frequency and the voltage change of the output power that is variable corresponding to the voltage change of the input power And a high voltage generator configured to generate and output the output power by inducing and rectifying a voltage pulse signal on the secondary side winding of the transformer by the primary side winding switching according to the duty. 제3항에 있어서, 상기 고전압 발생부가,The method of claim 3, wherein the high voltage generating unit, 상기 입력전원의 전압 변동에 대응되게 가변되는 주파수의 스위칭신호를 발생하는 FM 제어부와,An FM controller for generating a switching signal of a frequency that is variable to correspond to the voltage variation of the input power source; 상기 스위칭신호에 동기된 동일한 주파수를 가지는 PWM신호를 상기 출력전원의 전압 변동에 대응되는 듀티로 상기 스위칭신호의 온구간내에서 가변시켜 발생하는 PWM 제어부와,A PWM controller which is generated by varying a PWM signal having the same frequency synchronized with the switching signal within a warm period of the switching signal with a duty corresponding to a voltage variation of the output power; 상기 트랜스포머의 1차측권선을 상기 스위칭신호에 의해 스위칭하여 상기 트랜스포머의 2차측권선에 상기 전압펄스신호를 유기시키며 상기 전압펄스신호의 레벨을 상기 PWM신호의 듀티에 따라 가변시키는 스위칭부와,A switching unit for switching the primary winding of the transformer by the switching signal to induce the voltage pulse signal on the secondary winding of the transformer and varying the level of the voltage pulse signal according to the duty of the PWM signal; 상기 트랜스포머의 2차측권선에 유기되는 상기 전압펄스신호를 정류하여 상기 출력전원을 발생하는 출력 정류부를 구비함을 특징으로 하는 고전압 전원회로.And an output rectifier for rectifying the voltage pulse signal induced in the secondary winding of the transformer to generate the output power. 제4항에 있어서, 상기 스위칭부가,The method of claim 4, wherein the switching unit, 상기 트랜스포머의 1차측권선에 병렬로 접속되는 제1스위칭 소자와,A first switching element connected in parallel to the primary winding of the transformer, 상기 스위칭신호에 따라 상기 제1스위칭 소자를 스위칭시키는 스위칭 제어부와,A switching controller for switching the first switching element according to the switching signal; 상기 제1스위칭 소자와 병렬로 상기 입력전원측에 역방향으로 접속되는 다이오드와,A diode connected in a reverse direction to the input power supply side in parallel with the first switching element; 상기 제1스위칭 소자와 병렬로 접속되는 캐패시터와,A capacitor connected in parallel with the first switching element, 상기 입력전원측과 상기 트랜스포머의 1차측권선간에 접속되는 캐패시터와,A capacitor connected between the input power supply side and the primary winding of the transformer; 상기 입력전원측과 접지 사이에 역방향으로 직렬 접속되는 2개의 다이오드와,Two diodes connected in series in a reverse direction between the input power supply side and ground; 상기 2개의 다이오드간의 접속점과 접지 사이에 접속되며 상기 PWM신호에 의해 스위칭되는 제2스위칭 소자와,A second switching element connected between the connection point between the two diodes and the ground and switched by the PWM signal; 상기 트랜스포머의 1차측권선과 상기 제1스위칭 소자 및 캐패시터간의 접속점과 상기 제2스위칭 소자간에 제1권선이 접속되고 상기 제1스위칭 소자간에 제2권선이 접속되는 트랜스포머를 구비함을 특징으로 하는 고전압 전원회로.And a transformer having a first winding connected between the primary winding of the transformer, the connection point between the first switching element and the capacitor, and the first winding connected between the second switching element, and a second winding connected between the first switching element. Power circuit. 제5항에 있어서, 상용 교류 입력전원을 정류하여 상기 직류 입력전원을 제공하는 입력 정류부를 더 구비함을 특징으로 하는 고전압 전원회로.The high voltage power supply circuit according to claim 5, further comprising an input rectifier for rectifying commercial AC input power to provide the DC input power.
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