KR100577472B1

KR100577472B1 - 승압 기능을 갖는 직렬 공진형 ｄｃ/ｄｃ 컨버터

Info

Publication number: KR100577472B1
Application number: KR1020040111446A
Authority: KR
Inventors: 한무호; 이왕하; 박태준; 이성희
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2006-05-10

Abstract

본 발명은 1차측의 풀 브릿지(full bridge)의 스위치를 온/오프하여 직렬 공진부에 에너지를 저장하고, 입력 전압과 상기 저장된 에너지의 합을 트랜스를 통해 2차측으로 전달하는 승압 기능을 갖는 직렬 공진형 DC/DC 컨버터에 관한 것으로서, 그 구성은, 직류 전원; 풀 브릿지의 제1 내지 제4스위치를 포함하며, 서로 직렬 접속된 제1 및 제2스위치와, 제3 및 제4스위치가 각각 상기 직류 전원의 양단에 병렬로 접속되어, 스위칭 신호에 따라 스위칭하는 스위치부; 상기 제1 및 제2스위치의 접속 노드와, 상기 제3 및 제4스위치의 접속 노드 사이에 연결된 직렬 공진부; 상기 직렬 공진부와 직렬로 접속된 1차 코일 및 2차 코일을 포함하는 트랜스; 상기 직렬 공진부와 직렬로 접속되고, 상기 트랜스와 병렬로 접속되며, 상기 트랜스의 동작을 온/오프하는 제5스위치; 상기 트랜스에서 출력되는 전압을 정류하는 정류부; 상기 정류부에 의해 정류된 전압을 평활하여 출력하는 평활 커패시터; 및 상기 직렬 공진부에 에너지가 저장되도록 하고, 입력 전압과 상기 저장된 에너지의 합이 상기 트랜스를 통해 출력단으로 전달되도록, 상기 제1 내지 제4스위치 및 제5스위치의 스위칭을 제어하는 제어부를 포함한다.

풀 브릿지(full bridge), 공진전류, 직렬 공진부, DC/DC 컨버터, 스위칭

Description

승압 기능을 갖는 직렬 공진형 ＤＣ/ＤＣ 컨버터{Boost Type Series Resonant Converter}

도 1은 종래의 승압 기능을 갖는 DC/DC 컨버터의 회로도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 승압 기능을 갖는 직렬 공진형 DC/DC 컨버터의 회로도이다.

도 3의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 승압 기능을 갖는 직렬 공진형 DC/DC 컨버터의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 스위치부의 스위칭 주기 및 직렬 공진부의 공진 주기를 설명한 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 제5스위치의 동작 주기를 설명한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 직류 전원 120 : 스위치부

130 : 직류 공진부 140 : 트랜스

150 : 제5스위치(S5) 160 : 정류부

170 : 평활 커패시터 180 : 제어부

S1~S4 : 풀 브릿지 스위치

본 발명은 직류-직류(이하, DC/DC라 함) 컨버터에 관한 것으로서, 특히 1차측의 풀 브릿지(full bridge)의 스위치를 직렬 공진부의 공진전류가 영(zero)인 시점에서 온(on)/오프(off)하여 상기 직렬 공진부에 에너지를 저장하고, 입력 전압과 상기 저장된 에너지의 합을 트랜스를 통해 2차측으로 전달함으로써, 1차측 전압보다 높은 전압을 2차측의 출력단에 전달하는 승압 기능을 갖는 직렬 공진형 DC/DC 컨버터에 관한 것이다.

직류 전압을 다른 크기의 직류 전압으로 변환시키는 DC/DC 컨버터는 산업상에 다양하게 이용된다. 일례로, 컴퓨터의 제어보드에 전원을 공급하는 전원장치는 DC/DC 컨버터를 내장하고 있다. 특히 제어기 설계에 있어서, 기본 입력 직류 전압보다 큰 직류 전압을 요구하는 경우가 많은데, 이 경우 승압 기능을 갖는 DC/DC 컨버터가 이용된다.

도 1은 종래의 승압 기능을 갖는 DC/DC 컨버터의 회로도이다. 도 1을 참조하면, 직류 전원(Vs)의 (+)측에 인덕터(L) 및 다이오드(D)가 직렬로 접속되고, 상기 인덕터(L)와 다이오드(D)의 접속노드에서 상기 직류 전원(Vs)과 병렬로 스위치(S)가 접속된다. 상기 스위치(S)는 미도시된 제어부의 스위칭 신호(SS)에 따라 상기 직류 전원(Vs)의 전압을 출력단으로 스위칭한다. 상기 스위치(S)가 온되면 상기 직류 전원(Vs)에 의해 공급된 전류는 인턱터(L) 및 상기 스위치(S)로 흐르게 되고, 상기 인덕터(L)에는 에너지가 저장된다. 이후, 상기 스위치(S)가 오프되면 직류 전원(Vs)과 상기 인덕터(L)에 저장된 에너지의 합이 다이오드(D)를 통해 출력단으로 전달된다. 상기 출력단으로 전달된 전압은 평활 커패시터(C)에 의해 평활되어 출력되며, 상기 출력 전압(Vo)은 항상 입력 전압(Vs)보다 크거나 같게 된다.

그러나, 이러한 종래의 승압형 DC/DC 컨버터는 스위칭시에 발생하는 손실로 인하여 효율이 나쁘다는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제시된 것으로서, 1차측 풀 브릿지 스위치의 온/오프 동작에 따라 직렬 공진부에 에너지를 저장하고, 상기 저장된 에너지와 입력 전압의 합을 트랜스를 통해 2차측으로 보냄으로써, 스위칭 손실을 줄이면서, 입력 전압보다 높은 전압을 출력단으로 전달하는 승압 기능을 갖는 직렬 공진형 DC/DC 컨버터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 승압 기능을 갖는 직렬 공진형 DC/DC 컨버터는, 직류 전원; 풀 브릿지의 제1 내지 제4스위치를 포함하며, 서로 직렬 접속된 제1 및 제2스위치와, 제3 및 제4스위치가 각각 상기 직류 전원의 양단에 병렬되어 스위칭 신호에 따라 스위칭하는 스위치부; 상기 제1 및 제2스위치의 접속 노드와, 상기 제3 및 제4스위치의 접속 노드 사이에 연결된 직렬 공진부; 상기 직렬 공진부와 직렬로 접속된 1차 코일 및 2차 코일을 포함하는 트랜스; 상기 직렬 공진부와 직렬로 접속되고, 상기 트랜스와 병렬로 접속되며, 상기 트랜스의 동작을 온/오프하는 제5스위치; 상기 트랜스에서 출력되는 전압을 정류하는 정류부; 상기 정류부에 의해 정류된 전압을 평활하여 출력하는 평활 커패시터; 및 상기 직렬 공진부에 에너지가 저장되도록 하고, 입력 전압과 상기 저장된 에너지의 합이 상기 트랜스를 통해 출력단으로 전달되도록, 상기 제1 내지 제4스위치 및 제5스위치의 스위칭을 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는, 한 조의 상기 제1 및 제4스위치와, 다른 한 조의 상기 제2 및 제3스위치를 각 조별로 사전에 설정된 스위칭 주기로 온/오프 스위칭을 제어하며, 이때, 상기 제어부는, 상기 직렬 공진부의 공진 전류가 제로인 시점에 상기 각 조별로 온/오프 스위칭을 제어한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는 제5스위치가 온되는 시간을 제어하여 출력단의 출력 전압의 크기를 제어하고, 상기 제5스위치가 온되도록 스위칭을 제어하여 상기 직렬 공진부에 공진 에너지가 저장되도록 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는 온되어 있는 상기 제5스위치가 오프되도록 스위칭을 제어하여, 상기 직렬 공진부에 저장된 공진 에너지와 입력 전압과의 합이 상기 트랜스를 통해 출력단으로 전달되도록 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태가 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 승압 기능을 갖는 직렬 공진형 DC/DC 컨버터의 회로도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 직렬 공진형 DC/DC 컨버터는, 직류 전원(110), 풀 브릿지의 제1 내지 제4스위치(S1~S4)를 포함하며, 서로 직렬 접속된 제1 및 제2스위치(S1,S2)와, 제3 및 제4스위치(S3,S4)가 각각 상기 직류 전원(110)의 양단에 병렬로 접속되어, 스위칭 제어신호(SS1~SS4)에 따라 스위칭하는 스위치부(120), 상기 제1 및 제2스위치(S1,S2)의 접속 노드와, 상기 제3 및 제4스위치(S3,S4)의 접속 노드 사이에 연결된 직렬 공진부(130), 상기 직렬 공진부(130)와 직렬로 접속된 1차 코일 및 2차 코일을 포함하는 트랜스(140), 상기 직렬 공진부(130)와 직렬로 접속되고, 상기 트랜스(140)와 병렬로 접속되며, 상기 트랜스(140)의 동작을 온/오프하는 제5스위치(S5)(150), 상기 트랜스(140)에서 출력되는 전압을 정류하는 정류부(160), 상기 정류부(160)에 의해 정류된 전압을 평활하여 출력하는 평활 커패시터(170) 및 상기 직렬 공진부(130)에 에너지가 저장되도록 하고, 입력 전압에 상기 저장된 에너지가 합쳐져서 상기 트랜스(140)를 통해 출력단으로 전압이 전달되도록, 상기 제1 내지 제4스위치(S1~S4) 및 제5스위치(S5)의 스위칭을 제어하는 제어부(180)를 포함하여 구성된다.

도 2를 참조하여, 본 발명의 직렬 공진형 DC/DC 컨버터를 보다 구체적으로 설명한다. 상기 스위치부(120)는 풀 브릿지(full bridge)의 제1 내지 제4스위치 (S1~S4)를 포함한다. 상기 제1 내지 제4스위치(S1~S4)는 상기 제어부(180)의 스위칭 제어신호(SS1~SS4)에 따라 온/오프된다. 상기 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)는 서로 직렬로 접속되고, 상기 제3스위치(S3)와 제4스위치(S4)는 서로 직렬로 접속된다. 또한, 상기 서로 직렬 접속된 제1,2스위치(S1,S2)와 제3,4스위치(S3,S4)는 각각 상기 직류 전원(110)의 양단에 병렬로 연결된다. 상기 제1 내지 제4스위치부(S1~S4)는 상기 제어부(180)의 스위칭 신호(SS1~SS4)에 의해 스위칭 되어, 상기 직류 전원(110)으로부터 제공된 직류 전류를 상기 직렬 공진부(130) 및 트랜스(140)에 전달한다.

상기 직렬 공진부(130)는 상기 제1 및 제2스위치(S1,S2)의 접속노드와 상기 제3 및 제4스위치(S3,S4)의 접속노드 사이에 접속되며, 상기 스위치부(130)를 통해 전달받은 에너지를 저장하고, 설정된 공진주기를 갖도록 구성된다.

상기 트랜스(140)는 상기 직렬 공진부(130)와 직렬로 접속된 1차 코일 및 2차 코일을 포함한다. 상기 트랜스(140)는 상기 1차 코일 및 2차 코일의 권선비에 따라 1차측 전압(또는 에너지)를 2차측으로 전달한다. 본 발명에서는 권선비를 1:1로 설정하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제5스위치(S5)(150)는 상기 직렬 공진부(130)와 직렬로 접속되고, 상기 트랜스(140)와 병렬로 접속되며, 상기 제어부(180)의 스위칭 신호(미도시)에 따라 상기 트랜스(140)의 동작을 온/오프한다. 즉, 상기 제5스위치(S5)가 온되면, 상기 트랜스(140)의 동작은 오프되어, 1차측 전압이 2차측으로 전달되지 않고, 반대로 상기 제5스위치(S5)가 오프되면, 상기 트랜스(140)의 동작은 온되어, 1차측 전압이 2차측으로 전달된다. 이러한 동작은 하기에서 상세하게 설명된다.

상기 정류부(160)는 상기 트랜스(140)에서 출력되는 전압을 정류하도록 브릿지 다이오드(D1~D4)로 이루어질 수 있다.

상기 평활 커패시터(170)는 상기 정류부(160)에 의해 정류된 전압을 평활하여 출력한다.

상기 제어부(180)은 상기 직렬 공진부(130)에 에너지가 저장되도록 하고, 입력 전압에 상기 저장된 에너지가 합쳐져서 상기 트랜스(140)를 통해 출력단으로 전압이 전달되도록, 상기 제1 내지 제4스위치(S1~S4) 및 제5스위치(S5)의 스위칭을 제어한다. 구체적으로, 상기 제어부(180)은 한 조의 제1 및 제4스위치(S1,S4)와, 다른 한조의 제2 및 제3스위치(S2,S3)를 각 조별로 교대로 설정된 주기에 따라 온/오프시킨다. 이때, 상기 제어부(180)는 영전류 스위칭(ZCS)을 위하여, 상기 직렬 공진부(130)의 공진 전류가 0(zero)되는 시점에 상기 각 조별로 스위칭 온/오프를 반복한다. 또한 상기 각 조별로 교대로 스위칭하는 동안, 상기 제5스위치(150)의 온/오프 시간을 제어함으로써 상기 트랜스(140)를 통해 2차측으로 전달되는 전압의 크기를 조절한다.

도 3의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 승압 기능을 갖는 직렬 공진형 DC/DC 컨버터의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 (a)는 1차측의 풀 브릿지 스위치 중 제1 및 제4스위치(S1,S4)가 온 된 상태에서(이때, 제2 및 제3 스위치(S2,S3)는 오프됨), 상기 제5스위치(S5)가 온 될 때의 전류 흐름도이고, 도 3의 (b)는 1차측의 풀 브릿지 스위치 중 제1 및 제4스위치(S1,S4)가 온 된 상태에서, 상기 제5스위치(S5)가 오프 될 때의 전류 흐름도이다. 또한, 도 3의 (c)는 1차측의 풀 브릿지 스위치 중 제2 및 제3스위치(S2,S3)가 온 된 상태에서(이때, 제1 및 제4 스위치(S1,S4)는 오프됨), 상기 제5스위치(S5)가 온 될 때의 전류 흐름도이고, 도 3의 (d)는 1차측의 풀 브릿지 스위치 중 제2 및 제3스위치(S2,S3)가 온 된 상태에서, 상기 제5스위치(S5)가 오프 될 때의 전류 흐름도이다. 한편, 도면에는 미도시 되었으나, 도 2에서와 같이, 상기 제5스위치(S5)의 스위칭은 상기 제어부(180)에 의해 제어된다.

먼저, 도 3의 (a)를 참조하면, 1차측의 제1 및 제4스위치(S1,S4)가 온 되고, 상기 제5스위치(S5)가 온 된 경우, 직류 전원(110)에서 공급된 전류는 제1스위치(S1), 직렬 공진부(130), 제5스위치(150), 제4스위치(S4)를 통해 흐른다. 이때, 상기 트랜스(140)를 통한 2차측으로의 에너지 전달은 이루어지지 않으며, 상기 직렬 공진부(130)로 흐르는 전류에 의해 상기 직렬 공진부(130)에는 에너지가 축적된다.

이어, 도 3의 (b)에서와 같이, 1차측의 제1 및 제4스위치(S1,S4)가 온 상태를 계속 유지한 상태에서, 상기 제5스위치(S5)가 오프 되면, 상기 직류 전원(110)에서 공급된 전류는 제1스위치(S1), 직렬 공진부(130), 트랜스(140)의 1차 코일(Tr1), 제4스위치(S4)를 통해 흐르고, 상기 1차 코일의 전압에 의해 2차 코일에 전압이 유기된다. 이때, 상기 직류 전원(110)의 전압과 상기 직렬 공진부(130)에 축 적된 에너지의 합이 상기 트랜스(140)를 통해 출력단으로 전달됨으로써, 승압 기능을 갖게 된다. 따라서, 출력 전압(Vo)은 상기 입력 전압(Vs)보다 항상 같거나 크다.

도 3의 (c) 및 (d)도 각각 상기한 도 3의 (a) 및 (b)와 동일한 방법으로, 상기 출력단에 입력 전압(Vs)보다 높은 출력 전압(Vo)이 출력된다. 도 3의 (c)를 참조하면, 1차측의 제2 및 제3스위치(S2,S3)가 온 되고, 상기 제5스위치(S5)가 온 된 경우, 직류 전원(110)에서 공급된 전류는 제3스위치(S3), 제5스위치(S5), 직렬 공진부(130) 및 제2스위치(S2)를 통해 흐른다. 이때, 상기 트랜스(140)를 통한 2차측으로의 에너지 전달은 이루어지지 않으며, 상기 직렬 공진부(130)로 흐르는 전류에 의해 상기 직렬 공진부(130)에는 에너지가 축적된다.

이어, 도 3의 (d)에서와 같이, 1차측의 제2 및 제3스위치(S2,S3)가 온 상태를 계속 유지한 상태에서, 상기 제5스위치(S5)가 오프 되면, 상기 직류 전원(110)에서 공급된 전류는 제3스위치(S3), 트랜스(140)의 1차 코일(Tr1), 직렬 공진부(130), 제2스위치(S2)를 통해 흐르고, 상기 1차 코일의 전압에 의해 2차 코일에 유도된다. 이때, 상기 직류 전원(110)의 전압과 상기 직렬 공진부(130)에 축적된 에너지의 합이 상기 트랜스(140)를 통해 출력단으로 전달됨으로써, 승압 기능을 갖게 된다. 여기서도 상기 출력 전압(Vo)은 상기 입력 전압(Vs)보다 항상 같거나 크다.

이와 같이, 상기 제어부(180)에서 상기 풀 브릿지의 제1 내지 제4스위치(S1~S4)의 스위칭을 제어하고, 또한 상기 제5스위치(S5)의 스위칭을 제어함으로써, 출력단의 출력 전압(Vo)이 항상 입력 전압(Vs)보다 같거나 크게 된다. 여기서, 상기 제어부(180)는 상기 제1 및 제4스위치(S1,S4)를 한 조로하여 온/오프 하고, 상기 제2 및 제3스위치(S2,S3)를 다른 한조로 하여 온/오프 한다. 또한, 상기 제어부(180)는 상기 한 조의 제1,4스위치(S1,S4)와, 다른 한조의 제2,3스위치(S2,S3)를 상기 직류 공진부(130)의 공진 전류가 0(zero)인 시점에서 온/오프를 반복해서 스위칭 제어하게 된다. 이를 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 스위치부(120)의 스위칭 주기 및 직렬 공진부(130)의 공진 주기를 설명하는 도면이다. 도 4를 참조하면, 직렬 공진부(130)의 공진 전류는 구형파 전류이다. 상기 공진 전류가 0인 시점에서 상기 제1,4스위치(S1,S4)를 온시킴과 동시에 상기 제2,3스위치(S2,S3)를 오프시킨다. 이때의 회로 동작은 도 3의 (a)(b)에서 설명한 바와 같다. 또한, 공진 전류가 다시 0이 되는 시점에서 상기 제2,3스위치(S2,S3)를 온 시킴과 동시에 상기 제1,4스위치(S1,S4)를 오프시킨다. 이때의 회로 동작은 도 3의 (c)(d)에서 설명한 바와 같다. 이와 같이, 최적의 스위칭을 위하여 상기 스위치(S1~S4)는, 상기한 바와 같이 각 조별로 구분되어, 상기 직렬 공진부(130)의 공진 주기의 반에서 교대로 스위칭되는 것이 바람직하다.

상기에서 알 수 있듯이, 상기 제5스위치(S5)의 온/오프 동작에 따라, 상기 트랜스(140)을 통해 상기 출력단으로 전압이 전달 또는 차단된다. 즉, 제5스위치(S5)가 온 된 상태에서는 상기 직류 공진부(130)에만 에너지가 축적될 뿐, 상기 트랜스(140)의 2차측으로는 전압이 전달되지 않는다. 그러나, 상기 제5스위치(S5)가 오프 되면 상기 입력 전압과 직류 공진부(130)에 축적된 에너지의 합이 상기 트랜스(140)의 2차측으로 전달된다. 이때, 상기 제5스위치(5)가 온/오프 되는 시간에 따라 상기 출력단의 출력 전압(Vo)의 크기가 결정된다.

도 5는 본 발명의 제5스위치의 온/오프 동작 주기를 설명하는 도면이다. 도 5를 참조하면, 제5스위치(S5)의 동작 주기(T)에서 온(Ton) 되는 시점에는 출력단에 전압이 전달되지 않으며, 오프(Toff)되는 시점에 출력단에 전압이 전달된다. 또한, 제5스위치(S5)가 온(Ton) 되는 시간이 길면 길수록 상기 직류 공진부(130)에 더 많은 에너지가 축적되며, 이어, 상기 제5스위치(S5)가 오프(Toff)가 되면 입력 전압과 상기 직류 공진부(130)에 축적된 더 많은 에너지가 상기 출력단으로 전달되어, 출력단에는 상대적으로 더 큰 출력전압이 발생된다. 이와 같이, 상기 제어부(180)은 상기 제5스위치(S5)의 온(Ton)/오프(Toff) 주기를 제어함으로써, 출력전압의 크기를 조절할 수 있다. 이때의 듀티비(duty ratio)는 하기 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.

[수학식 1]

듀티비(duty ratio) = Ton / T

여기서, Ton은 제5스위치(S5)의 온 시간, T는 제5스위치의 동작주기이다.

상기 수학식 1에서, 보다 큰 전압의 출력을 위해서는 상기 Ton을 크게 하여 듀티비를 크게 하고, 작은 전압의 출력을 위해서는 상기 Ton을 작게 하여 듀티비를 작게 한다. 여기서, 작은 전압이라도 상기 입력 전압보다 같거나 크다.

이와 같이, 상기 트랜스(140)를 통해 2차측으로 전달된 전압은 정류부(160)에서 전파 정류되고, 상기 정류된 전압은 평활 커패시터(170)에 의해 평활된 후 출력된다.

본 발명의 기본 회로도가 도 2에 도시되어 있으나, 본 발명의 회로 스위칭 모드는 도 3의 (a) 내지 (d)에 나타난 바와 같이 4가지 모드로 나태낼 수 있다. 풀 브릿지의 제1 내지 제4스위치(S1~S4)는 직류 공진부(130)의 공진 전류가 0인 시점에서 온/오프를 반복하여 동작되며, 최적의 스위칭을 위해서 공진 주기의 반에서 항상 스위칭이 이루어진다. 이와 같이, 본 발명의 풀 브릿지 스위치(S1~S4)의 스위칭 주기와 직렬 공진부(130)의 공진 주기를 동기시켜, 보다 확실한 영전류 스위칭(ZCS:Zero Current Switching)을 보장할 수 있다.

이상에서 설명한 상세한 설명 및 도면의 내용은, 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명한 것이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기 술적 사상의 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변경 또는 삭제가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 상세한 설명 및 도면에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위에 의해 결정되어져야 할 것이다.

본 발명의 승압 기능을 갖는 직렬 공진형 DC/DC 컨버터를 이용하면, 스위칭 손실을 최소화하면서 출력단에서 입력 전압보다 높은 전압을 출력할 수 있다.

또한, 본 발명의 직렬 공진형 DC/DC 컨버터에 의하면, 직렬 공진회로를 이용하여 보다 확실한 영전류 스위칭(ZCS)을 수행할 수 있다.

Claims

직류 전원;

풀 브릿지의 제1 내지 제4스위치를 포함하며, 서로 직렬 접속된 제1 및 제2스위치와, 제3 및 제4스위치가 각각 상기 직류 전원의 양단에 병렬로 접속되어, 스위칭 신호에 따라 스위칭하는 스위치부;

상기 제1 및 제2스위치의 접속 노드와, 상기 제3 및 제4스위치의 접속 노드 사이에 연결된 직렬 공진부;

상기 직렬 공진부와 직렬로 접속된 1차 코일 및 2차 코일을 포함하는 트랜스;

상기 직렬 공진부와 직렬로 접속되고, 상기 트랜스와 병렬로 접속되며, 상기 트랜스의 동작을 온/오프하는 제5스위치;

상기 트랜스에서 출력되는 전압을 정류하는 정류부;

상기 정류부에 의해 정류된 전압을 평활하여 출력하는 평활 커패시터; 및

상기 직렬 공진부에 에너지가 저장되도록 하고, 입력 전압과 상기 저장된 에너지가 합이 상기 트랜스를 통해 출력단으로 전달되도록, 상기 제1 내지 제4스위치 및 제5스위치의 스위칭을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 승압 기능을 갖는 직렬 공진형 DC/DC 컨버터.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,

한 조의 상기 제1 및 제4스위치와, 다른 한 조의 상기 제2 및 제3스위치를 각 조별로 교대로 사전에 설정된 스위칭 주기로 온/오프 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 승압 기능을 갖는 직렬 공진형 DC/DC 컨버터.
제2항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 직렬 공진부의 공진 전류가 제로인 시점에 상기 제1~제4스위치를 각 조별로 온/오프 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 승압 기능을 갖는 직렬 공진형 DC/DC 컨버터.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 제5스위치가 온 되는 시간을 제어하여 출력단의 출력 전압의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 승압 기능을 갖는 직렬 공진형 DC/DC 컨버터.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 제5스위치가 온 되도록 스위칭을 제어하여 상기 직렬 공진부에 에너지가 저장되도록 하는 것을 특징으로 하는 승압 기능을 갖는 직렬 공진형 DC/DC 컨버터.
제5항에 있어서, 상기 제어부는,

온되어 있는 상기 제5스위치가 오프되도록 스위칭을 제어하여, 상기 직렬 공 진부에 저장된 공진 에너지와 입력 전압과의 합이 상기 트랜스를 통해 출력단으로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 직렬 공진형 DC/DC 컨버터.