KR101069227B1 - 공진형 소프트 스위칭 부스트 컨버터 - Google Patents

공진형 소프트 스위칭 부스트 컨버터 Download PDF

Info

Publication number
KR101069227B1
KR101069227B1 KR1020100016961A KR20100016961A KR101069227B1 KR 101069227 B1 KR101069227 B1 KR 101069227B1 KR 1020100016961 A KR1020100016961 A KR 1020100016961A KR 20100016961 A KR20100016961 A KR 20100016961A KR 101069227 B1 KR101069227 B1 KR 101069227B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
node
terminal
output
diode
input terminal
Prior art date
Application number
KR1020100016961A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110097226A (ko
Inventor
정두용
원충연
김준호
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성균관대학교산학협력단 filed Critical 성균관대학교산학협력단
Priority to KR1020100016961A priority Critical patent/KR101069227B1/ko
Publication of KR20110097226A publication Critical patent/KR20110097226A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101069227B1 publication Critical patent/KR101069227B1/ko

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

공진형 소프트 스위칭 부스트 컨버터는 제 1 입력 단자 및 제 2 입력 단자를 포함하며, 입력 소스와 연결된 입력단, 제 1 출력 단자 및 제 2 출력 단자-제 2 출력 단자는 제 2 입력 단자와 연결됨-를 포함하며, 부하와 연결된 출력단, 입력단의 제 1 입력 단자와 제 1 노드를 연결하는 주 인덕터(main inductor), 제 1 노드와 제 1 출력 단자를 연결하는 출력 다이오드, 제 1 출력 단자와 제 2 출력 단자를 연결하는 출력 커패시터, 제 2 노드와 제 2 입력 단자를 연결하는 스위치, 제 1 노드와 제 2 입력 단자를 연결하는 공진 커패시터, 제 1 노드와 제 2 노드를 연결하는 공진 인덕터, 제 1 노드와 연결되는 캐소드(cathode) 및 제 3 노드와 연결되는 애노드(anode)를 포함하는 제 1 다이오드, 제 3 노드와 연결되는 캐소드 및 제 2 입력 단자와 연결되는 애노드를 포함하는 제 2 다이오드, 제 3 노드와 제 2 노드를 연결하는 보조 공진 커패시터, 및 제 2 노드와 제 1 출력 단자를 연결하는 클램핑 다이오드를 포함한다.

Description

공진형 소프트 스위칭 부스트 컨버터{RESONANT SOFT-SWITCHING BOOST CONVERTER}
본 발명은 공진형 소프트 스위칭 부스트 컨버터에 관한 것이다.
최근 스위칭 컨버터의 소형화, 경량화 및 고효율에 대한 요구가 증가함에 따라 이를 만족시키기 위한 부스트 컨버터가 요구되고 있다.
도 1은 일반적인 하드 스위칭 부스트 컨버터를 나타내는 회로도이다. 도 1을 참조하면, 부스트 컨버터는 인덕터(L), 스위치(SW), 다이오드(D) 및 출력 커패시터(Cout)을 포함한다.
인덕터(L)는 입력단의 +단자와 제 1 노드(N1) 사이에 연결된다. 다이오드(D)는 제 1 노드(N1)와 출력단의 +단자 사이에 연결된다. 스위치(SW)는 제 1 노드(N1)와 입력단의 -단자 사이에 연결되며, 입력단의 -단자는 출력단의 -단자와 서로 연결된다. 여기에서, 스위치(SW)가 온(ON)되면, 입력단의 +단자로부터 출력된 전류 신호는 인덕터(L)를 통과하여 스위치(SW)로 입력된다. 그 후에, 전류 신호는 입력단의 -단자로 피드백된다. 따라서 스위치(SW)가 도통(conductive)되면, 인덕터(L), 스위치(SW) 및 입력단(Vin)으로 구성되는 루프가 형성된다. 그 결과, 인덕터(L)를 통과하는 전류의 크기는 증가한다.
여기에서, 스위치(SW)가 오프(OFF)되면, 입력단의 +단자로부터 출력된 전류 신호는 인덕터(L)를 통과하여 다이오드(D)의 에노드에 인가된다. 그 후에, 전류 신호는 출력단의 +단자로 피드백된다. 따라서 스위치(SW)가 도통되지 않으면, 인덕터(L), 다이오드(D), 출력단(Vout) 및 입력단(Vin)으로 구성되는 루프가 형성된다. 그 결과, 입력단의 +단자로부터 출력되는 전류의 크기는 감소한다.
이러한 하드 스위칭 부스트 컨버터는 스위칭 손실로 인하여 스위칭 주파수의 고속화가 어렵고 인덕터와 커패시터와 같은 수동 소자의 용량이나 크기의 감소에 어려움이 있었다. 또한, 대용량화될수록 스위칭 주파수의 제약이 더욱 커져서 대용량의 인덕터와 커패시터가 요구된다.
개시된 기술이 이루고자 하는 기술적 과제는 공진형 소프트 스위칭 부스트 컨버터를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위해 개시된 기술의 제 1 측면은 제 1 입력 단자 및 제 2 입력 단자를 포함하며, 입력 소스와 연결된 입력단, 제 1 출력 단자 및 제 2 출력 단자-상기 제 2 출력 단자는 상기 제 2 입력 단자와 연결됨-를 포함하며, 부하와 연결된 출력단, 상기 입력단의 상기 제 1 입력 단자와 제 1 노드를 연결하는 주 인덕터(main inductor), 상기 제 1 노드와 상기 제 1 출력 단자를 연결하는 출력 다이오드, 상기 제 1 출력 단자와 상기 제 2 출력 단자를 연결하는 출력 커패시터, 제 2 노드와 상기 제 2 입력 단자를 연결하는 스위치, 상기 제 1 노드와 상기 제 2 입력 단자를 연결하는 공진 커패시터, 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드를 연결하는 공진 인덕터, 상기 제 1 노드와 연결되는 캐소드(cathode) 및 제 3 노드와 연결되는 애노드(anode)를 포함하는 제 1 다이오드, 상기 제 3 노드와 연결되는 캐소드 및 상기 제 2 입력 단자와 연결되는 애노드를 포함하는 제 2 다이오드, 상기 제 3 노드와 상기 제 2 노드를 연결하는 보조 공진 커패시터, 및 상기 제 2 노드와 상기 제 1 출력 단자를 연결하는 클램핑 다이오드를 포함하는 부스트 컨버터를 제공한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위해 개시된 기술의 제 2 측면은 입력단의 제 1 단자와 제 1 노드 사이에 연결되는 주 인덕터, 상기 제 1 노드와 출력단의 제 1 단자와 연결되는 출력 다이오드, 상기 출력단의 제 1 단자와 상기 출력단의 제 2 단자를 연결하는 출력 커패시터 및 제 2 노드와 상기 입력단의 제 2 단자와 연결되는 스위치를 포함하는 부스트 컨버터에 있어서, 상기 제 1 노드와 상기 입력단의 제 2 단자 사이에 연결되는 공진 커패시터, 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 연결되는 공진 인덕터, 상기 제 1 노드와 상기 입력단의 제 2 단자 사이에 연결되는 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드, 제 3 노드-상기 제 3 노드는 상기 제 1 다이오드와 상기 제 2 다이오드를 연결하는 노드임-와 상기 제 2 노드를 연결하는 보조 공진 커패시터, 및 상기 제 2 노드와 상기 출력단의 제 1 단자를 연결하는 클램핑 다이오드를 포함하는 부스트 컨버터를 제공한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
일 실시예에 따른 부스트 컨버터는 스위칭 소자의 스위칭 손실을 감소시키므로, 입력 전압을 고효율로 승압할 수 있다. 또한, 부스트 컨버터는 공진을 이용하면서도 스위치를 하나만 사용하므로, 기존 공진회로에 비하여 비용을 절감할 수 있으며 제어의 단순화를 이룰 수 있다. 또한, 부스트 컨버터는 단일 스위치 동작만으로 나타나는 스위치 턴-오프 전압 스트레스를 클램핑하여 회로가 안정적으로 동작할 수 있게 하였다.
도 1은 일반적인 하드 스위칭 부스트 컨버터를 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스트 컨버터를 나타내는 회로도이다.
도 3a 내지 도 3k는 도 2의 부스트 컨버터 회로의 동작을 모드별로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3a 내지 도 3k의 모드들에 따른 파형을 나타내는 도면이다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부스트 컨버터를 나타내는 회로도이다. 도 2를 참조하면, 부스트 컨버터는 주 인덕터(L), 출력 다이오드(Dout), 출력 커패시터(Cout), 스위치(SW), 공진 커패시터(Cr), 공진 인덕터(Lr), 제 1 다이오드(D1), 제 2 다이오드(D2), 보조 공진 커패시터(Ca) 및 클램핑 다이오드(Dclamp)를 포함한다.
주 인덕터(L)는 입력단(Vin)의 + 단자와 제 1 노드(N1) 사이에 연결되고, 출력 다이오드(Dout)는 제 1 노드(N1)와 출력단(Vo)의 + 단자 사이에 연결되며, 출력 커패시터(Cout)는 출력단(Vo)의 + 단자와 - 단자 사이에 연결되고, 스위치(SW)는 제 2 노드(N2)와 입력단(Vin)의 - 단자와 연결된다. 또한, 공진 커패시터(Cr)는 제 1 노드(N1)와 입력단(Vin)의 - 단자 사이에 연결되고, 공진 인덕터(Lr)는 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2) 사이에 연결되며, 제 1 다이오드(D1)와 제 2 다이오드(D2)는 제 1 노드(N1)와 입력단(Vin)의 - 단자 사이에 연결되고, 보조 공진 커패시터(Ca)는 제 1 다이오드(D1)와 제 2 다이오드(D2)의 사이인 제 3 노드(N3)와 제 2 노드(N2)에 연결되며, 클램핑 다이오드(Dclamp)는 제 2 노드(N2)와 출력단(Vo)의 + 단자 사이에 연결된다.
도 3a 내지 도 3k는 도 2의 부스트 컨버터 회로의 동작을 모드별로 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3a 내지 도 3k의 모드들에 따른 파형을 나타내는 도면이다. 도 4에서 iL은 주 인덕터(L)에 흐르는 전류, ILr은 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류, VCa는 보조 공진 커패시터(Ca) 양단의 전압, VCr은 공진 커패시터(Cr) 양단의 전압, isw는 스위치(SW)에 흐르는 전류, vsw는 스위치(SW) 양단의 전압, VGATE는 스위치(SW)로 입력되는 게이트 전압에 상응한다.
이하, 도 3a 내지 도 3k 및 도 4를 참조하여, 도 2의 부스트 컨버터 회로의 동작을 설명하기로 한다.
도 3a를 참조하면, 제 1 모드에서 스위치(SW)는 턴 오프 상태에 있으며, 입력단(Vin)으로부터 나온 입력 신호는 주 인덕터(L), 출력 다이오드(Dout) 및 출력 커패시터(Cout)를 통과하며, 출력단(Vo)에 전달된다. 여기에서, 주 인덕터(L)에 걸리는 전압은 -(Vo-Vin)에 상응하며, 주 인덕터(L)를 통과하는 전류는 선형적으로 증가한다. 제 1 모드에서의 주요 전압 및 전류 파형들은 도 4에서 t0 내지 t1에 상응하며, 제 1 모드에서는 다음의 수학식 1이 성립한다.
Figure 112010012299749-pat00001
여기에서, iL(t)는 주 인덕터(L)에 흐르는 전류, Vo는 출력단의 전압, Vin은 입력단의 전압, L은 주 인덕터(L)의 인덕턴스, iLr(t)는 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류, VCr(t)은 공진 커패시터(Cr) 양단의 전압, VCa(t)는 보조 공진 커패시터(Ca) 양단의 전압에 상응한다.
도 3b를 참조하면, 제 2 모드에서 스위치(SW)는 턴 온되는 구간으로, 영전류(Zero Current Switching) 조건으로 온(On)되면, 제 2 모드가 시작된다. 여기에서, 입력 신호가 주 인덕터(L), 공진 인덕터(Lr) 및 스위치(SW)를 통과하는 하나의 루프와 입력 신호가 주 인덕터(L), 출력 다이오드(Dout) 및 출력 커패시터(Cout)를 통과하는 다른 하나의 루프가 형성된다. 이 경우, 공진 인덕터(Lr)에는 출력 전압(Vo)이 걸리므로, 공진 인덕터(Lr)에 걸리는 전압은 시간에 따라 선형적으로 상승한다. 또한, 주 인덕터(L)에 걸리는 전류는 제 1 모드와 같은 기울기로 감소하고, 출력 다이오드(Dout)의 전류는 선형적으로 감소하기 시작하며, 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류가 주 인덕터(L)의 전류와 같아지면 출력 다이오드(Dout)의 전류는 0에 상응한다. 제 2 모드에서의 주요 전압 및 전류 파형들은 도 4에서 t1 내지 t2에 상응하며, 제 2 모드에서는 다음의 수학식 2가 성립한다.
Figure 112010012299749-pat00002
도 3c를 참조하면, 제 3 모드에서 출력 다이오드(Dout)의 전류가 0이 되어 출력 다이오드(Dout)가 오프되면, 공진 커패시터(Cr), 공진 인덕터(Lr) 및 스위치(SW)로 구성되는 루프가 형성되며, 공진모드 구간이 시작된다. 여기에서, 공진 인덕터(Lr)와 공진 커패시터(Cr)가 공진을 하여 공진 커패시터(Cr)의 전압이 출력으로부터 0으로 하강한다. 이 경우 주 인덕터(L)의 전류는 공진 인덕터(Lr)와 스위치(SW)를 통하여 흐르며, 부하(R)는 출력 커패시터(Cout)에 충전되어있던 전압이 방전되면서 지속적으로 전력 공급을 받을 수 있다. 제 3 모드에서의 주요 전압 및 전류 파형들은 도 4에서 t2 내지 t3에 상응하며, 제 3 모드에서는 다음의 수학식 3이 성립한다.
Figure 112010012299749-pat00003
여기에서, Zr은 특성 임피던스, Wr은 공진 각주파수에 상응한다.
도 3d를 참조하면, 제 4 모드에서 공진 커패시터(Cr)에 걸리는 전압이 0에 상응하면, 제 1 다이오드(D1), 제 2 다이오드(D2), 공진 인덕터(Lr) 및 스위치(SW)로 구성되는 루프가 형성되며, 환류 모드가 시작된다. 여기에서, 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류는 제 1 다이오드(D1), 제 2 다이오드(D2) 및 주 인덕터(L)에 흐르는 전류의 합에 상응한다. 또한, 주 인덕터(L)에 흐르는 전류는 선형적으로 증가한다. 제 4 모드에서의 주요 전압 및 전류 파형들은 도 4에서 t3 내지 t4에 상응하며, 제 4 모드에서는 다음의 수학식 4가 성립한다.
Figure 112010012299749-pat00004
도 3e를 참조하면, 제 5 모드는 제 2 공진이 이루어지는 구간으로, 스위치(SW)는 영전압(Zero Voltage Switching) 조건에서 오프된다. 여기에서는, 입력 단자(Vin), 주 인덕터(L) 및 공진 커패시터(Cr)로 구성되는 하나의 경로와, 공진 인덕터(Lr), 보조 공진 커패시터(Ca) 및 제 1 다이오드(D1)로 구성되는 다른 하나의 경로가 형성된다. 보조 공진 커패시터(Ca)의 전압은 0에서 출력 전압(Vout)까지 선형적으로 상승한다. 공진 인덕터(Lr)에 저장된 에너지는 보조 공진 커패시터(Ca)로 이동되며, 에너지 이동이 모두 끝나면 공진 인덕터(Lr)의 전류는 0에 상응하고, 보조 공진 커패시터(Ca)의 전압은 최대가 된다. 제 5 모드에서의 주요 전압 및 전류 파형들은 도 4에서 t4 내지 t5에 상응하며, 제 5 모드에서는 다음의 수학식 5가 성립한다.
Figure 112010012299749-pat00005
여기에서, Za는 2차 공진에 대한 특성 임피던스, Wr은 2차 공진에 대한 공진 각주파수에 상응한다.
도 3f를 참조하면, 제 6 모드에서 스위치(SW)에 걸리는 전압이 출력 전압(Vo)보다 높으면, 클램핑 다이오드(Dclamp)를 통하여 전류가 흐르므로, 스위치(SW)에 걸리는 전압은 출력 전압(Vo)과 동일한 크기로 유지된다. 여기에서, 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류가 보조 공진 커패시터(Ca)와 클램핑 다이오드(Dclamp)로 나누어 흐르며, 보조 공진 커패시터(Ca)에는 아주 작은 양의 전류가 흐르므로, 공진 인덕터(Lr)에 축적되어 있던 에너지가 출력 커패시터(Cout)로 전달된다. 제 6 모드에서의 주요 전압 및 전류 파형들은 도 4에서 t5 내지 t6에 상응하며, 제 6 모드에서는 다음의 수학식 6이 성립한다.
Figure 112010012299749-pat00006
여기에서, Zp는 특성 임피던스, Wp는 공진 각주파수에 상응한다.
도 3g를 참조하면, 제 7 모드에서 공진 커패시터(Cr)에 걸리는 전압은 0에 상응한다. 여기에서는, 입력 단자(Vin), 주 인덕터(L), 공진 인덕터(Lr), 클램핑 다이오드(Dclamp) 및 출력 커패시터(Cout)로 구성되는 하나의 경로와, 제 2 다이오드(D2), 제 1 다이오드(D1), 공진 인덕터(Lr), 클램핑 다이오드(Dclamp) 및 출력 커패시터(Cout)로 구성되는 경로가 형성된다. 주 인덕터(L)에 흐르는 전류의 크기는 이러한 두 개의 경로로 흐르는 전류의 합에 상응한다. 제 7 모드에서의 주요 전압 및 전류 파형들은 도 4에서 t6 내지 t7에 상응하며, 제 7 모드에서는 다음의 수학식 7이 성립한다.
Figure 112010012299749-pat00007
도 3h를 참조하면, 제 8 모드에서 주 인덕터(L)와 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류가 같아지면, 주 인덕터(L)에 흐르는 전류가 공진 커패시터(Cr)와 공진 인덕터(Lr)로 나누어 흐르게 된다. 여기에서, 클램핑 다이오드(Dclamp)에 흐르는 전류가 0이 될 때까지 공진 인덕터(Lr)에 축적되어 있던 에너지는 출력 커패시터(Cout)로 전달된다. 제 8 모드에서의 주요 전압 및 전류 파형들은 도 4에서 t7 내지 t8에 상응하며, 제 8 모드에서는 다음의 수학식 8이 성립한다.
Figure 112010012299749-pat00008
도 3i를 참조하면, 제 9 모드에서 보조 공진 커패시터(Ca)에 축적된 에너지가 제 2 다이오드(D2), 보조 공진 커패시터(Ca), 공진 인덕터(Lr), 공진 커패시터(Cr)의 경로를 통하여 공진하면서 공진 인덕터(Lr)로 전달된다. 보조 공진 커패시터(Ca)의 전압이 감소하여 0이 되면, 스위치(SW)에 연결된 역병렬 다이오드를 통하여 전류가 흐르면서 제 10 모드로 진행한다. 제 9 모드에서의 주요 전압 및 전류 파형들은 도 4에서 t8 내지 t9에 상응하며, 제 9 모드에서는 다음의 수학식 9가 성립한다.
Figure 112010012299749-pat00009
도 3j를 참조하면, 제 10 모드에서는 주 인덕터(L)에 흐르는 전류가 공진 커패시터(Cr)로 흐르면서 선형적으로 감소한다. 또한, 공진 인덕터(Lr)에 축적된 에너지가 스위치(SW)에 연결된 역병렬 다이오드를 통하여 공진 커패시터(Cr)로 전달된다. 공진 인덕터(Lr)에 흐르는 전류가 0이 되면, 제 11 모드로 진행한다. 제 10 모드에서의 주요 전압 및 전류 파형들은 도 4에서 t9 내지 t10에 상응하며, 제 10 모드에서는 다음의 수학식 10이 성립한다.
Figure 112010012299749-pat00010
도 3k를 참조하면, 제 11 모드에서 공진 커패시터(Cr)에 걸리는 전압이 출력 전압(Vo)보다 작아지면, 입력 전력이 주 인덕터(L)를 통하여 공진 커패시터(Cr)에 축적된다. 여기에서, 공진 커패시터(Cr)에 걸리는 전압은 스위치에 걸리는 전압과 같다. 제 11 모드에서의 주요 전압 및 전류 파형들은 도 4에서 t10 내지 t11에 상응하며, 제 11 모드에서는 다음의 수학식 11이 성립한다.
Figure 112010012299749-pat00011
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 제 1 입력 단자 및 제 2 입력 단자를 포함하며, 입력 소스와 연결된 입력단;
    제 1 출력 단자 및 제 2 출력 단자-상기 제 2 출력 단자는 상기 제 2 입력 단자와 연결됨-를 포함하며, 부하와 연결된 출력단;
    상기 입력단의 상기 제 1 입력 단자와 제 1 노드를 연결하는 주 인덕터(main inductor);
    상기 제 1 노드와 상기 제 1 출력 단자를 연결하는 출력 다이오드;
    상기 제 1 출력 단자와 상기 제 2 출력 단자를 연결하는 출력 커패시터;
    제 2 노드와 상기 제 2 입력 단자를 연결하는 스위치;
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 입력 단자를 연결하는 공진 커패시터;
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드를 연결하는 공진 인덕터;
    상기 제 1 노드와 연결되는 캐소드(cathode) 및 제 3 노드와 연결되는 애노드(anode)를 포함하는 제 1 다이오드;
    상기 제 3 노드와 연결되는 캐소드 및 상기 제 2 입력 단자와 연결되는 애노드를 포함하는 제 2 다이오드;
    상기 제 3 노드와 상기 제 2 노드를 연결하는 보조 공진 커패시터; 및
    상기 제 2 노드와 상기 제 1 출력 단자를 연결하는 클램핑 다이오드를 포함하는 부스트 컨버터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치는
    턴 오프시에는 영전류 스위칭(ZCS)방식으로 동작하고, 턴 온시에는 영전압 스위칭(ZVS)방식으로 동작하는 부스트 컨버터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 클램핑 다이오드는
    상기 스위치의 전압을 클램핑하여 상기 스위치 양단의 오버 슈트 전압을 상기 출력단에 걸리는 출력 전압으로 고정시키는 부스트 컨버터.
  4. 입력단의 제 1 단자와 제 1 노드 사이에 연결되는 주 인덕터, 상기 제 1 노드와 출력단의 제 1 단자와 연결되는 출력 다이오드, 상기 출력단의 제 1 단자와 상기 출력단의 제 2 단자를 연결하는 출력 커패시터 및 제 2 노드와 상기 입력단의 제 2 단자와 연결되는 스위치를 포함하는 부스트 컨버터에 있어서,
    상기 제 1 노드와 상기 입력단의 제 2 단자 사이에 연결되는 공진 커패시터;
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 연결되는 공진 인덕터;
    상기 제 1 노드와 상기 입력단의 제 2 단자 사이에 연결되는 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드;
    제 3 노드-상기 제 3 노드는 상기 제 1 다이오드와 상기 제 2 다이오드를 연결하는 노드임-와 상기 제 2 노드를 연결하는 보조 공진 커패시터; 및
    상기 제 2 노드와 상기 출력단의 제 1 단자를 연결하는 클램핑 다이오드를 포함하는 부스트 컨버터.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 스위치는
    턴 오프시에는 영전류 스위칭(ZCS)방식으로 동작하고, 턴 온시에는 영전압 스위칭(ZVS)방식으로 동작하는 부스트 컨버터.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 클램핑 다이오드는
    상기 스위치의 전압을 클램핑하여 상기 스위치 양단의 오버 슈트 전압을 상기 출력단에 걸리는 출력 전압으로 고정시키는 부스트 컨버터.
KR1020100016961A 2010-02-25 2010-02-25 공진형 소프트 스위칭 부스트 컨버터 KR101069227B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100016961A KR101069227B1 (ko) 2010-02-25 2010-02-25 공진형 소프트 스위칭 부스트 컨버터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100016961A KR101069227B1 (ko) 2010-02-25 2010-02-25 공진형 소프트 스위칭 부스트 컨버터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110097226A KR20110097226A (ko) 2011-08-31
KR101069227B1 true KR101069227B1 (ko) 2011-09-30

Family

ID=44932275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100016961A KR101069227B1 (ko) 2010-02-25 2010-02-25 공진형 소프트 스위칭 부스트 컨버터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101069227B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101876455B1 (ko) * 2011-11-07 2018-07-11 삼성디스플레이 주식회사 Ｄｃ-ｄｃ 컨버터 및 이를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치
KR102359128B1 (ko) * 2019-10-15 2022-02-07 목포대학교 산학협력단 커패시터 구동을 이용하는 고배율 ｄｃ-ｄｃ 컨버터

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990058750A (ko) * 1997-12-30 1999-07-15 구자홍 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로
JP2001218452A (ja) 2000-02-04 2001-08-10 Sanken Electric Co Ltd 昇圧形ｄｃ−ｄｃコンバータ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990058750A (ko) * 1997-12-30 1999-07-15 구자홍 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 스위칭 제어회로
JP2001218452A (ja) 2000-02-04 2001-08-10 Sanken Electric Co Ltd 昇圧形ｄｃ−ｄｃコンバータ

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
전력전자학술대회 논문(제목:고효율 소프트 스위칭 부스트 컨버터) 논문발표 2008년 6월
전력전자학술지 논문(제목:단일 스위치를 사용한 소프트 스위칭 부스트 컨버터) 논문발표 2009년 6월

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110097226A (ko) 2011-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108028605B (zh) 具有保持操作的转换器
Park et al. Nonisolated high step-up stacked converter based on boost-integrated isolated converter
Park et al. Nonisolated ZVZCS resonant PWM DC–DC converter for high step-up and high-power applications
TWI297977B (en) Soft switching dc-dc converter
US9252677B2 (en) Quasi resonant push-pull converter and control method thereof
TWI382642B (zh) Resonant circuit with narrow operating frequency band and resonant power converter
EP3577752A1 (en) Dc-dc converter and control method
CN102948057A (zh) 两级共振转换器
CN105141134A (zh) 一种开关电源和控制该开关电源的方法
Do Asymmetrical full-bridge converter with high-voltage gain
JP2017229163A (ja) 電力変換装置
KR102344534B1 (ko) 전력변환부
CN104218813A (zh) 电感电容复合利用的级联型谐振dc-dc变换电路
TWI406485B (zh) 一種交錯式轉換器
TWI489750B (zh) 高效率可逆式單輸入多輸出直流轉換器
KR20140091191A (ko) 단일 전력단 교류/직류 컨버터
Kim et al. Double-ended active-clamp forward converter with low DC offset current of transformer
CN215934730U (zh) 一种高升压比的dc-dc变换器
KR101069227B1 (ko) 공진형 소프트 스위칭 부스트 컨버터
Lu et al. Design and implementation of a bidirectional DC-DC forward/flyback converter with leakage energy recycled
CN203608084U (zh) 具有低纹波的四开关升降压变换器
TWI501527B (zh) 單輔助開關之交錯式高升壓比柔切式轉換器
Han et al. A new full-bridge converter with phase-shifted coupled inductor rectifier
Choi et al. A new APWM half-bridge converter with enhanced zero-voltage-switching range in wide input voltage range
Nayanasiri et al. Soft-switching single inductor current-fed push-pull converter for PV applications

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140617

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150703

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee