KR0138306B1 - 영전압 스위칭 제어회로 - Google Patents

영전압 스위칭 제어회로

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KR0138306B1 KR1019940034245A KR19940034245A KR0138306B1 KR 0138306 B1 KR0138306 B1 KR 0138306B1 KR 1019940034245 A KR1019940034245 A KR 1019940034245A KR 19940034245 A KR19940034245 A KR 19940034245A KR 0138306 B1 KR0138306 B1 KR 0138306B1
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Abstract

본 발명은 영전압 스위칭 제어회로를 공개한다. 그 회로는 영전압을 스위칭하기 위한 영전압 스위칭 수단; 전원 접지단자에 연결된 애노우드와 신호 접지 단자에 연결된 캐소우드를 가진 제1정류수단, 상기 전원 접지단자에 연결된 캐소우드와 상기 신호 접지단자에 연결된 애노우드를 가진 제2정류수단, 상기 제1정류수단의 애노우드에 연결된 음전극을 가진 오프셋 전압원, 상기 오프셋 전압의 양전극에 연결된 네거티브 입력단자와 상기 신호 접지단자에 연결된 포지티브 입력단자를 가진 제1비교수단, 및 상기 비교수단의 출력신호를 입력하는 세트단자를 가진 RS래치로 구성된 영전압 보호수단; 및 소정의 주파수로 발진하기 위한 발진기, 상기 발진기의 출력신호가 인가되는 네거티브 입력단자와 기준전압이 인가되는 포지티브 입력단자와 그 출력신호를 상기 RS래치의 리세트 입력단자에 인가하는 제2비교수단, 상기 RS래치의 출력신호와 상기 제2비교수단의 출력신호를 논리합하여 전압을 출력하기 위한 OR게이트, 상기 OR게이트의 출력신호를 입력하는 D플립플롭, 상기 D플립플롭의 출력신호를 입력하여 제1, 제2출력신호를 발생하는 출력수단을 구비한 제어수단으로 구성되어 있다. 따라서, 정확한 영전압 스위칭 동작을 수행할 수 있다.

Description

영전압 스위칭 제어회로
제1a도는 종래의 영전압 스위칭 제어회로의 회로도이다.
제1b도는 제1a도에 나타낸 영전압 스위칭 제어회로의 부하전류(iL)의 파형을 나타내는 것이다.
제2도는 본 발명의 제1실시예의 영전압 스위칭 제어회로의 회로도이다.
제3도는 본 발명의 제2실시예의 영전압 스위칭 제어회로의 회로도이다.
제4도는 본 발명의 제3실시예의 영전압 스위칭 제어회로의 회로도이다.
제5A-5D도는 영전압 스위칭 동작이 깨지는 경우의 동작을 설명하기 위한 동작 파형도이다.
제6A-I도는 본 발명의 영전압 스위칭 제어회로의 동작을 설명하기 위한 각 부의 출력 파형도이다.
제7도는 본 발명의 제4실시예의 영전압 스위칭 제어회로의 회로도이다.
제8도는 본 발명의 제5실시예의 영전압 스위칭 제어회로의 회로도이다.
제9도는 본 발명의 제6실시예의 영전압 스위칭 제어회로의 회로도이다.
제10도는 본 발명의 제7실시예의 영전압 스위칭 제어회로의 회로도이다.
제11A-F도는 제 7도에 나타낸 영전압 스위칭 제어회로의 동작을 설명하기 위한 동작 파형도이다.
제12도는 다이오우드(D2)의 갯수에 따른 주파수의 변화를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 영전압 스위칭(zero voltage switching)제어방법 및 회로에 관한 것이다.
제1A도는 영전압 스위칭 방식의 공진형 하프 브리지 정정기의 회로도이다.
제1A도에 있어서, 전원전압(VDD),스위칭 트랜지스터(T1,T2), 1차 권선, 2차 권선, 다이오우드(d3,d4), 공진 커패시터(Cr,C3,C4), 공진 인덕터(Lr), 캐패시터(C1및C2), 및 부하저항(RL)으로 구성되어 있다.
제1B도는 제1A도에 나타낸 영전압 스위칭방식의 공진형 하프 브리지 컨버터의 공진 인덕터 Lr에 흐르는 전류(iL)의 파형을 나타내는 것이다. 제1B도에서, 시간(t1)은 스위칭 트랜지스터가 T1이나 T2가 턴 오프하는 시점이고 시간(t1)과 시간(t2)의 사이(td1)에서 캐패시터(C1,C2)가 충전과 방전을 일으키는 구간을 나타내고, 시간(t2)와 시간(t3)의 사이(td2)에서 다이오우드(d3)이나 다이오우드(d2)가 온되는 구간으로 이 구간에서 스위칭 트랜지스터(T1이나T2)가 턴온되어야만 영전압 스위칭이 보장되는 구간을 나타내는것이다.
제1A도와 제1B도를 참고로 하여 본 발명의 영전압 스위칭 제어회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
종래의 영전압 스위칭 방법은 제1B도의 공진 전류(iL)의 크기를 감지하여 전류가 0가 되기 이전에 스위칭 트랜지스터(T1이나T2)를 온시켜 영전압 스위칭 동작을 하도록 되어 있다. 그러나, 이방법은 부하변동에 따른 공진 전류의 하강 기울기가 달라짐에 따라 주 스위칭 트랜지스터(T1,T2)의 양단 전압 충전시간이 달라져 영전압 스위칭 동작이 보장되지 않아 실용상 문제점을 항상 내포하고 있다. 따라서, 공진형 컨버터(resonant converter)의 장점인 고효율 고주파 스위칭 동작을 실현하기가 매우 곤한하다는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명의 목적은 입력전압 변동과 광범위의 부하변동에도 영전압 스위칭 동작을 보장하여 스위칭 트랜지스터의 스위칭 손실을 최소화할 수 있는 영전압 스위칭 제어회로를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 영전압 스위칭 제어회로는 영전압을 스위칭하기 위한 영전압 스위칭 수단; 전원 접지단자에 연결된 애노우드와 신호 접지단자에 연결된 캐소우드를 가진 제1정류수단, 상기 전원 접지단자에 연결된 캐소우드와 상기 신호 접지단자에 연결된 애노우드를 가진 제2정류수단, 상기 제1정류수단의 애노우드에 연결된 음전극을 가진 오프셋 전압원, 상기 오프셋 전압의 양전극에 연결된 네거티브 입력단자와 상기 신호 접지단자에 연결된 포지티브 입력단자를 가진 제1비교수단, 및 상기 비교수단의 출력신호를 입력하는 세트단자를 가진 RS래치로 구성된 영전압 보호수단; 및 소정의 주파수로 발진하기 위한 발진기, 상기 발진기의 출력신호가 인가되는 네거티브 입력단자와 기준전압이 인가되는 포지티브 입력단자와 그 출력신호를 상기 RS래치의 리세트 입력단자에 인가하는 제2비교수단, 상기 RS래치의 출력신호와 상기 제2비교수단의 출력신호를 논리합하여 전압을 출력하기 위한 OR게이트, 상기 OR게이트의 출력신호를 입력하는 D플립플롭, 상기 D플립플롭의 출력신호를 입력하여 제1,제2출력신호를 발생하는 출력수단을 구비한 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 영전압 스위칭 제어방법 및 회로를 설명하면 다음과 같다.
제2도는 본 발명의 제1실시예의 영전압 스위칭 제어회로의 회로도이다.
제2도에 나타낸 영전압 스위칭 제어회로는 영전압 스위칭부(1), 영전압 스위칭 보호부(2), 및 제어부(3)으로 구성되어 있다. 영전압 스위칭부(1)는 전원전압(VDD)과 전원접지단자(PGND)사이에 직렬 연결된 스위칭 트랜지스터(T1,T2), 스위칭 트랜지스터(T1,T2)의 각각의 스위칭 트랜지스터(T1,T2)의 게이트와 소오스 전극사이에 연결되고 2차권선을 형성하는 2차 권선, 상기 2차 권선의 반대편에 형성되고 출력전압(OUT1,OUT2)이 인가되는 1차 권선, 전원전압(VDD)과 전원 접지단자(PGND)사이에 직렬연결되고 그 공통점이 상기 스위칭 트랜지스터(T1,T2)의 공통점에 연결되는 캐패시터(C1,C2), 전원전압과 전원 접지단자(PGND)사이에 직렬연결되는 캐패시터(C3,C4), 캐패시터(C1,C2)와 캐패시터(C3,C4)의 공통점에 직렬 연결된 인덕터(Lr)과 부하 저항(RL), 부하 저항(RL)과 병렬 연결된 캐패시터(Cr)로 구성되어 있다.
영전압 스위칭 보호부(2)는 전원 접지단자(PGND)에 연결된 애노우드와 신호 접지단자(SGND)에 연결된 캐소우드를 가진 다이오우드(D1),전원 접지단자(PGND)에 연결된 캐소우드와 신호 접지단자(SGND)에 연결된 애노우드를 가진 다이오우드(D2), 다이오우드(D1)의 애노우드에 연결된 음전극을 가진 오프셋 전압원(Voffset)의 오프셋 전압(VOFFSET)의 양전극에 연결된 네거티브 입력단자와 신호 접지단자(SGND)에 연결된 포지티브 입력단자를 가진 비교기(10), 비교기(10)의 출력신호를 입력하는 세트단자(S)를 가진 RS래치(13)으로 구성되어 있다.
제어부(3)는 소정의 주파수로 발진하기 위한 발진기(11), 발진기(11)의 출력신호(V0)가 인가되는 네거티브 입력단자와 기준전압(Vr)이 인가되는 포지티브 입력단자와 그 출력신호(V1)를 RS래치(13)의 리세트 입력단자에 인가하는 비교기(12), RS래치(13)의 출력신호(V3)와 비교기(12)의 출력신호(V1)를 논리합하여 전압(V4)를 출력하기 위한 OR게이트(14), OR게이트(14)의 출력신호를 입력하는 D플립플롭(15), D플립플롭(15)의 출력신호를 입력하여 출력신호(OUT1,OUT2)를 발생하는 출력단(16)으로 구성되어 있다.
제3도는 본 발명의 제2실시예의 영전압 스위칭 제어회로의 회로도이다.
제3도에 나타낸 영전압 스위칭 제어회로는 제2도에 나타낸 영전압 스위칭 제어부(2)의 다이오우드(D1,D2)를 제거하고 저항(Rt)를 신호 접지단자(SGND)와 전원 접지단자(PGND)사이에 연결하여 구성한 것이다.
제4도는 본 발명의 제3실시예의 영전압 스위칭 제어회로의 회로도이다.
제4도에 나타낸 영전압 스위칭 제어회로는 제3도에 나타낸 영전압 스위칭 제어부(2)의 저항(Rt)와 동일하고, 신호접지단자(SGND)와 오프셋 전압(Voffset)의 양전극사이에 캐패시터(Cc)를 연결하고, 전원 접지단자(PGND)와 오프셋 전압(Voffset)의 양전극사이에 저항(Rc)를 연결하여 구성한 것이다.
제5A-5D도는 영전압 스위칭 동작이 깨지는 경우의 동작을 설명하기 위한 동작 파형도이다. 제5A도는 수위칭 트랜지스터(T1,T2)공통점의 전압(Vg)를 나타내는 것이고, 제5B도는 인덕터(Lr)을 통하여 흐르는 전류(iL)의 파형을 나타내는 것이고 제5C도는 발진기의 출력신호(V0)의 파형을 나타내는 것이고, 제5D도는 비교기12의 출력파형을 나타내는 것이다.
제2도에 나타낸 본 발명의 영전압 스위칭 회로와 제5A-D도를 이용하여 그 동작을 설명하면 다음과 같다.
영전압 스위칭이 보장되는 조건은 전류(iL)이 영점(Z)을 지나기 전에 스위칭 트랜지스터(T1,T2)가 온되는 것인데 제5B도의 파형에서 전류(iL)이 영점(Z)을 지난 후에 스위칭 트랜지스터(T1,T2)가 온하므로써 전압(Vg)의 옳지않은 전압 유기를 가져와 스위칭 전력 손실(power loss)이 발생하게 되어 결국 스위칭 트랜지스터(T1,T2)에 스트레스(stress)를 주게 된다.
이와같은 영전압 스위칭부(1)의 동작을 보호하기 위하여 영전압 스위칭 보호부(2), 및 제어부(3)의 동작을 제6A-I도의 파형도를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 제6A도는 스위칭 트랜지스터(T1,T2)의 공통점의 전압(Vg)의 파형을 나타내는 것이고, 제6B도는 인덕터(Lr)를 통하여 흐르는 전류(iL)의 파형을 나타내는 것이고, 제6C도는 발진기(11)의 출력신호(V0)의 파형을 나타내는 것이고, 제6D도는 비교기(12)의 출력신호(V1)의 파형을 나타내는 것이고, 제6E도는 비교기의(10)의 출력신호(V2)의 파형을 나타내는 것이고, 제6F도는 RS래치(13)의 출력신호(V3)의 파형을 나타내는 것이고, 제6G도는 OR게이트(14)의 출력신호(V4)의 파형을 나타내는 것이고,제6H-6I도는 출력단(16)을 통하여 출력되는 출력신호(OUT1) 및 출력신호(OUT2)의 파형을 나타내는 것이다.
영전압 스위칭 보호부(2) 및 제어부(3)의 동작을 제 6A-I도를 이용하여 설명하면 다음과 같다.
구간(M1)에서, 스위칭 트랜지스터(T1,T2)의 공통점의 전압(Vg)가 하이레벨이기 때문에, 스위칭 트랜지스터(T1)이 온되고, 스위칭 트랜지스터(T2)는 오프된다. 그리고, 다이오우드(D1)은 온된다.
구간(M2)는 스위칭 트랜지스터(T1,T2)의 공통점의 전압(Vg)가 로우레벨로 하강하느 구간으로 캐패시터(C1,C2)가 충방전하는 구간으로 프리휠링(freewheeling)하여 전원 접지전압(PGND)에 걸리는 전압(Vt)은 0가 된다.
구간(M3)에서, 스위칭 트랜지스터(T1,T2)의 공통점의 전압(Vg)가 로우레벨이므로, 다이오우드(d4)가 도통하고, 또한, 다이오우드(D2)가 도통한다. 이 때, 전원 접지전압(PGND)에 거리는 전압(Vt)는 -VD2으로 된다. (여기에서, VD2는 다이오우드의 순방향 전압을 나타내는 것으로, 약 0.7V의 값을 말한다.)
구간(M4)에서, 스위칭 트랜지스터(T1,T2)의 공통점의 전압(Vg)가 로우레벨이므로, 스위칭 트랜지스터(T2)가 온되고, 다이오우드(D1)이 도통한다. 이 때, 전원 접지단자(Vt)에 걸리는 전압(Vt)는 VD1이 된다.
구간(M5)는 스위칭 트랜지스터(T1,T2)의 공통점의 전압(Vg)가 하이레벨로 상승하는 구간이므로, 캐패시터(C1,C2)가 충, 방전하는 구간으로 프리휠링하여 전원 접지전압(PGND)에 걸리는 전압(Vt)는 0V가 된다.
구간(M6)에서, 스위칭 트랜지흐터(T1,T2)의 공통점의 전압(Vg)가 하이레벨이므로, 다이오우드(d3)가 도통하고, 다이오우드(D2)가 도통한다. 이때, 전원 접지전압(PGND)에 걸리는 전압(Vt)은 -VD2가 된다.
발진기(11)은 제6C도에 나타낸 것과 같은 톱니파(Vo)를 발생한다. 비교기(12)는 발진기의 출력신호(Vo)와 기준전압(Vr)을 비교하여 전압(Vo)가 기준전압(Vr)보다 작은 경우에는 하이레벨을 출력하고, 전압(Vo)가 전압(Vc)보다 큰 경우에는 로우레벨을 출력한다. 즉, 제6D도에 나타낸 것과 같은 파형을 출력한다. 비교기(10)는 -오프셋 전압(-Voffset)이 전압(Vt)보다 큰 경우레 하이레벨을 출력한다. 즉, 제6E도에 나타낸 것과 같은 파형을 출력하게 된다. 전압(Vg)는 스위칭 트랜지스터(T1,T2)의 동작에 의해 전원전압(VDD)와 접지전압(Ground)를 오르내리게 되면 인덕터(Lr)과 캐패시터(Cr)은 공진 인덕터와 공진 캐패시터이다. RS래치(13)는 세트 입력단자(S)로 전압(V2)를 입력하고, 리세트 입력단자(R)로 전압(V1)을 이력하여 전압(V3)를 출력한다. 즉, 제6F도에 나타낸 것과 같은 파형을 출력한다. 제6F도에서 빗금친 부분은 래치가 하이레벨을 유지하는 구간이다. OR게이트(14)는 전압(V1)과 전압(V3)를 논리합하여 전압(V4)를 출력한다. 즉 제6G도에 나타낸 것과 같은 파형을 출력한다. 제6G도에 나타낸 파형에서 +Δ 증가한 듀티(duty)를 나타내는 것이다. 제6H도에 나타낸 파형은 출력단(16)으로부터 출력되는 출력신호(OUT1)의 파형을 나타내는 것이고, 제6I도에 나타낸 파형은 출력단(16)으로 부터 출력되는 출력신호(OUT2)의 파형을 나타내는 것이다.
전류((iL)이 구간(M2,M3)을 통하여 하강하고 있을 때 톱니파의 방전시간(t1)이 전류(iL)이 영점을 지난 후에 나타나면 스위칭 트랜지스터(T1,T2)를 온시키는 출력 동작신호가 늦게되어 영전압 스위칭이 깨지는 현상이 발생한다. 이런 문제로 영전압 스위칭이 깨지는 것을 방지하기 위해 영전압 스위칭 보호부(2)에서는 전압(Vt)의 상태를 감지하여 다이오우드(D2)가 도통되는 시간, 즉, 구간(M3,M6)의 시작시간에서 미리 스위칭 트랜지스터(T1,T2)를 온시켜 전압(Vg)가 영인 조건에서 스위칭이 일어나도록 하여 전력 손실 없이 스위칭 동작을 하게 한다.
RS래치의 출력신호(V3)는 세트 입력신호(V2)를 따르는데, 전압(V2)가 하이 레벨일 때, 리세트 신호가 없으면, 전압(V3)도 하이레벨의 상태를 유지하고, 리세트 신호가 입력되면 전압(V3)는 로우레벨이 된다. 전압(V2)가 로우레벨일 때는 리세트 입력에 관계없이 전압(V3)는 로우레벨을 유지한다.
이러한 일련의 동작을 통한 RS래치 출력신호(V3)와 비교기(12)의 출력신호(V1)이 OR게이트(14)를 통해 스위칭 듀티를 조절함으로써 전류(iL)이 영점을 지나기 전에 스위칭 트랜지스터를 다이오우드(D2)가 도통하는 구간(M3)에서 온시켜 스위칭시 전력 손실이 없는 영전압 스위칭 동작을 하게한다.
제7도는 본 발명의 제4실시예의 영전압 스위칭 제어회로의 회로도이다.
제7도에 나타낸 영전압 스위칭 제어회로는 제2도에 나타낸 영전압 스위칭부(1)의 구성은 동일하고, 영전압 보호부(2)의 구성이 신호 접지전압(SGND)에 연결된 음극과 전원 접지전압(PGND)에 연결된 양극을 가진 다이오우드(D1), 다이오우드(D1)과는 다른 방향으로 병렬로 연결된 n개의 직렬 연결된 다이오우드(D2), 다이오우드(D1)의 양극에 연결된 일측을 가진 저항(Rt)로 구성되고, 제어부(3)의 구성은 접지에 연결된 일측을 가진 캐패시터(Ct), 저항(Rt)의 타측에 연결된 일 입력단자와 캐패시터(Ct)의 타측에 연결된 타 입력단자를 가진 발진기(100), 발진기(100)의 출력신호(V1)를 입력하는 음 입력단자와 기준전압(Vr)을 입력하는 양 입력단자를 가진 비교기(110). 비교기(110)의 출력신호(V2)를 입력하는 D플립플롭(120), D플립플롭(120)의 출력신호를 입력하여 출력신호(OUT1,OUT2)를 발생하는 출력단(130)으로 구성되어 있다.
제8도는 본 발명의 제5실시예의 영전압 스위칭 제어회로의 회로도이다.
제8도에 나타낸 영전압 스위칭 제어회로의 구성은 제7도에 나타낸 영전압 스위칭부(1), 제어부(3)의 동작과 동일하고, 영전압 스위칭 보호부(2)의 구성은 신호 접지전압(SGND)에 연결된 음극과 전원 접지전압(PGND)에 연결된 양극을 가진 다이오우드(D1), 다이오우드(D1)과는 다른 방향으로 병렬로 연결된 n개의 직렬 연결된 다이오우드(D2)와 저항(R2), 다이오우드(D1)의 양극에 연결된 일측을 가진 저항(Rt)로 구성되어 있다.
제9도는 본 발명의 제6실시예의 영전압 스위칭 제어회로의 회로도이다.
제9도에 나타낸 영전압 스위칭 제어회로는 제2도에 나타낸 영전압 스위칭부(1), 및 제어부(3)의 구성과 동일하고, 영전압 보호부(2)의 구성은 제7도에 나타낸 다이오우드(D1,D2)의 구성에 전원 접지전압(PGND)과 다이오우드(D2)의 공통점에 일측을 가진 저항(Rf)과, 저항(Rf)에 병렬연결된 캐패시터(Cf), 저항(Rf)과 캐패시터(Cf)의 공통점에 연결된 일측을 가진 저항(Rt)로 구성되어 있다.
제10도는 본 발명의 제7실시예의 영전압 스위칭 제어회로의 회로도이다.
제10도에 나타낸 영전압 스위칭 제어회로 또한, 제2도에 나타낸 영전압 스위칭부(1), 및 제어부(3)의 구성과 동일하고, 영전압 보호부(2)의 구성은 신호 접지전압(SGND)에 연결된 음극과 전원 접지전압(PGND)에 연결된 양극을 가진 제너 다이오우드(Vzener), 제너 다이오우드(Vzener)의 방향과 동일한 방향으로 병렬 연결된 다이오우드(D1), 및 다이오우드(D1)의 양극에 연결된 일측을 가진 저항(Rt)로 구성되어 있다.
제11A-F도는 제7도에 나타낸 영전압 스위칭 제어회로의 동작을 설명하기 위한 동작 파형도이다.
제11A도는 스위칭 트랜지스터(T1,T2)의 공통점의 전압(Vg)의 파형을 나타내는 것이고, 제11B도는 인덕터(Lr)을 통하여 흐르는 전류(iL)의 파형을 나타내는 것이고, 제11C도는 발진기(100)의 출력신호(V1)을 나타내는 파형이고, 제11D도는 비교기(110)의 출력신호(V2)의 파형이고, 제11E도는 출력단(130)의 출력신호(OUT1)의 파형이고, 제11F도는 출력단(130)의 출력신호(OUT2)의 파형을 나타내는 것이다.
제11A-F도를 이용하여 제7도에 나타낸 영전압 스위칭 제어회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
제7도에 나타낸 전류(iL)이 구간(M2,M3)에서 하강하고 있을 때 제6B및 제6C도와 같이 톱니파의 방전시간(t1)이 전류(iL)이 영점을 지난 후에 나타나면 스위칭 트랜지스터(T1,T2)를 온시키는 출력 동작신호가 늦게되어 영전압 스위칭 동작이 깨지는 현상이 발생한다. 이런 문제로 영전압 스위칭 동작이 깨지는 것을 방지하기 위해 영전압 보호부(2)에서는 다이오우드(D1,D2), 저항(Rt)를 통한 전류변화로 주파수를 변동시켜 데드 타임을 조절함으로써 스위칭 트랜지스터(T1,T2)가 구간(M3,M6)에서 미리 온되어 스위칭 트랜지스터(T1,T2)의 공통점의 전압(Vg)이 영인 조건에서 스위칭이 일어나도록 하여 전력 손실없이 스위칭 동작을 하게 된다.
즉, 영전압 스위칭 보호부(2)의 다이오우드(D2)의 갯수와 저항(Rt)에 따라 전류의 변화량 즉, 주파수의 변화가 달라지게 된다. 제12도는 다이오우드(D2)의 갯수에 따른 주파수의 변화를 나타내는 그래프이다. 제12도에 있어서, 1번으로 표시한 것이 다이오우드(D2)의 갯수가 많은 경우의 그래프이고, 4번으로 표시한 것이 다이오우드(D2)의 갯수가 작은 경우의 그래프이다. 즉, 다이오우드(D2)의 갯수를 비교하여 보면, 1234으로 표시할 수 있다. 다이오우드(D2)의 갯수를 조절하거나, 저항을 달아 줌으로써 주파수를 변화시켜 데드 타임의 폭이 조절되고 이를 통해 영전압 스위칭 제어가 가능해진다.
이제, 구간별로 제7도에 나타낸 영전압 스위칭 제어회로의 동작을 제11A-F도를 이용하여 설명하면 다음과 같다.
구간(M1)에서 스위칭 트랜지스터(T1)이 온되어 다이오우드(D1)이 순방향으로 도통하는 구간으로 전압(Vt)는 다이오우드(D1)의 순방향 전압(VD1)으로 저항(Rt)를 통해의 전류가 흐른다.
구간(M2)에서 캐패시터(C1,C2)가 충전과 방전을 하는 구간으로 프리휠링하여 전압(Vt)의 전압은 0V가 된다. 저항(Rt)를 통해
구간(M3)에서 다이오우드(D2)가 순방향으로 도통하는 구간으로 전압(Vt)는 VD(N+1)로 저항(Rt)를 통해서의 전류가 흐른다. 여기에서, Vref는 IC내부에서 결정되는 전압이고, N = 0,1,2,3,...이다.
이후 상기 단계를 반복적으로 수행하게 되는데 이때의 전류의 변화는 주파수를 결정한다. 그 관계는로 부터가 된다. 특히 구간(M3)에서 급격한 기울기를 갖는 이유는 이 구간에서 전류(I3)가 급격히 커지게 되고 따라서 주파수도 급격히 변하는 것을 이용하여 데드 타임이 조절되어 영전압 스위칭 제어가 가능해진다.
따라서, 본 발명의 영전압 스위칭 제어회로는
전압(Vt)를 감지하므로 기존의 공진전류를 감지하는 것보다 훨씬 간단하고 정확한 영전압 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
입력 전압 변동과 광범위의 부하변동에고 영전압 승위칭 동작을 보장하여 주 스위칭 전력소자의 스위칭 손실을 최소화할 수 있다.

Claims (8)

  1. 영전압을 스위칭하기 위한 영전압 스위칭 수단; 전원 접지단자에 연결된 애노우드와 신호 접지단자에 연결된 캐소우드를 가진 제1정류수단; 상기 전원 접지단자에 연결된 캐소우드와 상기 신호 접지단자에 열견된 애노우드를 가진 제2정류수단; 상기 제1정류수단의 애노우드에 연결된 음전극을 가진 오프셋 전압원; 상기 오프셋 전압의 양전극에 연결된 네거티브 입력단자와 상기 신호 접지단자에 연결된 포지티브 입력단자를 갖고, 상기 입력 단자들을 통하여 입력된 신호의 비교 결과를 하이 또는 로우 레벨의 신호로서 출력하는 제1비교수단; 상기 비교수단의 출력신호를 입력하는 세트단자를 가진 RS래치로 구성된 영전압 보호수단; 소정의 주파수로 발진하기 위한 발진기; 상기 발진기의 출력신호가 인가되는 네거티브 입력단자와 기준전압이 인가되는 포지티브 입력단자를 갖고, 상기 입력 단자들을 통하여 입력된 신호의 비교 결과를 하이 또는 로우 레벨의 신호로서 상기 RS래치의 리세트 입력단자로 출력하는 제2비교수단; 상기 RS래치의 출력신호와 상기 제2비교수단의 출력신호를 논리합하고, 상기 논리합된 결과를 출력하는 OR게이트; 상기 OR게이트의 출력신호를 데이타 입력하는 D플립플롭; 상기 D플립플롭의 출력신호를 입력하여 제1, 제2출력신호를 발생하는 출력수단을 구비한 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭 제어회로.
  2. 영전압을 스위칭하기 위한 영전압 스위칭 수단; 전원 접지단자와 신호 접지단자사이에 연결된 제1저항; 상기 전원 접지단자에 연결된 음전극을 가진 오프셋 전압원; 상기 오프셋 전압의 양전극에 연결된 네거티브 입력단자와 상기신호 접지단자에 연결된 포지티브 입력단자를 가진 제1비교수단; 상기 비교수단의 출력신호를 입력하는 세트단자를 가진 RS래치로 구성된 영전압 보호수단; 소정의 주파수로 발진하기 위한 발진기; 상기 발진기의 출력신호가 인가되는 네거티브 입력단자와 기준전압이 인가되는 포지티브 입력단자와 그 출력신호를 상기 RS래치의 리세트 입력단자에 인가하는 제2비교수단; 상기 RS래치의 출력신호와 상기 제2비교수단의 출력신호를 논리합하여 전압을 출력하기 위한 OR게이트; 상기 OR게이트의 출력신호를 입력하는 D플립플롭; 상기 D플립플롭의 출력신호를 입력하여 제1, 제2출력신호를 발생하는 출력수단을 구비한 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭 제어회로.
  3. 영전압을 스위칭하기 위한 영전압 스위칭 수단; 전원 접지단자와 신호 접지단자사이에 연결된 제1저항; 상기 전원 접지단자와 신호 접지단자사이에 직렬 연결된 제2저항과 캐패시터; 상기 제2저항과 캐패시터의 공통점에 연결된 음전극을 가진 오프셋 전압원; 상기 오프셋 전압의 양전극에 연결된 네거티브 입력단자와 상기신호 접지단자에 연결된 포지티브 입력단자를 가진 제1비교수단; 상기 비교수단의 출력신호를 입력하는 세트단자를 가진 RS래치로 구성된 영전압 보호수단; 소정의 주파수로 발진하기 위한 발진기; 상기 발진기의 출력신호가 인가되는 네거티브 입력단자와 기준전압이 인가되는 포지티브 입력단자와 그 출력신호를 상기 RS래치의 리세트 입력단자에 인가하는 제2비교수단; 상기 RS래치의 출력신호와 상기 제2비교수단의 출력신호를 논리합하여 전압을 출력하기 위한 OR게이트; 상기 OR게이트의 출력신호를 입력하는 D플립플롭; 상기 D플립플롭의 출력신호를 입력하여 제1, 제2출력신호를 발생하는 출력수단을 구비한 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭 제어회로.
  4. 영전압을 스위칭하기 위한 영전압 스위칭 수단; 신호 접지전압에 연결된 음극과 전원 접지전압에 연결된 양극을 가진 제1정류수단; 상기 제1정류수단과는 다른 방향으로 병렬로 연결된 n개의 직렬 연결된 제 2정류수단; 상기 제1정류수단의 양극에 연결된 일측을 가진 제1저항을 구비한 영전압 보호수단; 접지에 연결된 일축을 가진 캐패시터; 상기 제1저항의 타측에 연결된 일 입력단자와 상기 캐패시터의 타측에 연결된 타 입력단자를 가진 발진기; 상기 발진기의 출력신호를 입력하는 음 입력단자와 기준전압을 입력하는 양 입력단자를 가진 비교수단; 상기 비교수단의 출력신호를 입력하는 D플립플롭; 상기 D플립플롭의 출력신호를 입력하여 제1,2출력신호를 발생하는 출력수단을 구비한 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭 제어회로.
  5. 영전압을 스위칭하기 위한 영전압 스위칭 수단; 신호 접지전압에 연결된 음극과 전원 접지전압에 연결된 양극을 가진 제1정류수단; 상기 제1정류수단과는 다른 방향으로 병렬로 연결된 n개의 직렬 연결된 제2정류수단 및 제1저항; 상기 전원 접지전압에 연결된 일측을 가진 제2저항을 구비한 영전압 보호수단; 접지에 연결된 일측을 가진 캐패시터; 상기 제1저항의 타측에 연결된 일 입력단자와 상기 캐패시터의 타측에 연결된 타 입력단자를 가진 발진기; 상기 발진기의 출력신호를 입력하는 음 입력단자와 기준전압을 입력하는 양 입력단자를 가진 비교수단; 상기 비교수단의 출력신호를 입력하는 D플립플롭; 상기 D플립플롭의 출력신호를 입력하여 제1,2출력신호를 발생하는 출력수단을 구비한 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭 제어회로.
  6. 영전압을 스위칭하기 위한 영전압 스위칭 수단; 신호 접지전압에 연결된 음극과 전원 접지전압에 연결된 양극을 가진 제1정류수단; 상기 제1정류수단과는 다른 방향으로 병렬로 연결된 n개의 직렬 연결된 제2정류수단 및 제1저항; 상기 전원 접지전압과 접지사이에 연결된 캐패시터; 상기 전원 접지전압에 연결된 일측을 가진 제2저항을 구비한 영전압 보호수단; 접지에 연결된 일측을 가진 캐패시터; 상기 제1저항의 타측에 연결된 일 입력단자와 상기 캐패시터의 타측에 연결된 타 입력단자를 가진 발진기; 상기 발진기의 출력신호를 입력하는 음 입력단자와 기준전압을 입력하는 양 입력단자를 가진 비교수단; 상기 비교수단의 출력신호를 입력하는 D플립플롭; 상기 D플립플롭의 출력신호를 입력하여 제1,2출력신호를 발생하는 출력수단을 구비한 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭 제어회로.
  7. 영전압을 스위칭하기 위한 영전압 스위칭 수단; 신호 접지전압에 연결된 음극과 전원 접지 전압에 연결된 양극을 가진 제너 다이오우드; 상기 제너 다이오우드와는 다른 방향으로 병렬로 연결된 정류수단; 상기 정류수단의 양극에 연결된 일측을 가진 저항을 구비한 영전압 보호수단; 접지에 연결된 일측을 가진 캐패시터; 상기 제1저항의 타측에 연결된 일 입력단자와 상기 캐패시터의 타측에 연결된 타 입력단자를 가진 발진기; 상기 발진기의 출력신호를 입력하는 음 입력단자와 기준전압을 입력하는 양 입력단자를 가진 비교수단; 상기 비교수단의 출력신호를 입력하는 D플립플롭; 상기 D플립플롭의 출력신호를 입력하여 제1,2출력신호를 발생하는 출력수단을 구비한 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭 제어회로.
  8. 제어신호를 받아 영전압 스위칭되어 부하에 전류를 공급하는 영전압 스위칭 수단; 상기 영전압 스위칭수단의 스위칭 상태를 감지하는 영전압 스위칭 보호 회로; 및 소정의 전압 신호를 기준 전압과 비고하고 그 비교 결과와 상기 영전압 스위칭 회로로부터의 검출 결과를 조합하여 상기 영전압 스위칭 수단의 스위칭 듀티를 조절하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어회로.
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