KR100208805B1

KR100208805B1 - 포워드컨버터

Info

Publication number: KR100208805B1
Application number: KR1019960057210A
Authority: KR
Inventors: 이종운
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 1999-07-15
Also published as: KR19980038327A

Abstract

본 발명은 스위칭모드전원공급장치에서 전원공급의 오동작을 방지하고 무효전력을 감소시키는 포워드컨버터를 구현하기 위한 것이다. 이러한 본 발명은: 교류입력전압을 전파정류하여 제1직류전압을 출력하는 브리지다이오드와; 상기 제1직류전압을 평활하여 제2직류전압을 출력하는 제1평활캐패시터와; 상기 제2직류전압이 입력됨에 응답하여 소정 주기를 가지는 스위칭 제어신호를 발생하는 제어회로와; 상기 제1평활캐패시터와 접지단의 사이에 접속되며 상기 스위칭 제어신호에 응답하여 스위칭온 또는 스위칭오프되는 스위칭소자와; 상기 브리지다이오드와 상기 제1평활캐패시터의 사이에 순방향접속되는 제1다이오드와; 상기 제1평활캐패시터에 대해 병렬로 상기 제1다이오드와 상기 스위칭소자의 사이에 접속된 1차측 권선과 소정 부하에 접속된 2차측 권선으로 이루어지며, 상기 스위칭소자가 스위칭온될 시 상기 제2직류전압을 상기 1차측 권선에 축적하여 상기 2차측 권선으로 유기시키는 주트랜스포머와; 상기 주트랜스포머의 2차측 권선의 전류입력측과 상기 부하의 사이에 순방향 접속되어 상기 주트랜스포머의 2차측 권선에 유기된 전압을 정류하여 출력하는 제2다이오드와; 상기 주트랜스포머의 2차측 권선의 전류출력측과 상기 부하의 사이에 순방향 접속되어 상기 주트랜스포머의 2차측 권선에 유기된 전압을 정류하여 출력하는 제3다이오드와; 상기 부하에 대해 병렬로 접속되어 상기 제2다이오드 또는 상기 제3다이오드를 통해 출력되는 전압을 평활하여 안정된 전압이 상기 부하로 공급되도록 하는 제2평활캐패시터와; 상기 제1다이오드와 상기 주트랜스포머의 1차측 권선의 전류입력측 사이에 접속되어 상기 제1평활캐패시터로 흐르는 전류의 고조파 성분을 제거하는 초크코일과; 상기 제1다이오드에 대해 병렬로 접속되며, 일측이 상기 초크코일에 접속되는 캐패시터와; 상기 제2다이오드 및 상기 제3다이오드의 캐소드단자에 전류입력측이 접속되며 전류출력측이 상기 제2평활캐패시터에 접속되는 1차측 권선과, 이 1차측 권선에 대응하며 상기 브리지다이오드에 전류출력측이 접속되며 전류입력측이 상기 캐패시터의 다른 일측에 접속되는 2차측 권선으로 이루어지며, 상기 스위칭소자의 스위칭온시 상기 초크코일을 통해 흐르는 전류를 증가시키고 상기 스위칭소자의 스위칭오프시 상기 초크코일을 통해 역방향의 전류가 흐르도록 제어하는 보조트랜스포머를 포함하여 이루어지는 포워드컨버터를 제공한다.

Description

포워드컨버터{FORWARD CONVERTER}

본 발명은 스위칭모드전원공급장치에 관한 것으로, 특히 전원공급의 오동작을 방지하고 무효전력을 감소시키는 포워드컨버터에 관한 것이다.

통상 스위칭모드전원공급장치(Switching Mode Power Supply: 이하 SMPS라 칭함)라 함은 입력전압을 스위칭모드의 동작에 따라 입력받아 안정된 전압으로 변환한 후 부하측으로 공급하는 동작을 행하는 전원공급장치를 말한다. SMPS는 소형이고 경량이며 고효율을 특징으로 하기 때문에 요즈음과 같이 경박단소(輕薄短小), 에너지절약 등의 시대적 요구에 부합하는 전원공급장치라 할 수 있다. 이러한 특징을 가지는 SMPS는 포워드방식의 컨버터(이하 포워드컨버터라 칭함)와 플라이백(flyback)방식의 컨버터로 구분될 수 있다.

도 1은 전형적인 포워드컨버터(forward converter)의 구성을 보여주는 도면으로, 입력측에는 브리지다이오드(bridge diode) BD와, 캐패시터 C1과, 스위칭소자(switching element) Q와, 다이오드 D1과, 제어회로 2 및 트랜스포머 (transformer) T1의 1차측 권선 Lp와 리셋권선 Lr이 연결되며, 출력측에는 트랜스포머 T1의 2차측 권선 Ls와, 다이오드 D2,D3와, 초크코일(choke coil) L1과, 캐패시터 C2 및 부하(load) 4가 연결된다.

도 1을 참조하면, 브리지다이오드 BD는 교류입력전압 Vinac를 전파정류하여 출력하고, 캐패시터 C1은 브리지다이오드 BD에 의해 전파정류된 전압을 평활하여 평활된 직류전압을 제어회로 2 및 트랜스포머 T1의 Lp권선으로 제공한다. 제어회로 2는 상기 평활캐패시터 C1에 의해 평활된 직류전압이 입력됨에 응답하여 소정 주기를 가지는 스위칭 제어펄스를 발생한다. 스위칭소자 Q는 평활캐패시터 C1과 접지단의 사이에 접속되며 제어회로 2에서 발생된 스위칭 제어펄스에 응답하여 스위칭온 또는 스위칭오프된다. 트랜스포머 T1은 평활캐패시터 C1과 스위칭소자 Q의 사이에 접속된 1차측 권선 Lp와 상기 평활캐패시터 C1과 다이오드 D1의 사이에 접속된 리셋권선 Lr과 소정 부하 4에 접속된 2차측 권선 Ls로 이루어지며, 상기 스위칭소자 Q가 스위칭온될 시 평활캐패시터 C1에 의해 평활된 직류전압을 1차측 권선 Lp에 축적하여 2차측 권선 Ls로 유기시키고 스위칭소자 Q가 스위칭오프될 시 1차측 권선 Lp에 축적된 에너지를 리셋권선 Lr과 다이오드 D1을 통해 접지단으로 흘려버린다. 상기 권선 Lr과 다이오드 D1은 위에서 언급한 바와 같은 기능을 수행하기 때문에 통상 리셋용 권선 및 리셋용 다이오드라 불리우며 스위칭소자 Q의 파괴를 막아주는 역할을 한다. 다이오드 D2와 다이오드 D3는 각각 트랜스포머 T1의 2차측 권선 Ls의 일측과 부하 4의 사이와, 트랜스포머 T1의 2차측 권선 Ls의 다른 일측과 부하 4의 사이에 순방향 접속되어 트랜스포머 T1의 2차측 권선 Ls에 유기된 전압을 정류하여 출력하는 정류소자이다. 그리고 미설명한 캐패시터 C2는 부하 4에 대해 병렬로 접속되어 정류소자인 다이오드 D2 또는 D3을 통해 출력되는 전압을 평활하여 안정된 전압이 부하 4로 공급되도록 하는 평활용 캐패시터이다. 상기에서 다이오드 D3은 통상 플라이휠(flywheel) 다이오드라 불리운다.

지금, 도 1에서 교류입력전압 Vinac가 인가되면 브리지다이오드 BD 및 평활캐패시터 C1은 이 인가된 전압을 정류하고 평활하여 대응하는 직류전압을 출력한다. 이 직류전압은 제어회로 2 및 트랜스포머 T1의 Lp권선으로 공급된다. 상기 제어회로 2는 공급되는 직류전압에 따라 동작을 개시하여 스위칭 제어펄스를 생성출력하고, 이에 응답하여 스위칭소자 Q는 스위칭온 또는 스위칭오프 동작을 반복적으로 수행한다. 상기 스위칭소자 Q가 스위칭온 또는 스위칭오프됨에 응답하여 트랜스포머 T1은 Lp권선에 공급된 직류전압을 Ls권선으로 유기시키는 동작을 수행한다. 상기 트랜스포머 T1의 Ls권선에 유기된 직류전압은 출력다이오드 D2 또는 플라이휠 다이오드 D3에 의해 정류된 후 초크코일 L1을 거쳐 캐패시터 C2에 의해 평활된 후 부하 4로 공급된다.

한편 상기 도 1에 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 포워드컨버터에서 브리지다이오드 BD의 뒷단에는 브리지다이오드 BD에 의해 정류된 전압을 평활하기 위한 캐패시터 C1이 접속된다. 그러므로 캐패시터 C1을 흐르는 충전전류의 형태는 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이 펄스형태에 가깝게 된다. 왜냐하면, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 브리지다이오드 BD에 의해 정류된 전압(맥류전압)과 캐패시터 C1에 의해 평활된 전압의 파형은 0과 최대값 사이를 반주기로 계속적으로 반복하게 되고, 이 경우에는 브리지다이오드 BD에 의해 정류된 전압보다 캐패시터 C1의 단자전압이 높은 전압값을 나타내는 구간이 길기 때문이다. 즉, 이 구간동안에는 캐패시터 C1에는 전류가 흐르지 않고 맥류전압의 최대값 부근의 아주 짧은 구간에서만 전류가 흐르기 때문에 캐패시터 C1을 통해 흐르는 전류의 형태는 펄스형태에 가깝게 된다. 이러한 형태의 전류는 역률을 저하시키는 요인으로서 작용할 뿐만 아니라 고조파 노이즈를 발생시키는 요인으로도 작용하여 포워드컨버터의 오동작을 야기시키고 무효전력을 증가시키는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 포워드컨버터의 역률을 개선함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 포워드컨버터에서 고조파 노이즈의 발생을 방지함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 포워드컨버터의 오동작을 방지함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 포워드컨버터에서 무효전력을 개선함에 있다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 포워드컨버터는: 교류입력전압을 전파정류하여 제1직류전압을 출력하는 브리지다이오드와; 상기 제1직류전압을 평활하여 제2직류전압을 출력하는 제1평활캐패시터와; 상기 제2직류전압이 입력됨에 응답하여 소정 주기를 가지는 스위칭 제어신호를 발생하는 제어회로와; 상기 제1평활캐패시터와 접지단의 사이에 접속되며 상기 스위칭 제어신호에 응답하여 스위칭온 또는 스위칭오프되는 스위칭소자와; 상기 브리지다이오드와 상기 제1평활캐패시터의 사이에 순방향접속되는 제1다이오드와; 상기 제1평활캐패시터에 대해 병렬로 상기 제1다이오드와 상기 스위칭소자의 사이에 접속된 1차측 권선과 소정 부하에 접속된 2차측 권선으로 이루어지며, 상기 스위칭소자가 스위칭온될 시 상기 제2직류전압을 상기 1차측 권선에 축적하여 상기 2차측 권선으로 유기시키는 주트랜스포머와; 상기 주트랜스포머의 2차측 권선의 전류입력측과 상기 부하의 사이에 순방향 접속되어 상기 주트랜스포머의 2차측 권선에 유기된 전압을 정류하여 출력하는 제2다이오드와; 상기 주트랜스포머의 2차측 권선의 전류출력측과 상기 부하의 사이에 순방향 접속되어 상기 주트랜스포머의 2차측 권선에 유기된 전압을 정류하여 출력하는 제3다이오드와; 상기 부하에 대해 병렬로 접속되어 상기 제2다이오드 또는 상기 제3다이오드를 통해 출력되는 전압을 평활하여 안정된 전압이 상기 부하로 공급되도록 하는 제2평활캐패시터와; 상기 제1다이오드와 상기 주트랜스포머의 1차측 권선의 전류입력측 사이에 접속되어 상기 제1평활캐패시터로 흐르는 전류의 고조파 성분을 제거하는 초크코일과; 상기 제1다이오드에 대해 병렬로 접속되며, 일측이 상기 초크코일에 접속되는 캐패시터와; 상기 제2다이오드 및 상기 제3다이오드의 캐소드단자에 전류입력측이 접속되며 전류출력측이 상기 제2평활캐패시터에 접속되는 1차측 권선과, 이 1차측 권선에 대응하며 상기 브리지다이오드에 전류출력측이 접속되며 전류입력측이 상기 캐패시터의 다른 일측에 접속되는 2차측 권선으로 이루어지며, 상기 스위칭소자의 스위칭온시 상기 초크코일을 통해 흐르는 전류를 증가시키고 상기 스위칭소자의 스위칭오프시 상기 초크코일을 통해 역방향의 전류가 흐르도록 제어하는 보조트랜스포머를 포함하여 이루어진다.

도 1은 종래 기술에 따른 포워드컨버터의 구성을 보여주는 도면.

도 2는 도 1에 도시된 포워드컨버터의 동작 파형을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명의 개념에 따른 동작을 보여주는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 포워드컨버터의 구성을 보여주는 도면.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 포워드컨버터의 동작 파형을 보여주는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 포워드컨버터는 종래 기술에 따른 포워드컨버터와 동일하게 입력측에는 브리지다이오드 BD와, 평활캐패시터 C1과, 제어회로 2와, 스위칭소자 Q와, 트랜스포머 T1의 1차측(Lp)권선이 연결되고, 출력측에는 트랜스포머 T1의 2차측(Ls)권선과, 다이오드 D2 및 D3와, 평활캐패시터 C2와, 부하 4가 연결된다. 그러나 스위칭소자 Q가 스위칭오프된 경우에 스위칭소자 Q가 파손됨을 막아주는 역할을 하는 리셋용 다이오드 D1과 트랜스포머 T1의 Lr권선은 찾아볼 수 없다.

한편 본 발명에 따른 포워드컨버터는 브리지다이오드 BD와 평활캐패시터 C1의 사이에 순방향 접속된 다이오드 D4와, 이 다이오드 D4에 대해 병렬로 접속된 초크코일 CH를 더 포함하며, 또한 정류소자 D2 및 D3의 캐소드단자의 접속점과 평활캐패시터 C2의 사이에 각각 전류입력측과 전류출력측이 접속된 1차측 권선 L1과, 캐패시터 C3과 함께 상기 다이오드 D4에 대해 병렬로 접속된 2차측 권선 Lms로 이루어지는 트랜스포머 T2를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 다이오드 D4와 캐패시터 C3은 종래 기술에 따른 리셋용 다이오드 D1과 리셋용 권선 Lr을 대신하여 스위칭소자 Q가 스위칭오프된 경우에 스위칭소자 Q가 파손됨을 막아주는 역할을 하는 구성요소들이다. 그리고 초크코일 CH는 입력측에서 발생한 신호의 노이즈성분을 억제하고, 입력라인의 임피던스를 증가시킴으로써 순간적인 전류의 변화를 억제하는 역할을 수행하는 구성요소이다.

상기 도 4에서 주트랜스포머 T1의 1차측(Lp) 권선의 전류입력측은 초크코일에 접속되고 전류출력측은 스위칭소자 Q에 접속되며, 2차측(Ls) 권선의 전류입력측은 다이오드 D2의 애노드단자에 접속되고 전류출력측은 다이오드 D3의 애노드단자에 접속된다. 보조트랜스포머 T2의 1차측(L1) 권선의 전류입력측은 다이오드 D2 및 D3의 캐소드단자에 접속되고, 전류출력측은 부하 4에 대해 병렬로 접속된 캐패시터 C2에 접속되며, 2차측(Lms) 권선의 전류입력측은 캐패시터 C3에 접속되고 전류출력측은 브리지다이오드 BD에 접속된다.

도 3은 이러한 본 발명에 따른 포워드컨버터의 동작을 개념적으로 보여주는 도면이다. 종래 기술에 따르면, 입력측 평활캐패시터 C1을 통해 흐르는 전류는 도 2에 도시된 바와 같이 펄스형태를 가진다. 그러나, 본 발명에 따른 포워드컨버터는 입력전류의 위상이 입력전압의 위상에 가깝도록 하고, 평활캐패시터 C1을 통해 흐르는 입력전류의 파형이 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 사인파의 형태에 근접하도록 처리한다.

지금, 도 4의 브리지다이오드 BD로 교류입력전압 Vinac가 인가된다고 가정하면 이 인가된 교류입력전압 Vinac는 전파정류된 후 트랜스포머 T2의 2차측 권선 Lms로 인가되고, 이와 동시에 다이오드 D4로도 인가된다. 상기와 같이 인가된 직류전압은 초크코일 CH를 거친 후 평활캐패시터 C1에 의해 평활되어 제어회로 2와 트랜스포머 T1의 Lp권선으로 인가된다. 그러면 상기 제어회로 2는 소정 주기를 가지는 스위칭 제어신호(스위칭 온/오프 신호)를 발생하고, 스위칭소자 Q는 이 발생된 스위칭 제어신호에 따라 반복적으로 스위칭온 또는 스위칭오프된다.

먼저 스위칭소자 Q가 스위칭온되는 경우에 있어서 본 발명에 따른 포워드컨버터의 동작을 설명한다.

스위칭소자 Q가 스위칭온되면 트랜스포머 T1의 Lp권선에 축전된 평활캐패시터 C1에 의해 평활된 직류전압이 Ls권선, 즉 2차측 권선으로 유기된다. 이 유기된 직류전압은 다이오드 D2에 의해 정류된 후 트랜스포머 T2의 L1권선으로 전달된다. 상기 L1권선에 전달된 직류전압은 출력 평활캐패시터 C2에 의해 평활된 후 부하 4로 공급됨과 동시에 트랜스포머 T2의 Lms권선으로도 전달된다. 이때 트랜스포머 T2의 Lms권선에 전달되는 전압은 트랜스포머 T2의 L1권선과 Lms권선비에 의한 전압과 다이오드 D2를 통해 정류된 전압에 의해 결정된다. 상기 트랜스포머 T2의 Lms권선에 전달된 전압은 캐패시터 C3를 거쳐 초크코일 CH로 인가된다. 초크코일 CH에는 다이오드 D2를 통한 전압과 캐패시터 C3을 통과한 Lms권선에 전달된 전압을 합한 전압에서 캐패시터 C3의 전압과 평활캐패시터 C1의 전압에 의해 결정된 전압이 인가된다. 이에 따라 초크코일 CH에 흐르는 전류는 증가하게 된다. 이때 캐패시터 C3은 초크코일 CH를 통해 흐르는 전류로 충전되고 초크코일 CH에 인가되는 전압은 기울기(초크코일 CH를 흐르는 전류/캐패시터 C3의 용량값)로 감소하게 된다.

다음에 스위칭소자 Q가 스위칭오프되는 경우에 있어서 본 발명에 따른 포워드컨버터의 동작을 설명한다.

스위칭소자 Q가 스위칭오프되면 트랜스포머 2의 Lms권선에 의한 여자인덕턴스와 캐패시터 C3으로 이루어진 직렬공진회로가 공진을 개시하고 이에 따라 다이오드 D4가 도통된다. 그러므로 초크코일 CH로는 다이오드 D4를 통한 전류가 흐르게 된다. 이때 트랜스포머 2의 Lms권선에 연결된 캐패시터 C3의 부분에는 양(+)의 전압이 나타나고 Lms권선에는 순방향 전압이 나타나기 때문에 트랜스포머 T2의 Lms권선은 L1권선으로 전력을 유기시켜 부하 4에 직류전압이 공급되도록 한다. 이러한 직류전압이 공급되는 중에 캐패시터 C3의 전압이 0볼트로 되면 Lms권선을 통한 부하 4로의 전원공급은 없어지고, Lms권선과 캐패시터 C3에 의한 공진전류는 점점 감소하여 역방향으로 흐르기 시작한다. 역방향의 공진전류는 초크코일 CH를 흐르는 전류를 상쇄시키고 제로가 될 때까지 증가하게 된다. 브리지다이오드 BD를 흐르는 전류가 제로가 되면 초크코일 CH를 흐르는 전류는 Lms권선과 캐패시터 C3을 통해 흐르게 되고, Lms권선에는 전압이 축적되지 않게 된다. 이때 부하 4로의 전원공급은 플라이휠 다이오드 D3을 통해 이루어지며, Lms권선이 전압을 갖지 않기 때문에 초크코일 CH에 인가되는 전압이 증가되고 캐패시터 C3은 초크코일 CH를 흐르는 전류에 의해 충전된다.

도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 포워드컨버터의 동작파형을 보여주는 도면으로, 참조부호 T1은 스위칭소자 Q가 스위칭온된 구간을 나타내며 T2는 스위칭소자 Q가 스위칭오프된 구간을 나타낸다. 상기 도 5a에서 (a)는 교류입력전압 Vinac을 나타내고, (b)는 교류입력전압 Iin을 나타낸다. 도 5b에서 (c)는 스위칭소자 Q(트랜지스터)의 베이스단자와 이미터단자 양단의 전압을 나타내고, (d)는 스위칭소자 Q의 컬렉터단자와 이미터단자 양단의 전압을 나타내고, (e)는 스위칭소자 Q의 컬렉터단자를 흐르는 전류를 나타낸다. (f)는 다이오드 D4의 전압을 나타내고, (g)는 다이오드 D4를 통해 흐르는 전류를 나타낸다. (h)는 캐패시터 C3의 전압을 나타내고, (i)는 캐패시터 C3를 통해 흐르는 전류를 나타낸다. (j)는 트랜스포머 T2의 Lms권선의 전압을 나타내고, (k)는 초크코일 CH를 통해 흐르는 전류를 나타내고, (l)은 부하 4를 통해 흐르는 출력전류를 나타낸다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명에 따른 포워드컨버터의 스위칭온동작시 스위칭소자 Q의 베이스단자에 하이레벨의 스위칭 제어신호가 인가됨에 따라 스위칭소자 Q는 스위칭온된다. 이에 따라 트랜스포머 T1의 Lp권선에 축적된 직류전압이 Ls권선으로 유기되고 이 유기된 전압이 다이오드 D2에 의해 정류되고 평활캐패시터 C2에 의해 평활된 후 부하 4로 공급된다. 이와 동시에 다이오드 D2에 의해 정류된 직류전압은 트랜스포머 T2의 Lms권선으로 전달되므로 초크코일 CH에 흐르는 전류는 (k)에 도시된 바와 같이 증가한다.

한편 본 발명에 따른 포워드컨버터의 스위칭오프동작시 스위칭소자 Q의 베이스단자에 로우레벨의 스위칭 제어신호가 인가됨에 따라 스위칭소자 Q는 오프되고, 트랜스포머 T2의 Lms권선과 캐패시터 C3은 공진을 개시한다. 그러면 이 공진회로, 즉 트랜스포머 T2의 Lms권선과 캐패시터 C3은 (i)에 도시된 바와 같은 역방향의 전류를 초크코일 CH로 흘려보낸다. 이러한 역방향의 전류는 (i)에 도시된 바와 같이 초크코일 CH를 통해 흐르는 전류가 제로가 될 때까지 증가한다.

요약하면, 본 발명에 따른 포워드컨버터는 브리지다이오드 BD와 평활캐패시터 C1의 사이에 순방향으로 접속된 다이오드 D4를 구비하고 있으며, 상기 다이오드 D4에 대해서는 직렬접속된 Lms권선과 캐패시터 C3이 병렬로 접속된다. 상기 Lms권선은 출력측의 정류소자 D2,D3와 평활캐패시터 C2의 사이에 접속된 L1권선에 대응하는 것으로, 상기 L1권선과 Lms권선은 각각 트랜스포머 T2의 1차측 권선 및 2차측 권선을 구성한다. 또한 본 발명에 따른 포워드컨버터는 다이오드 D4의 역방향단자와 평활캐패시터 C1의 사이에 접속된 초크코일 CH를 더 포함하여 이루어진다.

이러한 본 발명에 따른 포워드컨버터의 스위칭온 동작시 상기 직렬접속된 Lms권선과 캐패시터 C3에는 전압이 전달되고 이에 따라 평활캐패시터 C1을 통해 흐르는 전류, 즉 초크코일 CH를 통해 흐르는 전류가 증가한다. 이와 달리 포워드컨버터의 스위칭오프 동작시 상기 직렬접속된 Lms권선과 캐패시터 C3으로 구성되는 공진회로는 공진을 개시하여 초크코일 CH를 통해 흐르는 전류가 다이오드 D4를 통해 흐르도록 한다. 그리고 상기 공진회로는 역방향의 공진전류를 생성하여 상기 초크코일 CH를 통해 흐르는 전류를 상쇄시키고 이 전류가 제로가 될 때가지 공진전류를 증가시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 포워드컨버터는 스위칭온 동작시에는 평활캐패시터를 통해 흐르는 전류를 증가시키고 스위칭오프 동작시에는 역방향 전류를 생성하여 상기 평활캐패시터로 역방향의 전류가 흐르도록 함으로써 그 전류파형이 사인파의 형태에 근접하도록 한다. 이에 따라 포워드컨버터의 역률을 개선시킬 수 있으며, 포워드컨버터의 오동작을 막을 수 있으며, 무효전력을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 않되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

포워드컨버터에 있어서:

교류입력전압을 전파정류하여 제1직류전압을 출력하는 브리지다이오드와;

상기 제1직류전압을 평활하여 제2직류전압을 출력하는 제1평활캐패시터와;

상기 제2직류전압이 입력됨에 응답하여 소정 주기를 가지는 스위칭 제어신호를 발생하는 제어회로와;

상기 제1평활캐패시터와 접지단의 사이에 접속되며 상기 스위칭 제어신호에 응답하여 스위칭온 또는 스위칭오프되는 스위칭소자와;

상기 브리지다이오드와 상기 제1평활캐패시터의 사이에 순방향접속되는 제1다이오드와;

상기 제1평활캐패시터에 대해 병렬로 상기 제1다이오드와 상기 스위칭소자의 사이에 접속된 1차측 권선과 소정 부하에 접속된 2차측 권선으로 이루어지며, 상기 스위칭소자가 스위칭온될 시 상기 제2직류전압을 상기 1차측 권선에 축적하여 상기 2차측 권선으로 유기시키는 주트랜스포머와;

상기 주트랜스포머의 2차측 권선의 전류입력측과 상기 부하의 사이에 순방향 접속되어 상기 주트랜스포머의 2차측 권선에 유기된 전압을 정류하여 출력하는 제2다이오드와;

상기 주트랜스포머의 2차측 권선의 전류출력측과 상기 부하의 사이에 순방향 접속되어 상기 주트랜스포머의 2차측 권선에 유기된 전압을 정류하여 출력하는 제3다이오드와;

상기 부하에 대해 병렬로 접속되어 상기 제2다이오드 또는 상기 제3다이오드를 통해 출력되는 전압을 평활하여 안정된 전압이 상기 부하로 공급되도록 하는 제2평활캐패시터와;

상기 제1다이오드와 상기 주트랜스포머의 1차측 권선의 전류입력측 사이에 접속되어 상기 제1평활캐패시터로 흐르는 전류의 고조파 성분을 제거하는 초크코일과;

상기 제1다이오드에 대해 병렬로 접속되며, 일측이 상기 초크코일에 접속되는 캐패시터와;

상기 제2다이오드 및 상기 제3다이오드의 캐소드단자에 전류입력측이 접속되며 전류출력측이 상기 제2평활캐패시터에 접속되는 1차측 권선과, 이 1차측 권선에 대응하며 상기 브리지다이오드에 전류출력측이 접속되며 전류입력측이 상기 캐패시터의 다른 일측에 접속되는 2차측 권선으로 이루어지며, 상기 스위칭소자의 스위칭온시 상기 초크코일을 통해 흐르는 전류를 증가시키고 상기 스위칭소자의 스위칭오프시 상기 초크코일을 통해 역방향의 전류가 흐르도록 제어하는 보조트랜스포머를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 포워드컨버터.