特許 5729840 力率補正装置、電源装置及びモーター駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5729840

(24)【登録日】2015年4月17日

(45)【発行日】2015年6月3日

(54)【発明の名称】力率補正装置、電源装置及びモーター駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/12 20060101AFI20150514BHJP

   H02M 7/5387 20070101ALI20150514BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20150514BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20150514BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/12 Q

   H02M7/5387 Z

   H02M3/155 Q

   H02P7/63 Z

【請求項の数】16

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-36066(P2013-36066)

(22)【出願日】2013年2月26日

(65)【公開番号】特開2014-113020(P2014-113020A)

(43)【公開日】2014年6月19日

【審査請求日】2013年2月27日

(31)【優先権主張番号】10-2012-0140171

(32)【優先日】2012年12月5日

(33)【優先権主張国】KR

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】594023722

【氏名又は名称】サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド．

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ジョン、イン ファ

(72)【発明者】

【氏名】スー、ブン ソク

(72)【発明者】

【氏名】パク、ミン ギュ

【審査官】 安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１６４１４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／１２

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

Ｈ０２Ｍ ７／５３８７

Ｈ０２Ｐ ２７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力電源をスイッチングして前記入力電源の電流と電圧の位相差を調整する第１スイッチと、
前記第１スイッチがスイッチングオンする前にスイッチングオンして前記第１スイッチの余剰電源の伝達経路を形成する第２スイッチと、
前記第１スイッチのスイッチングによりエネルギーを蓄積又は放出する第１インダクタと、
前記第２スイッチのスイッチングにより前記第２スイッチに流れる電流量を調節する第２インダクタと、を含み、
前記第１インダクタと前記第２インダクタは差動モードで誘導結合し、
前記第２スイッチがスイッチングオフする時点で、前記第２インダクタに貯蔵されているエネルギーが前記第１インダクタに伝達される
力率補正装置。

【請求項2】

前記第１インダクタ及び前記第２インダクタが共有する磁性体コアをさらに含む、請求項１に記載の力率補正装置。

【請求項3】

前記磁性体コアは、鉄心コア及びフェライトコアのうち少なくとも一つを含む、請求項２に記載の力率補正装置。

【請求項4】

前記第１スイッチのスイッチングにより前記第１インダクタから放出される電源の伝達経路を提供するダイオードと、
前記ダイオードから伝達される電源を安定化させるキャパシタと、をさらに含む、請求項１から３の何れか１項に記載の力率補正装置。

【請求項5】

前記入力電源は整流された電源である、請求項１から４の何れか１項に記載の力率補正装置。

【請求項6】

前記第２スイッチは、前記第１スイッチがスイッチングオンする前にスイッチングオンし、スイッチングオフする、請求項１から５の何れか１項に記載の力率補正装置。

【請求項7】

前記第２スイッチは、前記第１スイッチがスイッチングオンする前にスイッチングオンし、前記第１スイッチがスイッチングオンした後にスイッチングオフする、請求項１から５の何れか１項に記載の力率補正装置。

【請求項8】

前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの制御信号を出力する制御部をさらに含む、請求項１から７の何れか１項に記載の力率補正装置。

【請求項9】

前記第１スイッチ及び前記第２スイッチは、トランジスター、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）及びＭＯＳ‐ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ‐Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のうち少なくとも一つを含む、請求項１から８の何れか１項に記載の力率補正装置。

【請求項10】

入力電源をスイッチングして前記入力電源の電流と電圧の位相差を調整する第１スイッチと、
前記第１スイッチがスイッチングオンする前にスイッチングオンして前記第１スイッチの余剰電源の伝達経路を形成する第２スイッチと、
前記入力電源を供給する入力電源端と前記第１スイッチとの間に連結された第１インダクタと、
前記第１スイッチと前記第１インダクタの連結端と、前記第２スイッチとの間に連結された第２インダクタと、を含み、
前記第１インダクタと前記第２インダクタは差動モードで誘導結合し、
前記第２スイッチがスイッチングオフする時点で、前記第２インダクタに貯蔵されているエネルギーが前記第１インダクタに伝達される
力率補正装置。

【請求項11】

第１スイッチのスイッチングによりエネルギーを蓄積又は放出する第１インダクタと、第２スイッチのスイッチングにより前記第２スイッチに流れる電流量を調節し、前記第１インダクタと差動モードで誘導結合した第２インダクタと、を備えた力率補正回路と、
前記力率補正回路からの電源をスイッチングして予め設定された電源に変換する電源変換部と、
前記電源変換部の電源スイッチングを制御するスイッチング制御部と、を含み、
前記第２スイッチがスイッチングオフする時点で、前記第２インダクタに貯蔵されているエネルギーが前記第１インダクタに伝達される
電源装置。

【請求項12】

前記第１インダクタ及び前記第２インダクタが共有する磁性体コアをさらに含む、請求項１１に記載の電源装置。

【請求項13】

前記磁性体コアは、鉄心コア及びフェライトコアのうち少なくとも一つを含む、請求項１２に記載の電源装置。

【請求項14】

第１スイッチのスイッチングによりエネルギーを蓄積又は放出する第１インダクタと、第２スイッチのスイッチングにより前記第２スイッチに流れる電流量を調節し、前記第１インダクタと差動モードで誘導結合した第２インダクタと、を備えた力率補正回路と、
前記力率補正回路からの電源をスイッチングしてモーターを駆動させる駆動部と、
前記駆動部の電源スイッチングを制御する駆動制御部と、を含み、
前記第２スイッチがスイッチングオフする時点で、前記第２インダクタに貯蔵されているエネルギーが前記第１インダクタに伝達される
モーター駆動装置。

【請求項15】

前記第１インダクタ及び前記第２インダクタが共有する磁性体コアをさらに含む、請求項１４に記載のモーター駆動装置。

【請求項16】

前記磁性体コアは、鉄心コア及びフェライトコアのうち少なくとも一つを含む、請求項１５に記載のモーター駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、結合インダクタ（ｃｏｕｐｌｅｄ ｉｎｄｕｃｔｏｒ）を適用した力率補正装置、電源装置及びモーター駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、多くの国の各政府は、エネルギー効率政策によるエネルギーの効率的な使用を勧めている。特に、電子製品及び家電製品に対するエネルギーの効率的な使用が広く勧められている。

【0003】

このような奨励に応じてエネルギーを効率的に使用するために、電子製品及び家電製品などに電源を供給する電源装置にエネルギーの効率的な使用のための改善回路が適用されている。

【0004】

このような改善回路としては力率補正回路が挙げられ、力率補正回路は、入力された電源をスイッチングして入力された電源の電流と電圧の位相差（力率）を調整し、後段に伝達する電源を効率的に伝達するための回路である。

【0005】

しかし、このような力率補正回路もまた入力された電源をスイッチングする過程でスパイク電圧が発生するという問題点を有する。

【0006】

一方、電子製品及び家電製品などには、製品が予め設定された動作を行うためのモーターが備えられる場合が多く、このようなモーターを駆動させるためには適切な電源が供給されなければならない。この際、電源を供給するための電源装置にエネルギー効率の改善のための力率補正回路を適用して入力された電源をスイッチングすることで入力された電源の電流と電圧の位相差を調整することができる。しかし、この場合にも入力された電源 スイッチングする過程でスパイク電圧が発生するという問題点がある。

【0007】

下記先行技術文献に記載の特許文献１は、スナバ回路部のインダクタに蓄積されたエネルギーを用いて力率を改善するためのスナバ電力を用いた力率改善回路に関するものであるが、スイッチング時に発生するスパイク電圧を低減するための事項については開示していない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】韓国公開特許第１９９９‐００５８７５３号

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の課題は、上述した問題点を解決することにあり、本明細書は、スナバスイッチのターンオフ動作時にスナバインダクタに流れる電流の電流パスを提供することができる力率補正装置、電源装置、及びモーター駆動装置を提供することを目的とする。

【0010】

また、本明細書は、スナバスイッチのターンオフ時点で発生する高いスパイク電圧を低減することができる力率補正装置、電源装置、及びモーター駆動装置を提供することを目的とする。

【0011】

また、本明細書は、イーエムアイ（ＥＭＩ）ノイズレベルを低減する力率補正装置、電源装置、及びモーター駆動装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一様相による力率補正装置は、入力電源をスイッチングして上記入力電源の電流と電圧の位相差を調整する第１スイッチと、上記第１スイッチがスイッチングオンする前にスイッチングオンして上記第１スイッチの余剰電源の伝達経路を形成する第２スイッチと、上記第１スイッチのスイッチングによりエネルギーを蓄積又は放出する第１インダクタと、上記第２スイッチのスイッチングにより上記第２スイッチに流れる電流量を調節する第２インダクタと、を含み、上記第１インダクタと上記第２インダクタは誘導結合することができる。

【0013】

上記第１インダクタ及び上記第２インダクタは差動モードで誘導結合することができる。

【0014】

上記力率補正装置は、上記第１インダクタ及び上記第２インダクタが共有する磁性体コアをさらに含むことができる。

【0015】

上記磁性体コアは、鉄心コア及びフェライトコアのうち少なくとも一つを含むことができる。

【0016】

上記力率補正装置は、上記第１スイッチのスイッチングにより上記第１インダクタから放出される電源の伝達経路を提供するダイオードと、上記ダイオードから伝達される電源を安定化させるキャパシタと、をさらに含むことができる。

【0017】

上記入力電源は整流された電源であることができる。

【0018】

上記第２スイッチは、上記第１スイッチがスイッチングオンする前にスイッチングオンし、スイッチングオフすることができる。

【0019】

上記第２スイッチは、上記第１スイッチがスイッチングオンする前にスイッチングオンし、上記第１スイッチがスイッチングオンした後にスイッチングオフすることができる。

【0020】

上記力率補正装置は、上記第１スイッチ及び上記第２スイッチの制御信号を出力する制御部をさらに含むことができる。

【0021】

上記第１スイッチ及び上記第２スイッチは、トランジスター、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）及びＭＯＳ‐ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ‐Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のうち少なくとも一つを含むことができる。

【0022】

本発明の他の様相による力率補正装置は、入力電源をスイッチングして上記入力電源の電流と電圧の位相差を調整する第１スイッチと、上記第１スイッチがスイッチングオンする前にスイッチングオンして上記第１スイッチの余剰電源の伝達経路を形成する第２スイッチと、上記入力電源を供給する入力電源端と上記第１スイッチとの間に連結された第１インダクタと、上記第１スイッチと上記第１インダクタの連結端と、上記第２スイッチとの間に連結された第２インダクタと、を含み、上記第１インダクタと上記第２インダクタは誘導結合することができる。

【0023】

本発明の一様相による電源装置は、第１スイッチのスイッチングによりエネルギーを蓄積又は放出する第１インダクタと、第２スイッチのスイッチングにより上記第２スイッチに流れる電流量を調節し、上記第１スイッチと誘導結合した第２インダクタと、を備えた力率補正回路と、上記力率補正回路からの電源をスイッチングして予め設定された電源に変換する電源変換部と、上記電源変換部の電源スイッチングを制御するスイッチング制御部と、を含むことができる。

【0024】

上記第１インダクタ及び上記第２インダクタは差動モードで誘導結合することができる。

【0025】

上記電源装置は、上記第１インダクタ及び上記第２インダクタが共有する磁性体コアをさらに含むことができる。

【0026】

上記磁性体コアは、鉄心コア及びフェライトコアのうち少なくとも一つを含むことができる。

【0027】

本発明の一様相によるモーター駆動装置は、第１スイッチのスイッチングによりエネルギーを蓄積又は放出する第１インダクタと、第２スイッチのスイッチングにより上記第２スイッチに流れる電流量を調節し、上記第１スイッチと誘導結合した第２インダクタと、を備えた力率補正回路と、上記力率補正回路からの電源をスイッチングしてモーターを駆動させる駆動部と、上記駆動部の電源スイッチングを制御する駆動制御部と、を含むことができる。

【0028】

上記第１インダクタ及び上記第２インダクタは差動モードで誘導結合することができる。

【0029】

上記モーター駆動装置は、上記第１インダクタ及び上記第２インダクタが共有する磁性体コアをさらに含むことができる。

【0030】

上記磁性体コアは、鉄心コア及びフェライトコアのうち少なくとも一つを含むことができる。

【発明の効果】

【0031】

本明細書の開示により、スナバスイッチのターンオフ動作時にスナバインダクタに流れる電流の電流パスを提供することができる力率補正装置、電源装置、及びモーター駆動装置を提供することができる。

【0032】

また、本明細書の開示により、スナバスイッチのターンオフ時点で発生する高いスパイク電圧を低減することができる力率補正装置、電源装置、及びモーター駆動装置を提供することができる。

【0033】

また、本明細書の開示により、イーエムアイ（ＥＭＩ）ノイズレベルを低減する力率補正装置、電源装置、及びモーター駆動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】力率補正回路の概路図である。

【図2】力率補正回路に備えられたメインスイッチと補助スイッチのスイッチング制御信号グラフである。

【図3】本発明の一実施例による力率補正装置を示す図面である。

【図4】本発明の一実施例によるスイッチング制御信号グラフである。

【図5】力率補正装置の主要部分の波形グラフである。

【図6】第１インダクタと第２インダクタの具現例を示す図面である。

【図7】本発明の一実施例によるモーター駆動装置を示す図面である。

【図8】本発明の一実施例によるモーター駆動装置を示す図面である。

【図9】本発明の一実施例による電源装置を示す図面である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

【0036】

図１は力率補正回路の概路図である。

【0037】

図１を参照すると、力率補正回路１００は、メインスイッチＳ１と、補助スイッチＳ２と、を含むことができ、第１及び第２インダクタＬ１、Ｌ２と、ダイオードＤ２と、キャパシタＣ１と、をさらに含むことができる。

【0038】

メインスイッチＳ１は、入力電源をスイッチングして入力電源の電圧と電流との間の位相差を調整して力率を補正することができる。

【0039】

第１インダクタＬ１は、入力電源端とメインスイッチＳ１との間に連結されて、メインスイッチＳ１のスイッチングによりエネルギーを蓄積又は放出することができる。例えば、メインスイッチＳ１がトランジスターで構成される場合、第１インダクタＬ１は入力電源端とメインスイッチＳ１のコレクターとの間に連結されることができる。

【0040】

上記入力電源は整流された電源であることができ、これにより整流回路Ｄ１は、交流電源を整流して上記入力電源を力率補正回路に伝達することができる。

【0041】

補助スイッチＳ２は、第２インダクタＬ２と接地との間に連結されることができる。一方、メインスイッチＳ１及び補助スイッチＳ２がトランジスターである場合、第２インダクタＬ２は、メインスイッチＳ１のコレクターと補助スイッチＳ２のコレクターとの間に連結されることができる。

【0042】

上記ダイオードＤ２は、第１インダクタＬ１と出力端との間に連結されて、メインスイッチＳ１のスイッチングにより出力される電源の伝達経路を提供することができる。

【0043】

上記キャパシタＣ１は、出力端に並列連結されて、出力される電源を安定化させることができる。

【0044】

制御部１１０は、メインスイッチＳ１と補助スイッチＳ２のスイッチングオン及びスイッチングオフを制御するスイッチング制御信号Ｇ１、Ｇ２を提供することができる。

【0045】

力率補正回路１００のメインスイッチＳ１は、入力電源をスイッチングして入力電源の電圧と電流との間の位相差を調整して力率を補正する。この際、補助スイッチＳ２は、メインスイッチＳ１のスイッチングオン及びスイッチングオフ時に残った余剰電源の伝達経路を形成することができる。

【0046】

図２は力率補正回路に備えられたメインスイッチと補助スイッチのスイッチング制御信号グラフである。

【0047】

図１及び図２を参照すると、力率補正回路１００の補助スイッチＳ２は、メインスイッチＳ１のスイッチングオン前に上記余剰電源の伝達経路を形成することができる。即ち、上記余剰電源を接地にバイパスすることができる。

【0048】

このために、制御部１１０は、メインスイッチＳ１のスイッチングオン前に補助スイッチＳ２をスイッチングオンさせるスイッチング制御信号Ｇ１、Ｇ２を伝達することができる。

【0049】

制御部１１０は、メインスイッチＳ１のスイッチングオン前に補助スイッチＳ２をスイッチングオン及びスイッチングオフさせることができる。あるいは、上記制御部１１０は、メインスイッチＳ１のスイッチングオン前に補助スイッチＳ２をスイッチングオンさせ、メインスイッチＳ１がスイッチングオンした後に補助スイッチＳ２をスイッチングオフさせることもできる。

【0050】

好ましくは、上記制御部１１０は、上記補助スイッチＳ２をオンさせ、上記メインスイッチＳ１の両端にかかる電圧がゼロ電圧になった後に、上記補助スイッチＳ２をオフさせることができる。

【0051】

図３は本発明の一実施例による力率補正装置を示す図面である。

【0052】

図３を参照すると、本発明の一実施例による力率補正装置２００は、メインスイッチＳ１０と、補助スイッチＳ２０と、を含むことができ、第１及び第２インダクタＬ１０、Ｌ２０と、ダイオードＤ２０と、キャパシタＣ１０と、をさらに含むことができる。

【0053】

一方、説明の便宜上、上記メインスイッチＳ１０は第１スイッチと定義することができ、上記補助スイッチＳ２０は第２スイッチと定義することができる。

【0054】

上記メインスイッチＳ１０は、入力電源をスイッチングして入力電源の電圧と電流との間の位相差を調整して力率を補正することができる。

【0055】

上記第１インダクタＬ１０は、入力電源端とメインスイッチＳ１０との間に連結されることができる。例えば、メインスイッチＳ１０がトランジスターで構成される場合、第１インダクタＬ１０は入力電源端とメインスイッチＳ１０のコレクターとの間に連結されることができる。

【0056】

また、上記第１インダクタＬ１０は、メインスイッチＳ１０のスイッチングによりエネルギーを蓄積又は放出することができる。

【0057】

上記入力電源は整流された電源であることができる。例えば、整流回路Ｄ１０は、交流電源を整流して上記入力電源を力率補正回路に伝達することができる。

【0058】

上記補助スイッチＳ２０は、上記メインスイッチＳ１０がオンする前にスイッチングオンして、上記第１スイッチの余剰電源の伝達経路を形成することができる。

【0059】

また、上記補助スイッチＳ２０は、第２インダクタＬ２０と接地との間に連結されることができる。一方、メインスイッチＳ１０及び補助スイッチＳ２０がトランジスターである場合、第２インダクタＬ２０はメインスイッチＳ１０のコレクターと補助スイッチＳ２０のコレクターとの間に連結されることができる。

【0060】

上記ダイオードＤ２０は、第１インダクタＬ１０と出力端との間に連結されて、メインスイッチＳ１０のスイッチングにより上記第１インダクタＬ１０から出力される電源の伝達経路を提供することができる。

【0061】

上記キャパシタＣ１０は、出力端に並列連結されて、上記ダイオードＤ２０から伝達される電源を安定化させることができる。

【0062】

制御部２１０は、メインスイッチＳ１０と補助スイッチＳ２０のスイッチングオン及びスイッチングオフを制御するスイッチング制御信号Ｇ１０、Ｇ２０を出力することができる。

【0063】

力率補正装置２００のメインスイッチＳ１０は、入力電源をスイッチングして入力電源の電圧と電流との間の位相差を調整することで力率を補正する。この際、補助スイッチＳ２０は、メインスイッチＳ１０のスイッチングオン及びスイッチングオフ時に残った余剰電源の伝達経路を形成することができる。

【0064】

一方、本発明の一実施例によると、上記第１インダクタＬ１０と上記第２インダクタＬ２０は誘導結合することができる。

【0065】

また、本発明の一実施例によると、上記第１インダクタＬ１０及び上記第２インダクタＬ２０は、差動モードで誘導結合することができる。ここで、差動モードとは、上記第１インダクタＬ１０と上記第２インダクタＬ２０の極性が互いに反対に結合された状態を意味する。例えば、第２インダクタＬ２０の第２電流Ｉ_Ｌ２０により、第１インダクタＬ１０には第１電流Ｉ_Ｌ１０が誘導されることができる。

【0066】

また、本発明の一実施例によると、上記第１インダクタＬ１０及び上記第２インダクタＬ２０は一つのコアを共有することができる。

【0067】

上記第１インダクタＬ１０と上記第２インダクタＬ２０が一つのコアを共有する場合、力率補正装置でのインダクタ実装空間及びコストを節約することができる。

【0068】

上記コアは磁性体コアであることができる。上記磁性体コアは鉄心コア、フェライトコアであることができる。

【0069】

図４は本発明の一実施例によるスイッチング制御信号グラフである。

【0070】

図３及び図４を参照すると、力率補正装置２００の補助スイッチＳ２０は、メインスイッチＳ１０のスイッチングオン前に上記余剰電源の伝達経路を形成することができる。即ち、上記余剰電源を接地にバイパスすることができる。

【0071】

このために、制御部２１０は、メインスイッチＳ１０のスイッチングオン前に補助スイッチＳ２０をスイッチングオンさせるスイッチング制御信号Ｇ１０、Ｇ２０を伝達することができる。

【0072】

以降、制御部２１０は、メインスイッチＳ１のスイッチングオン前に補助スイッチＳ２をスイッチングオン及びスイッチングオフさせることができる。

【0073】

あるいは、上記制御部２１０は、メインスイッチＳ１０のスイッチングオン前に補助スイッチＳ２０をスイッチングオンさせ、メインスイッチＳ１０がスイッチングオンした後に補助スイッチＳ２０をスイッチングオフさせることもできる。

【0074】

好ましくは、上記制御部２１０は、上記補助スイッチＳ２０にオンさせ、上記メインスイッチＳ１０のゼロ電圧ターン‐オン（Ｚｅｒｏ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）条件を発生させ、上記補助スイッチＳ２０をオフさせることができる。

【0075】

図１及び図２を参照すると、補助スイッチＳ２がスイッチングオフする時点で、上記補助スイッチＳ２の両端には非常に高いスパイク電圧が発生することができる。その理由は、上記補助スイッチＳ２のスイッチングオフ動作時に上記補助スイッチＳ２に流れていた電流が導通する電流パスがないためである。特に、ダイオードＤ２に向かう負荷電流が大きい場合、第２スイッチＳ２の定格電圧より高いスパイク電圧が発生することができる。

【0076】

図３及び図４を参照すると、本発明の一実施例による力率補正装置は、補助スイッチＳ２０がスイッチングオフする時点で、上記第２インダクタＬ２０に貯蔵されたエネルギーを第１インダクタの電流パスに伝達することができる。

【0077】

このように、第２インダクタＬ２０と第１インダクタＬ１０のエネルギーカップリング（ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）により、スパイク電圧が低い値に制限されることができる。

【0078】

図５は力率補正装置の主要部分の波形グラフである。

【0079】

図５の（ａ）は図１に図示された回路の主要部分の波形グラフである。

【0080】

図５の（ｂ）は図３に図示された回路の主要部分の波形グラフである。

【0081】

図５を参照すると、Ｉ区間は、補助スイッチＳ２、Ｓ２０のスイッチングオフ状態と、メインスイッチＳ１、Ｓ１０のスイッチングオフ状態を意味する。

【0082】

また、ＩＩ区間は、補助スイッチＳ２、Ｓ２０のスイッチングオン状態を意味する。

【0083】

また、ＩＩＩ区間は、補助スイッチＳ２、Ｓ２０のスイッチングオフ状態と、メインスイッチＳ１、Ｓ１０のスイッチングオン状態を意味する。

【0084】

Ｉ区間において、補助インダクタＬ２、Ｌ２０には電流Ｉ_Ｌ２、Ｉ_Ｌ２０が流れず、出力端への電流Ｉ_Ｄ２、Ｉ_Ｄ２０は流れ、メインスイッチＳ１、Ｓ１０には電流Ｉ_Ｓ１、Ｉ_Ｓ１０が流れない。

【0085】

ＩＩ区間において、補助スイッチＳ２、Ｓ２０がスイッチングオンし、補助インダクタＬ２、Ｌ２０には電流Ｉ_Ｌ２、Ｉ_Ｌ２０が流れ、出力端への電流Ｉ_Ｄ２、Ｉ_Ｄ２０は遮断され、メインスイッチＳ１、Ｓ１０には電流Ｉ_Ｓ１、Ｉ_Ｓ１０が流れない。

【0086】

ＩＩＩ区間において、補助スイッチＳ２はスイッチングオフするが、補助スイッチＳ２がスイッチングオフする時点で、上記補助スイッチＳ２の両端には非常に高いスパイク電圧が発生することができる。その理由は、上記補助スイッチＳ２のスイッチングオフ動作時に、上記補助スイッチＳ２に流れていた電流が導通する電流パスがないためである（図５の（ａ）参照）。

【0087】

反面、本発明の一実施例による力率補正装置は、補助スイッチＳ２０がスイッチングオフする時点で、上記第２インダクタＬ２０に貯蔵されたエネルギーを第１インダクタＬ１０の電流パスに伝達することができる。

【0088】

このように、第２インダクタＬ２０と第１インダクタＬ１０のエネルギーカップリング（ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）により、スパイク電圧が低い値に制限されることができる。

【0089】

図５の（ｂ）を参照すると、本発明の一実施例による力率補正装置がスパイク電圧を大きく低減させることを確認することができる（Ｖ_Ｌ２、Ｖ_Ｌ２０参照）。

【0090】

図６は第１インダクタと第２インダクタの具現例を示す図面である。

【0091】

本発明の一実施例によると、上記第１インダクタＬ１０及び上記第２インダクタＬ２０は一つのコア（ｃｏｒｅ）を共有することができる。

【0092】

上記第１インダクタＬ１０と上記第２インダクタＬ２０が一つのコアを共有する場合、力率補正装置でのインダクタ実装空間及びコストを節約することができる。

【0093】

上記コアは磁性体コアであることができる。上記磁性体コアは鉄心コア、フェライトコアであることができる。

【0094】

図７及び図８は本発明の一実施例によるモーター駆動装置を示す図面である。

【0095】

図７及び図８を参照すると、本発明のモーター駆動装置３００、４００は、力率補正回路３１０、４１０と、駆動部３２０、４２０と、駆動制御部３３０、４３０と、を含むことができる。力率補正回路３１０、４１０は図３に図示された力率補正装置２００と同一であるため、詳細な説明は省略する。

【0096】

但し、図７及び図８を参照すると、力率補正回路３１０、４１０のメインスイッチＳ１０及び補助スイッチＳ２０は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）３１０又はＭＯＳ‐ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ‐Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）４１０で構成されることができる。

【0097】

駆動部３２０、４２０は、力率補正回路３１０、４１０から力率補正された電源の供給を受けて制御信号に応じてそれぞれスイッチングしてモーターＭを駆動することができる。ここでは３相の電源を供給してモーターＭを駆動する実施形態が記述されているが、単相電源によるモーター駆動も可能である。

【0098】

駆動制御部３３０、４３０は、力率補正回路３１０、４１０からの力率補正された電源のスイッチングを制御して、モーターＭの駆動を制御することができる。

【0099】

図９は本発明の一実施例による電源装置を示す図面である。

【0100】

図９を参照すると、電源装置５００は、力率補正回路５１０と、電源変換部５２０と、スイッチング制御部５３０と、を含むことができる。

【0101】

力率補正回路５１０は、図３に図示された力率補正装置２００と同一であるため、詳細な説明は省略する。

【0102】

また、力率補正回路５１０のメインスイッチＳ１０及び補助スイッチＳ２０は、図７及び図８のように、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＭＯＳ‐ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ‐Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されることができる。

【0103】

電源変換部５２０は、力率補正回路５１０からの直流電源をスイッチングして予め設定された電圧レベルを有する直流電源に変換し、負荷に供給することができ、スイッチング制御部５３０は、出力される直流電源の電圧又は電流レベルに応じて電源変換部５２０のスイッチングを制御することができる。

【0104】

本発明によると、力率補正のためのスイッチング前に余剰電源を接地に伝達して力率補正スイッチングのゼロ電圧スイッチングを保障するため、力率補正スイッチング時に発生するスイッチング損失を低減することができる。

【0105】

また、本発明によると、第１インダクタＬ１０と第２インダクタＬ２０が誘導結合して補助スイッチＳ２０のターンオフ動作時に第２インダクタＬ２０に貯蔵されたエネルギーの電流パスを提供することができる。したがって、本発明によると、補助スイッチＳ２０のターンオフ時点で発生する高いスパイク電圧を低減することができる。また、本発明によると、上記構成により、イーエムアイ（ＥＭＩ）ノイズレベルを低減することができる。

【0106】

また、本発明によると、第１インダクタＬ１０と第２インダクタＬ２０がコアを共有するため、設置コスト及び実装面積を減少させることができる。

【0107】

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

【符号の説明】

【0108】

２００ 力率補正装置
２１０ 制御部
３００、４００ モーター駆動装置
３３０、４３０ 駆動制御部
５００ 電源装置
５３０ スイッチング制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】