KR101073598B1 - Multi-parallel Zero-Voltage Switching DC-DC converter and control method therefor - Google Patents
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Abstract
다중 병렬형 영전압 스위치형 풀 브릿지 직류-직류 변환기 및 그 제어방법이개시된다. 본 발명에 따른 다중 병렬형 영전압 스위치형 풀 브릿지 직류-직류 변환기는, 복수의 풀 브릿지 직류-직류 변환기가 병렬로 연결된 다중 병렬형 영전압 스위치형 직류-직류 변환기에 있어서, 인접하는 각각의 풀 브릿지 직류-직류 변환기에 대하여, 전방향의 풀 브릿지 직류-직류 변환기의 지상 레그 및 후방향의 풀 브릿지 직류-직류 변환기의 진상 레그를 동일하게 동작시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Disclosed are a multiple parallel zero voltage switch type full bridge DC-DC converter and a control method thereof. The multi-parallel zero voltage switch type full-bridge DC-DC converter according to the present invention is a multi-parallel zero voltage switch type DC-DC converter in which a plurality of full bridge DC-DC converters are connected in parallel, each adjacent pool. The bridge DC-DC converter is characterized in that it comprises a control unit which operates the ground leg of the full-bridge full-bridge DC-DC converter in the forward direction and the forward leg of the full-bridge DC-DC converter in the backward direction.
병렬형 영전압 풀 브릿지, 직류-직류 변환기, 지상 레그, 진상 레그 Parallel zero voltage full bridge, DC-DC converters, ground legs, fastening legs
Description
본 발명의 실시예는 다중 병렬형 영전압 스위치형 풀 브릿지 직류-직류 변환기 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 다수의 직류-직류 변환기를 병렬로 접속하여 사용하는 경우에 추가되는 레그들에서의 도통 손실을 줄여주며, 프리휠링 구간에서의 순환전류를 상쇄시켜 도통손실을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 병렬연결을 위해 추가되는 레그들에서 거의 모든 부하 범위에서 영전압 스위칭이 가능한 다중 병렬형 영전압 스위치형 풀 브릿지 직류-직류 변환기 및 그 제어방법에 관한 것이다.Embodiment of the present invention relates to a multi-parallel zero voltage switch type full bridge DC-DC converter and a control method thereof, and the loss of conduction in legs added when multiple DC-DC converters are connected in parallel. Multi-parallel zero voltage switch type, which reduces the loss of conduction by canceling the circulating current in the freewheeling section, and allows zero voltage switching over almost any load range in the additional legs for parallel connection. A full bridge DC-DC converter and a control method thereof.
일반적으로 직류-직류 변환기는 입력되는 직류를 일단 교류로 변환한 다음에 변압기로 승압 또는 강압하여 정류함으로써 직류 전압을 변압하는 장치로서, 현재 풀 브릿지 직류-직류 변환기인 위상전이 영전압 스위칭형 풀 브릿지(Zero Voltage Switching Full Bridge: ZVS FB) 직류-직류 변환기가 주로 사용되고 있다.In general, a DC-DC converter is a device that transforms a DC voltage by converting an input DC into AC and then rectifying by stepping up or down with a transformer. A phase-transition zero-voltage switching type full bridge, which is currently a full bridge DC-DC converter. (Zero Voltage Switching Full Bridge: ZVS FB) DC-DC converters are mainly used.
대용량의 직류-직류 변환기가 필요한 경우, 일반적으로 동일한 직류-직류 변 환기를 다수 병렬로 접속하여 사용한다. 이때, 병렬로 연결하여 사용할 시 각 변환기의 위상에 차이를 두면 좋은 고주파 특성을 얻을 수 있다. 고주파 특성 이외에 효율 및 영전압 스위칭이 확보되는 범위는 단독 운전할 때와 거의 동일하다.When large DC-DC converters are required, the same DC-DC converters are generally connected in parallel. At this time, when the parallel connection is used, it is possible to obtain good high frequency characteristics by putting a difference in the phase of each converter. In addition to the high frequency characteristics, the range in which efficiency and zero voltage switching are ensured is almost the same as in a single operation.
도 1은 일반적인 영전압 스위칭형 직류-직류 변환기를 나타낸다. 여기서, 좌측에 있는 스위치 소자(Su1, Sd1)는 진상 레그(leading)라고 명명하고, 우측의 레그는 지상 레그(lagging leg)라고 명명한다.1 shows a general zero voltage switching type DC-DC converter. Here, it is labeled as the switching element (S u1, S d1) is the fast leg (leading) and named as the leg on the right side is the ground leg (lagging leg) on the left side.
일반적인 영전압 스위칭형 직류-직류 변환기의 스위칭 특징을 간단히 살펴보면, 출력 전압의 제어를 위해 개폐신호의 위상을 도 2에 도시한 바와 같이 변이(Shift)시켜 게이트에 인가하게 되는데, 이때 지상레그는 진상레그에 비해 DT만큼 지연되어 동작된다. Briefly, the switching characteristics of a general zero-voltage switching DC-DC converter are shifted and applied to the gate as shown in FIG. 2 to control the output voltage. It is delayed by DT compared to legs.
도 2에서 (1)은 진상 레그 천이(leading leg transition)이라고 부르며, 이 천이에서는 누설 인덕턴스 L lk 에 저장된 에너지만으로 스위치 양단의 전압을 반대편 레일 전압으로 만들어 줄 수 있으므로 충분한 전류가 흐르지 않으면 영전압 스위칭이 일어나지 않는다. 그리고 하나의 스위치를 끄고 반대편 스위치를 켜는 시기는 전압이 완전히 바뀌고 전류는 방향을 바꾸기 전이어야 하므로 그 timing도 매우 까다롭다. In Fig. 2, (1) is called a leading leg transition, and in this transition, the voltage across the switch can be made the opposite rail voltage only by the energy stored in the leakage inductance L lk , so that if a sufficient current does not flow, zero voltage switching This does not happen. The timing is very tricky because when one switch is turned off and the other switch is turned on, the voltage must be completely changed and the current must be before changing direction.
도 2에서 (2)는 지상 레그 천이(lagging leg transition)이라고 부르며, 진상레그 천이와는 달리 L lk 에 저장된 에너지만 아니라 L f 에 저장된 에너지도 천이에 기여하므로 항상 영전압 스위칭이 가능하다고 볼 수 있다. 그리고 이 천이에서는 전압만 변할 뿐 전류는 그 방향을 바꾸지 않는다. 즉, 그 후 켜야 할 반대편 소자의 역병렬 다이오드로 전류가 흐르므로 timing은 매우 자유롭다. In Figure 2 (2) are called ground leg transition (lagging leg transition), so the fast leg transition and contribute to the energy is also transition stored in L f, not only the energy stored in L lk otherwise be found that it is always possible ZVS have. And in this transition, only the voltage changes, but the current does not change its direction. That is, timing flows very freely because current flows through the anti-parallel diode of the opposite device that needs to be turned on afterwards.
영전압 스위칭 직류-직류 변환기의 또 다른 특징은, 도 2에서 (3)으로 표시된 프리휠링(free-wheeling) 구간에서는 전류는 흐르되 전압이 영이므로 1차에서 2차로 전력은 전달되지 않는다.Another feature of the zero-voltage switching DC-DC converter is that in the free-wheeling section indicated by (3) in FIG. 2, current flows but power is not transferred from primary to secondary since the voltage is zero.
한편, 절연변압기를 사용하는 대용량의 직류-직류 변환기에서 스위칭 손실과 도통손실을 줄이려는 많은 노력이 있어 왔다. 스위칭 손실은 보조회로의 도움 없이 영전압 스위칭을 이용하여 줄일 수 있다. 그러나, 영전압 스위칭은 넓은 범위에서 얻기가 용이하지 않다는 문제점이 있다. On the other hand, many efforts have been made to reduce switching loss and conduction loss in a large-capacity DC-DC converter using an isolation transformer. Switching losses can be reduced by using zero voltage switching without the aid of auxiliary circuits. However, there is a problem that zero voltage switching is not easy to obtain in a wide range.
또한, 도통 손실을 줄이기 위하여 여러 가지 보조 회로를 사용하는 회로들이 고안되어 왔으나 보조회로의 삽입에 의한 손실의 증가로 총 손실은 그다지 줄일 수 없는 문제점이 있다.In addition, circuits using various auxiliary circuits have been devised to reduce the conduction loss, but there is a problem that the total loss cannot be reduced so much due to the increase of the loss caused by the insertion of the auxiliary circuit.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다수의 직류-직류 변환기를 병렬로 접속하여 사용하는 경우에 추가되는 레그들에서의 도통 손실을 줄여주며, 프리휠링 구간에서의 순환전류를 상쇄시켜 도통손실을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 병렬연결을 위해 추가되는 레그들에서 거의 모든 부하 범위에서 영전압 스위칭이 가능한 다중 병렬형 영전압 스위치형 풀 브릿지 직류-직류 변환기 및 그 제 어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and reduces the conduction loss in the legs added when a plurality of DC-DC converters are connected in parallel, and the conduction by canceling the circulating current in the freewheeling section. In addition to reducing losses, it is also possible to provide a multi-parallel zero voltage switched full-bridge DC-DC converter and its control method capable of zero voltage switching in almost all load ranges in the additional legs for parallel connection. The purpose.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 병렬형 영전압 스위치형 풀 브릿지 직류-직류 변환기는, 복수의 풀 브릿지 직류-직류 변환기가 병렬로 연결된 다중 병렬형 영전압 스위치형 직류-직류 변환기에 있어서, 인접하는 각각의 풀 브릿지 직류-직류 변환기에 대하여, 전방향의 풀 브릿지 직류-직류 변환기의 지상 레그 및 후방향의 풀 브릿지 직류-직류 변환기의 진상 레그를 동일하게 동작시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Multi-parallel zero voltage switch type full bridge DC-DC converter according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a multi-parallel zero voltage switch type DC is connected to a plurality of full bridge DC-DC converter in parallel In the direct current converter, for each adjacent full bridge direct current direct current converter, a control unit which operates the ground leg of the forward full bridge direct current direct current converter and the forward leg of the forward full bridge direct current direct current converter in the same manner. Characterized in that it comprises a.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 병렬형 영전압 스위치형 풀 브릿지 직류-직류 변환기는, DC(Direct Current) 입력전압의 포지티브(positive) 단자에 일단이 연결된 복수의 제1 스위치; DC 입력전압의 네거티브(negative) 단자에 일단이 연결된 복수의 제2 스위치; 및 각각의 제1 스위치의 타단과 각각의 제2 스위치의 타단이 일대일로 연결된 각각의 접점들 사이에 연결되며, 제1 스위치 및 제2 스위치의 개폐동작에 따라 1차측의 전류와 전압을 2차측에 유도하는 복수의 고주파 변압기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another exemplary embodiment of the present invention, a multiple parallel zero voltage switch type full bridge DC-DC converter includes a plurality of first ends connected to a positive terminal of a direct current (DC) input voltage. 1 switch; A plurality of second switches having one end connected to a negative terminal of the DC input voltage; And the other end of each of the first switches and the other end of each of the second switches are connected between the respective contacts connected in a one-to-one manner, and the current and the voltage of the primary side according to the opening and closing operations of the first switch and the second switch are connected to the secondary side. It characterized in that it comprises a plurality of high-frequency transformer to induce to.
여기서, 다중 병렬형 영전압 스위치형 풀 브릿지 직류-직류 변환기는, 각각의 제1 스위치 및 각각의 제2 스위치에 대한 온/오프를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.Here, the multi-parallel zero voltage switch type full bridge DC-DC converter may further include a controller for controlling on / off of each first switch and each second switch.
이 경우, 제어부는, 제1 스위치 및 제2 스위치가 일대일로 연결되어 형성되 는 복수의 레그 중, 후방향의 레그의 동작이 전방향의 레그의 동작에 대해 소정시간 뒤지도록 각각의 제1 스위치 및 각각의 제2 스위치를 제어하는 것이 바람직하다.In this case, the controller may include each of the first switch and the first switch and the second switch in a one-to-one connection, such that each of the first switch and the rear leg of the leg move forwards a predetermined time with respect to the leg of the forward leg. It is desirable to control each second switch.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 다중 병렬형 영전압 스위치형 직류-직류 변환기의 제어방법은, DC 입력전압의 포지티브 단자에 일단이 연결된 복수의 제1 스위치, DC 입력전압의 네거티브 단자에 일단이 연결된 복수의 제2 스위치, 및 각각의 제1 스위치의 타단과 각각의 제2 스위치의 타단이 일대일로 연결된 각각의 접점들 사이에 연결되며 제1 스위치 및 제2 스위치의 개폐동작에 따라 1차측의 전류와 전압을 2차측에 유도하는 복수의 고주파 변압기를 구비한 다중 병렬형 영전압 스위치형 직류-직류 변환기의 제어방법에 있어서, 제1 스위치 및 제2 스위치가 일대일로 연결되어 형성되는 복수의 레그 중 임의의 레그 내에 있는 제1 스위치를 턴온하는 단계; 및 복수의 고주파 변압기 중 턴온되는 제1 스위치에 일단이 연결된 고주파 변압기의 타단에 연결된 레그 내의 제1 스위치를 소정시간 뒤진 시간에 턴온하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a control method of a multi-parallel zero voltage switch type DC-DC converter according to an embodiment of the present invention includes a plurality of first switches and DC input voltages of which one end is connected to a positive terminal of a DC input voltage. A plurality of second switches, one end of which is connected to the negative terminal, and the other end of each of the first switch and the other end of each of the second switch is connected between the one-to-one contact and the opening and closing operation of the first switch and the second switch In the control method of a multi-parallel zero voltage switch type DC-DC converter having a plurality of high frequency transformers for inducing current and voltage of the primary side to the secondary side, the first switch and the second switch are connected one-to-one. Turning on a first switch within any of the plurality of legs formed; And turning on the first switch in the leg connected to the other end of the high frequency transformer, one end of which is connected to the first switch to be turned on among the plurality of high frequency transformers, at a time delayed by a predetermined time.
여기서, 다중 병렬형 영전압 스위치형 직류-직류 변환기의 제어방법은, 동일한 레그 내에 있는 제1 스위치 및 제2 스위치를 교번적으로 온/오프 제어하는 것이 바람직하다.Here, in the control method of the multi-parallel zero voltage switch type DC-DC converter, it is preferable to alternately turn on / off the first switch and the second switch in the same leg.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 다수의 직류-직류 변환기를 병렬로 접속하여 사용하는 경우에 추가되는 레그들에서의 도통 손실을 줄여주며, 프리휠링 구간에서의 순환전류를 상쇄시켜 도통손실을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 병렬연결을 위해 추가되는 레그들에서 거의 모든 부하 범위에서 영전압 스위칭이 가능하게 된다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, when the plurality of DC-DC converters are connected in parallel, the conduction loss in the legs added is reduced, and the circulating current in the freewheeling period is canceled. In addition to reducing conduction losses, zero voltage switching is possible over almost all load ranges in the additional legs for parallel connection.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but between components It will be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 병렬형 영전압 스위칭형 풀 브릿지 직류-직류 변환기를 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating a multiple parallel zero voltage switching type full bridge DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 다중 병렬형 영전압 스위칭형 풀 브릿지 직류-직류 변환기는, 복수의 풀 브릿지 직류-직류 변환기가 병렬로 연결된다. 이때, 제어부(도시하지 않음)는, 인접하는 각각의 풀 브릿지 직류-직류 변환기에 대하여 점선으로 표시한 부분과 같이 전방향의 풀 브릿지 직류-직류 변환기의 지상 레그 및 후방향의 풀 브릿지 직류-직류 변환기의 진상 레그를 동일하게 동작시킨다. Referring to the drawings, in the multiple parallel zero voltage switching type full bridge DC-DC converter, a plurality of full bridge DC-DC converters are connected in parallel. At this time, the control unit (not shown) is a ground leg of the full bridge DC-DC converter in the forward direction and the full bridge DC-DC in the backward direction as shown by a dotted line for each adjacent full bridge DC-DC converter. Operate the forward legs of the transducer in the same way.
여기서, 각각의 풀 브릿지 직류-직류 변환기의 접속 단자 A1 및 B1과, 접속 단자 A2 및 B2의 사이에는 각각 도 4의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같은 고주파 변압기가 연결되어 있다.Here, a high frequency transformer as shown in Figs. 4A and 4B is connected between the connection terminals A1 and B1 of each full bridge DC-DC converter and the connection terminals A2 and B2, respectively.
각각의 풀 브릿지 직류-직류 변환기는, 고주파 변압기의 출력 전압의 제어를 위해 개폐신호의 위상을 변이시켜 게이트에 인가하게 되는데, 지상 레그에 위치하는 한 쌍의 스위치의 게이트 신호들이 진상 레그에 위치하는 한 쌍의 스위치의 게이트 신호들에 대하여 지연시간(DT: Delay Time)을 갖게 된다. 이러한 지연시간 동안에 진상 레그의 각각의 스위치의 역병렬 다이오드를 통하여 저 임피던스 통로가 만들어지게 되며, 고주파 변압기의 1차측 누설 인덕턴스 내에 저장된 에너지는 저 임피던스 통로를 통해 순환하게 된다. 또한, 누설 인덕턴스 내에 저장된 에너지는 지상 레그의 각각의 스위치에 설치된 기생 커패시터 내에 저장된 에너지를 방전시키는 데 사용되며, 이것이 각각의 스위치들이 영전압 스위칭 동작을 하도록 한다.Each full-bridge DC-DC converter is applied to the gate by shifting the phase of the switching signal to control the output voltage of the high frequency transformer, the gate signal of a pair of switches located on the ground leg is located in the forward leg Delay time (DT) is applied to the gate signals of the pair of switches. During this delay, a low impedance path is created through the anti-parallel diode of each switch in the fastening leg, and the energy stored in the primary leakage inductance of the high frequency transformer is circulated through the low impedance path. In addition, the energy stored in the leakage inductance is used to discharge the energy stored in the parasitic capacitor installed in each switch of the ground leg, which causes each switch to perform a zero voltage switching operation.
이때, 각각의 고주파 변압기로 유입되는 전류를 i1 및 i2라고 하면, 전방향의 풀 브릿지 직류-직류 변환기의 지상 레그와 후방향의 풀 브릿지 직류-직류 변환기의 진상 레그를 동일하게 동작시킬 경우에 두 레그는 하나로 합할 수도 있다. 하나로 결합된 레그에서 스위칭이 일어나면, 전방향의 풀 브릿지 직류-직류 변환기에서는 지상 레그 천이로 전류의 변화가 거의 없다. 그러므로, 전방향 풀 브릿지 직류-직류 변환기에서의 스위칭 양단 전압은 확실히 반대편 레일의 전압까지 변할 수 있고, 후방향 풀 브릿지 직류-직류 변환기에서는 진상 레그 천이이므로 전류가 급격히 변하지만 합성전류가 다이오드로 흐르는 구간이 길어져 타이밍에도 매우 큰 여우가 생긴다. At this time, if the current flowing into each high frequency transformer is i 1 and i 2 , when the ground leg of the full bridge DC-DC converter in the forward direction and the forward leg of the full bridge DC-DC converter in the backward direction are operated in the same manner. The two legs can be combined into one. When switching takes place in a single leg, there is little change in current due to the ground leg transition in a full-bridge full-bridge DC-DC converter. Therefore, the voltage across the switching in the omni-directional full bridge DC-DC converter can be surely changed to the voltage of the opposite rail, and in the backward full bridge DC-DC converter the current changes rapidly because of the forward leg transition, but the composite current flows into the diode. The length of the section is very long, so there is a very large fox in the timing.
천이가 끝나면 전방향 풀 브릿지 직류-직류 변환기는 프리휠링 구간이며, 후방향 풀 브릿지 직류-직류 변환기는 파워링(powering) 구간에서 양 변압기로부터 스위치 소자로 흐르는 전류는 서로 방향이 반대가 되어 서로 상쇄된다. 이와 같은 동작에 의해 도통 손실이 감소한다. 각각의 풀 브릿지 직류-직류 변환기에 의한 전류 파형은 도 5에 도시한 바와 같다.At the end of the transition, the forward full-bridge DC-DC converter is in the freewheeling section, and in the powering section, the currents flowing from both transformers to the switch element are reversed and canceled each other. do. This operation reduces the conduction loss. The current waveform by each full bridge DC-DC converter is as shown in FIG.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 병렬형 영전압 스위칭형 직류-직류 변환기를 나타낸 도면이다. 6 is a diagram illustrating a multiple parallel zero voltage switching type DC-DC converter according to another embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 다중 병렬형 영전압 스위칭형 직류-직류 변환기는, DC(Direct Current) 입력전압의 포지티브(positive) 단자에 일단이 연결된 복수의 제1 스위치(Su1, Su2, Su3,..., Sum), DC 입력전압의 네거티브(negative) 단자에 일단이 연결된 복수의 제2 스위치(Sd1, Sd2, Sd3,..., Sdm), 및 각각의 제1 스위치(Su1, Su2, Su3,..., Sum)의 타단과 각각의 제2 스위치(Sd1, Sd2, Sd3,...,Sdm)의 타단이 일대일로 연결된 각각의 접점들 사이에 연결되며, 제1 스위치(Su1, Su2, Su3,..., Sum) 및 제2 스위치(Sd1, Sd2, Sd3,...,Sdm)의 개폐동작에 따라 1차측의 전류와 전압을 2차측으로 유도하는 고주파 변압기(T1, T2, T3,...,Tm-1)를 포함한다. 여기서, 각각의 고주파 변압기(T1, T2, T3,...,Tm-1)는 도 7에 도시한 바와 같다. 이때, 각각의 변압기의 2차측에 연결되는 부하는 상황에 따라서 직렬, 병렬 또는 독립적으로 사용될 수 있다.Referring to the drawings, a multi-parallel zero voltage switching type DC-DC converter includes a plurality of first switches Su1, Su2, Su3, ... which have one end connected to a positive terminal of a DC (Direct Current) input voltage. , Sum), a plurality of second switches (Sd1, Sd2, Sd3, ..., Sdm) having one end connected to a negative terminal of the DC input voltage, and each of the first switches (Su1, Su2, Su3, ...). The other end of .., Sum and the other end of each of the second switches Sd1, Sd2, Sd3, ..., Sdm are connected between the contact points connected one-to-one, and the first switch Su1, Su2, Su3 , ..., Sum) and the high frequency transformers T1, T2, T3, which induce current and voltage of the primary side to the secondary side according to the opening and closing operations of the second switches Sd1, Sd2, Sd3, ..., Sdm. ..., Tm-1). Here, each of the high frequency transformers T1, T2, T3, ..., Tm-1 is as shown in FIG. At this time, the load connected to the secondary side of each transformer may be used in series, parallel or independently depending on the situation.
바람직하게는, 다중 병렬형 영전압 스위치형 직류-직류 변환기는, 각각의 제1 스위치(Su1, Su2, Su3,..., Sum) 및 제2 스위치(Sd1, Sd2, Sd3,...,Sdm)에 대한 온/오프를 제어하는 제어부(610)를 더 포함한다.Preferably, the multi-parallel zero voltage switch type DC-DC converter comprises each of the first switches Su1, Su2, Su3, ..., Sum and the second switches Sd1, Sd2, Sd3, ..., The
여기서, 제1 스위치(Su1, Su2, Su3,..., Sum) 및 제2 스위치(Sd1, Sd2, Sd3,...,Sdm)는 각각이 일대일로 연결되어 복수의 레그를 형성한다. 즉, 제1 스위치(Su1) 및 제2 스위치(Sd1)는 일대일로 연결되어 레그 1을 형성하며, 제2 스위치(Su2) 및 제2 스위치(Sd2)는 일대일로 연결되어 레그 2를 형성한다. 이외의 다른 제1 스위치 및 제2 스위치도 마찬가지이다.Here, the first switches Su1, Su2, Su3, ..., Sum and the second switches Sd1, Sd2, Sd3, ..., Sdm are each connected one-to-one to form a plurality of legs. That is, the first switch Su1 and the second switch Sd1 are connected one-to-one to form a
제어부(610)는 제1 스위치(Su1, Su2, Su3,..., Sum) 및 제2 스위치(Sd1, Sd2, Sd3,...,Sdm)의 각각이 일대일로 연결되어 형성된 복수의 레그 중, 후방향의 레그의 동작이 전방향의 레그의 동작에 대해 소정시간 뒤지도록 각각의 제1 스위치(Su1, Su2, Su3,..., Sum) 및 각각의 제2 스위치(Sd1, Sd2, Sd3,...,Sdm)를 온/ 오프 제어한다. 즉, 도 8에 도시한 바와 같이, 레그 2는 레그 1에 대해 지연시간(DT)만큼 뒤지도록 동작시키며, 레그 3는 레그 2에 대해 지연시간(DT)만큼 뒤지도록 동작시킨다. 이하, 다른 레그에 대해서도 마찬가지이다.The
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 병렬형 영전압 스위치형 직류-직류 변환기의 제어방법을 나타낸 흐름도이다. 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다중 병렬형 영전압 스위치형 직류-직류 변환기의 제어방법을 상세하게 설명한다.9 is a flowchart illustrating a control method of a multiple parallel zero voltage switch type DC-DC converter according to an exemplary embodiment of the present invention. 8 and 9 will be described in detail a control method of a multi-parallel zero voltage switch type DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
다수의 풀 브릿지 직류-직류 변환기가 병렬로 접속된 다중 병렬형 영전압 스위치형 직류-직류 변환기에 대하여, 먼저 가장 좌측의 레그 1을 동작시킨다. 즉, 레그 1의 제1 스위치(Su1)를 턴온시킨다(S901). 그러나, 우선적으로 턴온되는 스위치는 이에 한정된 것이 아니며, 임의의 레그를 선택하고 그 레그 내에 있는 제1 스위치를 턴온할 수도 있다. 또한, 제1 스위치를 턴온하는 대신에 제2 스위치를 먼저 턴온할 수도 있다.For a multiple parallel zero voltage switch type DC-DC converter in which a plurality of full bridge DC-DC converters are connected in parallel, the first
가장 좌측의 레그 1 내의 제1 스위치(Su1)가 턴온되면, 레그 1의 제1 스위치(Su1)의 턴온보다 소정시간(DT) 뒤진 시간에, 레그 1에 인접하여 후방향에 위치하는 레그 2 내의 제1 스위치(Su2)를 턴온시킨다(S903).When the first switch Su1 in the
또한, 레그 2 내의 제1 스위치(Su2)가 턴온된 후, 레그 2의 제1 스위치(Su2)의 턴온보다 소정시간(DT) 뒤진 시간에, 레그 2와 인접하여 후방향에 위치하는 레그 3 내의 제1 스위치(Su3)를 턴온시킨다. 이와 같은 방식으로 인접하는 후방향의 레그 내의 제1 스위치(Su4, Su5,...,Sum)가 순차적으로 턴온된다.In addition, after the first switch Su2 in the
한편, 각각의 동일한 레그 내의 제1 스위치(Su1, Su2, Su3,..., Sum) 및 제2 스위치(Sd1, Sd2, Sd3,...,Sdm)는 서로 교번적으로 온/오프 제어되는 것이 바람직하다. 즉, 동일한 레그 내의 제1 스위치가 턴온된 경우에는 제2 스위치는 턴오프 상태로 유지되며, 제2 스위치가 턴온된 경우에는 제1 스위치는 턴오프 상태로 유지되는 것이 바람직하다.On the other hand, the first switch (Su1, Su2, Su3, ..., Sum) and the second switch (Sd1, Sd2, Sd3, ..., Sdm) in each same leg are alternately turned on / off control It is preferable. That is, when the first switch in the same leg is turned on, it is preferable that the second switch is turned off, and when the second switch is turned on, the first switch is preferably turned off.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이 동일한 레그 내의 제1 스위치 및 제2 스위치는 동시에 온/오프 전환될 수도 있다. 즉, 레그 1 내의 제1 스위치(Su1)가 턴오프되면서 동시에 제2 스위치(Sd1)이 턴온될 수도 있다(S905). 도 8에는 제1 스위치의 턴온을 양의 방향으로, 제2 스위치의 턴온을 음의 방향으로 도시하였다.In addition, as illustrated in FIG. 8, the first switch and the second switch in the same leg may be simultaneously turned on / off. That is, while the first switch Su1 in the
마찬가지로, 레그 1에 인접한 레그 2의 제1 스위치(Su2)가 턴오프되는 경우, 레그 2의 제2 스위치(Sd2)의 턴온이 동시에 이루어질 수도 있다(S907). 이와 같은 방식으로, 턴온의 경우와 마찬가지로 턴오프의 경우도 전방향에서 후방향으로 순차적으로 진행된다.Similarly, when the first switch Su2 of the
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램 으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. In other words, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively operated in combination with one or more. In addition, although all of the components may be implemented in one independent hardware, each or all of the components may be selectively combined to perform some or all functions combined in one or a plurality of hardware. It may be implemented as a computer program having a. Codes and code segments constituting the computer program may be easily inferred by those skilled in the art. Such a computer program may be stored in a computer readable storage medium and read and executed by a computer, thereby implementing embodiments of the present invention. The storage medium of the computer program may include a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, and the like.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, the terms "comprise", "comprise" or "having" described above mean that the corresponding component may be inherent unless specifically stated otherwise, and thus excludes other components. It should be construed that it may further include other components instead. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Terms used generally, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위 가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
도 1은 일반적인 영전압 스위칭형 직류-직류 변환기를 나타낸다. 1 shows a general zero voltage switching type DC-DC converter.
도 2는 도 1의 영전압 스위치형 직류-직류 변환기의 동작 파형을 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an operating waveform of the zero voltage switch type DC-DC converter of FIG. 1.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 병렬형 영전압 스위치형 풀 브릿지 직류-직류 변환기를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a multiple parallel zero voltage switch type full bridge DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 다중 병렬형 영전압 스위치형 풀 브릿지 직류-직류 변환기에 사용되는 고주파 변압기의 예를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an example of a high frequency transformer used in the multiple parallel zero voltage switch type full bridge DC-DC converter of FIG. 3.
도 5는 도 3의 다중 병렬형 영전압 스위치형 풀 브릿지 직류-직류 변환기에 의한 전류 파형을 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a current waveform by the multiple parallel zero voltage switch type full bridge DC-DC converter of FIG. 3.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 병렬형 영전압 스위치형 풀 브릿지 직류-직류 변환기의 예를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating an example of a multiple parallel zero voltage switch type full bridge DC-DC converter according to another embodiment of the present invention.
도 7은 도 6의 다중 병렬형 영전압 스위치형 풀 브릿지 직류-직류 변환기에 사용되는 고주파 변압기의 예를 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating an example of a high frequency transformer used in the multiple parallel zero voltage switch type full bridge DC-DC converter of FIG. 6.
도 8은 도 6의 각각의 레그의 파형을 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating waveforms of each leg of FIG. 6.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다중 병렬형 영전압 스위치형 풀 브릿지 직류-직류 변환기의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a control method of a multiple parallel zero voltage switch type full bridge DC-DC converter according to an exemplary embodiment of the present invention.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6310785B1 (en) | 1999-09-01 | 2001-10-30 | Regents Of The University Of Minnesota | Zero voltage switching DC-DC converter |
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Patent Citations (4)
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---|---|---|---|---|
US6310785B1 (en) | 1999-09-01 | 2001-10-30 | Regents Of The University Of Minnesota | Zero voltage switching DC-DC converter |
US6567278B2 (en) | 2001-07-16 | 2003-05-20 | Cp Automation S.A. | Electrical power supply suitable in particular for DC plasma processing |
US7023718B2 (en) | 2002-11-14 | 2006-04-04 | Richtek Technology Corp. | Two-phase driver and driving method |
KR100782104B1 (en) * | 2006-08-29 | 2007-12-04 | 한국전기연구원 | Inverter circuit for scanning backlight |
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