KR102302613B1 - 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치 및 이를 이용한 증폭방법 - Google Patents

센터-탭 정류기의 전압 증폭장치 및 이를 이용한 증폭방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 센터-탭 구조의 정류 회로 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3배 및 4배의 전압 증폭 이득을 갖는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치 및 이를 이용한 증폭방법에 관한 것이다. 이를 위해, 1차측 전압(V1)을 2차측의 출력전압(Vo)으로 증폭하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치에 있어서, 전압이 축적되는 캐패시터(CD)와 직렬 연결되는 제 1 변압기탭(Ns1); 제 2 다이오드(Ds2)와 직렬 연결되는 제 2 변압기탭(Ns2); 일단이 제 1 변압기탭(Ns1) 및 제 2 변압기탭(Ns2)에 각각 연결되고, 타단이 출력전압(Vo)을 나타내는 제 1 다이오드(Ds1); 캐패시터(CD), 제 2 다이오드(Ds2) 및 출력전압(Vo)에 연결되는 공통접지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치가 제공된다.

Description

센터-탭 정류기의 전압 증폭장치 및 이를 이용한 증폭방법{Voltage Multipliers for Center-Tab Rectifier and multipling method using thereof}
본 발명은 센터-탭 구조의 정류 회로 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3배 및 4배의 전압 증폭 이득을 갖는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치 및 이를 이용한 증폭방법에 관한 것이다.
일반적으로, 배터리 기반의 트램 및 수소연료전지 기반의 철도차량용 추진전력변환장치, ESS 분야에서는 높은 승압비를 갖는 승압형 DC-DC 컨버터가 사용된다.
배터리 기반의 트램 및 수소연료전지 기반의 철도차량은 배터리 및 수소연료전지의 비싼 가격과 철도차량 내부의 공간적 제약으로 인해, 견인전동기 구동을 위한 인버터가 요구하는 높은 직류 전압을 직접적으로 공급하기 어렵다. 따라서, 배터리 및 수소연료전지의 낮은 직류 전압을 인버터가 요구하는 높은 직류 전압으로 승압하기 위한 DC-DC 컨버터가 필요하다.
도 1은 종래의 센터-텝 정류기의 전압 증폭장치(변압기) 중 2차측 회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 도 1에 도시된 바와 같이, 1차 측으로부터 2차 측으로 투영된 전압이 출력 전압이 되므로, 1차 및 2차 측의 권선(턴) 비율이 1 : 1이라면, 1배의 출력 전압(Vo)이 되고, 증폭 이득은 1이 된다.
즉, 도 1과 같이 종래의 센터-탭 구조의 변압기를 갖는 정류 회로는 변압기의 1차 및 2차 측 권선 비율이 1 : 1이라면, 변압기의 1차측 전압과 2차측 출력 전압(VO)은 동일한 값을 가진다. 따라서, 기존 정류 회로를 이용하여 전압을 승압하기 위해서는 2차측 권선 수를 증가시켜야 한다. 예를 들어, 변압기의 1차 측 전압(V1)에 대해 변압기의 1차측 및 2차측 권선 비율이 1 : n이라면, 기존 정류기 구조에서 출력 전압(VO)은 nV1이 된다.
그러나, 기존 정류기 구조에서 2차측 다이오드는 기생 접합 커패시턴스(Cj)를 가지며, 1 : n의 승압형 변압기 구조에서 2차측 다이오드의 기생 접합 커패시턴스(Cj)가 1차측으로 투영되면 n2Cj의 큰 값을 가지게 된다. 예를 들어, 4배의 전압 증폭 이득을 위해 변압기의 권선비율을 1 : 4로 선정하면, 16배의 기생 접합 커패시턴스(Cj)가 1차측으로 투영되어, 1차측 스위치의 영전압 스위칭 특성을 저하시키는 단점을 가지게 된다.
이러한 1차측 스위치의 저하된 영전압 스위칭 특성은 추가적인 스위칭 손실을 유발하므로 낮은 스위칭 주파수로 구동하여야 하는 제약이 된다. 그리고 자성체의 크기를 증가시키는 단점도 초래한다. 그러나, 승압형 컨버터롤 요구하는 배터리 기반의 트램 및 수소연료전지 기반의 철도차량은 이미 기존 철도차량에 비해 추가적인 배터리 및 수소연료전지로 인해 공간적 제약을 심하게 받는 상황이므로, 자성체의 크기 증가는 철도차량의 공간 제약을 더욱 가중시킨다는 문제점을 가지게 된다.
1. 대한민국 실용신안등록 제 20-0371173호(자동전압 조절기의 보호 스위치, 비상 스위치와 변압기탭 전환부), 2. 대한민국 특허등록 제 10-1416787호(탭 변압기의 권선 탭들 사이를 연속 전환하는 방법), 3. 대한민국 특허등록 제 10-140038호(변압기용 탭 절환기).
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 변압기의 권선비율을 최대한 높이지 않으면서, 2차측 커패시터 전압에 의한 출력 전압의 증폭이 가능한 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치 및 이를 이용한 증폭방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 1차측으로 투영되는 2차측 다이오드의 접합 커패시턴스(Cj)를 유지하여, 1차측 스위치의 영전압 스위칭 특성이 악화되는 것을 방지 할 수 있는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치 및 이를 이용한 증폭방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 1차측 전압(V1)을 2차측의 출력전압(Vo)으로 증폭하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치에 있어서, 전압이 축적되는 캐패시터(CD)와 직렬 연결되는 제 1 변압기탭(Ns1); 제 2 다이오드(Ds2)와 직렬 연결되는 제 2 변압기탭(Ns2); 일단이 제 1 변압기탭(Ns1) 및 제 2 변압기탭(Ns2)에 각각 연결되고, 타단이 출력전압(Vo)을 나타내는 제 1 다이오드(Ds1); 캐패시터(CD), 제 2 다이오드(Ds2) 및 출력전압(Vo)에 연결되는 공통접지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치가 제공된다.
또한, 제 1 다이오드(Ds1)는 제 1 변압기탭(Ns1) 및 제 2 변압기탭(Ns2)으로부터 출력전압(Vo)으로 순방향을 형성한다.
또한, 제 2 다이오드(Ds2)는 공통접지로부터 제 2 변압기탭(Ns2)으로 순방향을 형성한다.
또한, 1차측 탭(5)의 권선수 : 제 1 변압기탭(Ns1)의 권선수 : 제 2 변압기탭(Ns2)의 권선수가 1 : n : m 일 때, 캐패시터(CD)에는 (n+m)V1의 전압이 축적될 수 있다.
또한, 캐패시터(CD)의 전압과 도트 동작에서 제 1 변압기탭(Ns1)의 권선수로 투영된 전압 nV1의 합인 (2n+m)V1이 출력전압(Vo)이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 또 다른 카테고리로써, 전술한 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치를 이용한 증폭방법에 있어서, 도트방향과 언도트방향으로 교번하는 1차측 전압(V1)이 1차측 탭(5)에 인가되고(S100), 1차측 전압(V1)이 언도트방향일 때(S120), 2차측의 제 1 변압기탭(Ns1)에서 nV1의 전압이 투영되고, 제 1 변압기탭(Ns1)와 병렬 연결된 제 2 변압기탭(Ns2)에서 mV1의 전압이 투영되는 단계(S122); 및 제 1 변압기탭(Ns1)의 전압(nV1)과 제 2 변압기탭(Ns2)의 전압(mV1)이 (n+m)V1 전압으로 캐패시터(CD)에 축적되는 단계(S124);가 수행되고,
1차측 전압(V1)이 도트방향일 때(S140), 제 1 변압기탭(Ns1)에서 nV1의 전압이 투영되는 단계(S142); 및 제 1 변압기탭(Ns1)의 전압(nV1)과 언도트 동작에서 캐패시터(CD)에 축적된 (n+m)V1의 전압의 합인 (2n+m)V1이 출력전압(Vo)이 되는 단계(S160);를 포함하고, 1차측 탭(5)의 권선수 : 제 1 변압기탭(Ns1)의 권선수 : 제 2 변압기탭(Ns2)의 권선수가 1 : n : m의 비율인 것을 특징으로 하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치를 이용한 증폭방법이 제공된다.
선택적으로, 일단이 제 1 변압기탭(Ns1) 및 제 2 변압기탭(Ns2)에 각각 연결되고, 타단이 제 1 다이오드(Ds1)에 연결되는 제 3 변압기탭(Ns3)을 더 포함할 수 있다.
또한, 1차측 탭(5)의 권선수 : 제 1 변압기탭(Ns1)의 권선수 : 제 2 변압기탭(Ns2)의 권선수 : 제 3 변압기탭(Ns3)의 권선수가 1 : n : m : k일 때, 캐패시터(CD)에는 언도트 동작에서 (n+m)V1의 전압이 축적될 수 있고, 캐패시터(CD)의 전압과 도트 동작에서 제 1 변압기탭(Ns1)의 권선수 및 제 3 변압기탭(Ns3)의 권선수로 투영된 전압 nV1과 kV1의 합인 (2n+m+k)V1이 출력전압(Vo)이다.
선택적으로, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 또 다른 카테고리로써, 전술한 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치를 이용한 증폭방법에 있어서, 도트방향과 언도트방향으로 교번하는 1차측 전압(V1)이 1차측 탭(5)에 인가되고(S100), 1차측 전압(V1)이 언도트방향일 때(S120), 2차측의 제 1 변압기탭(Ns1)에서 nV1의 전압이 투영되고, 제 1 변압기탭(Ns1)와 병렬 연결된 제 2 변압기탭(Ns2)에서 mV1의 전압이 투영되는 단계(S122); 및 제 1 변압기탭(Ns1)의 전압(nV1)과 제 2 변압기탭(Ns2)의 전압(mV1)이 (n+m)V1 전압으로 캐패시터(CD)에 축적되는 단계(S124);가 수행되고,
1차측 전압(V1)이 도트방향일 때(S140), 제 1 변압기탭(Ns1)에서 nV1의 전압이 투영되고, 제 1 변압기탭(Ns1)과 직렬연결된 제 3 변압기탭(Ns3)에서 kV1의 전압이 투영되는 단계(S146); 및 제 1 변압기탭(Ns1)의 전압(nV1), 제 3 변압기탭(Ns3)의 전압(kV1), 언도트 동작에서 캐패시터(CD)에 축적된 (n+m)V1의 전압의 합인 (2n+m+k)V1이 출력전압(Vo)이 되는 단계(S160);를 포함하고, 1차측 탭(5)의 권선수 : 제 1 변압기탭(Ns1)의 권선수 : 제 2 변압기탭(Ns2)의 권선수 : 제 3 변압기탭(Ns3)의 권선수가 1 : n : m : k의 비율인 것을 특징으로 하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치를 이용한 증폭방법에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 변압기의 권선비율을 최대한 높이지 않으면서, 2차측 커패시터 전압에 의한 출력 전압의 증폭이 가능하다.
또한, 1차측으로 투영되는 2차측 다이오드의 접합 커패시턴스(Cj)를 유지하여, 1차측 스위치의 영전압 스위칭 특성이 악화되는 것을 방지 할 수 있다. 이로 인해, 높은 스위칭 주파수로 구동 가능한 특징이 있다.
이로 인해, 승압형 컨버터롤 요구하는 배터리 기반의 트램 및 수소연료전지 기반의 철도차량 분야에서 자성체의 크기를 증가시키지 않으면서도 높은 전압 이득을 구현할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 센터-텝 정류기의 전압 증폭장치중 2차측 회로도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치 중 2차측 회로도,
도 3은 도 2에 도시된 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치가 언도트 방향으로 전압이 인가될 때를 나타내는 회로도,
도 4는 도 2에 도시된 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치가 도트 방향으로 전압이 인가될 때를 나타내는 회로도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치 중 2차측 회로도,
도 6은 도 5에 도시된 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치가 언도트 방향으로 전압이 인가될 때를 나타내는 회로도,
도 7은 도 5에 도시된 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치가 도트 방향으로 전압이 인가될 때를 나타내는 회로도,
도 8은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 동작방법을 나타내는 흐름도,
도 9는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 동작방법을 나타내는 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
제 1 실시예의 구성
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치 중 2차측 회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전압이 축적되는 캐패시터(CD)(112)와 제 1 변압기탭(Ns1)(110)이 직렬로 연결된다. 그리고, 제 2 다이오드(Ds2)(122)와 제 2 변압기탭(Ns2)(120)이 직렬로 연결된다. 제 2 다이오드(Ds2)(122)는 공통접지로부터 제 2 변압기탭(Ns2)(120)을 향해 순방향을 형성한다.
제 1 다이오드(Ds1)(150)의 일단은 제 1 변압기탭(Ns1)(110)와 제 2 변압기탭(Ns2)(120)에 각각 연결되고, 타단은 출력전압(Vo)(140)을 나타낸다. 이때, 제 1 다이오드(Ds1)(150)는 제 1 변압기탭(Ns1)(110) 및 제 2 변압기탭(Ns2)(120)으로부터 출력전압(Vo)(140)을 향하는 순방향을 형성한다.
그리고, 캐패시터(CD)(112), 제 2 다이오드(Ds2)(122) 및 출력전압(Vo)(140)은 공통접지를 형성한다. 출력전압(Vo)(140)은 출력캐패시터(Co)(130) 및 출력저항(Ro)을 갖는다.
이때, 1차측 탭(5)의 권선수 : 제 1 변압기탭(Ns1)(110)의 권선수 : 제 2 변압기탭(Ns2)(120)의 권선수는 1 : n : m의 비율이고, n과 m은 1 이상의 자연수이다. 예를 들어 n은 1,2,3,4,5 또는 그 이상이 될 수 있고, m도 1,2,3,4,5 또는 그 이상이 될 수 있다.
제 1 실시예의 동작
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 도 8은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 동작방법을 나타내는 흐름도이다. 먼저, 도트방향과 언도트방향으로 교번하는 1차측 전압(V1)이 1차측 탭(5)에 인가된다(S100). 언도트방향은 도트방향의 역방향이며, 1차측에서 도트방향과 언도트방향의 전압이 주기적으로 발생한다.
도 3은 도 2에 도시된 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치가 언도트 방향으로 전압이 인가될 때를 나타내는 회로도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 1차측 전압(V1)이 언도트방향일 때(S120), 2차측의 제 1 변압기탭(Ns1)(110)에서 nV1의 전압이 투영되고, 제 1 변압기탭(Ns1)(110)와 병렬 연결된 제 2 변압기탭(Ns2)(120)에서 mV1의 전압이 투영된다(S122).
그 다음, 제 1 변압기탭(Ns1)(110)의 전압(nV1)과 제 2 변압기탭(Ns2)(120)의 전압(mV1)이 (n+m)V1 전압으로 캐패시터(CD)(112)에 축적된다(S124).
도 4는 도 2에 도시된 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치가 도트 방향으로 전압이 인가될 때를 나타내는 회로도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 1차측 전압(V1)이 도트방향일 때(S140), 제 1 변압기탭(Ns1)(110)에서 nV1의 전압이 투영된다(S142).
이와 같이 언도트 동작에서 캐패시터(CD)에 전압축적과 도트 동작에서 제 1 변압기탭(Ns1)에 투영된 전압(nV1)의 합에 의해, nV1 + mV1 + nV1 = (2n+m)V1 전압이 출력전압(Vo)이 된다(S160). 만약 n = m = 1 이라면, 출력전압(Vo)은 3V1이 된다.
제 2 실시예의 구성
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치 중 2차측 회로도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전압이 축적되는 캐패시터(CD)(212)와 제 1 변압기탭(Ns1)(210)이 직렬로 연결된다. 그리고, 제 2 다이오드(Ds2)(222)와 제 2 변압기탭(Ns2)(220)이 직렬로 연결된다. 제 2 다이오드(Ds2)(222)는 공통접지로부터 제 2 변압기탭(Ns2)(220)을 향해 순방향을 형성한다.
제 1 다이오드(Ds1)(250)의 일단은 제 3 변압기탭(Ns3)(260)에 연결되고, 타단은 출력전압(Vo)(240)을 나타낸다. 이때, 제 1 다이오드(Ds1)(250)는 제 3 변압기탭(Ns3)(260)로부터 출력전압(Vo)(240)을 향하는 순방향을 형성한다.
제 3 변압기탭(Ns3)(260)은 제 1 변압기탭(Ns1)(210)와 제 2 변압기탭(Ns2)(220)에 각각 연결되고, 타단은 제 1 다이오드(Ds1)(250)에 연결된다.
그리고, 캐패시터(CD)(212), 제 2 다이오드(Ds2)(222) 및 출력전압(Vo)(240)은 공통접지를 형성한다. 출력전압(Vo)(240)은 출력캐패시터(Co)(230) 및 출력저항(Ro)을 갖는다.
이때, 1차측 탭(5)의 권선수 : 제 1 변압기탭(Ns1)(210)의 권선수 : 제 2 변압기탭(Ns2)(220) : 제 3 변압기탭(Ns3)(260)의 권선수는 1 : n : m : k의 비율이고, n, m 및 k는 1 이상의 자연수이다. 예를 들어 n은 1,2,3,4,5 또는 그 이상이 될 수 있고, m은 1,2,3,4,5 또는 그 이상이 될 수 있고, k는 1,2,3,4,5 또는 그 이상이 될 수 있다.
제 2 실시예의 동작
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 동작방법을 나타내는 흐름도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 먼저, 도트방향과 언도트방향으로 교번하는 1차측 전압(V1)이 1차측 탭(5)에 인가된다(S100). 언도트방향은 도트방향의 역방향이며, 1차측에서 도트방향과 언도트방향의 전압이 주기적으로 발생한다.
도 6은 도 5에 도시된 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치가 언도트 방향으로 전압이 인가될 때를 나타내는 회로도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 1차측 전압(V1)이 언도트방향일 때(S120), 2차측의 제 1 변압기탭(Ns1)(210)에서 nV1의 전압이 투영되고, 제 1 변압기탭(Ns1)(210)와 병렬 연결된 제 2 변압기탭(Ns2)(220)에서 mV1의 전압이 투영된다(S122).
그 다음, 제 1 변압기탭(Ns1)(210)의 전압(nV1)과 제 2 변압기탭(Ns2)(220)의 전압(mV1)이 (n+m)V1 전압으로 캐패시터(CD)(212)에 축적된다(S124).
도 7은 도 5에 도시된 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치가 도트 방향으로 전압이 인가될 때를 나타내는 회로도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 1차측 전압(V1)이 도트방향일 때(S140), 제 1 변압기탭(Ns1)(210)에서 nV1의 전압이 투영되고, 제 3 변압기탭(Ns3)(260)에서 kV1의 전압이 각각 투영된다(S146).
이와 같이 언도트 동작에서 캐패시터(CD)에 전압축적과 도트 동작에서 제 1 변압기탭(Ns1)에 투영된 전압(nV1)과 제 3 변압기탭(Ns3)에 투영된 전압(kV1)의 합에 의해, nV1 + mV1 + nV1 + kV1= (2n+m+k)V1 전압이 출력전압(Vo)이 된다(S160). 만약 n = m = k = 1 이라면, 출력전압(Vo)은 4V1이 된다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
5 : 1차측 탭,
10 : 제 1 변압기탭(Ns1),
12 : 제 1 다이오드(Ds1),
20 : 제 2 변압기탭(Ns2),
22 : 제 2 다이오드(Ds2),
30 : 출력캐패시터(Co),
40 : 출력전압(Vo),
110 : 제 1 변압기탭(Ns1),
112 : 캐패시터(CD),
120 : 제 2 변압기탭(Ns2),
122 : 제 2 다이오드(Ds2),
130 : 출력캐패시터(Co),
140 : 출력전압(Vo),
150 : 제 1 다이오드(Ds1),
210 : 제 1 변압기탭(Ns1),
212 : 캐패시터(CD),
220 : 제 2 변압기탭(Ns2),
222 : 제 2 다이오드(Ds2),
230 : 출력캐패시터(Co),
240 : 출력전압(Vo),
250 : 제 1 다이오드(Ds1),
260 : 제 3 변압기탭(Ns3),
V1 : 1차측 전압.

Claims (10)

1차측 전압(V1)을 2차측의 출력전압(Vo)으로 증폭하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치에 있어서,
전압이 축적되는 캐패시터(CD)와 직렬 연결되는 제 1 변압기탭(Ns1);
제 2 다이오드(Ds2)와 직렬 연결되는 제 2 변압기탭(Ns2);
일단이 상기 제 1 변압기탭(Ns1) 및 상기 제 2 변압기탭(Ns2)에 각각 연결되고, 타단이 상기 출력전압(Vo)을 나타내는 제 1 다이오드(Ds1); 및
상기 캐패시터(CD), 상기 제 2 다이오드(Ds2) 및 상기 출력전압(Vo)에 연결되는 공통접지;를 포함하고,
상기 제 1 다이오드(Ds1)는 상기 제 1 변압기탭(Ns1) 및 상기 제 2 변압기탭(Ns2)으로부터 상기 출력전압(Vo)으로 순방향을 형성하는 것을 특징으로 하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 다이오드(Ds2)는 상기 공통접지로부터 상기 제 2 변압기탭(Ns2)으로 순방향을 형성하는 것을 특징으로 하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치.
제 1 항에 있어서,
1차측 탭(5)의 권선수 : 상기 제 1 변압기탭(Ns1)의 권선수 : 상기 제 2 변압기탭(Ns2)의 권선수가 1 : n : m 일 때, 상기 캐패시터(CD)에는 (n+m)V1의 전압이 축적되는 것을 특징으로 하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치.
제 4 항에 있어서,
상기 캐패시터(CD)의 전압, (2n+m)V1이 상기 출력전압(Vo)인 것을 특징으로 하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치.
제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치를 이용한 증폭방법에 있어서,
도트방향과 언도트방향으로 교번하는 1차측 전압(V1)이 1차측 탭(5)에 인가되고(S100),
상기 1차측 전압(V1)이 언도트방향일 때(S120),
2차측의 제 1 변압기탭(Ns1)에서 nV1의 전압이 투영되고, 상기 제 1 변압기탭(Ns1)와 병렬 연결된 제 2 변압기탭(Ns2)에서 mV1의 전압이 투영되는 단계(S122); 및
상기 제 1 변압기탭(Ns1)의 전압(nV1)과 상기 제 2 변압기탭(Ns2)의 전압(mV1)이 (n+m)V1 전압으로 캐패시터(CD)에 축적되는 단계(S124);가 수행되고,
상기 1차측 전압(V1)이 도트방향일 때(S140),
상기 제 1 변압기탭(Ns1)에서 nV1의 전압이 투영되는 단계(S142); 및
상기 언도트 방향에서 상기 캐패시터(CD)의 축적된 전압 (n+m)V1과 상기 도트 방향에서 상기 제 1 변압기탭(Ns1)에 투영된 전압 nV1의 합인 (2n+m)V1이 상기 출력전압(Vo)이 되는 단계(S160);가 수행되며,
상기 1차측 탭(5)의 권선수 : 상기 제 1 변압기탭(Ns1)의 권선수 : 상기 제 2 변압기탭(Ns2)의 권선수가 1 : n : m의 비율인 것을 특징으로 하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치를 이용한 증폭방법.
제 1 항에 있어서,
일단이 상기 제 1 변압기탭(Ns1) 및 상기 제 2 변압기탭(Ns2)에 각각 연결되고, 타단이 상기 제 1 다이오드(Ds1)에 연결되는 제 3 변압기탭(Ns3)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치.
제 7 항에 있어서,
1차측 탭(5)의 권선수 : 상기 제 1 변압기탭(Ns1)의 권선수 : 상기 제 2 변압기탭(Ns2)의 권선수 : 상기 제 3 변압기탭(Ns3)의 권선수가 1 : n : m : k일 때, 상기 캐패시터(CD)에는 (n+m)V1의 전압이 축적되는 것을 특징으로 하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치.
제 8 항에 있어서,
언도트 방향에서 상기 캐패시터(CD)의 축적된 전압 (n+m)V1과 도트 방향에서 상기 제 1 변압기탭(Ns1) 및 상기 제 3 변압기탭(Ns3)에 투영된 전압 (n+k)V1이 합쳐져서 (2n+m+k)V1이 상기 출력전압(Vo)이 되는 것을 특징으로 하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치를 이용한 증폭방법에 있어서,
도트방향과 언도트방향으로 교번하는 1차측 전압(V1)이 1차측 탭(5)에 인가되고(S100),
상기 1차측 전압(V1)이 언도트방향일 때(S120),
2차측의 제 1 변압기탭(Ns1)에서 nV1의 전압이 투영되고, 상기 제 1 변압기탭(Ns1)와 병렬 연결된 제 2 변압기탭(Ns2)에서 mV1의 전압이 투영되는 단계(S122); 및
상기 제 1 변압기탭(Ns1)의 전압(nV1)과 상기 제 2 변압기탭(Ns2)의 전압(mV1)이 (n+m)V1 전압으로 캐패시터(CD)에 축적되는 단계(S124);가 수행되고,
상기 1차측 전압(V1)이 도트방향일 때(S140),
상기 제 1 변압기탭(Ns1)에서 nV1의 전압이 투영되고, 상기 제 1 변압기탭(Ns1)과 직렬연결된 상기 제 3 변압기탭(Ns3)에서 kV1의 전압이 투영되는 단계(S146); 및
상기 언도트 방향에서 상기 캐패시터(CD)의 축적된 전압 (n+m)V1과 상기 도트 방향에서 상기 제 1 변압기탭(Ns1) 및 상기 제 3 변압기탭(Ns3)에 투영된 전압 (n+k)V1이 합쳐져서 (2n+m+k)V1이 상기 출력전압(Vo)이 되는 단계(S160);를 포함하고,
상기 1차측 탭(5)의 권선수 : 상기 제 1 변압기탭(Ns1)의 권선수 : 상기 제 2 변압기탭(Ns2)의 권선수 : 상기 제 3 변압기탭(Ns3)의 권선수가 1 : n : m : k의 비율인 것을 특징으로 하는 센터-탭 정류기의 전압 증폭장치를 이용한 증폭방법.
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