KR101009333B1 - High DC voltage generator and High voltage calibration waveform generator for impulse measurement device - Google Patents

Abstract

본 발명은 직류 고전압 전원 발생장치 및 고압 교정 파형 발생장치에 관한 것으로서, 직류 고전압 전원 발생장치는 교류전압을 인가받아 정류된 전압을 출력하는 정류기; 제1차측 권선의 제1단자가 정류된 전압을 인가받고, 제2단자는 스위칭 트랜지스터와 연결되며, 제2차측 권선의 제1단자는 다이오드와 연결되는 고주파 트랜스포머; 및 상기 다이오드에 연결되어 직류 고전압을 출력하는 직류전압 출력부를 포함하며, 상기 트랜스포머의 권선비와 상기 스위칭 트랜지스터의 듀티비 조정으로 상기 직류전압출력부의 출력전압을 가변시키는 것을 특징으로 하는 직류 고전압 전원 발생장치이며, 본 발명에 의하면 저렴한 생산비용으로 안전적인 전원을 공급할 수 있는 장치 및 사용자가 출력파형을 임의로 조정이 가능한 임펄스 발생장치를 제공할 수 있다.

직류전원 발생장치, 임펄스, 파형측정.

The present invention relates to a direct current high voltage power generator and a high-voltage calibration waveform generator, the direct current high voltage power generator includes a rectifier for receiving a rectified voltage to output a rectified voltage; A high frequency transformer receiving a rectified voltage of a first terminal of the first side winding, a second terminal connected to a switching transistor, and a first terminal of the second side winding connected to a diode; And a DC voltage output unit connected to the diode and outputting a DC high voltage, wherein the DC voltage output unit varies the output voltage of the DC voltage output unit by adjusting the winding ratio of the transformer and the duty ratio of the switching transistor. According to the present invention, it is possible to provide a device capable of supplying a safe power supply at a low production cost and an impulse generating device in which a user can arbitrarily adjust an output waveform.

DC power generator, impulse, waveform measurement.

Description

직류 고전압 전원 발생장치 및 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치. {High DC voltage generator and High voltage calibration waveform generator for impulse measurement device} High pressure calibration waveform generator for evaluating response characteristics of DC high voltage power generator and impulse measuring instrument. {High DC voltage generator and High voltage calibration waveform generator for impulse measurement device}

본 발명은 직류 고전압 전원 발생장치 및 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 트랜스포머의 권선비와 스위칭 트랜지스터를 이용한 듀티비의 조정으로 직류 고전압을 발생시키는 직류 고전압 전원 발생장치 및 이를 이용하며 IGBT 스위칭 동작으로 상승시간 또는 하강시간이 매우 빠른 구형파를 연속적으로 발생시키는 고압 교정 파형 발생장치이다.The present invention relates to a high-voltage calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of a DC high voltage power generator and an impulse measuring instrument, and more particularly, to a DC high voltage generating DC high voltage by adjusting a turns ratio of a transformer and a duty ratio using a switching transistor. It is a power generator and a high-voltage calibration waveform generator that continuously generates square waves with very fast rise or fall time by IGBT switching operation.

광역화 정보통신망의 구축으로 교통, 통신, 행정, 금융, 생산설비, 사무자동화, 공장자동화, 건물의 자동화 등 모든 분야에 대한 고도정보화 사회시스템이 구축되고 있다. 특히 컴퓨터 기술 발달에 따라 산업 및 경제 전반에 걸쳐 네트워크 시스템이 급속도록 개발되고 있는 실정이다.With the construction of wide-area information communication network, an advanced information society system for all fields including transportation, communication, administration, finance, production facilities, office automation, factory automation, and building automation is being built. In particular, with the development of computer technology, network systems are rapidly being developed throughout the industry and the economy.

이와 같은 시스템들은 컴퓨터 네트워크 시스템들이 서로 유기적으로 구동하 면서 미세한 오차로 인해 커다란 문제가 발생될 수 있으므로 전원공급의 신뢰성 향상을 위해 전원상태를 지속적으로 관측하고 서지 및 노이즈를 측정하기 위한 임펄스 측정장치를 필요로 한다.Since these systems can cause a big problem due to minute errors as the computer network systems run organically with each other, impulse measuring devices for continuously observing the power state and measuring surge and noise to improve the reliability of the power supply are provided. in need.

최근 반도체 기술의 발전에 힘입어 최근에는 고속 ADC(Analog to digital converter)와 마이크로프로세서 및 디바이더 회로 등으로 구성된 저비용의 측정장치 개발이 가능하나 이들 측정장치의 핵심요소인 임펄스 파형측정의 정확성을 검증하기에는 고가의 교정장치가 필요하며 전문적인 인력을 필요로 하는 문제점이 있다.Recently, due to the development of semiconductor technology, it is possible to develop low-cost measurement devices composed of high-speed analog-to-digital converters (ADCs), microprocessors, and divider circuits. There is a problem that requires an expensive calibration device and a professional manpower.

일반적으로 임펄스 디바이더를 비롯한 측정장치의 응답특성의 분석을 위해서 상승시간 또는 하강시간이 빠른 구형파 발생기가 이용되고 있다. In general, a square wave generator having a fast rise time or a fall time is used to analyze response characteristics of a measuring device including an impulse divider.

그러나 기존의 이러한 구형파 발생기는 사용자가 임의로 펄스 폭 및 주파수 등의 출력파형의 파라미터를 변경하기가 쉽지 않으며, 구형파 또는 뇌임펄스 파형으로 고정된 경우가 일반적이다. However, such a conventional square wave generator is not easy for the user to arbitrarily change the parameters of the output waveform, such as pulse width and frequency, and is usually fixed to the square wave or brain impulse waveform.

또한 분압비가 큰 디바이더의 경우에는 정밀한 측정을 위한 분압비에 상당하는 고전압 임펄스를 인가하여 시험하여야 하나 이를 위해서는 외부의 별도의 고전압 전원을 필요로 하는 번거로움이 있다.In the case of a divider having a large partial pressure ratio, a high voltage impulse corresponding to the partial pressure ratio for precise measurement should be applied and tested, but this requires a separate external high voltage power supply.

종래의 전원공급장치는 출력단이 무부하 상태에서는 전압의 가변이 어려우며 이로 인해 대부분 내부에 저항을 삽입하여 단일 전압을 발생시키는 형태로 구현이 되고 있어 상황에 따른 다양한 전압출력에 대한 불편함을 가지고 있으며, 다양한 전압출력을 위해서는 별도의 구동장치들이 요구되므로 그 생산비용이 증가되는 문 제점을 가지고 있다.Conventional power supply device is difficult to change the voltage in the output terminal no-load state, and this is because it is implemented in the form of generating a single voltage by inserting a resistor in most of them has the inconvenience for various voltage output according to the situation, Since separate driving devices are required for various voltage outputs, the production cost increases.

본 발명은 상승시간 또는 하강시간이 매우 빠른 구형파를 연속적으로 발생시키며 펄스폭 및 주파수를 쉽게 가변시킬 수 있는 시험 파형발생기를 제공하고자 한다.The present invention aims to provide a test waveform generator which continuously generates a square wave having a very fast rise time or fall time, and which can easily vary the pulse width and frequency.

또한 저렴한 생산비용으로 안정적인 전원을 공급하며, 시험 파형발생기에 적용하기 위한 직류전원소스를 제공할 수 있는 직류전원공급장치를 제공하고자 한다.In addition, to provide a stable power supply at a low production cost, and to provide a DC power supply that can provide a DC power source for the test waveform generator.

이상과 같은 과제를 해결하고자 본 발명은, 직류 고전압 전원 발생장치에 있어서, 교류전압을 인가받아 정류된 전압을 출력하는 정류기; 제1차측 권선의 제1단자가 정류된 전압을 인가받고, 제2단자는 스위칭 트랜지스터와 연결되며, 제2차측 권선의 제1단자는 다이오드와 연결되는 고주파 트랜스포머; 및 상기 다이오드에 연결되어 직류 고전압을 출력하는 직류전압 출력부를 포함하며, 상기 트랜스포머의 권선비와 상기 스위칭 트랜지스터의 듀티비 조정으로 상기 직류전압출력부의 출력전압을 가변시키는 것을 특징으로 하는 직류 고전압 전원 발생장치이다.In order to solve the above problems, the present invention provides a DC high-voltage power generator, a rectifier for outputting a rectified voltage by applying an AC voltage; A high frequency transformer receiving a rectified voltage of a first terminal of the first side winding, a second terminal connected to a switching transistor, and a first terminal of the second side winding connected to a diode; And a DC voltage output unit connected to the diode and outputting a DC high voltage, wherein the DC voltage output unit varies the output voltage of the DC voltage output unit by adjusting the winding ratio of the transformer and the duty ratio of the switching transistor. to be.

바람직하게는 상기 직류전압출력부는, 상기 트랜스포머로부터 출력되는 직류전압을 충전하는 제1 출력단 커패시터; 상기 제1 출력단 커패시터와 병렬 연결된 제1 출력단 저항; 상기 제1 출력단 저항과 직렬 연결되며, 가변 저항과 커패시터가 병렬로 구성된 적분기; 및 상기 적분기와 병렬로 연결되는 비교기(Comparator)를 포함하며, 상기 직류전압출력부는 상기 제1 출력단 커패시터의 직류전압의 출력시에 출력단의 무부하 상태에서도 상기 적분기와 비교기를 통해 상기 출력되는 직류전압의 제어가 가능할 수 있다.Preferably, the DC voltage output unit includes: a first output terminal capacitor charging a DC voltage output from the transformer; A first output stage resistor connected in parallel with the first output stage capacitor; An integrator connected in series with the first output stage resistor and configured with a variable resistor and a capacitor in parallel; And a comparator connected in parallel with the integrator, wherein the DC voltage output unit is configured to output the DC voltage through the integrator and the comparator even when the DC voltage of the first output terminal capacitor is unloaded. Control may be possible.

보다 바람직하게는 상기 스위칭 트랜지스터는, MOSFET으로 형성되어, 상기 트랜스포머로의 전압인가를 제어하며, 듀티비를 조정하여 상기 트랜스포머의 출력전압을 가변시키며, 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트로 스위칭 제어신호를 전송하는 전압컨트롤러를 더 포함할 수 있다.More preferably, the switching transistor is formed of a MOSFET to control voltage application to the transformer, adjust the duty ratio to vary the output voltage of the transformer, and transmit a switching control signal to the gate of the switching transistor. It may further include a voltage controller.

나아가서 상기 전압컨트롤러는, 클럭신호를 발생시키는 클럭제너레이터; 클럭신호를 입력받아 펄스신호를 출력하며, 가변저항을 통해 상기 스위칭 트랜지스터의 듀티비 제어가 가능한 제1 멀티바이브레이터; 상기 제1 멀티바이브레이터로부터의 출력신호와 반대되는 신호를 입력받아 펄스신호를 출력하는 제2 멀티바이브레이터; 및 상기 제1 멀티바이브레이터 및 제2 멀티바이브레이터로부터의 출력신호를 입력받아 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트로 스위칭 제어신호를 전송하여 상기 스위칭 트랜지스터의 듀티비 조절 및 상기 트랜스포머의 출력 전압을 제어하는 게이트 드라이버를 포함할 수 있다.Furthermore, the voltage controller includes a clock generator for generating a clock signal; A first multivibrator configured to receive a clock signal and output a pulse signal, and to control a duty ratio of the switching transistor through a variable resistor; A second multivibrator receiving a signal opposite to the output signal from the first multivibrator and outputting a pulse signal; And a gate driver configured to receive output signals from the first multivibrator and the second multivibrator, and transmit a switching control signal to a gate of the switching transistor to control a duty ratio of the switching transistor and control an output voltage of the transformer. can do.

여기서 상기 게이트 드라이브는, 상기 제1 멀티바이브레이터의 출력신호를 입력받는 제1 트랜지스터; 상기 제2 멀티바이브레이터의 출력신호를 입력받는 제2 트랜지스터; 및 상기 제2 트랜지스터의 출력신호에 따라 동작하는 제1 MOSFET를 포함하며, 상기 제1 멀티바이브레이터의 출력이 하이레벨(High Level)인 경우 상기 제1 트랜지스터만 도통되어 제1 트랜지스터의 출력신호가 상기 스위칭 트랜지스터 의 게이트로 전송되며, 상기 제1 멀티바이브레이터의 출력이 로우레벨(Low Level)인 경우 상기 제2 멀티바이브레이터의 출력이 하이레벨(High Level)이 되어 상기 제2 트랜지스터를 통해 상기 제1 MOSFET이 도통되어 상기 제1 MOSFET의 출력신호가 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트로 전송될 수 있다.The gate drive may include a first transistor configured to receive an output signal of the first multivibrator; A second transistor configured to receive an output signal of the second multivibrator; And a first MOSFET operating according to an output signal of the second transistor. When the output of the first multivibrator is at a high level, only the first transistor is turned on so that the output signal of the first transistor is changed to the first MOSFET. Is transmitted to a gate of a switching transistor, and when the output of the first multivibrator is at a low level, the output of the second multivibrator is at a high level so that the first MOSFET passes through the second transistor. This conduction allows the output signal of the first MOSFET to be transmitted to the gate of the switching transistor.

나아가서 상기 직류전압출력부는, 기준 전압를 발생시키는 제3 멀티바이브레이터를 더 포함하며, 상기 비교기는, 상기 제3 멀티바이브레이터로부터의 기준전압과 상기 적분기의 커패시터의 충전전압을 대비하여 상기 적분기의 커패시터의 충전전압이 상기 제3 멀티바이브레이터로부터의 기준전압보다 큰 경우 하이레벨(High Level)신호를 상기 제1 트랜지스터의 베이스단자로 전송하여 상기 게이트 드라이브의 출력신호를 차단할 수 있다.Further, the DC voltage output unit further includes a third multivibrator for generating a reference voltage, wherein the comparator charges the capacitor of the integrator against the reference voltage from the third multivibrator and the charging voltage of the capacitor of the integrator. When the voltage is greater than the reference voltage from the third multivibrator, a high level signal may be transmitted to the base terminal of the first transistor to block the output signal of the gate drive.

또한 본 발명은 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치에 있어서, 일측은 직류전원을 인가받고 타측은 출력단에 연결되며, 상기 인가받은 직류전원이 분압되어 충전되는 제2 출력단 커패시터; 및 상기 제2 출력단 커패시터에 충전되는 전압을 방전 또는 출력단으로 출력하게 하는 IGBT 스위치를 포함하며, 상기 제2 출력단 커패시터에 충전된 전압이 상기 IGBT 스위치에 의해 반복적으로 방전 또는 출력단으로 출력됨으로써, 출력단에서 구형의 펄스전압이 출력되는 것을 특징으로 하는 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치이다.In addition, the present invention is a high-voltage calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring device, one side is applied to the DC power supply, the other is connected to the output terminal, the second output terminal capacitor is charged by the divided DC power supply; And an IGBT switch for outputting a voltage charged in the second output terminal capacitor to the discharge or output terminal, wherein the voltage charged in the second output terminal capacitor is repeatedly output to the discharge or output terminal by the IGBT switch, It is a high-pressure calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring device, characterized in that the output of a rectangular pulse voltage.

바람직하게는 기준 전압을 인가받아 구형파 형태의 클럭신호를 발생시키는 클럭 제너레이터; 상기 클럭 제너레이터로부터의 클럭신호에 따라 상기 IGBT 스위 치의 스위칭 동작을 제어하는 제2 MOSFET을 구비한 드라이버; 및 상기 직류 고전압 전원 발생장치로부터 직류 전압을 인가 받아 제2 출력단 커패시터를 충전하며, 상기 IGBT 스위치의 스위칭 동작에 의해 반복적으로 상기 제2 출력단 커패시터에 충전된 전하를 방전 또는 출력단으로 출력하여 구형파 펄스전압을 출력하는 구형파 발생부를 포함할 수 있다.Preferably, a clock generator for receiving a reference voltage to generate a clock signal in the form of a square wave; A driver having a second MOSFET for controlling a switching operation of the IGBT switch in accordance with a clock signal from the clock generator; And charging a second output terminal capacitor by receiving a DC voltage from the DC high voltage power generator, and repeatedly outputs a charge charged in the second output capacitor to a discharge or output terminal by a switching operation of the IGBT switch. It may include a square wave generator for outputting.

나아가서 상기 클럭 제너레이터는, 가변저항의 저항변화에 따라 충전량이 조절되는 제너레이터 커패시터; 상기 제너레이터 커패시터의 전하 충전량에 따라 동작하는 제3 트랜지스터; 상기 제3 트랜지스터의 출력신호에 따라 동작하여 상기 제너레이터 커패시터의 충전과 방전을 반복시켜 구형파 형태의 클럭신호를 발생시키는 낸드게이트(NAND Gate); 및 상기 구형파 형태의 클럭신호를 인가받아 상기 드라이버 구동신호를 발생시키는 제4 멀티바이브레이터를 포함할 수 있다.Further, the clock generator may include a generator capacitor whose charge amount is adjusted according to a resistance change of a variable resistor; A third transistor operating according to the charge charge amount of the generator capacitor; A NAND gate operating in response to an output signal of the third transistor to generate a square wave clock signal by repeating charging and discharging of the generator capacitor; And a fourth multivibrator configured to receive the square wave clock signal and generate the driver driving signal.

보다 바람직하게는 상기 클럭 제너레이터는, 상기 제4 멀티바이브레이터의 주파수는 고정된 상태에서 듀티비만을 조정하기 위한 커패시터 및 가변저항을 더 포함할 수 있다.More preferably, the clock generator may further include a capacitor and a variable resistor for adjusting only the duty ratio while the frequency of the fourth multivibrator is fixed.

나아가서 상기 드라이버는, 상기 클럭 제너레이터로부터 구형파 클럭신호를 입력받고, 상기 클럭신호에 따라 도통되는 제4 트랜지스터; 및 상기 제4 트랜지스터에 의해 게이트와 소스간에 부전압이 발생되며, 상기 부전압을 통해 상기 IGBT를 구동시키기 위한 신호전압을 발생시키는 제2 MOSFET을 포함할 수 있다.Further, the driver may include: a fourth transistor configured to receive a square wave clock signal from the clock generator and to be connected with the clock signal; And a second MOSFET in which a negative voltage is generated between the gate and the source by the fourth transistor, and generates a signal voltage for driving the IGBT through the negative voltage.

바람직하게는 상기 구형파 발생부는, 상기 직류 고전압 전원 발생장치로부터 전송되는 직류전압을 충전하는 제2 출력단 커퍼시터를 포함하며, 상기 제2 출력단 커패시터에 충전된 전하가 상기 IGBT의 스위칭 동작에 따라 방전하여 구형파전압을 출력할 수 있다.Preferably, the square wave generator includes a second output terminal capacitor that charges a DC voltage transmitted from the DC high voltage power generator, and charges charged in the second output terminal capacitor are discharged according to the switching operation of the IGBT. Square wave voltage can be output.

또한 본 발명은 본 발명에 따른 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치와 본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생장치를 결합하여 본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생장치로부터 출력되는 고전압 직류전원을 본 발명에 따른 고압 교정 파형 발생장치에 인가시킬 수 있다.In addition, the present invention combines the high-voltage calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring device according to the present invention and the DC high voltage power generator according to the present invention to obtain a high voltage DC power output from the DC high voltage power generator according to the present invention. It can be applied to the high pressure calibration waveform generator according to the present invention.

본 발명에 의하면, 사용자의 선택에 따른 다양한 상황에서 다양한 전압을 출력하며, 시험 파형발생기에 적용하기 위한 직류전원소스로 고주파 트랜스포머와 스위치 디바이스를 이용해 안전적인 전원을 공급할 수 있는 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide an apparatus capable of supplying various voltages in various situations according to a user's selection and supplying a safe power source using a high frequency transformer and a switch device as a DC power source for application to a test waveform generator. .

또한 본 발명에 따른 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치는 그 구성이 간단하여 저렴한 가격으로 파형 발생장치의 생산이 가능하며, 나아가서 출력되는 파형이 20ns 이하의 빠른 상승 또는 하강 시간을 갖으며 출력되는 구형파의 펄스폭과 주파수가 가변되어 사용자가 출력파형을 임의로 조정이 가능하므로 고정밀 디바이더의 개발 및 측정기의 성능검증에 매우 용이하다.  In addition, the high-pressure calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring instrument according to the present invention is simple in its configuration, which enables the production of a waveform generator at a low price, and further, the output waveform has a rapid rise or fall time of 20 ns or less. Since the pulse width and frequency of the output square wave are variable, the user can adjust the output waveform arbitrarily, so it is very easy to develop the high precision divider and verify the performance of the measuring instrument.

나아가서 본 발명에 의한 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치와 직류 고전압 전원 발생장치를 결합하여 직류 고전압 전원 발생장치로부터 출력되는 고전압 직류전원을 고압 교정 파형 발생장치에 인가함으로써 저렴한 비용으로 직류 전원 발생장치와 파형 발생장치를 일체형으로 구성할 수도 있 다.Furthermore, by combining the high voltage calibration waveform generator and the DC high voltage power generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring instrument according to the present invention, by applying the high voltage DC power output from the DC high voltage power generator to the high pressure calibration waveform generator, The DC power generator and the waveform generator may be integrated.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생 장치에 대한 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a DC high voltage power generator according to the present invention.

본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생 장치(10)는 절연형 DC-DC 컨버터 구조로서, 정류기(100), 고주파 트랜스포머(200), 전압 컨트롤러(300), 스위칭 트랜지스터(350) 및 직류전압 출력부(400)로 구성이 된다.The DC high voltage power generator 10 according to the present invention has an isolated DC-DC converter structure, and includes a rectifier 100, a high frequency transformer 200, a voltage controller 300, a switching transistor 350, and a DC voltage output unit ( 400).

정류기(100)는 교류 전압을 인가받아 직류로 변환하여 출력을 하며, 고주파 트랜스포머(200)는 권선비에 따라 전압을 승압시키며, 전압 컨트롤러(300)는 트랜스포머(200)로의 전압인가를 제어하며 스위칭 트랜지스터(350)의 듀티비를 조절하여 출력전압을 가변시키고, 직류전압 출력부(400)는 트랜스포머(200)로부터 출력되는 직류 고전압 전원을 제어하여 출력한다.The rectifier 100 receives an alternating current voltage and converts the signal into direct current. The high frequency transformer 200 boosts the voltage according to the winding ratio, and the voltage controller 300 controls the application of the voltage to the transformer 200. The output voltage is varied by adjusting the duty ratio of 350, and the DC voltage output unit 400 controls and outputs a DC high voltage power output from the transformer 200.

도 2는 본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생 장치에 대한 구성을 도시한다.2 shows a configuration of a DC high voltage power generator according to the present invention.

도 2를 참조하여 본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생 장치(10)의 동작원리를 살펴보면, 게이트 제어신호에 의해 스위칭 트랜지스터(Q11)(350)가 도통되면 트랜스포머(200)의 1차측 권선으로 전류가 흐르고 2차측에는 흑점의 방향에 따라 1차측과 반대 극성의 전압이 발생한다. 이 전압은 다이오드(D12)에 의해 차단되어 1차권선의 인덕턴스에만 에너지가 저장된다. Referring to the operation principle of the DC high voltage power generator 10 according to the present invention with reference to Figure 2, when the switching transistor (Q11) 350 is conducted by the gate control signal current flows to the primary winding of the transformer 200 On the secondary side, a voltage of opposite polarity is generated along the direction of the sunspot. This voltage is cut off by the diode D12 so that energy is stored only in the inductance of the primary winding.

이 상태에서 스위칭 트랜지스터(Q11)(350)가 차단되면, 트랜스포머(200)의 2차측에 반대극성의 전압이 유기되고 다이오드(D12)를 거쳐 출력단의 제1 출력단 커패시터(C14)(420)를 충전시킨다. 이때 출력전압은 트랜스포머(200)의 권선비(N)와 스위칭 트랜지스터(Q11)(350)의 듀티비에 따라 결정되며 듀티비 조정에 의해 출력전압을 가변시킬 수 있다. In this state, when the switching transistors Q11 and 350 are cut off, the voltage of the opposite polarity is induced on the secondary side of the transformer 200, and the first output terminal capacitor C14 420 of the output terminal is charged through the diode D12. Let's do it. In this case, the output voltage is determined according to the winding ratio N of the transformer 200 and the duty ratio of the switching transistors Q11 and 350, and the output voltage may be changed by adjusting the duty ratio.

스위칭 트랜지스터(Q11)(350)의 제어를 위해서 본 발명에서는 스위칭 트랜지스터(Q11)(350)의 게이트 드라이버를 구성하는데, 도 3은 스위칭 트랜지스터의 게이트 드라이버의 구성을 나타낸다.In order to control the switching transistors Q11 and 350, in the present invention, a gate driver of the switching transistors Q11 and 350 is configured, and FIG. 3 shows a configuration of the gate driver of the switching transistor.

도 3을 참조하여 게이트 드라이버에 대하여 살펴보면, 제1 멀티바이브레이터(373)는 TTL 계열의 멀티바이브레이터 IC(74LS221)로써 클럭 신호를 입력으로 받아 외부의 가변저항(Rx)을 통해 듀티비의 제어가 가능하며 노이즈 특성도 우수하다. Referring to FIG. 3, the first multivibrator 373 is a TTL series multivibrator IC 74LS221 and receives a clock signal as an input to control the duty ratio through an external variable resistor Rx. It also has excellent noise characteristics.

제1 멀티바이브레이터(373)의 출력신호는 제1 트랜지스터(Q12)(261)와 연결되며 제1 멀티바이브레이터(373)의 출력신호와 반대 값이 제2 멀티바이브레이터(375)의 입력 신호로 연결된다. The output signal of the first multivibrator 373 is connected to the first transistors Q12 and 261, and the value opposite to the output signal of the first multivibrator 373 is connected to the input signal of the second multivibrator 375. .

예를 들어 제1 멀티바이브레이터(373)의 출력이 하이레벨(High Level)인 경우 제2 멀티바이브레이터(375)의 출력은 로우레벨(Low Level)상태가 되며, 이때는 제1 트랜지스터(Q12)(361)만 도통되어 스위칭 트랜지스터(Q11)(350)의 게이트에 하이레벨(High Level)상태의 전압이 발생한다. For example, when the output of the first multivibrator 373 is at a high level, the output of the second multivibrator 375 is at a low level, in which case the first transistor Q12 and 361 are output. ) Is turned on to generate a high level voltage at the gate of the switching transistors Q11 350.

반대로 제1 멀티바이브레이터(373)가 로우레벨(Low Level)인 경우에는 제2 멀티바이브레이터(375)의 출력은 하이레벨(High Level)이 되며, 이때는 제2 트랜지스터(13)(363)가 도통되어 제1 MOSFET(Q14)(365)를 도통시키고 스위칭 트랜지스터(Q11)(350)의 게이트 신호측에는 0V가 발생된다. 여기서 제1 MOSFET(Q14)(365)는 응답속도를 향상시키며 스위칭 트랜지스터(Q11)(350)의 게이트측에 정확하고 빠른 동작특성을 나타내게 된다. On the contrary, when the first multivibrator 373 is at a low level, the output of the second multivibrator 375 is at a high level. In this case, the second transistors 13 and 363 are turned on. The first MOSFETs Q14 and 365 are turned on, and 0 V is generated on the gate signal side of the switching transistors Q11 and 350. Here, the first MOSFETs Q14 and 365 improve response speed and exhibit accurate and fast operating characteristics at the gate side of the switching transistors Q11 and 350.

다시 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생 장치에 대한 나머지 구성을 살펴보면, 일반적인 전원공급장치는 무부하 상태시에 전압의 가변이 어려우며 대부분 내부에 저항을 삽입하여 단일 전압을 발생하는 형태이지만, 본 발명에서는 출력단에 가변저항(R13) 및 커패시터(C14)로 구성된 적분회로(420)와 비교기(455)를 통해 무부하시에도 출력전압을 자동적으로 제어할 수 있다. Referring to the rest of the configuration of the DC high voltage power generator according to the present invention with reference to FIG. 2 again, the general power supply device is difficult to change the voltage in the no-load state, but most forms a single voltage by inserting a resistor therein In the present invention, the output voltage can be automatically controlled even under no load through the integrated circuit 420 and the comparator 455 including the variable resistor R13 and the capacitor C14 at the output terminal.

도 4는 본 발명에 있어서 출력단에 연결되는 비교기에 대한 구성을 나타낸다.4 shows a configuration of a comparator connected to an output terminal in the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이 적분기(420)의 커패시터(C14)에 충전된 전압이 제3 멀티바이브레이터(451)의 출력단에 연결된 기준 전압보다 크면 비교기(455)의 출력은 하이레벨(High Level) 상태가 되며, 제3 멀티바이브레이터(451)의 출력 신호는 다이오드(D13)가 도통되므로 로우레벨(Low Level)이 되고 상기 게이트 드라이버의 제1 트랜지스터(Q12)(361)의 베이스에 전송되어 스위칭 트랜지스터(Q11)(350)의 게 이트 출력신호가 차단된다. As shown in FIG. 4, when the voltage charged in the capacitor C14 of the integrator 420 is greater than the reference voltage connected to the output terminal of the third multivibrator 451, the output of the comparator 455 is in a high level state. The output signal of the third multivibrator 451 becomes a low level because the diode D13 is turned on and is transmitted to the base of the first transistors Q12 and 361 of the gate driver. The gate output signal of Q11) 350 is cut off.

이와 동시에 트랜스포머(200) 일차측이 차단되어 출력전압을 안정화시키며, 트랜스포머(200) 2차측의 저항(R12)의 부담이 적어지므로 소형화가 가능하다. At the same time, the primary side of the transformer 200 is blocked to stabilize the output voltage, and the burden of the resistor R12 on the secondary side of the transformer 200 is reduced, thereby miniaturization.

이와 같은 본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생장치에 의해 발생된 직류 고전압은 구형파 발생을 위한 전원소스로 사용될 수 있으며, 단독으로도 직류 전원장치로 사용가능하다.The DC high voltage generated by the DC high voltage power generator according to the present invention can be used as a power source for generating a square wave, and can be used alone as a DC power supply.

나아가서 직류 고전압 전원 발생장치의 출력단에 무부하시에도 출력전압을 자동적으로 제어가 가능하므로 사용자의 편리성이 더욱 증가된다.Furthermore, the user's convenience is further increased because the output voltage can be automatically controlled even when there is no load at the output terminal of the DC high voltage power generator.

그럼 이하에서는 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치에 대하여 살펴보기로 한다. Now, the high-voltage calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring instrument will be described.

도 5는 본 발명에 따른 고압 교정 파형 발생장치의 개략적인 구성도를 나타낸다.5 shows a schematic configuration diagram of a high-voltage calibration waveform generator according to the present invention.

본 발명에 따른 고압 교정 파형 발생장치(50)는 기준 전압을 인가받아 구형파 형태의 클럭신호를 발생시키는 클럭 제너레이터(500), 클럭 제너레이터(500)로부터의 클럭신호에 따라 고속 IGBT 스위치(700)의 스위칭 동작을 제어하는 드라이버(600) 및 본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생장치(10)로부터 직류 전압을 인가 받아 고속 IGBT 스위치(700)의 스위칭 동작에 따라 구형파 펄스신호를 출력하는 구형파 발생부(800)로 구성이 된다.The high-voltage calibration waveform generator 50 according to the present invention is a clock generator 500 for applying a reference voltage to generate a clock signal in the form of a square wave, and according to a clock signal from the clock generator 500 of the high speed IGBT switch 700. Square wave generator 800 that receives a DC voltage from the driver 600 for controlling the switching operation and the DC high voltage power generator 10 according to the present invention and outputs a square wave pulse signal according to the switching operation of the high-speed IGBT switch 700. It is composed of).

설명의 편의를 위해 도 5에서는 본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생장치(10)로부터 직류 전압을 인가받는 것으로 도시되어 있으나 본 발명에 따른 고압 교정 파형 발생장치(50)는 본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생장치(10)뿐만 아니라 다양한 다른 직류 전원 발생 장치로부터 직류 전원을 인가 받을 수도 있다.For convenience of description, it is illustrated in FIG. 5 that the DC voltage is applied from the DC high voltage power generator 10 according to the present invention, but the high voltage calibration waveform generator 50 according to the present invention is a DC high voltage power source according to the present invention. In addition to the generator 10, the DC power may be applied from various other DC power generators.

도 6은 본 발명에 있어서, 클럭 제너레이터의 구성을 나타낸다.6 shows the configuration of the clock generator in the present invention.

클럭 제너레이터(500)는 스위칭 제어를 위한 기준 클럭 신호를 발생하는 부분으로 도 6에 도시된 바와 같이 낸드게이트(NAND Gate:Q22)(520) 및 제4 멀티바이브레이터(540) 등의 TTL IC로 구성할 수 있어서, 매우 안정적이며 노이즈에 대한 영향이 적다. The clock generator 500 generates a reference clock signal for switching control, and includes a TTL IC such as a NAND gate (Q22) 520 and a fourth multivibrator 540 as shown in FIG. 6. It is very stable and has little influence on noise.

도 6을 참조하여 그 동작원리를 살펴보면, 초기상태에서 전원이 인가시 낸드게이트(Q22a)의 출력단이 로우레벨(Low level)이라 하면 이 신호는 동시에 다른 낸드게이트(Q22b)의 입력단에 인가되며 다른 낸드게이트(Q22b)의 출력은 하이레벨(High level) 상태를 유지한다. Referring to FIG. 6, when the power is applied in the initial state, if the output terminal of the NAND gate Q22a is a low level, the signal is simultaneously applied to the input terminal of another NAND gate Q22b. The output of the NAND gate Q22b maintains a high level state.

동시에 가변저항(R21)(511)을 통해 커패시터(C21)(513)에 전하가 충전되며, A지점의 전압은 가변저항(R21)(511)과 커패시터(C21)(513)의 시정수에 따라 서서히 상승한다. 이 전압이 제3 트랜지스터(Q21)(515)의 동작전압 이상이 되면 낸드게이트(Q22a)의 입력단은 로우레벨(Low Level) 상태가 되며 출력단은 하이레벨(High Level) 상태가 된다. 이때 다른 낸드게이트(Q22b)의 출력은 로우레벨(Low Level)이 되어 커패시터(C21)(513)의 충전전압이 가변저항(R21)(511)을 통해 감쇠되어 제3 트랜지스터(Q21)(515)를 OFF 시키며, 이를 반복함으로써 B지점에는 구형파 형태의 클럭 신호가 발생하게 된다.At the same time, charges are charged to the capacitors C21 and 513 through the variable resistors R21 and 511, and the voltage at the point A is dependent on the time constants of the variable resistors R21 and 511 and the capacitors C21 and 513. Slowly rises. When the voltage is greater than or equal to the operating voltages of the third transistors Q21 and 515, the input terminal of the NAND gate Q22a is in a low level state, and the output terminal is in a high level state. At this time, the output of the other NAND gate Q22b is at a low level so that the charging voltage of the capacitors C21 and 513 is attenuated through the variable resistors R21 and 511 so that the third transistors Q21 and 515 are used. Turn off and repeat this to generate a square wave clock signal at point B.

여기서 가변저항(R21)(511)이 증가함에 따라 시정수가 커지므로 B지점에 발 생되는 클럭의 주파수는 낮아지며 가변저항(R21)(511)만으로도 클럭 주파수의 제어가 용이하다. Since the time constant increases as the variable resistors R21 and 511 increase, the frequency of the clock generated at the point B is lowered, and the clock frequency can be easily controlled by the variable resistors R21 and 511 alone.

상기 구형파 형태의 클럭 신호는 다시 제4 멀티바이브레이터(540)의 입력단에 인가되며 이를 통해 안정적인 게이트 구동 신호를 얻을 수 있다. 여기서 제4 멀티바이브레이터(540)의 외부에 연결된 커패시터(Cy)와 저항(Ry)은 주파수는 고정된 상태에서 듀티비만을 조정하기 위하여 설치될 수 있다. The square wave clock signal is applied to the input terminal of the fourth multivibrator 540 again to obtain a stable gate driving signal. The capacitor Cy and the resistor Ry connected to the outside of the fourth multivibrator 540 may be installed to adjust only the duty ratio while the frequency is fixed.

도 7은 본 발명에 따른 고압 교정 파형 발생장치의 드라이버, 고속 IGBT 스위치 및 구형파 발생부의 구성을 나타낸다.7 shows the configuration of a driver, a high speed IGBT switch, and a square wave generator of the high-voltage calibration waveform generator according to the present invention.

본 발명에 따른 고압 교정 파형 발생장치는 하강시간이 20ns 이내의 빠른 특성을 나타내기 위해 도 7과 같이 빠른 응답특성의 고속 스위치 IGBT 소자(Q25)(700)를 메인 스위치로 사용하며, 이를 신속하게 ON-OFF 시키기 위해 제2 MOSFET(Q24)(630)를 이용하여 드라이버를 구성한다.The high-voltage calibration waveform generator according to the present invention uses a fast response IGBT element (Q25) 700 of fast response characteristics as a main switch as shown in FIG. The driver is configured using the second MOSFET (Q24) 630 to turn ON-OFF.

도 8은 본 발명에 따른 고압 교정 파형 발생장치의 각 구성부분에서의 구동신호를 나타내며, 도 8을 참조하여 도 7의 본 발명에 따른 고압 교정 파형 발생장치의 구성에 대한 동작을 살펴보면, 제4 멀티바이브레이터(540)의 출력신호가 제4 트랜지스터(Q23)(610)의 베이스단에 인가되면 제4 트랜지스터(Q23)(610)가 도통되고 제2 MOSFET(Q24)(630)의 게이트와 소스간에는 부전압이 발생한다. FIG. 8 illustrates a driving signal in each component of the high pressure calibration waveform generator according to the present invention. Referring to FIG. 8, an operation of the configuration of the high pressure calibration waveform generator according to the present invention of FIG. 7 will be described. When the output signal of the multivibrator 540 is applied to the base terminal of the fourth transistors Q23 and 610, the fourth transistors Q23 and 610 are turned on and between the gate and the source of the second MOSFETs Q24 and 630. Negative voltage is generated.

이 부전압에 의해 p채널 FET가 턴온(Turn ON)되며 드라이버의 커패시터(C22)(640)에 충전되어 있던 전하가 드라이버의 출력단의 저항(R25)로 방류되며 스위칭 소자인 IGBT(Q25)(700)를 구동하기 위한 신호전압이 IGBT(Q25)(700)의 게이 트단에 발생한다. This negative voltage turns on the p-channel FET and turns the charge that has been charged in the capacitor (C22) 640 of the driver into the resistor (R25) of the driver's output terminal. The switching element is an IGBT (Q25) (700). A signal voltage for driving () is generated at the gate end of the IGBT (Q25) 700.

여기서 제4 트랜지스터(Q23)(610)는 전류증폭용 소자이며, 제2 MOSFET(Q24)(630)는 바이폴러 트랜지스터에 비해 동작시간이 매우 빠르므로 빠른 상승시간을 갖는 게이트 신호를 발생시킬 수 있다. Here, the fourth transistors Q23 and 610 are elements for current amplification, and the second MOSFETs Q24 and 630 may generate a gate signal having a fast rise time since the operating time is much faster than that of the bipolar transistor. .

이와 같은 과정을 통해 IGBT(Q25)(700)가 턴온(Turn ON)되면 구형파 발생부(800)의 제2 출력단 커패시터(C23)(830)에 충전된 전하가 IGBT(Q25)(700)와 구형파 발생부(800)의 출력단 저항(R27)(820)을 통해 방류되며, 구형파 발생부(800)의 최종 출력단에서 빠른 하강시간을 갖는 구형파전압을 얻을 수 있다. When the IGBT (Q25) 700 is turned on through the above process, the charges charged in the second output terminal capacitor (C23) 830 of the square wave generator 800 are squared with the IGBT (Q25) 700. It is discharged through the output stage resistance (R27) 820 of the generator 800, it is possible to obtain a square wave voltage having a fast fall time in the final output terminal of the square wave generator 800.

본 발명에서는 구형파 발생부(800)의 제2 출력단 커패시터(C23)(830)에 충전된 전하를 IGBT(Q25)(700)를 통해 방전하는 형태로 만약 제2 출력단 커패시터(C23)(830)가 없다면 구형파 발생부(800)의 입력단 저항(R26)(810)와 출력단 저항(R27)(820)의 분압비에 해당하는 전압이 항상 구형파 발생부(800)의 출력단에 발생하며 인가전압과 저항의 관계에 따라 항상 지속적인 전류가 흐른다. 따라서 출력단 저항의 용량이 매우 커져야하므로 큰 출력을 얻기 어려우며 이에 따른 전력손실도 증가한다. In the present invention, the second output terminal capacitor (C23) 830 in the form of discharging the charge charged in the second output terminal capacitor (C23) (830) of the square wave generator 800 through the IGBT (Q25) (700). If not, a voltage corresponding to the divided voltage ratio of the input stage resistance (R26) 810 and the output stage resistance (R27) 820 of the square wave generator 800 always occurs at the output terminal of the square wave generator 800 and Depending on the relationship, a constant current always flows. Therefore, it is difficult to obtain a large output because the capacity of the output stage resistor must be very large, resulting in increased power loss.

또한 인가전압의 전원구성은 회로결선 상태에 따라 인덕턴스성분이 포함되므로 빠른 상승시간 또는 하강시간을 갖는 구형파 전압을 얻을 수 없다. In addition, since the inductance component is included in the power supply configuration of the applied voltage, the square wave voltage having a fast rise time or fall time cannot be obtained.

이를 개선하기 위해 본 발명에서는 제2 출력단 커패시터(C23)(830)를 장착함으로써 출력전압이 인가전압과 동일함으로 인한 효율이 개선되며 외부 결선에 의한 인덕턴스 성분의 영향이 매우 미미함으로 상승시간을 단축시킬 수 있다. In order to improve this, in the present invention, by mounting the second output terminal capacitor (C23) 830, the efficiency is improved because the output voltage is the same as the applied voltage, and the rise time is shortened because the influence of the inductance component by external wiring is very small. Can be.

도 9는 본 발명에 따른 구형파 발생부(800)의 최종 출력단에서 출력되는 구형파 펄스전압을 측정한 파형을 나타낸다.9 illustrates waveforms of measuring square wave pulse voltages output from the final output terminal of the square wave generator 800 according to the present invention.

도 9의 그래프에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 고압 교정 파형 발생장치는 고속의 IGBT 스위치를 장착하여 하강시간이 빠른 구형파 전압을 얻을 수 있다.As shown in the graph of FIG. 9, the high-voltage calibration waveform generator according to the present invention may be equipped with a high-speed IGBT switch to obtain a square wave voltage having a fast fall time.

도 10a 및 도 10b는 도 6의 본 발명의 클럭 제너레이터에 있어서 가변저항(Ry)의 조정에 따른 듀티비의 변화로 출력파형의 펄스폭이 변경되는 실시예를 나타낸다.10A and 10B illustrate an example in which the pulse width of the output waveform is changed due to a change in the duty ratio according to the adjustment of the variable resistor Ry in the clock generator of FIG. 6.

도 10a 및 도 10b의 그래프에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 고압 교정 파형 발생장치는 사용자가 용이하게 듀티비를 조정할 수 있어 그에 따라 상황에 맞는 다양한 파형을 얻을 수 있게 된다.As shown in the graphs of FIGS. 10A and 10B, the high-pressure calibration waveform generator according to the present invention can easily adjust the duty ratio of the user, thereby obtaining various waveforms according to the situation.

나아가서 본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생장치와 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치를 결합하여 본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생장치로부터 직류 고전압 전원을 발생시키고 이를 본 발명에 따른 고압 교정 파형 발생장치에 인가하여 구형파 임펄스 전압을 얻을 수도 있다.Furthermore, by combining the DC high voltage power generator according to the present invention and the high voltage calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring device, the DC high voltage power generator generates the DC high voltage power from the DC high voltage power generator according to the present invention, and the high voltage calibration according to the present invention. It can also be applied to the waveform generator to obtain a square wave impulse voltage.

이와 같이 본 발명에 따른 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치는 그 구성이 간단하여 저렴한 가격으로 파형 발생장치의 생산이 가능하다. As described above, the high-pressure calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring instrument according to the present invention is simple in its construction and enables the production of the waveform generator at low cost.

나아가서 출력되는 파형이 20ns 이하의 빠른 상승 또는 하강 시간을 갖으며 출력되는 구형파의 펄스폭과 주파수가 가변되어 사용자가 출력파형을 임의로 조정이 가능하므로 고정밀 디바이더의 개발 및 측정기의 성능검증에 매우 용이하다. Furthermore, the output waveform has a fast rise or fall time of less than 20ns, and the pulse width and frequency of the output square wave are variable so that the user can arbitrarily adjust the output waveform, so it is very easy to develop a high precision divider and verify the performance of the measuring instrument. .

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the technical spirit of the present invention. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생 장치에 대한 개략적인 구성을 나타내며,1 shows a schematic configuration of a DC high voltage power generator according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생 장치의 각 구성에 대한 세부적인 장치를 나타내며,Figure 2 shows a detailed device for each configuration of the DC high voltage power generator according to the present invention,

도 3은 본 발명의 직류 고전압 전원 발생 장치에 있어서, 게이트 드라이브의 구성을 나타내며,3 illustrates a configuration of a gate drive in the DC high voltage power generator of the present invention.

도 4는 본 발명의 직류 고전압 전원 발생 장치에 있어서, 비교기의 동작을 위한 구성을 나타내며,4 illustrates a configuration for the operation of a comparator in the DC high voltage power generator of the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 고압 교정 파형 발생장치의 개략적인 구성을 나타내며,5 shows a schematic configuration of a high-pressure calibration waveform generator according to the present invention,

도 6은 본 발명의 고압 교정 파형 발생장치에 있어서, 클럭 제너레이터의 구성을 나타내며,6 shows the configuration of the clock generator in the high-voltage calibration waveform generator of the present invention.

도 7은 본 발명의 고압 교정 파형 발생장치에 있어서, 드라이버, IGBT 스위치 및 구형파 발생부의 구성을 나타내며,7 shows the configuration of a driver, an IGBT switch, and a square wave generator in the high-voltage calibration waveform generator of the present invention.

도 8은 본 발명의 고압 교정 파형 발생장치에 있어서, 각 구성부분에서의 구동신호를 나타내며,8 shows a driving signal in each component part in the high-voltage calibration waveform generator of the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 고압 교정 파형 발생장치의 출력단에서 출력되는 구형파 펄스 전압을 측정한 실시예를 나타내며,9 shows an example in which a square wave pulse voltage output from an output terminal of the high-voltage calibration waveform generator according to the present invention is measured.

도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 고압 교정 파형 발생장치의 듀티비 조정 에 따른 출력파형의 펄스폭이 변경되는 실시예를 나타낸다.10A and 10B illustrate an embodiment in which the pulse width of the output waveform is changed according to the duty ratio adjustment of the high-pressure calibration waveform generator according to the present invention.

<도면의 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>

10 : 본 발명에 따른 직류 고전압 전원 발생장치,10: DC high voltage power generator according to the present invention,

50 : 본 발명에 따른 고압 교정 파형 발생장치,50: apparatus for generating a high pressure calibration waveform according to the present invention,

100 : 정류기, 200 : 고주파 트랜스포머, 100: rectifier, 200: high frequency transformer,

300 : 전압 컨트롤러, 350 : 스위칭 트랜지스터,300: voltage controller, 350: switching transistor,

400 : 직류전압 출력부, 455 : 비교기,400: DC voltage output unit, 455: comparator,

500 : 클럭 제너레이터, 530 : 낸드 게이트(NAND gate),500: clock generator, 530: NAND gate,

600 : 드라이버,600: driver,

700 : IGBT 스위치, 800: 구형파 발생부.700: IGBT switch, 800: square wave generator.

Claims (18)

직류 고전압 전원 발생장치에 있어서,In the DC high voltage power generator, 교류전압을 인가받아 정류된 전압을 출력하는 정류기;A rectifier for receiving an AC voltage and outputting a rectified voltage; 제1차측 권선의 제1단자가 정류된 전압을 인가받고, 제2단자는 스위칭 트랜지스터와 연결되며, 제2차측 권선의 제1단자는 다이오드와 연결되는 고주파 트랜스포머; A high frequency transformer receiving a rectified voltage of a first terminal of the first side winding, a second terminal connected to a switching transistor, and a first terminal of the second side winding connected to a diode; 상기 고주파 트랜스포머로부터 출력되는 직류전압을 충전하는 제1 출력단 커패시터, 상기 제1 출력단 커패시터와 병렬 연결된 제1 출력단 저항, 상기 제1 출력단 저항과 직렬 연결되며 가변 저항과 커패시터가 병렬로 구성된 적분기, 및 상기 적분기와 병렬로 연결되는 비교기(Comparator)를 포함하며 상기 다이오드에 연결되어 직류 고전압을 출력하는 직류전압출력부; 및A first output stage capacitor for charging a DC voltage output from the high frequency transformer, a first output stage resistor connected in parallel with the first output stage capacitor, an integrator connected in series with the first output stage resistor and having a variable resistor and a capacitor in parallel; A DC voltage output unit including a comparator connected in parallel with the integrator and connected to the diode to output a DC high voltage; And 클럭 신호를 발생시키는 클럭제너레이터, 클럭신호를 입력받아 펄스신호를 출력하며 가변저항을 통해 상기 스위칭 트랜지스터의 듀티비 제어가 가능한 제1 멀티바이브레이터, 상기 제1 멀티바이브레이터로부터의 출력신호와 반대되는 신호를 입력받아 펄스신호를 출력하는 제2 멀티바이브레이터, 및 상기 제1 멀티바이브레이터 및 상기 제2 멀티바이브레이터의 출력신호를 입력받아 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트로 스위칭 제어신호를 전송하여 상기 스위칭 트랜지스터의 듀티비 조절 및 상기 고주파 트랜지스터의 출력 전압을 제어하는 게이트드라이버를 포함하는 전압 컨트롤러를 포함하고,A clock generator for generating a clock signal, a clock signal inputted to output a pulse signal, a first multivibrator capable of controlling the duty ratio of the switching transistor through a variable resistor, and a signal opposite to the output signal from the first multivibrator. A second multivibrator that receives a pulse signal and outputs a pulse signal, and receives output signals of the first multivibrator and the second multivibrator to transmit a switching control signal to a gate of the switching transistor to adjust a duty ratio of the switching transistor; A voltage controller including a gate driver to control an output voltage of the high frequency transistor, 상기 스위칭 트랜지스터는 MOSFET으로 형성되어 상기 고주파 트랜스포머로의 전압인가를 제어하고 듀티비를 조정하여 상기 고주파 트랜스포머의 출력전압을 가변시키며,The switching transistor is formed of a MOSFET to control the application of voltage to the high frequency transformer and adjust the duty ratio to vary the output voltage of the high frequency transformer, 상기 직류전압출력부는 상기 제1 출력단 커패시터의 직류전압의 출력시에 출력단의 무부하 상태에서도 상기 적분기와 상기 비교기를 통해 상기 출력되는 직류전압의 제어가 가능하고,The DC voltage output unit may control the DC voltage output through the integrator and the comparator even when the DC voltage of the first output terminal capacitor is unloaded at the output terminal. 상기 직류전압출력부 출력전압의 가변은 상기 고주파 트랜스포머의 권선비와 상기 스위칭 트랜지스터의 듀티비 조정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 직류 고전압 전원 발생장치.The output voltage of the DC voltage output unit is a DC high voltage power generator, characterized in that the adjustment of the winding ratio of the high frequency transformer and the duty ratio of the switching transistor. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 게이트 드라이브는,The gate drive, 상기 제1 멀티바이브레이터의 출력신호를 입력받는 제1 트랜지스터;A first transistor receiving an output signal of the first multivibrator; 상기 제2 멀티바이브레이터의 출력신호를 입력받는 제2 트랜지스터; 및A second transistor configured to receive an output signal of the second multivibrator; And 상기 제2 트랜지스터의 출력신호에 따라 동작하는 제1 MOSFET를 포함하며,A first MOSFET operating according to an output signal of the second transistor, 상기 제1 멀티바이브레이터의 출력이 하이레벨(High Level)인 경우 상기 제1 트랜지스터만 도통되어 제1 트랜지스터의 출력신호가 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트로 전송되며,When the output of the first multivibrator is at a high level, only the first transistor is turned on so that the output signal of the first transistor is transmitted to the gate of the switching transistor. 상기 제1 멀티바이브레이터의 출력이 로우레벨(Low Level)인 경우 상기 제2 멀티바이브레이터의 출력이 하이레벨(High Level)이 되어 상기 제2 트랜지스터를 통해 상기 제1 MOSFET이 도통되어 상기 제1 MOSFET의 출력신호가 상기 스위칭 트랜지스터의 게이트로 전송되는 것을 특징으로 하는 직류 고전압 전원 발생장치.When the output of the first multivibrator is at a low level, the output of the second multivibrator is at a high level so that the first MOSFET is turned on through the second transistor to conduct the first MOSFET. DC high voltage power supply, characterized in that the output signal is transmitted to the gate of the switching transistor. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 직류전압출력부는,The DC voltage output unit, 기준 전압를 발생시키는 제3 멀티바이브레이터를 더 포함하며,A third multivibrator for generating a reference voltage; 상기 비교기는, 상기 제3 멀티바이브레이터로부터의 기준전압과 상기 적분기의 커패시터의 충전전압을 대비하여 상기 적분기의 커패시터의 충전전압이 상기 제 3 멀티바이브레이터로부터의 기준전압보다 큰 경우 하이레벨(High Level)신호를 상기 제1 트랜지스터의 베이스단자로 전송하여 상기 게이트 드라이브의 출력신호를 차단하는 것을 특징으로 하는 직류 고전압 전원 발생장치.The comparator has a high level when the charging voltage of the capacitor of the integrator is higher than the reference voltage from the third multivibrator in comparison with the reference voltage from the third multivibrator and the charging voltage of the capacitor of the integrator. DC high voltage power generator characterized in that to transmit the signal to the base terminal of the first transistor to block the output signal of the gate drive. 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치에 있어서,In the high pressure calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring device, 일측은 직류전원을 인가받고 타측은 출력단에 연결되며, 상기 인가받은 직류전원이 분압되어 충전되는 제2 출력단 커패시터; 및A second output terminal capacitor having one side applied with a DC power source and the other side connected to an output terminal, wherein the applied DC power source is divided and charged; And 상기 제2 출력단 커패시터에 충전되는 전압을 방전 또는 출력단으로 출력하게 하는 IGBT 스위치를 포함하며, And an IGBT switch for outputting a voltage charged in the second output terminal capacitor to a discharge or output terminal. 상기 제2 출력단 커패시터에 충전된 전압이 상기 IGBT 스위치에 의해 반복적으로 방전 또는 출력단으로 출력됨으로써, 출력단에서 구형의 펄스전압이 출력되는 것을 특징으로 하는 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치.High-voltage calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring instrument, characterized in that the voltage charged in the second output terminal capacitor is repeatedly outputted to the discharge or output terminal by the IGBT switch . 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 기준 전압을 인가받아 구형파 형태의 클럭신호를 발생시키는 클럭 제너레이터;A clock generator configured to receive a reference voltage and generate a clock signal having a square wave shape; 상기 클럭 제너레이터로부터의 클럭신호에 따라 상기 IGBT 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제2 MOSFET을 구비한 드라이버; 및A driver having a second MOSFET for controlling a switching operation of the IGBT switch in accordance with a clock signal from the clock generator; And 상기 직류 고전압 전원 발생장치로부터 직류 전압을 인가 받아 제2 출력단 커패시터를 충전하며, 상기 IGBT 스위치의 스위칭 동작에 의해 반복적으로 상기 제2 출력단 커패시터에 충전된 전하를 방전 또는 출력단으로 출력하여 구형파 펄스전압을 출력하는 구형파 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치.Receiving a DC voltage from the DC high voltage power supply device to charge the second output terminal capacitor, and by repeatedly switching the IGBT switch switching the charge charged in the second output terminal capacitor to the discharge or output terminal to obtain a square wave pulse voltage High-voltage calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring device comprising a square wave generator for outputting. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 클럭 제너레이터는,The clock generator, 가변저항의 저항변화에 따라 충전량이 조절되는 제너레이터 커패시터; A generator capacitor whose charging amount is adjusted according to a resistance change of the variable resistor; 상기 제너레이터 커패시터의 전하 충전량에 따라 동작하는 제3 트랜지스터;A third transistor operating according to the charge charge amount of the generator capacitor; 상기 제3 트랜지스터의 출력신호에 따라 동작하여 상기 제너레이터 커패시터의 충전과 방전을 반복시켜 구형파 형태의 클럭신호를 발생시키는 낸드게이트(NAND Gate); 및 A NAND gate operating in response to an output signal of the third transistor to generate a square wave clock signal by repeating charging and discharging of the generator capacitor; And 상기 구형파 형태의 클럭신호를 인가받아 상기 드라이버 구동신호를 발생시키는 제4 멀티바이브레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치. And a fourth multi-vibrator configured to generate the driver driving signal by receiving the clock signal having the square wave shape. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 클럭 제너레이터는,The clock generator, 상기 제4 멀티바이브레이터의 주파수는 고정된 상태에서 듀티비만을 조정하기 위한 커패시터 및 가변저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치.The frequency of the fourth multi-vibrator is a high-voltage calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring device further comprises a capacitor and a variable resistor for adjusting only the duty ratio in a fixed state. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 드라이버는,The driver, 상기 클럭 제너레이터로부터 구형파 클럭신호를 입력받고, 상기 클럭신호에 따라 도통되는 제4 트랜지스터; 및A fourth transistor configured to receive a square wave clock signal from the clock generator and to be connected with the clock signal; And 상기 제4 트랜지스터에 의해 게이트와 소스간에 부전압이 발생되며, 상기 부전압을 통해 상기 IGBT를 구동시키기 위한 신호전압을 발생시키는 제2 MOSFET을 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치.A negative voltage is generated between the gate and the source by the fourth transistor, and the second MOSFET generates a signal voltage for driving the IGBT through the negative voltage. High pressure calibration waveform generator. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 구형파 발생부는,The square wave generator, 상기 직류 고전압 전원 발생장치로부터 전송되는 직류전압을 충전하는 제2 출력단 커퍼시터를 포함하며,A second output terminal capacitor for charging a DC voltage transmitted from the DC high voltage power generator; 상기 제2 출력단 커패시터에 충전된 전하가 상기 IGBT의 스위칭 동작에 따라 방전하여 구형파전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치.And a charge charged in the second output terminal capacitor is discharged according to the switching operation of the IGBT to output a square wave voltage. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 직류 고전압 전원 발생장치로부터 출 력되는 고전압 직류전원을 이용하여 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치에 있어서,In the high-voltage calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring device using a high voltage DC power output from any one of claims 1 to 6, 일측은 직류전원을 인가받고 타측은 출력단에 연결되며, 상기 인가받은 직류전원이 분압되어 충전되는 제2 출력단 커패시터; 및A second output terminal capacitor having one side applied with a DC power source and the other side connected to an output terminal, wherein the applied DC power source is divided and charged; And 상기 제2 출력단 커패시터에 충전되는 전압을 방전 또는 출력단으로 출력하게 하는 IGBT 스위치를 포함하며, And an IGBT switch for outputting a voltage charged in the second output terminal capacitor to a discharge or output terminal. 상기 제2 출력단 커패시터에 충전된 전압이 상기 IGBT 스위치에 의해 반복적으로 방전 또는 출력단으로 출력됨으로써, 출력단에서 구형의 펄스전압이 출력되는 것을 특징으로 하는 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치.High-voltage calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring instrument, characterized in that the voltage charged in the second output terminal capacitor is repeatedly outputted to the discharge or output terminal by the IGBT switch . 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 기준 전압을 인가받아 구형파 형태의 클럭신호를 발생시키는 클럭 제너레이터;A clock generator configured to receive a reference voltage and generate a clock signal having a square wave shape; 상기 클럭 제너레이터로부터의 클럭신호에 따라 상기 IGBT 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제2 MOSFET을 구비한 드라이버; 및A driver having a second MOSFET for controlling a switching operation of the IGBT switch in accordance with a clock signal from the clock generator; And 상기 직류 고전압 전원 발생장치로부터 직류 전압을 인가 받아 제2 출력단 커패시터를 충전하며, 상기 IGBT 스위치의 스위칭 동작에 의해 반복적으로 상기 제2 출력단 커패시터에 충전된 전하를 방전 또는 출력단으로 출력하여 구형파 펄스전압을 출력하는 구형파 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 측정기의 응 답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치.Receiving a DC voltage from the DC high voltage power supply device to charge the second output capacitor, and by repeatedly switching the operation of the IGBT switch outputs the charge charged in the second output capacitor to the discharge or output terminal to obtain a square wave pulse voltage High-voltage calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring device comprising a square wave generator for outputting. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 클럭 제너레이터는,The clock generator, 가변저항의 저항변화에 따라 충전량이 조절되는 제너레이터 커패시터; A generator capacitor whose charging amount is adjusted according to a resistance change of the variable resistor; 상기 제너레이터 커패시터의 전하 충전량에 따라 동작하는 제3 트랜지스터;A third transistor operating according to the charge charge amount of the generator capacitor; 상기 제3 트랜지스터의 출력신호에 따라 동작하며, 상기 제너레이터 커패시터의 충전과 방전을 반복시켜 구형파 형태의 클럭신호를 발생시키는 낸드게이트(NAND Gate); 및 A NAND gate operating according to an output signal of the third transistor and generating a square wave clock signal by repeating charging and discharging of the generator capacitor; And 상기 구형파 형태의 클럭신호를 인가받아 상기 드라이버 구동신호를 발생시키는 제4 멀티바이브레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치. And a fourth multi-vibrator configured to generate the driver driving signal by receiving the clock signal having the square wave shape. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 클럭 제너레이터는,The clock generator, 상기 제4 멀티바이브레이터의 주파수는 고정된 상태에서 듀티비만을 조정하기 위한 커패시터 및 가변저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치.The frequency of the fourth multi-vibrator is a high-voltage calibration waveform generator for evaluating the response characteristics of the impulse measuring device further comprises a capacitor and a variable resistor for adjusting only the duty ratio in a fixed state. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 드라이버는,The driver, 상기 클럭 제너레이터로부터 구형파 클럭신호를 입력받고, 상기 클럭신호에 따라 도통되는 제4 트랜지스터; 및A fourth transistor configured to receive a square wave clock signal from the clock generator and to be connected with the clock signal; And 상기 제4 트랜지스터에 의해 게이트와 소스간에 부전압이 발생되며, 상기 부전압을 통해 상기 IGBT를 구동시키기 위한 신호전압을 발생시키는 제2 MOSFET을 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치.A negative voltage is generated between the gate and the source by the fourth transistor, and the second MOSFET generates a signal voltage for driving the IGBT through the negative voltage. High pressure calibration waveform generator. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 구형파 발생부는,The square wave generator, 상기 직류 고전압 전원 발생장치로부터 전송되는 직류전압을 충전하는 제2 출력단 커퍼시터를 포함하며,A second output terminal capacitor for charging a DC voltage transmitted from the DC high voltage power generator; 상기 제2 출력단 커패시터에 충전된 전하가 상기 IGBT의 스위칭 동작에 따라 방전하여 구형파전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 임펄스 측정기의 응답특성 평가를 위한 고압 교정 파형 발생장치.And a charge charged in the second output terminal capacitor is discharged according to the switching operation of the IGBT to output a square wave voltage.

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