WO2013103221A1 - 고체 콘덴서를 이용한 컨버터 - Google Patents

고체 콘덴서를 이용한 컨버터 Download PDF

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WO2013103221A1
WO2013103221A1 PCT/KR2012/011762 KR2012011762W WO2013103221A1 WO 2013103221 A1 WO2013103221 A1 WO 2013103221A1 KR 2012011762 W KR2012011762 W KR 2012011762W WO 2013103221 A1 WO2013103221 A1 WO 2013103221A1
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voltage
converter
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solid capacitor
circuit
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French (fr)
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홍춘강
어경원
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KANG DONG TECH Co Ltd
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KANG DONG TECH Co Ltd
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only

Definitions

  • the present invention relates to a converter using a solid capacitor, and more particularly, the smoothing circuit of the converter is composed of a solid capacitor instead of a conventional electrolyte capacitor, and the non-smoothing state due to the solid capacitor is characterized by high-speed pulse width modulation;
  • the present invention relates to a converter using a solid capacitor that has a long life and is stable by maintaining a smooth state through PWM) control.
  • the lamp is a tool that enables the user to identify an object in the dark by converting electrical energy into light energy by receiving power.
  • Currently used lamps include incandescent lamps, fluorescent lamps and LEDs.
  • the incandescent bulb can be manufactured inexpensively, but there is a disadvantage in that more heat is generated than light.
  • a fluorescent lamp has a large energy conversion rate, which is higher than that of an incandescent lamp, and has an advantage of energy saving.
  • a fluorescent lamp has a long time for lighting and a short lifespan.
  • LED Light emitting device
  • LED is still economically inexpensive to manufacture, LED is getting a high illuminance with small power and its life span is more than three years without any special repair for one time use, so it is preferred as a future lighting lamp.
  • LED is a diode that emits light when electric current flows, and when a minority carrier is injected into the PN junction surface of the semiconductor, electrons are excited to a higher energy level, and when the energy is returned to a stable state, the energy possessed by the wavelength range of light is The light emitting device is formed and emitted.
  • LED lighting fixtures can control the intensity of light according to the usage, save energy and protect the user's eyesight, have a semi-permanent lifespan, and do not affect the change of ambient temperature.
  • the LED lighting fixture is driven by a direct current power source, it is difficult to immediately replace the general lighting fixture using the AC power without changing the structure of the existing lighting system.
  • a conventional LED lighting device In order to use an existing lighting system connected to a commercial power source that is an AC power source, a conventional LED lighting device is provided with a converter for converting an AC power source into a DC power source, so that it can be applied to a general lighting system using an AC power source.
  • 1 is a view schematically showing a configuration of a conventional LED driving converter.
  • a conventional converter includes a detection circuit, a rectifier circuit, a smoothing circuit, a PWM generator, and the like, and a voltage variation due to a sine wave of an AC power source in the process of changing an AC power source to a DC power source through the rectifying circuit.
  • the role of the smoothing circuit to smooth the most important is. It is the capacitor that plays this role.
  • capacitors such as electrolytic capacitors, tantalum capacitors, ceramic capacitors, mylar capacitors, etc.
  • electrolytic capacitors are mainly used as components of converters because they can be manufactured at low cost and have a large capacity.
  • the electrolytic capacitor uses an electrolytic solution, it has a disadvantage in that it is vulnerable to life due to the characteristics of the converter that generates heat, and despite the use of an LED element having a semi-permanent life, the above-described LED lighting fixture is about 30,000 hours. There is a problem that can only guarantee a life of about to 50,000 hours.
  • the cost is too high and the capacity is too small compared to the electrolytic capacitor, there is a problem in that it is economical to apply to the converter for the LED.
  • An object of the present invention for solving the above-mentioned problems is to configure a smoothing circuit of a converter as a solid capacitor instead of a conventional electrolytic capacitor, and to control the non-smoothing state caused by the solid capacitor at high speed pulse width modulation (PWM) control.
  • PWM pulse width modulation
  • a feature of the present invention for achieving the above-described technical problem is, by rectifying the input AC voltage to a first DC voltage, switching the first DC voltage to output a first AC voltage, a first AC voltage
  • a converter comprising: a transformer for converting and outputting a second alternating voltage proportional to a turns ratio; and a secondary side circuit portion for rectifying, smoothing, and outputting a second alternating voltage to a second DC voltage, wherein the secondary circuit portion is output from the transformer.
  • the primary circuit portion of the converter rectifies the input AC voltage and converts it into a first DC voltage;
  • a PWM generator for outputting a first AC voltage by performing pulse width modulation (PWM) on the converted first DC voltage;
  • An automatic voltage controller configured to control the PWM generator by receiving a feedback signal and predicting a waveform of an output voltage to be processed in a next cycle in advance;
  • a detection circuit unit which detects a first AC voltage input to the transformer and outputs a feedback signal to the automatic voltage control unit.
  • the PWM generator is preferably a high speed PWM generator for pulse width modulation above a predetermined speed.
  • the automatic voltage controller is preferably a proportional integral differential (PID) controlled automatic voltage controller.
  • PID proportional integral differential
  • the primary circuit portion further comprises a filter unit for removing the noise of the input AC voltage, the filter unit to provide to the first rectifying unit; desirable.
  • the filter unit is preferably characterized in that the electromagnetic filter (Electromagnetic interference filter) for removing the high frequency noise of the input AC voltage.
  • the electromagnetic filter Electromagnetic interference filter
  • a converter using a solid capacitor according to the present invention having the above-mentioned characteristics, the converter comprising: a fixed current circuit for providing a fixed current according to a second DC voltage output from the secondary side circuit portion; And a connector connected to an external load device and transferring a fixed current according to a second DC voltage provided from the fixed current circuit to the load device.
  • the rectifying the input AC voltage to a first DC voltage the primary circuit portion for outputting the first AC voltage by switching the first DC voltage
  • the first AC voltage A converter comprising a transformer for converting the output into a second alternating voltage proportional to a turns ratio, and a secondary side circuit portion for rectifying, smoothing, and outputting the second alternating voltage to a second direct current voltage, wherein the primary circuit portion of the converter is input.
  • a first rectifying unit rectifying the AC voltage and converting the AC voltage into a first DC voltage
  • a PWM generator for outputting a first AC voltage by performing pulse width modulation (PWM) on the converted first DC voltage
  • An automatic voltage controller configured to control the PWM generator by receiving a feedback signal and predicting a waveform of an output voltage to be processed in a next cycle in advance
  • a detection circuit unit configured to detect a first AC voltage input to the transformer and output a feedback signal to the automatic voltage controller, wherein the secondary circuit unit comprises: a second rectifier configured to rectify the second AC voltage output from the transformer; And a smoothing circuit for smoothing the rectified second AC voltage to output the second DC voltage.
  • the smoothing circuit of the secondary circuit portion is a solid capacitor.
  • a converter using a solid capacitor having the above characteristics comprising: a fixed current circuit for providing a fixed current according to a second DC voltage output from the secondary side circuit portion; And a connector connected to an external load device and transferring a fixed current according to a second DC voltage provided from the fixed current circuit to the load device.
  • the converter using the solid capacitor according to the present invention has the advantage of significantly increasing the life of the converter by using a small capacity solid capacitor instead of a large capacity electrolytic capacitor.
  • the lifetime of the converter when using the conventional electrolytic capacitor is only about 50,000 hours, the lifetime of the converter using the solid capacitor according to the present invention can be extended to about 100,000 hours or more.
  • the converter using the solid capacitor according to the present invention has a semi-permanent life, it can be applied to the LED lighting device, etc., where the lifetime is limited due to the lifetime of the converter using the electrolytic capacitor, it can express the effect of extending the practical life. have.
  • the converter using a solid capacitor is a detection circuit unit for providing a feedback signal by detecting the waveform of the output voltage in front of the transformer, PID type automatic voltage control unit and high-speed PWM generator for future prediction control using the feedback signal
  • PID type automatic voltage control unit and high-speed PWM generator for future prediction control using the feedback signal
  • the converter using the solid capacitor according to the present invention can not only exert the same effect as the conventional electrolytic capacitor while extending the lifespan more than twice through the solid capacitor, and is very economical because the cost increase factor is not relatively large. It is possible to provide a stable converter.
  • 1 is a view schematically showing a configuration of a conventional LED driving converter.
  • FIG. 2 is a schematic structural diagram of a converter using a solid capacitor according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view for comparing a converter using a conventional electrolytic capacitor and a converter using a solid capacitor according to the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing a PID controlled output waveform of a converter using a solid capacitor according to the present invention.
  • 5 is a graph illustrating a change in output waveform according to parameter values in general PID control.
  • the converter 20 using the solid capacitor according to the present invention includes a primary circuit unit 200, a transformer 220, a secondary circuit unit 240, a fixed current circuit 250, and a connector 260. Include.
  • the converter 20 using the solid capacitor according to the present invention is characterized in that the smoothing circuit 244 of the secondary circuit portion 240 is configured as a small capacity solid capacitor instead of the conventional high capacity electrolytic capacitor.
  • the primary circuit unit 200 rectifies the input AC voltage to a first DC voltage, and switches the first DC voltage to output a first AC voltage.
  • the transformer 220 converts the first AC voltage into a second AC voltage proportional to a turns ratio and outputs the second AC voltage.
  • the secondary circuit unit 240 rectifies, smoothes, and outputs the second AC voltage as the second DC voltage.
  • the secondary circuit portion 240 of the converter 20 using the solid capacitor according to the present invention consists of a second rectifier 242 and a solid capacitor to rectify the second AC voltage output from the transformer, the rectified A smoothing circuit 244 for smoothing the second AC voltage and outputting the second AC voltage is provided.
  • a large-capacity electrolytic capacitor is used as a smoothing circuit, and since such an electrolytic capacitor uses an electrolyte solution, there is a disadvantage in that the characteristic value is severely changed according to the use ambient conditions such as heat and frequency.
  • the electrolytic capacitor is applied to a device that generates heat such as a converter, the usable life is inevitably shortened due to the continuous change in characteristics. Therefore, the converter using the electrolytic capacitor also has a problem that the service life is short.
  • the converter using a solid capacitor according to the present invention is characterized by using a solid capacitor that is durable against ambient conditions in which the smoothing circuit is used instead of an electrolytic capacitor to solve this problem.
  • the solid capacitor has a small capacity, when a large capacity electrolytic capacitor is directly replaced by the solid capacitor, the mean time between failure (MTBF) increases, but the waveform of the output voltage is not smooth. Because of the lack of fluidity, the converter cannot be used as a power supply converter.
  • FIG. 3 is a view for comparing a converter using a conventional electrolytic capacitor and a converter using a solid capacitor according to the present invention
  • FIG. 3 (a) is a graph showing an output waveform of a converter using a conventional electrolytic capacitor.
  • 3 (b) is a graph showing an output waveform of a converter using a solid capacitor according to the present invention.
  • FIG. 3A it can be seen that a converter using an electrolytic capacitor having a large capacity continuously outputs a smooth voltage.
  • FIG. 3B in the case of a converter using a solid capacitor having a small capacity, it can be seen that the output waveform is not smoothed while periodically increasing and decreasing.
  • this periodic waveform curve appears is because it follows the Ohm's law that the current value must be the same if the load is fixed. That is, if the loads are the same, the amount of charge flowing per hour, which is a current value, is the same, but a capacitor having a smaller capacity than a capacitor having a large capacity discharges quickly and thus does not maintain a constant output voltage. It happens.
  • the output voltage is curved and is transmitted to a load such as an LED, the brightness of the LED also changes periodically according to the voltage, so if the output waveform is not smooth, it cannot be used as a power supply.
  • the primary circuit unit 200 of the converter according to the principle described below is configured.
  • the converter using a solid capacitor according to the present invention is connected to a fixed current circuit 250 and an external load device to provide a fixed current according to the second DC voltage output from the secondary circuit portion 240, the fixed current It further includes a connector 260 for transmitting a fixed current according to the second DC voltage provided from the circuit 250 to the load device.
  • the primary side circuit part 200 of the converter 20 using the solid capacitor according to the present invention may include a first rectifying part 202 rectifying an input AC voltage and converting the input AC voltage into a first DC voltage.
  • PWM generator 204 for outputting a first AC voltage by pulse width modulation (PWM) of the first DC voltage, receiving a feedback signal to predict in advance the waveform of the output voltage to proceed in the next cycle
  • a detection circuit unit 208 for detecting the first AC voltage input to the transformer and outputting a feedback signal to the automatic voltage control unit for controlling the PWM generator, and the filter unit 201.
  • the primary circuit portion of the converter using the solid capacitor according to the present invention having the above-described configuration is configured to quickly detect and feed back an accurate output waveform and to control the PWM generator through predictive control, thereby replacing the large capacity electrolytic capacitor. It is possible to securely and smoothly output the curvature of the periodic output waveform that appears when a small capacity solid capacitor is used.
  • the detection circuit unit 208 will be described.
  • the conventional detection circuit unit has a path that senses a voltage flowing after the smoothing circuit and provides the voltage to the automatic voltage controller. Since the conventional detection circuit having such a path measures the smoothed output voltage, a constant voltage (CV) value is provided to the automatic voltage controller. The CV value is a control for predicting the waveform of the output voltage to be advanced in the next cycle. Is not suitable. Therefore, the detection circuit unit of the converter using the solid capacitor according to the present invention detects the pulse width modulated output waveform as it is in front of the transformer with ripple as it is for fast and accurate waveform detection of the output voltage. In other words, the first AC voltage input to the transformer is detected and a feedback signal is output to the automatic voltage controller.
  • CV constant voltage
  • the automatic voltage controller controls the PWM generator by predicting a waveform of an output voltage to be performed in a next cycle using the output feedback signal.
  • the automatic voltage control unit of the converter using the solid capacitor according to the present invention is characterized in that the proportional integral differential (hereinafter, PID) controlled automatic voltage control unit.
  • the PID controlled automatic voltage controller 206 compares the feedback signal with a target voltage value, measures an error, and then controls it.
  • P projectional
  • I integrated
  • D differential control in parallel to proportional control, which makes a control signal by differentiating an error signal. Since PID control is a well-known technique, detailed descriptions thereof will be omitted.
  • FIG. 4 is a graph showing a PID controlled output waveform of a converter using a solid capacitor according to the present invention.
  • the solid line a1 is the output waveform when the electrolytic capacitor of the conventional converter is simply replaced with a solid capacitor
  • the dotted line b1 is the output when the electrolytic capacitor of the conventional converter is replaced with a solid capacitor and a PID controlled automatic voltage control unit is applied. The waveform is shown. Referring to FIG.
  • the waveform for one initial period is a waveform that cannot be used as a voltage supply, and the waveform is corrected for the next one period. Is normalized after two cycles and can be used for power supply. Although there is a delay of two cycles compared to the case of using a large capacity electrolytic capacitor, after two cycles, the same output waveform can be obtained as a large capacity electrolytic capacitor, so that the output waveform can be smoothed without using a large capacity electrolytic capacitor. do.
  • the parameter characteristics set by the initial one cycle affect the output waveform change of the second cycle.
  • 5 is a graph illustrating a change in output waveform according to parameter values in general PID control.
  • the converter is a kind of power supply, and cannot hold a large parameter value. This is because the load voltage must not be greater than the set value.
  • the converter using the solid capacitor according to the present invention should have a small parameter value.
  • the output voltage value to be controlled has a limit of rapidly reaching the target value. Therefore, in order to derive a fast output voltage value by signal processing, the application of the high speed PWM generator is required. This is necessary.
  • the PWM generator 204 outputs a first AC voltage by PWM controlling the first DC voltage converted from the first rectifier.
  • the converter using the solid capacitor according to the present invention substantially applies the PWM generator generating the output voltage waveform to the high speed PWM generator that pulse-modulates the pulse at a predetermined speed or more, thereby reducing the initial output voltage value according to the parameter. The change can be caught quickly, improving the flatness characteristics.
  • the primary side circuit unit 200 further includes a filter unit 201 to remove noise of an AC voltage input to the first rectifying unit 202.
  • the filter unit 201 is configured as an EMI filter, and the EMI filter removes high frequency noise of the input AC voltage.
  • Converter using a solid capacitor according to the present invention having the above-described configuration has the advantage that by using a small capacity solid capacitor instead of a large capacity electrolytic capacitor, it is possible to significantly increase the life of the converter by using a conventional electrolytic capacitor.
  • the lifetime of the converter when using the conventional electrolytic capacitor is only about 50,000 hours
  • the lifetime of the converter using the solid capacitor according to the present invention can be extended to about 100,000 hours or more.
  • the converter using a solid capacitor according to the present invention has a semi-permanent life, but can be applied to the LED lighting device, etc., where the life was limited due to the lifetime of the converter using an electrolytic capacitor, it can express the effect of extending the practical life. have.
  • the converter using a solid capacitor is a detection circuit unit for providing a feedback signal by detecting the waveform of the output voltage in front of the transformer, PID type automatic voltage control unit and high-speed PWM generator for future prediction control using the feedback signal
  • PID type automatic voltage control unit and high-speed PWM generator for future prediction control using the feedback signal
  • the converter using the solid capacitor according to the present invention can not only exert the same effect as the conventional electrolytic capacitor while extending the lifespan more than twice through the solid capacitor, and is very economical because the cost increase factor is not relatively large. It is possible to provide a stable converter.
  • the converter using the solid capacitor according to the present invention can be widely applied to all fields requiring a power supply device.
  • TV in addition to electronic products such as industrial SMPS, TV, in particular, it can be utilized as a power supply device applied to LED lighting.

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  • Rectifiers (AREA)

Description

고체 콘덴서를 이용한 컨버터
본 발명은 고체 콘덴서를 이용한 컨버터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 컨버터의 평활회로를 기존의 전해액 콘덴서 대신 고체 콘덴서로 구성하고, 상기 고체 콘덴서로 인한 비평활 상태를 고속 펄스폭변조(pulse width modulation; PWM) 제어를 통해 평활상태로 유지하도록 함으로써, 수명이 길면서도 안정적인 고체 콘덴서를 이용한 컨버터에 관한 것이다.
조명등은 전원을 공급받아 전기에너지를 빛에너지로 전환함으로써 사용자에게 어두운 곳에서도 물체를 식별할 수 있도록 하는 도구이다. 현재 사용되고 있는 조명등으로는 백열전구, 형광등 및 LED 등이 있다. 여기서, 백열전구는 저렴하게 제작할 수 있지만 빛보다는 열이 더 많이 발생하는 단점이 있다. 또한, 형광등은 백열전구보다 전기에너지를 빛 에너지로 전환하는 비율이 커서, 에너지 절약이라는 장점을 가지지만 점등에 소요되는 시간이 길고 그 수명이 짧다는 단점이 있다.
LED(Light emitting device)는 비록 아직까지 제작비용은 경제성이 떨어지지만, 작은 전력으로 높은 조도를 얻으면서 그 수명도 1회 사용에 특별한 수리 없이도 3년 이상으로 획기적으로 길어서 장래의 조명등으로서 선호되고 있다. 일반적으로 LED란, 전류를 흘리면 발광하는 다이오드로서 반도체의 PN 접합면에 소수 캐리어를 주입시키면 전자가 보다 높은 에너지 준위로 여기 되고, 다시 안정된 상태로 돌아올 때 가지고 있던 에너지가 빛의 파장대를 가진 전자파로 형성되어 방사되는 발광 소자이다.
LED 조명 기구는 사용용도에 따라 빛의 강약 조절을 할 수 있고, 에너지 절약과 사용자의 시력을 보호할 수 있고, 반영구적인 수명을 갖으며, 주위 온도의 변화에도 영향을 미치지 않는 첨단의 전구라는 장점을 가지지만, LED 조명기구는 직류전원에 의해 구동되므로, 기존의 조명 시스템의 구조 변경 없이 교류전원을 사용하는 일반 조명기구를 바로 대체하기가 어렵다는 단점이 있다.
교류전원인 상용전원에 연결되는 기존의 조명시스템을 사용하기 위하여, 종래의 LED 조명장치는 교류전원을 직류전원으로 바꾸는 컨버터를 구비함으로써, 교류전원을 이용하는 일반 조명 시스템에 적용할 수 있도록 하였다. 도 1은 종래의 LED 구동용 컨버터의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 일반적인 컨버터는 검출회로, 정류회로, 평활회로, PWM 발생장치 등으로 구성되며, 상기 정류회로를 통해 교류전원을 직류전원으로 바꾸는 과정에서 교류전원의 사인파로 인한 전압 변동을 평활 시켜주는 평활회로의 역할이 가장 중요하다. 이러한 역할을 하는 것이 바로 콘덴서이다.
콘덴서의 종류에는 전해 콘덴서, 탄탈콘덴서, 세라믹콘덴서, 마일러 콘덴서 등 여러가지가 있으며, 이 중 전해 콘덴서는 낮은 원가 비용으로 소형 제작이 가능하면서도, 대용량을 갖기 때문에 컨버터의 구성부품으로써 주로 사용되고 있다. 그러나, 상기 전해 콘덴서는 전해액을 사용하기 때문에, 열이 발생하는 컨버터의 특성상 수명에 취약하다는 단점을 지녀, 반영구적인 수명을 갖는 LED 소자를 사용함에도 불구하고, 전술한 LED 조명기구는 약 3만 시간 내지 5만 시간 정도의 수명밖에 보증할 수 없다는 문제점을 갖게 된다. 또한, 다른 종류의 콘덴서의 경우에는 대부분이 장수명을 갖기는 하나, 전해콘덴서와 대비하여 가격이 비싸고 용량이 너무 작기 때문에 LED용 컨버터에 적용하기에는 경제성이 떨어진다는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 컨버터의 평활회로를 기존의 전해 콘덴서 대신 고체 콘덴서로 구성하고, 상기 고체 콘덴서로 인한 비평활 상태를 고속 펄스폭변조(pulse width modulation; PWM) 제어를 통해 평활상태로 유지하도록 함으로써, 수명이 길면서도 안정적인 고체 콘덴서를 이용한 컨버터를 제공하고자 하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 입력 교류 전압을 제1 직류전압으로 정류하고, 상기 제1 직류전압을 스위칭하여 제1 교류전압을 출력하는 1차측 회로부, 제1 교류전압을 권선비에 비례하는 제2 교류전압으로 변환시켜 출력하는 트랜스포머 및 제2 교류 전압을 정류하고 평활시켜 제2 직류 전압으로 출력하는 2차측 회로부를 포함하는 컨버터에 있어서, 상기 2차측 회로부는 상기 트랜스포머로부터 출력된 제2 교류 전압를 정류하는 제2 정류부; 및 고체 콘덴서로 이루어져, 상기 정류된 제2 교류 전압을 평활시켜 제2 직류전압으로 출력하는 평활회로;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
전술한 특징을 갖는 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터에 있어서, 상기 컨버터의 1차측 회로부는 입력 교류 전압을 정류하여 제1 직류 전압으로 변환하는 제1 정류부; 상기 변환된 제1 직류 전압을 펄스폭변조(Pulse width modulation; PWM)하여 제1 교류 전압을 출력하는 PWM 발생 장치; 피드백 신호를 제공받아 다음 주기에 진행될 출력 전압의 파형을 미리 예측하여 상기 PWM 발생 장치를 제어하는 자동전압제어부; 및 상기 트랜스포머로 입력되는 제1 교류 전압을 검출하여 상기 자동전압제어부로 피드백 신호를 출력하는 검출회로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
전술한 특징을 갖는 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터에 있어서, 상기 PWM 발생 장치는 사전에 설정된 속도 이상으로 펄스폭변조하는 고속 PWM 발생 장치인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
전술한 특징을 갖는 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터에 있어서,상기 자동전압제어부는 비례 적분 미분(Proportinal integral differential; 이하 'PID') 제어형 자동전압제어부인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
전술한 특징을 갖는 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터에 있어서, 상기 1차측 회로부는 입력 교류 전압의 노이즈를 제거하여, 상기 제1 정류부로 제공하는 필터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
전술한 특징을 갖는 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터에 있어서, 상기 필터부는 입력 교류 전압의 고주파 노이즈를 제거하는 EMI 필터(electromagnetic interference filter)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
전술한 특징을 갖는 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터에 있어서, 상기 컨버터는 상기 2차측 회로부로부터 출력되는 제2 직류전압에 따른 고정 전류를 제공하는 고정 전류 회로; 및 외부 부하 장치와 연결되고, 상기 고정 전류 회로로부터 제공되는 제2 직류 전압에 따른 고정 전류를 상기 부하 장치로 전달하는 콘넥터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 입력 교류 전압을 제1 직류전압으로 정류하고, 상기 제1 직류전압을 스위칭하여 제1 교류전압을 출력하는 1차측 회로부, 제1 교류전압을 권선비에 비례하는 제2 교류전압으로 변환시켜 출력하는 트랜스포머 및 제2 교류 전압을 정류하고 평활시켜 제2 직류 전압으로 출력하는 2차측 회로부를 포함하는 컨버터에 있어서, 상기 컨버터의 1차측 회로부는 입력 교류 전압을 정류하여 제1 직류 전압으로 변환하는 제1 정류부; 상기 변환된 제1 직류 전압을 펄스폭변조(Pulse width modulation; PWM)하여 제1 교류 전압을 출력하는 PWM 발생 장치; 피드백 신호를 제공받아 다음 주기에 진행될 출력 전압의 파형을 미리 예측하여 상기 PWM 발생 장치를 제어하는 자동전압제어부; 및 상기 트랜스포머로 입력되는 제1 교류 전압을 검출하여 상기 자동전압제어부로 피드백 신호를 출력하는 검출회로부;를 포함하고, 상기 2차측 회로부는 상기 트랜스포머로부터 출력된 제2 교류 전압를 정류하는 제2 정류부; 및 상기 정류된 제2 교류 전압을 평활시켜 제2 직류전압으로 출력하는 평활회로;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
전술한 특징을 갖는 고체 콘덴서를 이용한 컨버터에 있어서, 상기 2차측 회로부의 평활회로는 고체 콘덴서인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
전술한 특징을 갖는 고체 콘덴서를 이용한 컨버터에 있어서, 상기 컨버터는 상기 2차측 회로부로부터 출력되는 제2 직류전압에 따른 고정 전류를 제공하는 고정 전류 회로; 및 외부 부하 장치와 연결되고, 상기 고정 전류 회로로부터 제공되는 제2 직류 전압에 따른 고정 전류를 상기 부하 장치로 전달하는 콘넥터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터는 대용량의 전해 콘덴서 대신 소용량의 고체 콘덴서를 사용함으로써, 기존의 전해 콘덴서를 사용하여 컨버터의 수명을 획기적으로 늘릴 수 있다는 장점을 갖는다. 종래의 전해 콘덴서를 사용하였을 때의 컨버터의 수명은 약 5만 시간에 불과했지만, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터의 수명은 약 10만 시간 이상으로 연장시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터는 반영구적인 수명을 갖고 있으나, 전해콘덴서를 이용한 컨버터의 수명으로 인해 수명이 제한적이었던 LED 조명 장치 등에 적용시켜, 실질적인 수명을 연장시켜주는 효과를 발현할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터는 트랜스포머 전단에서 출력 전압의 파형을 검출하여 피드백 신호를 제공하는 검출회로부, 상기 피드백 신호를 이용하여 미래예측제어하는 PID형 자동전압제어부 및 고속 PWM 발생장치로 1차측 회로부를 구성하여, 출력 전압의 파형을 빠르게 검출하고, 정확하게 예측하여 출력 전압을 제어하도록 함으로써, 소용량인 고체 콘덴서를 이용하였을 때 발생되는 출력전압 파형의 굴곡 현상을 해소하여, 종래의 대용량 전해 콘덴서를 사용했을 때와 동일한 출력 파형을 획득할 수 있게 한다.
따라서, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터는 고체 콘덴서를 통해 2배 이상의 수명이 연장되면서도 종래의 전해 콘덴서와 동일한 효과를 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 원가 향상 요인이 상대적으로 크지 않기 때문에, 매우 경제적이면서 안정적인 컨버터를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 LED 구동용 컨버터의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 3은 종래의 전해 콘덴서를 사용하는 컨버터와 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터를 비교하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터의 PID 제어된 출력 파형을 나타낸 그래프이다.
도 5는 일반적인 PID 제어에 있어서, 파라미터 값에 따른 출력파형의 변화를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터의 구조 및 동작 원리에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터를 개략적으로 도시한 구조도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터(20)는 1차측 회로부(200), 트랜스포머(220), 2차측 회로부(240), 고정전류회로(250) 및 콘넥터(260)를 포함한다. 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터(20)는 상기 2차측 회로부(240)의 평활회로(244)를 종래의 대용량 전해 콘덴서 대신 소용량의 고체 콘덴서로 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 1차측 회로부(200)는 입력 교류 전압을 제1 직류 전압으로 정류하고, 상기 제1 직류 전압을 스위칭하여 제1 교류전압을 출력한다.
상기 트랜스포머(220)는 상기 제1 교류 전압을 권선비에 비례하는 제2 교류전압으로 변환시켜 출력한다.
상기 2차측 회로부(240)는 상기 제2 교류전압을 정류하고, 평활시켜 제2 직류전압으로 출력한다. 여기서, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터(20)의 상기 2차측 회로부(240)는 상기 트랜스포머로부터 출력된 제2 교류 전압을 정류하는 제2 정류부(242) 및 고체 콘덴서로 이루어져, 상기 정류된 제2 교류 전압을 평활시켜 제2 직류 전압으로 출력하는 평활회로(244)를 구비하게 된다.
종래에는 평활회로로 대용량의 전해 콘덴서가 사용되는데, 이러한 전해 콘덴서는 전해액을 사용하기 때문에 열, 주파수와 같은 사용 주변 조건에 따라 특성값의 변화가 심하다는 단점이 있다. 특히, 전해 콘덴서는 컨버터와 같이 열이 발생하는 장치에 적용되는 경우에는 지속적인 특성 변화로 인하여 사용 가능한 수명이 짧을 수밖에 없다. 따라서, 전해 콘덴서를 사용하는 컨버터 또한 사용 수명이 짧다는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 평활회로를 전해 콘덴서 대신 사용 주변 조건에 대해 내구성이 강한 고체 콘덴서를 사용하는 것을 특징으로 한다. 그러나, 고체 콘덴서는 용량이 작기 때문에, 대용량인 전해 콘덴서를 상기 고체 콘덴서로 바로 대체하게 되면, 평균 무고장 시간(meantime between failure; MTBF)이 증가하기는 하나, 출력되는 전압의 파형이 평활을 이루지 못하고 유동성이 생기므로 전원 공급장치인 컨버터로서 사용할 수 없게 된다.
도 3은 종래의 전해 콘덴서를 사용하는 컨버터와 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터를 비교하기 위한 도면으로서, 도 3의 (a)는 종래의 전해 콘덴서를 사용하는 컨버터의 출력 파형을 나타낸 그래프이며, 도 3의 (b)는 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터의 출력 파형을 나타낸 그래프이다. 도 3의 (a)를 참조하면, 대용량을 갖는 전해 콘덴서를 사용하는 컨버터는 평활한 전압을 지속적으로 출력하는 것을 알 수 있다. 이에 비해, 도 3의 (b)를 참조하면, 소용량을 갖는 고체 콘덴서를 이용하는 컨버터의 경우, 출력 파형이 주기적으로 증감을 반복하면서 평활을 이루지 못하고 있음을 알 수 있다. 이러한 주기적인 파형의 굴곡이 나타나는 이유는 부하가 고정이면 전류값이 같을 수밖에 없는 옴의 법칙에 준하기 때문이다. 즉, 부하가 같으면 전류값인 시간당 흐르는 전하량이 동일하게 되는데, 용량이 큰 콘덴서에 비해 용량이 작은 콘덴서는 방전이 빠르게 이루어져 출력 전압을 일정하게 유지하지 못하고, 전술한 바와 같이 주기적인 파형의 굴곡이 발생되는 것이다. 이러한 출력전압이 파형의 굴곡을 갖고 LED와 같은 부하에 전달되는 경우에는 전압에 따라 LED의 밝기도 주기적으로 변화하게 되므로, 이렇게 출력 파형이 평활하지 못하면 전원 공급장치로서 사용할 수 없다. 이를 보안하기 위해 후술하는 원리에 의한 컨버터의 1차측 회로부(200)를 구성하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터는 상기 2차측 회로부(240)로부터 출력되는 제2 직류 전압에 따른 고정 전류를 제공하는 고정전류회로(250) 및 외부 부하 장치와 연결되고, 상기 고정 전류 회로(250)로부터 제공되는 제2 직류 전압에 따른 고정 전류를 상기 부하 장치로 전달하는 콘넥터(260)을 더 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터의 1차측 회로부의 구조 및 동작 원리에 대하여 구체적으로 설명한다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터(20)의 1차측 회로부(200)는 입력 교류 전압을 정류하여 제1 직류 전압으로 변환하는 제1 정류부(202), 상기 변환된 제1 직류 전압을 펄스폭변조(Pulse width modulation; 이하,'PWM')하여 제1 교류 전압을 출력하는 PWM 발생장치(204), 피드백 신호를 제공받아 다음 주기에 진행될 출력 전압의 파형을 미리 예측하여 상기 PWM 발생 장치를 제어하는 자동전압제어부(206) 및 상기 트랜스포머로 입력되는 제1 교류 전압을 검출하여 상기 자동전압제어부로 피드백 신호를 출력하는 검출회로부(208)를 포함하며, 필터부(201)를 더 포함할 수 있다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터의 1차측 회로부는, 정확한 출력 파형을 빠르게 감지하여 피드백하고, 이에 따른 예측 제어를 통해 PWM 발생 장치를 제어하는 것으로서, 대용량 전해 콘덴서를 대체하여 소용량 고체 콘덴서를 사용하였을 때 나타나는 주기적인 출력 파형의 굴곡을 보안하고 평활하게 출력할 수 있게 된다.
먼저, 검출회로부(208)에 대하여 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 검출회로부는 평활회로 이후에 진행되는 전압을 감지하여 자동전압제어기로 제공하는 경로를 갖는다. 이러한 경로를 갖는 종래의 검출회로부는 평활된 출력 전압을 측정하기 때문에 CV(constant voltage) 값을 상기 자동전압제어기로 제공하게 되는데, 이러한 CV 값은 다음 주기에 진행될 출력 전압의 파형을 미리 예측하는 제어에는 부적합하다. 따라서, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터의 검출회로부는 빠르고 정확한 출력 전압의 파형 검출을 위해, 리플(Ripple)이 그대로 존재하는 트랜스포머 전단에서 펄스폭변조된 출력 파형을 그대로 검출하게 된다. 다시 말해, 트랜스포머로 입력되는 제1 교류 전압을 검출하여 상기 자동전압제어부로 피드백 신호를 출력한다.
다음, 상기 출력된 피드백 신호를 이용하여 상기 자동 전압 제어부는 다음 주기에 진행될 출력 전압의 파형을 미리 예측하여 상기 PWM 발생 장치를 제어하게 된다. 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터의 상기 자동 전압 제어부는 비례 적분 미분(Proportinal integral differential; 이하, PID) 제어형 자동전압제어부인 것을 특징으로 한다.
상기 PID 제어형 자동전압제어부(206)는 상기 검출회로부(208)로부터 피드백 신호가 제공되면, 상기 피드백 신호를 목표전압값과 비교하고, 오차를 측정한 후, 이를 제어하게 된다. 일반적으로, P(proportinal) 제어는 목표 신호와 피드백 신호 사이의 오차 신호에 적당한 비례 상수 이득을 곱해서 제어 신호를 만들고, I(integral) 제어는 오차 신호를 적분하여 제어 신호를 만드는 적분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결해 사용하며, D(differential) 제어는 오차 신호를 미분하여 제어 신호를 만드는 미분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결하여 사용한다. PID 제어는 이미 공지공용된 기술이므로, 자세한 설명은 생략한다. 이러한 PID 제어형 자동전압제어부(206)를 통해, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터는 빠르고 정확한 미래 예측 제어가 가능하게 된다.
한편, 이러한 PID 제어형 자동전압제어부(206)는 PWM 발생 장치의 시간 지연을 고려하지 않더라도 PID 제어의 특성상 출력 파형은 바로 정상화되기는 어렵다. 도 4는 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터의 PID 제어된 출력 파형을 나타낸 그래프이다. 실선(a1)은 종래 컨버터의 전해 콘덴서를 고체 콘덴서로 단순 교체 시의 출력 파형이며, 점선(b1)은 종래 컨버터의 전해 콘덴서를 고체 콘덴서로 교체하고, PID 제어형 자동전압제어부를 적용했을 때의 출력 파형을 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 고체 콘덴서로 평활회로를 구성하고, PID 제어를 적용하였을 경우, 초기 1주기 동안의 파형은 전압 공급으로서 사용할 수 없는 파형이며, 다음 1주기 동안 보정을 하게 되므로, 실질적인 출력 파형은 2주기가 지난 후에 정상화되어 전원 공급용으로서 사용할 수 있게 된다. 비록 대용량 전해콘덴서를 사용하는 경우에 비해 2주기라는 시간의 지체는 있겠지만, 2주기 후에는 대용량 전해 콘덴서와 동일한 출력 파형을 나타낼 수 있으므로, 대용량 전해 콘덴서를 사용하지 않고도 출력 파형을 평활하게 할 수 있게 된다.
한편, 상기 PID 제어에 있어서, 상기 초기 1주기에 의해 설정된 파라미터 특성이 2번째 주기의 출력 파형 변화에 영향을 주게 된다. 도 5는 일반적인 PID 제어에 있어서, 파라미터 값에 따른 출력파형의 변화를 도시한 그래프이다. 도 5를 참조하면, 파라미터 값이 큰 경우, PID 제어에 있어서, 오버슈트(over shoot)가 발생되며, 파라미터 값이 작은 경우, 유연하게 실제의 목표값으로 제어할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 컨버터는 일종의 전원 공급장치로서, 파라미터 값을 크게 잡을 수가 없다. 이것은 부하 전압이 설정 값보다 커지면 안되기 때문이다. 전술한 설명을 통해, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터는 파라미터 값을 작게 해야 함을 알 수 있다. 그러나, 도 5에서와 같이, 파라미터 값을 작게 하였을 경우에는 제어되는 출력 전압값이 신속하게 목표값에 도달하는데 한계가 있으므로, 신호 처리에 의해 빠른 출력 전압값을 도출하기 위해서는 고속 PWM 발생장치의 적용이 필요하다.
상기 PWM 발생장치(204)는 제1 정류부로부터 변환된 제1 직류 전압을 PWM 제어하여 제1 교류 전압을 출력하게 된다. 이때, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터는 실질적으로 출력 전압 파형을 생성하는 PWM 발생장치를 사전에 설정된 속도 이상으로 펄스폭변조하는 고속 PWM 발생 장치로 적용함으로써, 파라미터에 의한 초기 출력전압값의 변화를 빠르게 잡을 수 있어, 평탄 특성을 향상시키게 된다.
한편, 상기 제1 정류부(202)로 입력되기 전에 상기 1차측 회로부(200)는 필터부(201)을 더 구비하여, 상기 제1 정류부(202)로 입력되는 교류 전압의 노이즈를 제거한다. 본 발명에서는 상기 필터부(201)를 EMI 필터(electromagnetic interference filter)로 구성하고, 상기 EMI 필터는 상기 입력 교류 전압의 고주파 노이즈를 제거하게 된다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터는 대용량의 전해 콘덴서 대신 소용량의 고체 콘덴서를 사용함으로써, 기존의 전해 콘덴서를 사용하여 컨버터의 수명을 획기적으로 늘릴 수 있다는 장점을 갖는다. 종래의 전해 콘덴서를 사용하였을 때의 컨버터의 수명은 약 5만 시간에 불과했지만, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터의 수명은 약 10만 시간 이상으로 연장시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터는 반영구적인 수명을 갖고 있으나, 전해콘덴서를 이용한 컨버터의 수명으로 인해 수명이 제한적이었던 LED 조명 장치 등에 적용시켜, 실질적인 수명을 연장시켜주는 효과를 발현할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터는 트랜스포머 전단에서 출력 전압의 파형을 검출하여 피드백 신호를 제공하는 검출회로부, 상기 피드백 신호를 이용하여 미래예측제어하는 PID형 자동전압제어부 및 고속 PWM 발생장치로 1차측 회로부를 구성하여, 출력 전압의 파형을 빠르게 검출하고, 정확하게 예측하여 출력 전압을 제어하도록 함으로써, 소용량인 고체 콘덴서를 이용하였을 때 발생되는 출력전압 파형의 굴곡 현상을 해소하여, 종래의 대용량 전해 콘덴서를 사용했을 때와 동일한 출력 파형을 획득할 수 있게 한다.
따라서, 본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터는 고체 콘덴서를 통해 2배 이상의 수명이 연장되면서도 종래의 전해 콘덴서와 동일한 효과를 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 원가 향상 요인이 상대적으로 크지 않기 때문에, 매우 경제적이면서 안정적인 컨버터를 제공할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 고체 콘덴서를 이용한 컨버터는 전원 공급 장치를 필요로 하는 모든 분야에 널리 적용할 수 있다. 산업용 SMPS, TV 등 전자 제품뿐만 아니라, 특히, LED 조명에 적용되는 전원 공급 장치로서 활용이 가능하다.

Claims (10)

  1. 입력 교류 전압을 제1 직류전압으로 정류하고, 상기 제1 직류전압을 스위칭하여 제1 교류전압을 출력하는 1차측 회로부, 제1 교류전압을 권선비에 비례하는 제2 교류전압으로 변환시켜 출력하는 트랜스포머 및 제2 교류 전압을 정류하고 평활시켜 제2 직류 전압으로 출력하는 2차측 회로부를 포함하는 컨버터에 있어서,
    상기 2차측 회로부는
    상기 트랜스포머로부터 출력된 제2 교류 전압를 정류하는 제2 정류부; 및
    고체 콘덴서로 이루어져, 상기 정류된 제2 교류 전압을 평활시켜 제2 직류전압으로 출력하는 평활회로;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 콘덴서를 이용한 컨버터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 컨버터의 1차측 회로부는
    입력 교류 전압을 정류하여 제1 직류 전압으로 변환하는 제1 정류부;
    상기 변환된 제1 직류 전압을 펄스폭변조(Pulse width modulation; PWM)하여 제1 교류 전압을 출력하는 PWM 발생 장치;
    피드백 신호를 제공받아 다음 주기에 진행될 출력 전압의 파형을 미리 예측하여 상기 PWM 발생 장치를 제어하는 자동전압제어부; 및
    상기 트랜스포머로 입력되는 제1 교류 전압을 검출하여 상기 자동전압제어부로 피드백 신호를 출력하는 검출회로부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 콘덴서를 이용한 컨버터.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 PWM 발생 장치는
    사전에 설정된 속도 이상으로 펄스폭변조하는 고속 PWM 발생 장치인 것을 특징으로 하는 고체 콘덴서를 이용한 컨버터.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 자동전압제어부는
    비례 적분 미분(Proportinal integral differential; 이하 'PID') 제어형 자동전압제어부인 것을 특징으로 하는 고체 콘덴서를 이용한 컨버터.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 1차측 회로부는
    입력 교류 전압의 노이즈를 제거하여, 상기 제1 정류부로 제공하는 필터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 콘덴서를 이용한 컨버터.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 필터부는
    입력 교류 전압의 고주파 노이즈를 제거하는 EMI 필터(electromagnetic interference filter)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체 콘덴서를 이용한 컨버터.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 컨버터는
    상기 2차측 회로부로부터 출력되는 제2 직류전압에 따른 고정 전류를 제공하는 고정 전류 회로; 및
    외부 부하 장치와 연결되고, 상기 고정 전류 회로로부터 제공되는 제2 직류 전압에 따른 고정 전류를 상기 부하 장치로 전달하는 콘넥터;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 콘덴서를 이용한 컨버터.
  8. 입력 교류 전압을 제1 직류전압으로 정류하고, 상기 제1 직류전압을 스위칭하여 제1 교류전압을 출력하는 1차측 회로부, 제1 교류전압을 권선비에 비례하는 제2 교류전압으로 변환시켜 출력하는 트랜스포머 및 제2 교류 전압을 정류하고 평활시켜 제2 직류 전압으로 출력하는 2차측 회로부를 포함하는 컨버터에 있어서,
    상기 컨버터의 1차측 회로부는
    입력 교류 전압을 정류하여 제1 직류 전압으로 변환하는 제1 정류부;
    상기 변환된 제1 직류 전압을 펄스폭변조(Pulse width modulation; PWM)하여 제1 교류 전압을 출력하는 PWM 발생 장치;
    피드백 신호를 제공받아 다음 주기에 진행될 출력 전압의 파형을 미리 예측하여 상기 PWM 발생 장치를 제어하는 자동전압제어부; 및
    상기 트랜스포머로 입력되는 제1 교류 전압을 검출하여 상기 자동전압제어부로 피드백 신호를 출력하는 검출회로부;
    를 포함하고,
    상기 2차측 회로부는
    상기 트랜스포머로부터 출력된 제2 교류 전압를 정류하는 제2 정류부; 및
    상기 정류된 제2 교류 전압을 평활시켜 제2 직류전압으로 출력하는 평활회로;를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 콘덴서를 이용한 컨버터.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 2차측 회로부의 평활회로는
    고체 콘덴서인 것을 특징으로 하는 고체 콘덴서를 이용한 컨버터.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 컨버터는
    상기 2차측 회로부로부터 출력되는 제2 직류전압에 따른 고정 전류를 제공하는 고정 전류 회로; 및
    외부 부하 장치와 연결되고, 상기 고정 전류 회로로부터 제공되는 제2 직류 전압에 따른 고정 전류를 상기 부하 장치로 전달하는 콘넥터;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 콘덴서를 이용한 컨버터.
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