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KR20180065271A - DC/DC Converter circuit using synchronous rectifying switching regulator - Google Patents

DC/DC Converter circuit using synchronous rectifying switching regulator Download PDF

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KR20180065271A
KR20180065271A KR1020160165863A KR20160165863A KR20180065271A KR 20180065271 A KR20180065271 A KR 20180065271A KR 1020160165863 A KR1020160165863 A KR 1020160165863A KR 20160165863 A KR20160165863 A KR 20160165863A KR 20180065271 A KR20180065271 A KR 20180065271A
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KR1020160165863A
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이주호
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이주호
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Abstract

Disclosed is a DC/DC converter circuit of a synchronous rectifying switching regulator. The DC/DC converter circuit includes: a filter (1) for eliminating conductive noise of an input voltage; an overvoltage protection circuit (4) for detecting an overvoltage of the input voltage and suppressing the overvoltage; a PWM switching controller (6) for PWM switching; an overheat sensing circuit (8) for sensing overheating of the DC/DC converter circuit of the synchronous rectifying switching regulator; a current sensor (7) for sensing the overcurrent of a transformer; an FET (9) for a switching operation; a PWM control circuit (10) for controlling the FET for the switching operation; an LC filter (3) for smoothing an output voltage; and an overvoltage protection circuit (5) for detecting overvoltage of the output voltage and suppressing the overvoltage. A PWM controller and an overheat detector are provided in the DC/DC converter circuit of the synchronous rectifying switching regulator to prevent the DC/DC converter circuit of the synchronous rectifying switching regulator from being malfunctioned caused by external factors such as temperature and the like.

Description

동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로{DC/DC Converter circuit using synchronous rectifying switching regulator} [0001] The present invention relates to a DC / DC converter circuit of a synchronous rectification type switching regulator,

본 발명은 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로에 관한 것이다. 더 구체적으로 직류전압을 직류전압으로 변환하는 장치의 열적 안정성, 과전압 보호 기능을 가지고, 온도에 의한 영향을 줄이는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로회로에 관한 것이다.
The present invention relates to a DC / DC converter circuit of a synchronous rectification type switching regulator. More specifically, the present invention relates to a DC / DC converter circuit circuit of a synchronous rectification type switching regulator having a thermal stability and an overvoltage protection function of an apparatus for converting a DC voltage into a DC voltage and reducing the influence of temperature.

산업의 발달과 신 재생에너지의 보급 확대로 대용량 DC/DC컨버터(직류전원 변환장치)는 소형, 경량화의 관점에서 활발하게 연구가 이루어지고 있으며, 방송통신기기, OA기기, 산업전자응용기기, 정밀 컴퓨터, 오존발생기 등의 분야에서 전원장치, 저전압/대전류 변환장치 또는 고전압 변환장치로 다양하게 이용되고 있다. 또한, DC/DC컨버터 기술의 고집적화 및 고효율화를 위해서는 스위치의 스위칭 시점을 스위치의 영전압 또는 영전류에서 이루어지게 하여 스위칭 손실과 스위칭 스트레스를 줄일 수 있는 소프트 스위칭방식이 사용된다. 여기서, 소프트 스위칭방식을 구현하기 위해서는 고주파 공진 특성이 도입되는데, 이 경우 공진을 위한 공진 리액터 및 공진 커패시터가 필수적으로 존재하여야하므로 비용이 상승하고, 고 전력 밀도화에 불리한 단점이 있다. With the development of the industry and the expansion of the spread of new and renewable energy, the large capacity DC / DC converter (DC power converter) has been actively studied from the viewpoint of small size and light weight, and is being used for broadcasting communication equipment, OA equipment, Power generators, low-voltage / high-current converters, or high-voltage converters in fields such as computers, ozone generators, and the like. In order to achieve high integration and high efficiency of the DC / DC converter technology, a soft switching method is used in which the switching point of the switch is made to be the zero voltage or the zero current of the switch and the switching loss and the switching stress can be reduced. Here, in order to implement the soft switching system, high-frequency resonance characteristics are introduced. In this case, since a resonant reactor and a resonant capacitor for resonance must exist, the cost is increased, which is disadvantageous for high power density.

국내등록특허번호 제10-1031282호에는 DC/DC컨버터 는 하프-브릿지 스위칭부 , 변압기부, 정류부 및 출력부를 포함하여 이루어진다. 상기 하프-브릿지 스위칭부는 입력직류전원을 아래에서 설명할 변압기부로 공급한다. 더욱 자세하게는, 상기 하프-브릿지 스위칭부는 상기 변압기부의 입력측 코일의 양방향으로 교번적으로 전류가 흐르도록 상기 입력직류전원을 공급하는 내용이 기재되어 있으며, 또한, 국내등록특허번호 등록번호 10-1031278호에는 DC/DC컨버터는 풀-브릿지 스위칭부, 변압기부, 정류부 및 출력부를 포함하여 이루어진다. 상기 풀-브릿지 스위칭부는 입력직류전원을 변압기부로 공급한다. 더욱 자세하게는, 상기 풀-브릿지 스위칭부는 상기 변압기부의 입력측 코일의 양방향으로 교번적으로 전류가 흐르도록 상기 입력직류전원을 공급한다. 또한, 상기 풀-브릿지 스위칭부는 상기 입력직류전원에 병렬로 연결되고 서로 직렬로 연결되는 제1 스위치 및 제2 스위치, 상기 입력직류전원에 병렬로 연결되고 서로 직렬로 연결되는 제3 스위치 및 제4 스위치를 포함하여 이루어지고, 상기 제1 스위치 및 제2 스위치의 사이단과 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치(114)의 사이단은 상기 변압기부의 입력측 코일의 양단에 각각 연결된다. 즉, 상기 풀-브릿지 스위칭부는 상기 입력직류전원과 상기 변압기부를 브릿지 방식으로 연결한다. 또한, 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치가 동시에 '온'되거나, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 동시에 '온'되어 상기 입력측 코일과 교번적으로 폐루프를 이루며 연결된다. 즉, 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치 또는 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 교번적으로 '온'되어 상기 입력측 코일에 서로 다른 방향으로 전류가 흘러가게 하는 내용이 공개되어 있다.
In Korean Patent No. 10-1031282, the DC / DC converter includes a half-bridge switching unit, a transformer unit, a rectifying unit, and an output unit. The half-bridge switching unit supplies the input DC power to the transformer unit described below. More specifically, the half-bridge switching unit describes the supply of the input DC power so that current flows alternately in both directions of the input side coil of the transformer unit. Also, the half bridge switching unit is described in Korean Patent Registration No. 10-1031278 The DC / DC converter includes a full-bridge switching unit, a transformer unit, a rectifying unit, and an output unit. The full-bridge switching unit supplies the input DC power to the transformer unit. More specifically, the full-bridge switching unit supplies the input DC power so that current flows alternately in both directions of the input coil of the transformer unit. The full-bridge switching unit includes a first switch and a second switch connected in parallel to the input DC power supply and connected in series to each other, a third switch connected in parallel to the input DC power supply and connected in series to each other, And the end of the first switch and the second switch and the end of the third switch and the fourth switch (114) are connected to both ends of the input side coil of the transformer unit, respectively. That is, the full-bridge switching unit bridges the input DC power source and the transformer unit. In addition, the first switch and the fourth switch are simultaneously 'on', and the second switch and the third switch are simultaneously 'on' so as to be alternately closed loop with the input side coil. That is, the first switch and the fourth switch, or the second switch and the third switch are alternately turned on, and the current flows to the input side coil in different directions.

미국특허공개공보 US2008/0030178AUnited States Patent Application Publication No. US2008 / 0030178A 유럽특허공개공보 EP 2 110 935 A2European Patent Application Publication No. EP 2 110 935 A2 국내등록특허번호 제10-1031282호Korean Patent No. 10-1031282 국내등록특허번호 제10-1031278호Korean Patent No. 10-1031278

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구체적으로, 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로에서 PWM제어기, 과열감지기 등을 두어 기존의 온도 등 외부요인에 의해 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로가 오동작하는 문제점이 있으므로 이러한 문제를 해결하고자 하는 기술적 과제가 있었다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a DC / DC converter circuit of a synchronous rectification type switching regulator which includes a PWM controller, an overheat sensor, and the like, There is a problem that the DC / DC converter circuit of the rectifying type switching regulator malfunctions. Therefore, there is a technical problem to solve such a problem.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에서는 PWM 제어기, 과열감지기를 두어 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로를 제어함으로써 이러한 문제를 해결하고자 한다.
In order to solve these technical problems, the present invention attempts to solve such a problem by controlling a DC / DC converter circuit of a synchronous rectification type switching regulator by providing a PWM controller and an overheat detector.

따라서, 상기와 같은 본 발명에 따른 PWM제어기, 과열감지기를 둠으로써, 과열 등 외부요인에 의해 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로가 오동작을 방지하는 효과가 있다.
Therefore, by providing the PWM controller and the overheat detector according to the present invention, the DC / DC converter circuit of the synchronous rectification type switching regulator is prevented from malfunctioning due to external factors such as overheating.

도1은 종래의 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로도이다.
도2는 본 발명에 따른 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로의 블록도이다.
도3은 본 발명에 따른 PWM 컨트롤러의 응용예이다.
도4는 본 발명에 따른 과열감지회로도이다
도5는 본 발명에 따른 PWM제어기의 회로도이다.
도6은 PWM제어기에서 PWM의 주파수를 정하기 위한 외부회로도이다.
도7은 PWM 제어기의 PWM파형이 온도에따라 왜곡되는 파형이다.
1 is a DC / DC converter circuit diagram of a conventional synchronous rectification type switching regulator.
2 is a block diagram of a DC / DC converter circuit of a synchronous rectification type switching regulator according to the present invention.
3 is an application example of the PWM controller according to the present invention.
4 is an overheat sensing circuit diagram according to the present invention
5 is a circuit diagram of a PWM controller according to the present invention.
6 is an external circuit diagram for determining the PWM frequency in the PWM controller.
7 is a waveform in which the PWM waveform of the PWM controller is distorted according to the temperature.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도1을 참조하면, 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로는 하프-브릿지 스위칭부(11), 변압기부(12),정류부(13) 및 출력부(14)를 포함하여 이루어진다. 상기 하프-브릿지 스위칭부(11)는 입력직류전원(Vin)을 아래에서 설명할 변압기부(12)로 공급한다. 더욱 자세하게는, 상기 하프-브릿지 스위칭부(11)는 상기 변압기부(12)의 입력측 코일(121)의 양방향으로 교번적으로 전류가 흐르도록 상기 입력직류전원(Vin)을 공급한다. 또한, 상기 하프-브릿지 스위칭부(11)는 상기 입력직류전원(Vin)에 병렬로 연결되고 서로 직렬로 연결되어, 상기 입력직류전원(Vin)을 나누어 저장하는 제1 입력용 커패시터(111) 및 제2 입력용 커패시터(112)와 상기 제1 입력용 커패시터(111) 또는 상기 제2 입력용 커패시터(112)에 저장된 전원을 각각 상기 입력측 코일(121)의 양측으로 교번적으로 공급되게 하는 제1 스위치(113) 및 제2 스위치(114)를 포함한다. 1, the DC / DC converter circuit of the synchronous rectification type switching regulator includes a half bridge switching unit 11, a transformer unit 12, a rectifying unit 13, and an output unit 14. The half-bridge switching unit 11 supplies the input DC power supply Vin to the transformer unit 12 to be described below. More specifically, the half-bridge switching unit 11 supplies the input DC power supply Vin so that current flows alternately in both directions of the input side coil 121 of the transformer unit 12. The half bridge switching unit 11 includes a first input capacitor 111 connected in parallel to the input DC power supply Vin and connected in series to each other for dividing and storing the input DC power supply Vin, And a second input capacitor 112 and a first input capacitor 111 and a second input capacitor 112. The first input capacitor 111 and the second input capacitor 112 are connected in series, A switch 113 and a second switch 114. [

또한, 상기 제1 스위치(113)는 '온'되었을 때, 상기 제1 입력용 커패시터(111) 및 상기 입력측 코일(121)과 하나의 폐루프를 이루며 연결되고, 상기 제2 스위치는 '온'되었을 때, 상기 제2 입력용 커패시터(112) 및 상기 입력측 코일(121)과 다른 하나의 폐루프를 이루며 연결된다. 즉, 상기 스위치들(113,114)은 교번적으로 '온'되어 상기 입력측 코일에 서로 다른 방향으로 전류가 흘러가게 한다. 상기 변압기부(12)는 상기 각 입력용 커패시터(111,112)에 저장된 전원을 승압하고, 권선비가 a인 입력측 코일(121) 및 출력측 코일(122)을 포함한다. The first switch 113 is connected to the first input capacitor 111 and the input coil 121 in a closed loop when the first switch 113 is turned on, The second input capacitor 112 and the input coil 121 form another closed loop. That is, the switches 113 and 114 are alternately 'on' so that current flows in different directions to the input side coil. The transformer unit 12 boosts the power stored in each of the input capacitors 111 and 112 and includes an input side coil 121 and an output side coil 122 having a winding ratio a.

또한, 상기 변압기부(12)는 상기 입력직류전원(Vin)과 아래에서 설명할 출력 직류전원(Vout)을 절연하는 역할을 한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 변압기부(12)를 고주파변압기로 구비하였다. 상기 정류부(13)는 상기 변압기부(12)의 출력측 코일(122)에 연결되고, 상기 변압기부(12)에서 승압된 승압전원을 정류한다. 또한, 상기 정류부(13)는 애노드가 상기 출력측 코일(122)의 일단에 연결되는 제1 다이오드(131) 및 캐소드가 상기 출력측 코일의 일단에 연결되는 제2 다이오드(132)를 포함한다. 상기 출력부(14)는 상기 정류부(13)에서 정류된 승압전원을 충전하여 출력직류전원을 형성하며, 일단은 상기 제1 다이오드(131)의 캐소드에 연결되고 타단은 상기 출력측 코일(122)의 타단에 연결되는 제1 출력용 커패시터(141) 및 일단은 상기 제1 다이오드(131)의 타단에 연결되고 타단은 상기 제2 다이오드(132)의 애노드에 연결되는 제2 출력용 커패시터(142)를 포함하여 이루어진다. 즉, 상기 정류부(13) 및 상기 출력부(14)는 상기 변압기부(12)에서 출력되는 승압전원을 배압하여 출력하므로 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC컨버터(100)는 고승압에 유리한 장점이 있다. 또한, 상기 출력부(14)에는 상기 출력직류전원을 평활하는 LC필터부(15)가 연결될수 있고, 상기 LC필터부(15)는 일단이 상기 제1 출력용 커패시터(141)의 일단에 연결되는 평활용 인덕터(151) 및 일단이 상기 평활용 인덕터(151)에 연결되고, 타단이 상기 제2 출력용 커패시터의 타단에 연결되는 평활용 커패시터(152)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 평활용 커패시터(152)는 상기 출력용 커패시터들(141,142)과 함께 상기 출력직류전원을 평활하므로 용량이 작아지는 장점이 있다. DC/DC컨버터(100)의 동작을 설명하면, 먼저, 상기 제1 스위치(113)가 '온'되고, 상기 입력직류전원(Vin), 상기 제1 스위치(113), 상기 입력측 코일(121) 및 상기 제2 입력용 커패시터(112)가 하나의 폐루프를 형성하며, 상기 제1 입력용 커패시터(111)에 상기 입력직류전원(Vin)이 분압되어 충전된다. In addition, the transformer unit 12 serves to insulate the input DC power supply Vin from the output DC power supply Vout described below. Also, in the embodiment of the present invention, the transformer unit 12 is provided as a high-frequency transformer. The rectifying unit 13 is connected to the output side coil 122 of the transformer unit 12 and rectifies the step-up power supplied from the transformer unit 12. The rectifying unit 13 includes a first diode 131 having an anode connected to one end of the output side coil 122 and a second diode 132 having a cathode connected to one end of the output side coil. The output unit 14 charges the step-up power source rectified by the rectifying unit 13 to form an output DC power source. The output unit 14 has one end connected to the cathode of the first diode 131 and the other end connected to the output side coil 122 And a second output capacitor 142 having a first output capacitor 141 connected to the other end and a second output capacitor 142 having one end connected to the other end of the first diode 131 and the other end connected to the anode of the second diode 132 . That is, the rectifying unit 13 and the output unit 14 output the boosted power outputted from the transformer unit 12 and output the DC / DC converter 100 according to the embodiment of the present invention, There are advantageous advantages. An LC filter unit 15 for smoothing the output DC power may be connected to the output unit 14. One end of the LC filter unit 15 is connected to one end of the first output capacitor 141 And a smoothing capacitor 152 having a smoothing inductor 151 and one end connected to the smoothing inductor 151 and the other end connected to the other end of the second output capacitor. Also, since the smoothing capacitor 152 smoothes the output DC power together with the output capacitors 141 and 142, the capacity is reduced. First, the first switch 113 is turned on and the input DC power source Vin, the first switch 113, the input side coil 121, And the second input capacitor 112 form a closed loop, and the input DC power supply Vin is divided and charged to the first input capacitor 111. [

다음, 상기 제1 입력용 커패시터(111)에 충전된 전원에 의해 상기 입력측 코일(121)에는 일 측 방향으로 전류가 흐르게 된다. Next, a current flows in one direction to the input side coil 121 by a power source charged in the first input capacitor 111.

그러나, 상기 제2 스위치(114)가 먼저 '온'되어 상기 제2 입력용 커패시터(112)가 먼저 충전될 수 있음은 물론이다. 다음, 상기 출력측 코일(122)에 전류가 유도되고, 상기 출력측 코일(122), 상기 제1 다이오드(131) 및 상기 제1 출력용 커패시터(141)가 하나의 폐루프를 형성하여, 상기 제1 출력용 커패시터(141)는 상기 변압기부(12)에서 승압된 승압전원을 충전한다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC컨버터(100)는 상기 변압기부(12)의 누설리액턴스(Ll)와 상기 제1 출력용 커패시터(141)의 커패시턴스(Cs)에 의해 공진을 하게 되고, 도 3과 같이 직렬공진 등가회로로 도시할 수 있다. However, it is needless to say that the second switch 114 is first turned on so that the second input capacitor 112 can be charged first. Next, a current is induced in the output side coil 122, and the output side coil 122, the first diode 131, and the first output capacitor 141 form a closed loop, The capacitor 141 charges the step-up power supply stepped up by the transformer unit 12. At this time, the DC / DC converter 100 according to an embodiment of the present invention resonates by the leakage reactance Ll of the transformer unit 12 and the capacitance Cs of the first output capacitor 141 , A series resonance equivalent circuit as shown in Fig.

또한, 상기 누설리액턴스(Ll)의 값은 아래의 수학식 1과 같이 상기 변압기부(12) 의 입력측 코일(121)의 누설리 In addition, the value of the leakage reactance Ll can be calculated by the following equation (1)

액턴스(Ll1)에 출력측 코일(122)의 누설리액턴스(Ll2)를 입력측으로 환원하여 합한 값으로 표현할 수 있다.The leakage reactance Ll2 of the output side coil 122 may be reduced to the input side by the sum of the sum of the reactance Ll1 and the leakage reactance Ll2 of the output side coil 122. [

Figure pat00001
수학식(1)
Figure pat00001
Equation (1)

여기서, a는 상기 변압기부(12)의 권수비이다. Here, a is the winding ratio of the transformer unit 12.

또한, 상기 제1 출력용 커패시터(141)의 커패시턴스(Cs) 역시 아래의 수학식2와 같이 상기 변압기부(12)의 입력측으로 환원하여 계산된다.Also, the capacitance Cs of the first output capacitor 141 may be expressed by the following equation (2) To the input side of the transformer section (12).

Figure pat00002
수학식(2)
Figure pat00002
Equation (2)

여기서, a는 상기 변압기부(12)의 권수비이다. 또한, 상기 직렬공진 등가회로에서 공진주파수(fo)는 아래의 수학식 3과 같다.

Figure pat00003
수학식(3)Here, a is the winding ratio of the transformer unit 12. In the series resonance equivalent circuit, the resonance frequency fo is expressed by the following equation (3).
Figure pat00003
Equation (3)

또한, 상기 공진주파수(fo)가 상기 제1 스위치(113)의 스위칭 주파수보다 크다면, 인덕터 전류(Il)는 불연속이 되며, 상기 제1 스위치(113)가 '온'되는 순간 상기 인덕터 전류(Il)는 0[A]에서 시작되어 영전류 스위칭(ZCS:Zero current swiching)동작이 되고, 상기 제1 스위치(113)가 '오프'되기 전 공진이 종료되어 상기 제1스위치(113)에 흐르는 전류는 0[A]이 되므로, 상기 제1 스위치(113)는 '온' 및 '오프'시에 모두 소프트 스위칭이 이루어져 스위칭 손실이 없게 된다.If the resonance frequency fo is larger than the switching frequency of the first switch 113, the inductor current Il becomes discontinuous, and the instant the inductor current < RTI ID = 0.0 > Il starts at 0 [A] and becomes zero current switching (ZCS) operation. When the resonance ends before the first switch 113 is turned off and the first switch 113 is turned on The current is 0 [A], so that the first switch 113 is soft-switched when both the 'on' and the 'off' are selected, so that there is no switching loss.

또한, 별도의 공진용 리액터를 구비하지 않고도 소프트 스위칭을 구현할 수 있으므로 수동소자가 추가되는 것을 줄일 수 있다. 다음, 상기 제1 스위치(113)가 '오프'되고, 상기 제2 스위치(114)가 '온'되며, 상기 입력직류전원(Vin), 상기 제2 스위치(114), 상기 입력측 코일(121) 및 상기 제1 입력용 커패시터(111)가 하나의 폐루프를 형성하고, 상기 제2 입력용 커패시터(112)에 상기 입력직류전원(Vin)이 분압되어 충전되며, 상기 제2 입력용 커패시터(112)에 충전된 전원에 의해 상기 입력측 코일(121)에는 타 측 방향으로 전류가 흐르게 된다. 다음, 상기 출력측 코일(121)에 전류가 유도되고, 상기 출력측 코일(121), 상기 제2 다이오드(132) 및 상기 제2 출력용 커패시터(142)가 하나의 폐루프를 형성하여, 상기 제2 출력용 커패시터(142)는 상기 변압기부(12)에서 승압된 승압전원을 충전한다. 또한, 상기 제2 스위치(114)의 영전류 스위칭 동작은 상기 제1 스위치(113)의 영전류 스위칭 동작과 동일하므로 설명을 생략하기로 한다. 따라서, 상기 스위치들(113,114)은 모두 소프트 스위칭 구현이 가능하다. In addition, since soft switching can be implemented without providing a separate resonant reactor, the addition of passive elements can be reduced. Next, the first switch 113 is turned off, the second switch 114 is turned on, and the input DC power source Vin, the second switch 114, the input coil 121, And the first input capacitor 111 form one closed loop and the input DC power supply Vin is charged and charged to the second input capacitor 112. The second input capacitor 112 The current flows to the input side coil 121 in the other direction. Next, a current is induced in the output side coil 121, and the output side coil 121, the second diode 132, and the second output side capacitor 142 form a closed loop, The capacitor 142 charges the step-up power supply stepped up by the transformer unit 12. In addition, the operation of switching the zero current of the second switch 114 is the same as the operation of switching the zero current of the first switch 113, so the description is omitted. Therefore, the switches 113 and 114 are all capable of soft switching.

그러나 이러한 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로도 과열 등 외부요인에 의하여 도7과 같이 PWM 주파수가 왜곡되는 현상이 발생하고, 입출력의 과전압보호기, 과열감지회로가 없어서, 회로가 오동작하는 현상이 있으므로 도2와 같이 회로를 구성하여 본 문제를 해결하고자 한다. However, the DC / DC converter circuit of such a synchronous rectification type switching regulator has a phenomenon that the PWM frequency is distorted as shown in Fig. 7 due to external factors such as overheating, and there is no input / output overvoltage protector or overheat detection circuit, Therefore, a circuit is constructed as shown in Fig. 2 to solve this problem.

도2를 이용하여 이를 상세하게 설명하면, 입력전압이 입력되면 필터(1)를 거치고, 이는 입력과전압 보호기(4, Input OVP)에 의하여 과전압은 제거되고, 이는 PWM 컨트롤러에 의하여 반파, 전파 입력 스위칭되고, 다시 트랜스포머(2)를 거쳐 전압이 승압되든지, 강압되던지 하게 된다.2, when the input voltage is inputted, the voltage is passed through the filter 1, which is removed by the input OVP 4, and the overvoltage is removed by the PWM controller, And the voltage is boosted through the transformer 2, or the voltage is lowered.

PWM 주파수에 의해 스위칭된 신호는 FET 소자에 의해 스위칭이 일어나며, 이는 또한, 드랜스포머(2)의 전류를 센싱하여 PWM 제어신호를 입력하게 된다. 트랜스포머에 의해 승압된 신호는 저주파 필터인 LC필터에 의해 필터링되어 출력전압이 된다. 출력전압단에는 과전압보호기(5)를 두어 과전압이 발생한 경우, 이를 억제하는 기능을 가진다. The signal switched by the PWM frequency is switched by the FET device, which also senses the current of the drain former 2 and inputs the PWM control signal. The signal boosted by the transformer is filtered by an LC filter, which is a low-pass filter, to become an output voltage. An overvoltage protector (5) is provided at the output voltage terminal to suppress the occurrence of an overvoltage.

PWM 컨트롤러(6)는 입력 전압을 분할하기 위한 PWM 입력주파수 발생회로이며, 상기 PWM 컨트롤러(6)는 과열보호회로(8)와 연결된다. The PWM controller 6 is a PWM input frequency generating circuit for dividing the input voltage, and the PWM controller 6 is connected to the overheat protection circuit 8.

상기 과열보호회로(8)의 기능은 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로에 과열을 감지하며, 과열감지신호를 제어부에 전송하게 된다. 또한, 상기 트랜스포머(2)는 입력전압을 증폭 혹은 강하하게되며, 통상적으로 상기 트랜스포머(2)의 1차측과 2차측의 감은수의 비에 비례하여 전압이 결정된다. 또한, 상기 트랜스포머(2)의 전류를 계측하기 위하여 전류감지기(7)를 두며, 통상적으로 전류감지기는 홀효과를 이용한 전류감지기, 전류 루프를 이용한 전류감지기 등이 이용된다. 전류감지기의 전류값이 일정한 전압 이상인 경우, 제어회로에서 이를 감지하여 과전류 메시지를 보내고, 필요한 경우, 전원을 차단하게 된다. 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로내에 교류전압을 스위칭 디바이스는 통상 FET를 사용하며, FET의 게이트 단자에 전압을 인가하여 FET를 ON/OFF하게 된다.The overheat protection circuit 8 detects overheating of the DC / DC converter circuit of the synchronous rectification type switching regulator and transmits an overheat detection signal to the control unit. In addition, the transformer 2 amplifies or drops the input voltage, and the voltage is usually determined in proportion to the ratio of the number of windings of the primary side and the secondary side of the transformer 2. In order to measure the current of the transformer 2, a current sensor 7 is provided. In general, a current sensor using a Hall effect and a current sensor using a current loop are used as a current sensor. If the current value of the current detector is more than a certain voltage, the control circuit senses it and sends an overcurrent message and cut off the power if necessary. The switching device of AC voltage in the DC / DC converter circuit of the synchronous rectification type switching regulator usually uses the FET and applies the voltage to the gate terminal of the FET to turn on and off the FET.

출력전압단에 연결된 LC필터는 저주파 통과 필터로서, 전압을 평활하기 위하여 사용된다. PWM제어기는 원격으로 통신신호를 전송하여 원격지에 모니터링이 가능한 구조로 되어 있다. The LC filter connected to the output voltage stage is a low-pass filter and is used to smooth the voltage. The PWM controller is capable of remote monitoring by transmitting communication signals remotely.

또한, PWM컨트롤러 회로는 도3과 같으며, 과열보호회로는 도4와 같다. 도5는 PWM제어기 회로로서, PWM 출력주파수는 도6의 R3,C2,C34에 의하여 결정된다. 상기 PWM의 출력주파수는 DC/DC컨버터의 과열에 의하여 온도가 올라가면, 도7과 같이 주파수의 왜곡(Fluctuation)이 발생한다. 이를 방지하기 위하여 종래의 Tantalum 커패시터에서 온도상승에도 커패시턴스값이 안정적인 MLCC 커패시터로 바꾸어 커패시턴스값의 안정성이 증대되어 온도에따른 주파수 왜곡현상을 방지하였다.
The PWM controller circuit is shown in Fig. 3, and the overheat protection circuit is shown in Fig. Fig. 5 is a PWM controller circuit, in which the PWM output frequency is determined by R3, C2, C34 in Fig. When the temperature of the PWM output frequency increases due to overheating of the DC / DC converter, frequency distortion occurs as shown in FIG. To prevent this, the stability of the capacitance value is increased by changing the capacitance value of the conventional Tantalum capacitor to the stable MLCC capacitor even when the temperature rises, thereby preventing the frequency distortion according to the temperature.

1 필터
2 트랜스포머
3 LC필터
4 입력 과전압보호기(Input OVP)
5 출력 과전압보호기(Output OVP)
6 PWM 컨트롤러
7 전류감지기
8 과열보호회로
9 FET회로
10 PWM제어회로
11 하프-브릿지 스위칭부
12 변압기부
13 정류부
14 출력부
15 저주파 필터(LC필터)
1 filter
2 transformer
3 LC filter
4 Input Overvoltage Protector (Input OVP)
5 Output Overvoltage Protector (Output OVP)
6 PWM controller
7 current detector
8 Overheat protection circuit
9 FET circuit
10 PWM control circuit
11 half-bridge switching section
12 Transformer section
13 rectification part
14 Output
15 Low frequency filter (LC filter)

Claims (4)

입력 단자에 입력된 입력 전압을 미리 정해진 정전압으로 변환하여 출력 단자로부터 출력하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로에 있어서,
입력전압의 전도성 노이즈를 제거하기 위한 필터(1);
입력전압의 과전압을 감지하여 이를 억제하는 과전압 보호회로(4);
PWM 스위칭을 위한 PWM 스위칭 컨트롤러(6);
동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로의 과열을 감지하는 과열감지회로(8);
트랜스포머의 과전류를 감지하는 전류감지기(7);
스위칭을 위한 FET(9);
상기 스위칭을 위한 FET를 제어하기 위한 PWM제어회로(10);
출력전압을 평활하기 위한 LC필터(3);
출력전압의 과전압을 감지하여 이를 억제하기 위한 과전압보호회로(5)로 구성되는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로
A DC / DC converter circuit of a synchronous rectification type switching regulator which converts an input voltage inputted to an input terminal into a predetermined constant voltage and outputs the constant voltage,
A filter (1) for eliminating conductive noise of an input voltage;
An overvoltage protection circuit (4) for detecting an overvoltage of the input voltage and suppressing it;
A PWM switching controller (6) for PWM switching;
An overheat sensing circuit (8) for sensing overheating of the DC / DC converter circuit of the synchronous rectification type switching regulator;
A current sensor (7) for sensing the overcurrent of the transformer;
FET 9 for switching;
A PWM control circuit (10) for controlling the FET for switching;
An LC filter (3) for smoothing an output voltage;
And an overvoltage protection circuit (5) for detecting an overvoltage of the output voltage and suppressing the overvoltage of the output voltage. The DC / DC converter circuit of the synchronous rectification type switching regulator
청구항1에 있어서
상기 PWM 제어회로(10)는 외부에 연결된 저항(R3)와 커패시터(C2)에 의해 주파수가 정해지는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로
Claim 1
Wherein the PWM control circuit (10) has a frequency determined by a resistor (R3) and a capacitor (C2) connected to the outside of the DC / DC converter circuit (10) of the synchronous rectification type switching regulator
청구항1에 있어서
상기 PWM 제어회로(10)는 아래 도면에서 2번,4번 단자를 사용하며,아래와 같이 회로를 구성되며, 4번단자와 2번단자사이에는 커패시터(c4)와 커패시터(C3)와 저항(R4)가 직렬로 연결되어 다시 병렬로 연결되고, 저항(R3),저항(R26,R66,R32,R27,R45,R24)가 연결되며,커패시터(C2),커패시터(C34)가 도6과 같이 연결되는 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로
Claim 1
The PWM control circuit 10 uses the second and fourth terminals in the following drawing and has a circuit as follows. A capacitor c4, a capacitor C3 and a resistor R4 And the capacitor C2 and the capacitor C34 are connected in parallel as shown in FIG. 6, and the resistor R3, the resistor R26, R66, R32, R27, R45 and R24 are connected, The DC / DC converter circuit of the synchronous rectification type switching regulator
청구항2에 있어서,
상기 PWM 제어기의 상기 저항 R3는 47k오옴, 커패시터 C2,C3,C4,C34는 MLCC 커패시터인 것을 특징으로 하는 동기 정류형 스위칭 레귤레이터의 DC/DC 컨버터회로
The method of claim 2,
DC converter circuit of the synchronous rectification type switching regulator, wherein the resistor R3 of the PWM controller is 47k ohms, and the capacitors C2, C3, C4, and C34 are MLCC capacitors.
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