KR101015282B1 - Dc/dc 컨버터 - Google Patents

Dc/dc 컨버터 Download PDF

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KR101015282B1
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레진 말비츠
피터 자카리아스
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에스엠에이 솔라 테크놀로지 아게
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Abstract

본 발명은 공진모드에서 동작하는 DC-DC 컨버터에 관한 것으로, 입력측에 위치하고 스위치(T1,T2)가 달린 브리지회로로 이용해 직류 입력전압(UDCin)을 직류 출력전압(UDC2)으로 변환하기 위해 공진모드에서 동작하고, 공진회로에 공진 인덕턴스(L1)와 공진 커패시터(C3)는 물론 갈바닉 분리를 위한 고주파 변압기(TR)가 있으며, 변압기(TR)는 1차권선(N1)과 2차권선(N2)을 갖고, 2차권선에 2개의 단자가 있으며, 브리지회로의 AC 출력단은 1차권선(N1)에 연결되고, 다이오드(D5~D8)가 달린 정류회로가 2차권선(N2)에 연결된 DC-DC 컨버터(2)에서: 공진회로의 하류에 승압회로(4)를 연결해, 2차측의정류회로의 다이오드(D5~D8)나 다이오드(D3,D4,D9,D10)에 스위치 T3나 T4를 병렬이나 직렬로 추가로 연결하고, 승압회로를 고주파 변압기(TR)에 병렬로 연결하여 스위치 T3나 T4가 공진회로를 작동상태로 단락시키면 공진 인덕턴스(L1)에 에너지가 저장되었다가 공진회로가 정지되었을 때 에너지가 전달된다.

Description

DC/DC 컨버터{DC/DC CONVERTER}
본 발명은 공진모드에서 동작하는 DC-DC 컨버터에 관한 것이다.
DE 102005023291A2에 공개된 기존의 범용 DC-DC 컨버터는 입력측에 승압컨버터와 공진컨버터가 있어서 2개의 DC-DC 컨버터가 있는 셈이다. 이런 DC-DC 컨버터의 장점은 공진컨버터에서 스위치 부하가 줄어든다는 것이다. 전류가 불연속인 경우, 공진효과 때문에 스위치들이 거의 아무런 손실 없이 온오프된다. 다른 장점은 갈바닉 분리이다. DC-AC 컨버터의 스위칭 동작을 통해, 고용량성 누설전류가 태양광발전기에 생길 수 있다. 갈바닉분리는 발전기의 접지를 통해 이런 원치않는 전류를 없앨 수 있다. 입력측에 배치된 승압컨버터는 요동 입력전압, 특히 낮은 입력전압을 높일 수 있다. PV 발전기의 직류전압은 낮시간이나 계절이나 날씨상태의 영향을 크게 받는다.
단점은 승압컨버터가 작동하지 않을 때 다이오드에서 손실이 일어난다는 것이다.
본 발명의 목적은 고효율로 동작하는 전술한 타입의 DC-DC 컨버터를 제공하는데 있다.
본 발명의 이와 같은 목적은 공진회로의 하류에 승압회로를 연결해서 달성되는데, 이때 스위치를 추가로 다이오드에 연결하고 공진회로가 작동될 때는 스위치를 통해 공진회로를 단락시켜 공진 인덕턴스에 에너지를 저장했다가 공진회로가 정지상태일 때 에너지를 전달하며, 이런 스위치와 다이오드는 전류라인에 배치되지 않아 스위치가 정지상태일 때에도 어떤 손실도 일어나지 않도록 한다.
본 발명의 기본 개념은 고주파 변압기(HF 변압기)와 함께 공진컨버터를 이용하되, HF 변압기에 승압회로를 병렬연결하는 것이다.
승압회로는 낮은 DC 입력전압에서만 동작하는 것이 좋다. DC 입력전압이 임계값을 넘으면, 승압기능이 더이상 필요치 않아 승압회로를 정지상태로 둘 수 잇다. 이런 정지상태에서는 추가손실이 생기지 않는데 이는 승압회로가 HF 변압기에 병렬연결되었기 때문이다. 승압회로가 작동될 때에만 승압회로에 전류가 흐르고, 이런 작동상태에서는 손실이 생긴다. 그러나, 승압회로의 작동스위치가 꺼져있을 때에만 손실이 일어난다. 스위치를 켜는 동작이 소프트하므로 손실은 없다.
원칙적으로, 공진소자는 2차측에나 병렬로 배치할 수 있다. 1차권선에는 초크와 공진커패시터를 직렬로 연결하는 것이 좋다. 승압회로는 HF 변압기의 1차측에 배치할 수 있다. 본 발명의 승압회로의 작동 필요조건은 공진회로, 그중에서도 공진 인덕턴스가 단락되는 것이다. 따라서, 공진소자, 특히 공진초크와 공진 커패시터의 하류에 승압회로를 연결하고, 컨버터의 교류전압회로 내부에 놓는다. 공진회로나 공진 커패시터 없이, 예컨대 1차권선이나 배선의 인덕턴스를 통해 또는 커패시터 추가 없이 HF 변압기의 기생용량을 통해서나 하프브리지 커패시터를 통해 공진이 일어날 수도 있다.
승압회로는 다이오드 외에도 하나 이상의 추가 스위치로 구성된다. 다이오드는 추가 소자로서 회로에 추가될 수도 있다. 2차측에 배치된 정류회로의 다이오드, 즉 기존의 다이오드가 사용되고 있으면 특히 유리할 수 있다. 소자의 갯수를 절감할 수 있는 것이다.
본 바명의 컨버터의 장점은 2개의 추가 스위치를 정류회로내의 기존의 2개의 다이오드에 병렬로 연결하는데 있다. 더 바람직한 것은 추가 스위치를 하나만 기존의 정류회로의 2개 다이오드에 병렬로 연결하는 것이다. 이렇게 되면 추가되는 소자의 갯수가 적어 스위치를 작동시키는 비용이 절감된다.
본 발명의 다른 장점은 종속항에 기재된 바와 같다.
DC-DC 컨버터는 특히 태양광발전 인버터에 맞는데, 이는 갈바닉 분리를 통해 발전기의 접지를 하고 승압회로를 통해 최저의 일정 작업포인트를 설정함으로써 발전기의 용량성 누설전류 문제를 해결할 수 있기 때문이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.
도 1a는 태양광발전 인버터(1)의 회로도로서, DC-DC 컨버터(2)와 DC-AC 컨버터(3)가 있고, 출력전압 (UAC)은 배선망의 전압에 상응한다. 도 1a의 DC-DC 컨버터(2)는 직류 입력전압(UDCin)을 입력측의 브리지회로를 이용해 직류 출력전압(UDC2)으로 변환하기 위해 공진모드로 동작한다. 이 브리지회로는 하프브리지로서, 2개의 반도체스위치인 고효율 반도체스위치(T1,T2)와 2개의 커패시터(C1,C2)로 구성된다. 브리지를 풀브리지로 구성할 수도 있다. 이 회로에는 갈바닉 분리를 위해 HF 변압기(TR)를 갖는 공진회로도 있다. 공진주파수는 공진 인덕턴스에 의해, 특히 공진초크(L1)은 물론 HF 변압기(TR)의 스트레이 인덕턴스(stray inductance)와, 공진 커패시터(C3)의 공진용량과, 변압기(TR)의 기생용량과, 기존의 커패시터(C1,C2)에 의해 결정된다. HF 변압기(TR)는 1차권선(N1)과 2차권선(N2)을 갖는다. 다이오드(D5~D8)가 달린 정류회로가 변압기의 2차권선(N2)에 연결되고, 정류회로는 HF 변압기(TR)를 통해 송전된 브리지 어레이의 출력 교류전압을 직류전압으로 변환한다.
본 발명에 따르면, 공진회로 하류에 승압회로(4)를 설치하는데, 승압회로의 반도체스위치(T3)는 다이오드(D3,D9) 및 다이오드(D4,D10)와 각각 병렬 연결된다. 도 1a의 승압회로(4)는 HF 변압기(TR)의 2차권선에 병렬연결된다. 다이오드 쌍(D3,D9;D4,D10)은 각각 직렬연결된다. 한쪽 직렬연결 다이오드쌍의 중앙탭은 변압기(TR)의 2차권선의 일단부에 연결되고, 다른쪽 직렬연결 다이오드쌍의 중앙탭은 변압기 2차권선의 타단부에 연결되므로, 반도체스위치(T3)가 시동상태에 있을 때 반파에 따라 단락 반도체스위치(T3)나 반도체쌍(D3,D10;D4,D9) 각각이 공진회로의 단락요소로 작용한다. 이렇게 생긴 단락으로 인해 HF 변압기의 스트레이 인덕턴스나 초크에 에너지가 저장되고, 이렇게 되면 반도체스위치(T3)가 열렸을 때 전압이 증가한다. 이런 회로는 마치 승압컨버터처럼 동작한다.
고주파 전류의 반파 동안의 전류의 흐름에 영향을 주도록 반응주파수를 결정하는 소자의 크기를 정한다. 브리지회로의 반도체스위치(T1,T2)를 교대로 작동시켜 전류가 흐르지 않을 때만 스위치가 닫히도록 한다. 추가 소자로서 공진 인덕턴스(L1)나 공진 커패시터(C3)를 1차측이나 2차측에 배치할 수 있다. 도 1a에서는 2개 소자부가 모두 HF 변압기(TR)의 1차권선에 직렬로 연결된다.
도 1a와 같이, 다이오드 D3와 D9, 그리고 D4와 D10은 직렬로 연결된다. 따라서, D3의 애노드는 D9의 캐소드에 연결되고, 이런 연결부는 다시 HF 변압기(TR)의 2차권선(N2)의 일단부에 연결된다. D4의 애노드는 D10의 캐소드에 연결되고, 이 연결부는 2차권선(N2)의 타단부에 연결된다. D3와 D4의 캐소드들끼리 연결되고, D9과 D10의 애노드들끼리 연결된다. 반도체스위치(T3)는 2쌍의 다이오드(D3,D9; D4,D10)에 각각 병렬연결된다.
승압회로(4)가 작동하면, 반도체스위치(T3)가 다른 반도체스위치(T1,T2)의 2배의 주파수로 작동한다. 반도체스위치(T2,T3)는 인덕턴스(L1)에 흐르는 고주파 전류의 정반파(positive half wave) 동안에 동시에 켜진다. 반도체스위치(T1,T3)는 인덕턴스(L1)에 흐르는 고주파 전류의 부반파(negative half wave) 동안에 동시에 켜진다. 따라서, 반도체스위치(T3)의 작동시간은 다른 반도체스위치 T1이나 T2의 작동시간의 일부로서, 20~40%, 구체적으로는 30% 정도일 뿐이다.
도 1b는 반도체스위치(T1~T3)의 게이트의 트리거신호와 승압모드에서 인덕턴스(L1)이나 반도체스위치(T3)에 흐르는 전류의 아래 4가지 스위칭상태의 파형도이다:
(1) T1 온, T2 오프, T3 온
(2) T1 온, T2 오프, T3 오프
(3) T1 오프, T2 온, T3 온
(4) T1 오프, T2 온, T3 오프
(1)의 상태에서, 1차측의 인덕턴스(L1)에 양의 전류가 흐른다. 반도체스위치(T3)가 닫혀있으므로, 2차측에서 다이오드(D3), T3 및 D10에 전류가 흐른다. 공진상태에서, 인덕턴스(L1)과 반도체스위치(T3)에 흐르는 전류는 반도체스위치(T3)가 꺼질 때까지 사인파이고, 커패시터 C4에는 아무런 에너지도 전달되지 않는다.
(2)의 상태에서, 반도체스위치(T3)가 열린다. 1차측의 인덕턴스(L1)에 흐르는 전류는 계속해서 사인파 형태로 흐른다. 2차측에서 정류회로의 다이오드 D5와 D8에 전류가 흐른다. 커패시터(C4)는 충전된다. (1)의 상태에서 커패시터(C3)와 인덕턴스(L1)에 저장된 에너지가 커패시터(C4)로 전달되어 출력전압이 상당히 증가된다.
(3)의 상태에서, 반도체스위치 T2는 닫히고 T1은 열린다. 1차측에서 T2에 전류가 흐르고, 2차측에서는 반도체스위치(T3)가 닫혀 다이오드 D4와 T3와 D9에 전류가 흐른다. 인덕턴스(L1)나 반도체스위치(T3)에 흐르는 전류는 공진소자 L1과 C3 때문에 사인파 형태를 갖는다. L1에 흐르는 사인파 전류는 (1)이나 (2)의 상태와 대조적이다. 이 상태에서 커패시터 C4는 더이상 충전되지 않는다.
(4)의 상태에서는 반도체스위치 T3가 열린다. 2차측의 전류는 이제 정류회로, 즉 다이오드 D6와 D7에 흐른다. 커패시터(C3)가 충전된다. 스위칭상태 (1)에서 인덕턴스(L1)와 커패시터(C3)에 저장된 에너지가 커패시터(C4)에 전달되어 출력전압이 상당히 증가한다.
도 2a에서는 2차권선(N2)에 연결된 2개의 추가 반도체스위치(T3,T4)나 다이오드(D3,D4)로 이루어진 승압회로(4)를 공진회로 하류에 배치한다. 반도체스위치 T3와 T4는 서로 직렬 역병렬로 연결된다. 이런 직렬연결부는 HF 변압기의 2차권선에 병렬로 연결된다. 다이오드(D3)는 스위치(T3)에 역병렬이고, 다이오드(D4)는 스위치(T4)에 역병렬이다.
승압회로(4)가 작동되면, 반도체스위치 T3와 T4가 반도체스위치 T1, T2와 같은 주파수에서 교대로 작동된다. 이들 반도체스위치는 T1과 T3끼리 및 T2와 T4끼리 동시에 켜진다. 인덕턴스 L1에 흐르는 고주파 전류의 정반파 동안에 반도체스위치 T1과 T3가 켜지고, 부반파 동안에는 T2와 T4가 켜진다. 반도체 스위치 T3와 T4 각각이 켜져있는 시간이 T1과 T2의 켜져있는 시간의 일부분으로서, 구체적으로는 1~40% 정도이고, 더 자세하게는 30% 정도이다.
도 2b는 능동 반도체스위치 T1~T4의 게이트의 시동신호와 승압모드에서 인덕턴스(L1)와 반도체스위치 T3, T4에 흐르는 전류의 파형도이다.
스위치상태는 아래의 4가지가 있다:
(1) T1 온, T2 오프, T3 온, T4 오프
(2) T1 온, T2 오프, T3 오프, T4 오프
(3) T1 오프, T2 온, T3 온, T4 오프
(4) T1 오프, T2 온, T3 오프, T4 오프
(1)의 상태에서는 1차측의 반도체스위치 T1에 정전류가 흐른다. T3가 닫혀있어 2차측의 반도체스위치 T3와 다이오드 D4에 전류가 흐른다. 공진조건하에서, 반도체스위치 T3가 꺼질 때까지 인덕턴스(L1)와 반도체스위치(T3)에 전류가 흐르고, 커패시터 C4에는 아무런 에너지도 전달되지 않는다.
(2)의 상태에서, 반도체스위치(T3)가 다시 열린다. 1차측의 인덕턴스(L1)에 흐르는 전류는 계속해서 사인파 형태로 흐른다. 2차측에서 정류회로의 다이오드 D5와 D8에 전류가 흐른다. 커패시터(C4)는 충전된다. (1)의 상태에서 커패시터(C3)와 인덕턴스(L1)에 저장된 에너지가 커패시터(C4)로 전달되어 출력전압이 상당히 증가된다.
(3)의 상태에서, 반도체스위치 T2는 닫히고 T1은 열린다. 1차측에서 T2에 전류가 흐르고, 2차측에서는 반도체스위치(T4)가 닫혀 T4와 다이오드 D3에 전류가 흐른다. 인덕턴스(L1)나 반도체스위치(T3)에 흐르는 전류는 공진소자 L1과 C3 때문에 사인파 형태를 갖는다. 사인파 전류는 (1)이나 (2)의 상태와 대조적이다. 이 상태에서 커패시터 C4는 더이상 충전되지 않는다.
(4)의 상태에서는 반도체스위치 T4가 열린다. 2차측의 전류는 이제 정류회로, 즉 다이오드 D6와 D7에 흐른다. 커패시터(C3)가 충전된다. 스위칭상태 (1)에서 인덕턴스(L1)와 커패시터(C3)에 저장된 에너지가 커패시터(C4)에 전달되어 출력전압이 상당히 증가한다.
도 3a는 본 발명의 변형례로서, 2차측의 정류회로의 브리지 분기의 각각의 다이오드에 병렬연결된 2개의 추가 스위치로 구성된다.
이 정류회로는 다이오드 D5~D8로 구성된다. 도 3a에도시된 바와 같이, 반도체스위치 T3, T4가 추가로 다이오드 D7, D8에 병렬 연결된다. 다이오드 D7, D8과 반도체스위치 T3, T4는 다른 실시예의 승압회로(4)를 형성한다. 따라서, 승압회로(4)가 정류회로의 소자들을 이용하는 셈이다. 원칙적으로, T3, T4는 정류회로의 상부 다이오드 D5, D6에 병렬연결된다.
승압모드에서, 반도체스위치 T3와 T4는 반도체스위치 T2, T1과 같은 주파수에서 교대로 작동된다. 이들 반도체스위치는 T1과 T3끼리 및 T2와 T4끼리 동시에 켜진다. 인덕턴스 L1에 흐르는 고주파 전류의 정반파 동안에 반도체스위치 T1과 T3가 켜지고, 부반파 동안에는 T2와 T4가 켜진다. 반도체 스위치 T3와 T4 각각이 켜져있는 시간은 앞의 실시예와 같다.
도 3b는 반도체스위치 T1~T4의 게이트의 시동신호와 승압모드에서 인덕턴스(L1)와 반도체스위치 T3, T4에 흐르는 전류의 파형도이다.
스위치상태는 아래의 4가지가 있다:
(1) T1 온, T2 오프, T3 온, T4 오프
(2) T1 온, T2 오프, T3 오프, T4 오프
(3) T1 오프, T2 온, T3 온, T4 온
(4) T1 오프, T2 온, T3 오프, T4 오프
(1)의 상태에서는 1차측의 반도체스위치 T1에 정전류가 흐른다. T3가 닫혀있어 2차측의 반도체스위치 T3와 다이오드 D8에 전류가 흐른다. 공진조건하에서, 반도체스위치 T3가 꺼질 때까지 인덕턴스(L1)와 반도체스위치(T3)에 전류가 흐르고, 커패시터 C4에는 아무런 에너지도 전달되지 않는다.
(2)의 상태에서, 반도체스위치(T3)가 다시 열린다. 1차측의 인덕턴스(L1)에 흐르는 전류는 계속해서 사인파 형태로 흐른다. 2차측에서 정류회로의 다이오드 D5와 D8에 전류가 흐른다. 커패시터(C3)는 충전된다. (1)의 상태에서 커패시터(C3)와 인덕턴스(L1)에 저장된 에너지가 커패시터(C4)로 전달되어 출력전압이 상당히 증가된다.
(3)의 상태에서, 반도체스위치 T2는 닫히고 T1은 열린다. 1차측에서 T2에 전류가 흐르고, 2차측에서는 반도체스위치(T4)가 닫혀 T4와 다이오드 D7에 전류가 흐른다. 인덕턴스(L1)나 반도체스위치(T3)에 흐르는 전류는 공진소자 L1과 C3 때문에 사인파 형태를 갖는다. 사인파 전류는 (1)이나 (2)의 상태와 대조적이다. 이 상태에서 커패시터 C4는 더이상 충전되지 않는다.
(4)의 상태에서는 반도체스위치 T4가 열린다. 2차측의 전류는 이제 정류회로, 즉 다이오드 D6와 D7에 흐른다. 커패시터(C3)가 충전된다. 스위칭상태 (1)에서 인덕턴스(L1)와 커패시터(C3)에 저장된 에너지가 커패시터(C4)에 전달되어 출력전압이 상당히 증가한다.
도 4a는 본 발명의 변형례로서, 승압회로(4)에 스위치(T3)가 있다. 이 스위 치(T3)는 IGBT를 사용한다. 스위치의컬렉터는 2개 다이오드 D3, D4의 캐소드에 연결되고, 이미터는 D7, D8의 애노드에 연결되며, 이들 다이오드 D5~D8가 정류회로를 형성한다. D3의 애노드는 2차권선(N2)의 일단부에 연결되고, D4의 애노드는 2차권선의 타단부에 연결된다. 그 결과, 각각의 다이오드에 대해 정류회로의 AC 단자에 대한 연결이 이루어진다. 즉, D4와 T3의 직렬연결부가 D8에 병렬연결되고, D3와 T3의 직렬연결부는 D7에 병렬연결된다. 원칙적으로, 이들 직렬연결부는 정류회로의 D5나 D6에도 병렬연결된다.
다이오드 D3, D4 및 반도체스위치 T3가 앞에서와 마찬가지로 승압회로(4)를 구성한다. 승압회로(4)는 정류회로의 소자를 이용하기도 한다.
승압모드에서, 반도체스위치 T3는 반도체스위치 T2, T1의 2배의 주파수로 작동된다. 반도체스위치는 T1과 T3끼리 및 T2와 T3끼리 동시에 켜진다. 인덕턴스 L1에 흐르는 고주파 전류의 정반파 동안에 반도체스위치 T1과 T3가 켜지고, 부반파 동안에는 T2와 T3가 켜진다. 반도체 스위치 T3가 켜져있는 시간은 앞의 실시예와 같다.
도 4b는 반도체스위치 T1~T4의 게이트의 시동신호와 승압모드에서 인덕턴스(L1)와 반도체스위치 T3에 흐르는 전류의 파형도이다.
스위치상태는 아래의 4가지가 있다:
(1) T1 온, T2 오프, T3 온
(2) T1 온, T2 오프, T3 오프
(3) T1 오프, T2 온, T3 온
(4) T1 오프, T2 온, T3 오프
(1)의 상태에서는 1차측의 반도체스위치 T1에 정전류가 흐른다. T3가 닫혀있어 2차측의 D3와 T3와 D8에 전류가 흐른다. 공진조건하에서, 반도체스위치 T3가 꺼질 때까지 인덕턴스(L1)와 반도체스위치(T3)에 흐르는 전류는 사인파 전류이다. 커패시터 C4에는 아무런 에너지도 전달되지 않는다.
(2)의 상태에서, 반도체스위치(T3)가 다시 열린다. 1차측의 인덕턴스(L1)에 흐르는 전류는 계속해서 사인파 형태로 흐른다. 2차측에서 정류회로의 다이오드 D5와 D8에 전류가 흐른다. 커패시터(C3)는 충전된다. (1)의 상태에서 커패시터(C3)와 인덕턴스(L1)에 저장된 에너지가 커패시터(C4)로 전달되어 출력전압이 상당히 증가된다.
(3)의 상태에서, 반도체스위치 T2는 닫히고 T1은 열린다. 1차측에서 T2에 전류가 흐르고, 2차측에서는 반도체스위치(T3)가 닫혀 다이오드 D4와 스위치 T3와 다이오드 D7에 전류가 흐른다. 인덕턴스(L1)나 반도체스위치(T3)에 흐르는 전류는 공진소자 L1과 C3 때문에 사인파 형태를 갖는다. 사인파 전류는 (1)이나 (2)의 상태와 대조적이다. 이 상태에서 커패시터 C4는 더이상 충전되지 않는다.
(4)의 상태에서는 반도체스위치 T3가 열린다. 2차측의 전류는 이제 정류회로, 즉 다이오드 D6와 D7에 흐른다. 커패시터(C3)가 충전된다. 스위칭상태 (1)에서 인덕턴스(L1)와 커패시터(C3)에 저장된 에너지가 커패시터(C4)에 전달되어 출력전압이 상당히 증가한다.
종래와 비교해, 본 발명은 에너지변환 단계, 즉 공진 컨버터내에 승압컨버터를 구비하고 있다는데 장점이 있다. 그 결과, 종래와 같은 승압컨버터 다이오드가 불필요하다. 이런 도전 다이오드는 승압컨버터가 작동하지 않는다해도 손실을 일으킨다. 본 발명에 의하면 이런 손실이 없어지고 효율이 개선된다. 종래에 상류측에 연결된 승압컨버터의 초크가 없어졌다. 본 발명의 승압회로에서는 공진 인덕턴스를 이용한다. 공진 인덕턴스는 초크(L1)와 같이 구성되거나 HF 변압기의 스트레이 인덕턴스일 수도 있다. 따라서, 종래와 같은 추가 승압초크가 불필요하여 부품수와 비용을 절감할 수 있게 된다.
HF 변압기는 배선망의 주파수보다 높은 주파수를 갖는 모든 변압기를 포함하는 개념이다.
전술한 스위치 T1~T4에 대해서는, 모든 전류스위치, 바람직하게는 MOSFET, IGBT와 같은 반도체스위치를 사용할 수 있다.
도 1a ~ 4a는 공진모드에서 동작하는 본 발명의 DC-DC 컨버터의 여러 회로도;
도 1b ~ 4b는 도 1a ~ 4a에속하는 전류나 전압의 파형도.

Claims (12)

  1. 입력측에 위치하고 스위치(T1,T2)가 달린 브리지회로로 이용해 직류 입력전압(UDCin)을 직류 출력전압(UDC2)으로 변환하기 위해 공진모드에서 동작하고, 공진회로에 공진 인덕턴스(L1)와 공진 커패시터(C3)는 물론 갈바닉 분리를 위한 고주파 변압기(TR)가 있으며, 변압기(TR)는 1차권선(N1)과 2차권선(N2)을 갖고, 2차권선에 2개의 단자가 있으며, 브리지회로의 AC 출력단은 1차권선(N1)에 연결되고, 다이오드(D5~D8)가 달린 정류회로가 2차권선(N2)에 연결된 DC-DC 컨버터(2)에 있어서:
    공진회로의 하류에 승압회로(4)를 연결해, 2차측의정류회로의 다이오드(D5~D8)나 다이오드(D3,D4,D9,D10)에 스위치 T3나 T4를 병렬이나 직렬로 추가로 연결하고, 승압회로를 고주파 변압기(TR)에 병렬로 연결하여 스위치 T3나 T4가 공진회로를 작동상태로 단락시키면 공진 인덕턴스(L1)에 에너지가 저장되었다가 공진회로가 정지되었을 때 에너지가 전달되는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 승압회로(4)를 2차권선(N2)에 연결한 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  3. 제2항에 있어서, 스위치 T3만 추가로 제공되는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  4. 제3항에 있어서, 정류회로의 AC 입력단을 2차권선(N2)에 연결하고 정류회로의 DC 출력단을 스위치 T3에 연결하여 T3가 작동상태에서 정류회로를 단락시키는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  5. 제3항에 있어서, 2차권선(N2)의 단부에 2개의 다이오드(D3,D4)가 연결되고, 이들 다이오드의 캐소드는 스위치(T3)에 연결되며, D3와 T3의 직렬연결부는 2차측에서 정류회로의 한쪽 분기선의 다이오드(D5,D7)에 병렬연결되고, D4와 T3의 직렬연결부는 2차측에서 정류회로의 다른 분기선의 다이오드(D6,D8)에 병렬연결된 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  6. 제2항에 있어서, 2개의 스위치 T3와 T4를 제공하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  7. 제6항에 있어서, 반대로 연결된 2개의 다이오드(D3,D4)를 2차권선(N2)에 연결하고, 스위치 T3나 T4를 다이오드(D3,D4) 각각에 역병렬 연결한 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  8. 제6항에 있어서, 2차측에 위치하는 정류회로의 분기선의 다이오드(D5,D6 또는 D7,D8)에 스위치 T3와 T4를 병렬연결한 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 하나에 있어서, 입력측의 브리지회로가 하프브리지인 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  10. 제1항에 있어서, DC-DC 컨버터의 입력전압이 임계값 밑으로 떨어질 때만 승압회로가 작동되는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
  11. 제1항에 따른 DC-DC 컨버터의 특징을 갖는, 직류전압을 배선망에 맞는 교류전압으로 변환하기 위한 인버터(1).
  12. 제1항에 따른 DC-DC 컨버터의 특징을 갖는, 태양광 전압을 배선망에 맞는 교류전압으로 변환하기 위한 태양광발전 인버터(1).
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