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교류전원(vac)을 입력받아 직류전원인 입력전원(Vi)으로 변환하여 출력하는 전원부;제1스위치 및 제2스위치를 포함하고, 비대칭 펄스폭변조 신호인 제1스위칭 제어신호(vGS1) 및 제2스위칭 제어신호(vGS2) 각각을 상기 제1스위치 및 제2스위치의 게이트로 입력받아 스위칭에 의하여 상기 전원부로부터 입력되는 입력전원의 플라이백 직류 변환을 수행하여 출력전압(Vo)을 출력하는 플라이백 변환부;상기 출력전압을 검출한 피드백 전압을 출력하는 피드백 전압 검출부;상기 제1스위칭 제어신호에 의해 스위칭되는 상기 제1스위치를 통해 흐르는 제1스위치 전류를 검출하여 피드백 전류모드 전압을 출력하는 피드백 스위치 전류 검출부;상기 피드백 전압 및 피드백 전류모드 전압을 입력받고, 상기 피드백 전압 및 피드백 전류모드 전압에 대응하는 펄스폭변조 신호를 출력하는 상기 마이크로컨트롤러; 및상기 펄스폭변조 신호를 입력받아 상기 비대칭 펄스폭변조 신호인 제1스위칭 제어신호(vGS1) 및 제2스위칭 제어신호(vGS2)를 생성하여 상기 플라이백 변환부로 출력하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로컨트롤러를 이용한 플라이백 전력 변환 장치
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제1항에 있어서,상기 플라이백 변환부는,상기 제1스위치를 포함하는 제1스위치부 및 상기 제2스위치를 포함하는 제2스위치부를 포함하는 스위치부;권선비가 n=N1/N2인 변압기를 포함하여, 상기 제1스위치 및 제2스위치의 스위칭 동작에 따라 스위칭에 의하여 상기 입력전원의 플라이백 직류변환을 수행하기 위하여 변환 전압(vS)을 출력하는 전력 변환부; 및상기 변환 전압을 상기 출력전압(Vo)으로 출력하는 출력부를 포함하되,상기 제1스위치부는,상기 입력전원(Vi)의 마이너스 단에 소스가 연결되며 게이트로 상기 제1스위칭 제어신호를 입력받는 제1스위치;상기 제1스위치의 드레인에 캐소드가 연결되고 상기 제1스위치의 드레인에 애노드가 연결되는 제1스위치 다이오드; 및상기 제1스위치 다이오드에 병렬 연결되는 제1스위치 커패시터를 포함하고,상기 스위치부의 제2스위치부는,상기 입력전원(Vi)의 플러스 단에 드레인이 연결되고 상기 제1스위치의 드레인에 소스가 연결되며 게이트로 상기 제2스위칭 제어신호를 입력받는 제2스위치;상기 제2스위치의 드레인에 캐소드가 연결되고 상기 제2스위치의 소스에 애노드가 연결되는 제2스위치 다이오드; 및상기 제2스위치 다이오드에 병렬로 연결되는 제2스위치 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로컨트롤러를 이용한 플라이백 전력 변환 장치
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제2항에 있어서,상기 전력 변환부는,일단이 상기 제2스위치의 드레인에 연결되는 블로킹 커패시터;일단이 상기 제1스위치의 드레인 및 제2스위치의 소스에 연결되는 형태로 변압기에 누설 인덕턴스로 내재하여 공진 인덕턴스(Lr)로 이용되는 제1인덕터;일단이 상기 블로킹 커패시터의 타단에 연결되고 타단이 상기 제1인덕터의 타단에 연결되고, 상기 공진 인덕턴스(Lr)보다 큰 자화 인덕턴스(Lm)를 가지는 제2인덕터; 및상기 자화 인덕턴스의 양단에 1차측이 구성되고 상기 권선비를 가지는 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로컨트롤러를 이용한 플라이백 전력 변환 장치
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제2항에 있어서,상기 피드백 전압 검출부는,상기 출력전압의 플러스 단에 일단이 연결되는 제1분배 저항;상기 제1분배 저항의 타단에 일단이 연결되고 상기 출력전압의 마이너스 단에 타단이 연결되는 제2분배 저항;상기 출력전압의 플러스 단에 일단이 연결되는 검출 저항(RPC);상기 검출 저항의 타단에 일차측의 일단이 연결되고 2차측 일단으로 기준전압을 인가받아 일차측으로 흐르는 전류에 대응하는 피드백 전압 검출 전류를 2차측 타단으로 출력하는 포토커플러; 상기 제1분배 저항의 타단 및 제2분배 저항의 일단에 일단이 연결되고 타단이 상기 포토커플러의 1차측 타단에 연결되는 커패시터(Cpcf);상기 제1분배 저항의 타단 및 제2분배 저항의 일단에 레퍼런스(REF)단이 연결되고 캐소드가 상기 포토커플러의 1차측 타단에 연결되는 정전압 프로그래머블 레귤레이터; 및 상기 포토커플러의 2차측 타단에 일단이 연결되고 타단이 접지되어 상기 피드백 전압 검출 전류에 대응하는 피드백 전압을 출력하는 출력 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로컨트롤러를 이용한 플라이백 전력 변환 장치
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제2항에 있어서,상기 피드백 스위치 전류 검출부는,상기 제1스위치의 온 시 흐르는 제1스위치 전류를 스케일링한 상기 피드백 전류에 대응하는 피드백 전류모드 전압(viS1)을 출력하는 스케일링 저항(RiS1);상기 피드백 전류모드 전압에서 노이즈를 제거하여 피드백 전류모드 전압을 상기 마이크로컨트롤러로 피드백하는 RC 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로컨트롤러를 이용한 플라이백 전력 변환 장치
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제2항에 있어서,상기 마이크로컨트롤러는,입력되는 피드백 전압을 하기 수학식에 적용하여 제어기 출력 전압(Vo,PWM)을 생성하고, 상기 제어기 출력 전압에 의해 상기 제1스위치의 온듀티(On-Duty)를 계산하여 출력하는 전압 제어기;상기 전력 변환부의 동작 시 제1스위치의 턴온에 의해 제1스위치 전류가 증가할 때 제1스위치 전류를 미리 설정된 피크 제한 전류(IS1,PK)와 비교하여, 제1스위치 전류가 피크 제한 전류보다 커지면 제1스위치 턴오프 신호를 출력하는 전류모드 제어기; 및상기 전압 제어기로부터 출력되는 제1스위치 온듀티에 따라 펄스폭변조 신호를 생성하되, 제1스위치의 턴온 상태에서 상기 제1스위치 턴오프 신호의 입력 시 제1스위치를 턴오프하는 펄스폭변조 신호를 생성하여 출력하는 펄스 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로컨트롤러를 이용한 플라이백 전력 변환 장치
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제6항에 있어서,상기 구동부는,상기 펄스 생성부로부터 출력되는 펄스폭변조 신호에 데드타임을 생성하면서 하프브리지의 상기 제1스위치 및 제2스위치로 출력할 제1펄스폭변조 신호 및 제2펄스폭변조 신호를 생성하는 분할부;상기 제1펄스폭변조 신호 및 상기 제2펄스폭변조 신호가 비대칭 펄스폭변조(APWM)의 상보적 신호가 되도록 각 신호를 출력하는 반전 구동신호부; 및상기 제1펄스폭변조 신호 및 제2펄스폭변조 신호 각각을 부트스트랩하여 상기 제1스위칭 제어신호 및 상기 제2스위칭 제어신호를 각각 제1스위치 및 제2스위치로 출력하는 부트스트랩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로컨트롤러를 이용한 플라이백 전력 변환 장치
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마이크로컨트롤러가 피드백 전압 검출부를 통해 플라이백 변환부의 출력 전압을 피드백받는 출력 전압 피드백 과정;상기 마이크로컨트롤러가 피드백 스위치 전류 검출부를 통해 플라이백 변환부의 제1스위치를 통해 흐르는 제1스위치 전류에 따른 피드백 전류모드 전압을 피드백 받는 제1스위치 전류 피드백 과정; 및상기 마이크로컨트롤러가 상기 피드백 전압 및 피드백 전류모드 전압을 입력받고 상기 피드백 전압 및 피드백 전류모드 전압에 대응하는 펄스폭변조 신호를 구동부로 출력하여 상기 구동부에 의해 상기 제1스위칭 제어신호 및 제2스위칭 제어신호를 상기 플라이백 변환부의 제1스위치 및 제2스위치 각각으로 출력하도록 제어하는 플라이백 변환 제어 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로컨트롤러를 이용한 플라이백 전력 변환 방법
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제8항에 있어서,상기 플라이백 변환 제어 과정은,상기 마이크로컨트롤러가 전압 제어기를 통해 입력되는 피드백 전압을 하기 수학식에 적용하여 제어기 출력 전압(Vo,PWM)을 생성하고, 상기 제어기 출력 전압에 의해 상기 제1스위치의 온듀티(On-Duty)를 계산하여 상기 펄스 생성부로 출력하는 전압 제어 단계;상기 마이크로컨트롤러가 전류모드 제어기를 통해 상기 전력 변환부의 동작 시 제1스위치의 턴온에 의해 제1스위치 전류가 증가할 때 제1스위치 전류를 미리 설정된 피크 제한 전류(IS1,PK)와 비교하여, 제1스위치 전류가 피크 제한 전류보다 커지면 제1스위치 턴오프 신호를 펄스 생성부로 출력하는 전류모드 제어 단계; 및상기 마이크로컨트롤러가 펄스 생성부를 통해 상기 전압 제어기로부터 출력되는 제1스위치의 온듀티에 따라 펄스폭변조 신호를 생성하되, 제1스위치의 턴온 상태에서 상기 전류모드 제어기로부터 상기 제1스위치 턴오프 신호의 입력 시 제1스위치를 턴오프하는 펄스폭변조 신호를 생성하여 출력하는 펄스 생성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로컨트롤러를 이용한 플라이백 전력 변환 방법
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제9항에 있어서,상기 전류모드 제어 단계는,스케일링 저항(RiS1) 및 공칭 스케일링 저항의 전압값(vc)을 이용하여 하기 수학식에 의해 피크 제한전류(IS1,pk)를 계산하여 설정하는 피크 제한전류 설정 단계; 및상기 마이크로컨트롤러가 전류모드 제어기를 통해 상기 전력 변환부의 동작 시 제1스위치의 턴온에 의해 제1스위치 전류가 증가할 때 제1스위치 전류를 미리 설정된 피크 제한 전류(IS1,PK)와 비교하여, 제1스위치 전류가 피크 제한 전류보다 커지면 제1스위치 턴오프 신호를 펄스 생성부로 출력하는 전류 제한 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로컨트롤러를 이용한 플라이백 전력 변환 방법
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