KR101240236B1 - 폴리실리콘 제조장치를 위한 전원공급장치용 벅 컨버터 - Google Patents

폴리실리콘 제조장치를 위한 전원공급장치용 벅 컨버터 Download PDF

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류홍제
김종수
임근희
장성록
김정희
오세욱
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에이디알엠테크놀로지 주식회사
한국전기연구원
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Abstract

본 발명은 전원공급장치용 벅 컨버터에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나 이상의 스위치부(110)의 일단은 인가되는 제1전원의 양극에 연결되고, 상기 스위치부(110)의 타단은 인덕터(150) 및 상기 제1전원의 음극과 연결된 다이오드(130)에 연결되는 적어도 하나 이상의 P 스택부(100); 하나 이상의 다이오드(230)의 일단은 인가되는 제2전원의 양극에 연결되고, 상기 다이오드(230)의 타단은 인덕터(250) 및 상기 제2전원의 음극과 연결된 스위치부(210)에 연결되며, 상기 P 스택부(100)와 동일한 개수의 N 스택부(200); 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200) 서로 간의 전기적 접속방식을 제어하는 스택 결선 제어부(300); 및 상기 P 스택부(100)측 인덕터(150)와 하나 이상의 부하(500) 서로 간의 전기적 접속방식 및 N 스택부(200)측 인덕터(250)와 상기 부하(500) 서로 간의 전기적 접속방식을 제어하는 부하 결선 제어부(400);를 포함하여 구성되고, 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-온 제어되면 상기 P 스택부의 스위치부(110) 및 상기 N 스택부의 스위치부(210)가 도통되고, 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-오프 제어되면 상기 P 스택부의 다이오드(130) 및 상기 N 스택부의 다이오드(230)가 도통되도록 함으로써, P 스택부 및 N 스택부에 인가되는 전원의 크기와 상관없이 정격 전압이 낮은 스위치부 또는 다이오드를 사용할 수 있게 되고, 각각의 스위치부 또는 다이오드에 걸리는 전압이 균등하게 분배되도록 제어할 수 있으며, 불안정한 비선형 부하에 대해서도 입력단의 역률을 높이고 안정적이면서도 고효율의 출력을 얻어낼 수 있다.

Description

폴리실리콘 제조장치를 위한 전원공급장치용 벅 컨버터 {Buck Converter For Power Supply Device For Polysilicon Manufacturing Device}
본 발명은 전원공급장치용 벅 컨버터로서, 더욱 상세하게는 적어도 하나 이상의 P 스택부 및 N 스택부 각각에 인가되는 전원에 대하여 P 스택부 및 N 스택부의 턴-온 제어시에는 각 스택부의 스위치부가 도통되고, 턴-오프 제어시에는 각 스택부의 다이오드가 도통되는 전원공급장치용 벅 컨버터에 관한 것이다.
본 발명의 출원인은 종래에 한국등록특허 제10-0966515호에서 개시하고 있는 내용을 등록받은 바 있다.
한국등록특허 제10-0966515호에서 개시하고 있는 폴리실리콘 제조장치용 전원공급장치의 경우, 한국등록특허 제10-0966515호의 도 2를 참고하면 변압부로부터 제1,2 스위치부로 인가되는 전압이 최대 1,700V 정도까지 올라가는 현상이 발생하게 된다.
한국등록특허 제10-0966515호의 전원공급장치에서 제2 스위치부에 입력전원이 직렬로 인가되도록 제어하여 사용하는 경우, 제2 스위치부에 배치되는 IGBT 또는 다이오드는 인가되는 입력전원(최대 1,700V)을 견딜 수 있는 정격전압이 높은 소자여야만 한다. 그러나, 이러한 고사양 IGBT 또는 다이오드는 도전 손실 및 스위칭 손실에 따른 발열이 발생하여 방열 장치가 추가적으로 필요할 뿐만 아니라 전체 전원공급장치의 효율을 저하시키는 문제가 있었다.
또는 한국등록특허 제10-0966515호의 전원공급장치에서 제2 스위치부에 입력전원이 병렬로 인가되도록 제어하여 사용하는 경우, 제2 스위치부에 배치되는 IGBT 또는 다이오드가 입력전원이 직렬로 인가될 때만큼 정격 전압이 높은 소자일 필요는 없게 된다. 그러나, 이 경우에도 직렬 연결된 IGBT 또는 다이오드에 동일한 전압이 인가되지 않는 문제가 발생함에 따라 소자간의 전압 불균형이 생기게 된다. 즉, 정격 전압 이상의 전압이 인가된 소자는 파손되는 문제가 발생하게 되었다. 이같은 문제를 해결하기 위해 직렬 연결된 IGBT 또는 다이오드에 대해 RC 혹은 RCD 스너버(snubber)를 연결할 수 있지만, 이들은 추가적인 손실을 발생시켜 전체 전원공급장치의 효율을 저하시킨다는 점 및 대용량 전원공급장치에 적용이 어렵다는 점에서 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해서, 제2 스위치부에 입력전원이 인가될 때 직렬 또는 병렬로 연결되는 것과는 상관없이, 제2 스위치부 내에 배치된 복수 개의 IGBT 또는 다이오드 각각에 인가되는 전압이 균등하게 분배될 수 있는 전원공급장치용 벅 컨버터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 전원공급장치용 벅 컨버터는, 하나 이상의 스위치부(110)의 일단은 인가되는 제1전원의 양극에 연결되고, 상기 스위치부(110)의 타단은 인덕터(150) 및 상기 제1전원의 음극과 연결된 다이오드(130)에 연결되는 적어도 하나 이상의 P 스택부(100); 하나 이상의 다이오드(230)의 일단은 인가되는 제2전원의 양극에 연결되고, 상기 다이오드(230)의 타단은 인덕터(250) 및 상기 제2전원의 음극과 연결된 스위치부(210)에 연결되며, 상기 P 스택부(100)와 동일한 개수의 N 스택부(200); 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200) 서로 간의 전기적 접속방식을 제어하는 스택 결선 제어부(300); 및 상기 P 스택부(100)측 인덕터(150)와 하나 이상의 부하(500) 서로 간의 전기적 접속방식 및 N 스택부(200)측 인덕터(250)와 상기 부하(500) 서로 간의 전기적 접속방식을 제어하는 부하 결선 제어부(400);를 포함하여 구성되고, 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-온 제어되면 상기 P 스택부의 스위치부(110) 및 상기 N 스택부의 스위치부(210)가 도통되고, 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-오프 제어되면 상기 P 스택부의 다이오드(130) 및 상기 N 스택부의 다이오드(230)가 도통되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1전원은 3상 델타 결선형 전원이고, 상기 제2전원은 3상 Y 결선형 전원인 것을 특징으로 구성될 수 있다.
특히, 상기 스택 결선 제어부(300)는 하나의 스위치를 이용하여 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200) 서로 간의 전기적 접속방식을 직렬 또는 병렬 연결되도록 제어하는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 스택 결선 제어부(300)가 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)를 서로 직렬로 연결되도록 제어하고, 상기 부하 결선 제어부(400)의 제어에 의해 상기 P 스택부(100)측 인덕터(150) 및 N 스택부(200)측 인덕터(250)가 하나의 부하의 양단에 각각 연결되는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 하나의 부하에 대한 출력 전압이 440Vdc 이상이거나 출력 전류가 600A 미만이면 상기 스택 결선 제어부(300) 및 부하 결선 제어부(400)가 작동하는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
가장 바람직하게는, 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-온 제어되면 P 스택부(100)의 양극으로 들어온 전류는 P 스택부의 스위치부(110)를 거쳐 상기 하나의 부하로 전달된 후 N 스택부의 스위치부(210)를 거쳐 N 스택부(200)의 음극으로 나가도록 제어되고, 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-오프 제어되면 P 스택부(100)의 음극으로 들어온 전류는 P 스택부의 다이오드(130)를 거쳐 상기 하나의 부하로 전달된 후 N 스택부의 다이오드(230)를 거쳐 N 스택부(200)의 양극으로 나가도록 제어되는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 스택 결선 제어부(300)가 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)를 서로 직렬로 연결되도록 제어하고, 상기 부하 결선 제어부(400)의 제어에 의해 상기 P 스택부(100)측 인덕터(150) 및 N 스택부(200)측 인덕터(250)가 복수 개의 부하의 양단에 각각 연결되는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 부하 중 어느 하나에 대한 출력 전압이 230Vdc 이상에서 440Vdc 미만이거나 출력 전류가 600A 이상에서 1500A 미만이면 상기 스택 결선 제어부(300) 및 부하 결선 제어부(400)가 작동하는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
가장 바람직하게는, 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-온 제어되면 P 스택부(100)의 양극으로 들어온 전류는 P 스택부의 스위치부(110)를 거쳐 상기 복수 개의 부하로 전달된 후 N 스택부의 스위치부(210)를 거쳐 N 스택부의 음극으로 나가도록 제어되고, 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-오프 제어되면 P 스택부(100)의 음극으로 들어온 전류는 P 스택부의 다이오드(130)를 거쳐 상기 복수 개의 부하로 전달된 후 N 스택부의 다이오드(230)를 거쳐 N 스택부(200)의 양극으로 나가도록 제어되는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 스택 결선 제어부(300)가 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)를 서로 병렬로 연결되도록 제어하고, 상기 부하 결선 제어부(400)의 제어에 의해 상기 P 스택부(100)측 인덕터(150) 및 N 스택부(200)측 인덕터(250)가 복수 개의 부하의 양단에 각각 연결되는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 부하 중 어느 하나에 대한 출력 전압이 200Vdc 이상에서 230Vdc 미만이거나 출력 전류가 1500A 이상이면 상기 스택 결선 제어부(300) 및 부하 결선 제어부(400)가 작동하는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
가장 바람직하게는, 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-온 제어되면 P 스택부(100)의 양극으로 들어와 P 스택부의 스위치부(110)를 거친 전류와 N 스택부(200)의 양극에서 나온 전류는 상기 복수 개의 부하로 전달된 후 P 스택부(100)의 음극으로 나가거나 N 스택부의 스위치부(210)를 거쳐 N 스택부(200)의 음극으로 나가도록 제어되고, 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-오프 제어되면 P 스택부(100)의 음극으로 들어와 P 스택부의 다이오드(130)를 거친 전류와 N 스택부(200)의 양극에서 나온 전류는 상기 복수 개의 부하로 전달된 후 P 스택부(100)의 음극으로 나가거나 N 스택부의 다이오드(230)를 거쳐 N 스택부(200)의 양극으로 나가도록 제어되는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 스택 결선 제어부(300) 및 부하 결선 제어부(400)는 부하의 출력 값에 따라서 제어되는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
특히, 상기 P 스택부의 스위치부(110) 및 상기 N 스택부의 스위치부(210)를 조절하여 각 스위치부의 게이트 신호의 위상 및 듀티비를 변화시키고 출력 값을 제어하는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터를 이용하면, P 스택부 및 N 스택부에 인가되는 각각의 전원의 크기와 상관없이 정격 전압이 낮은 IGBT와 같은 스위치부 또는 다이오드를 사용할 수 있게 되고, 이를 통해 소자에서의 도전 손실이나 스위칭 손실이 줄어드는 장점이 있다.
또한, 하나 이상의 스위치부 또는 다이오드 각각에 걸리는 전압이 균등하게 분배되도록 제어할 수 있으며, 정격 전압이 낮은 스위치부 또는 다이오드를 사용함에 따라 불안정한 비선형 부하에 대해서도 입력단의 역률을 높이고 안정적이면서도 고효율의 출력을 얻어낼 수 있다.
나아가, 듀티비 및 위상 조절을 동시에 하여 출력단의 부하에 흐르는 전류의 리플을 감소시킬 수 있고, P 스택부 및 N 스택부 내의 각 스위치부 도통 손실 및 스위칭 손실을 더욱 줄일 수 있다는 장점이 있다.
아울러, 스택 결선 제어부 및 부하 결선 제어부를 부하의 출력 값에 따라서 제어함으로써, 다양한 상황에서 최적화되도록 회로 구성을 용이하게 변화시킬 수 있고, 스택 결선 제어부에서는 하나의 스위치만으로도 P 스택부 및 N 스택부 서로 간의 전기적 접속방식을 제어할 수 있어 비용 절감의 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터가 포함된 폴리실리콘 제조장치용 전원공급장치의 개략적인 회로도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 회로도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 제1동작상태를 나타내는 회로도 및 등가회로도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 제2동작상태를 나타내는 회로도 및 등가회로도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 제3동작상태를 나타내는 회로도 및 등가회로도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 제1동작상태를 나타내는 회로도이고,
도 7a는 도 3에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 제1동작상태와 관련된 그래프이고, 도 7b 내지 도 7d는 도 6에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 제1동작상태와 관련된 그래프이다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터에 대해 상세히 설명한다. 각 도면에서 도시된 소자 중 일부 동일한 소자에 대한 도면 부호는 표기하지 않았음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터가 포함된 폴리실리콘 제조장치용 전원공급장치의 개략적인 회로도이다. 본 발명에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터가 적용될 수 있는 장치는 한정되지 않으나, 폴리실리콘 제조장치에서 적용된 전원공급장치용 벅 컨버터에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 폴리실리콘 제조장치용 전원공급장치는 3상 델타 결선형 전원과 3상 Y 결선형 전원이 정류부(20)로 인가되는 것을 일정 시간동안 차단할 수 있는 스위칭부(10)와, 인가되는 전원에 대해 필터링 및 정류하는 정류부(20)와, 전류불평형이 일어날 경우 불평형을 보상해주는 IPT(Interphase Transformer, 30)와, 복수 개의 저항 및 캐패시터로 이루어져 변압된 전원을 평활화하는 DC 링크부(40)와, 3개의 P 스택부(D1, D2, D3)와, 3개의 N 스택부(Y1, Y2, Y3)와, 이들 스택부 서로 간의 전기적 접속방식을 제어하는 스택 결선 제어부(300)와, 서로 간의 전기적 접속방식을 제어하는 부하 결선 제어부(400)와, 복수 개의 부하(500)를 포함하여 구성될 수 있다.
스위칭부(10), 정류부(20), IPT(30) 및 DC 링크부(40)와 관련해서는 한국등록특허 제10-0966515호에서 개시하고 있는 내용으로부터 이해할 수 있고, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 회로도이며, 도 1 및 도 2를 참고하여 P 스택부(100), N 스택부(200), 스택 결선 제어부(300) 및 부하 결선 제어부(400)에 대하여 설명한다.
하나의 P 스택부(100) 및 하나의 N 스택부(200)를 묶어서 스택 모듈이라 한다면, 스택 모듈은 강압 변환 회로인 벅 컨버터(buck converter)로서 작동하게 된다. 여기서 스택 모듈을 구성하는 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)는, 도 1에 도시하는 D1과 Y1, D2와 Y2, D3와 Y3 중 어느 하나일 수 있다. 즉, P 스택부(100)를 나타내는 D1, D2, D3는 동일한 회로 구성을 이루고 있고, N 스택부(100)를 나타내는 Y1, Y2, Y3도 마찬가지이다.
P 스택부(100)는 하나 이상의 스위치부(110)와, 이와 동일한 개수의 다이오드(130)로 이루어지고, 본 발명에 따른 전압공급장치용 벅 컨버터는 적어도 하나 이상의 P 스택부(100)를 포함하여 구성된다. 하나 이상의 스위치부(110)의 일단은 P 스택부(100)에 인가되는 제1전원의 양극에 연결되고, 그 스위치부(110)의 타단은 인덕터(150) 및 제1전원의 음극과 연결된 다이오드(130)에 연결된다. P 스택부(100)에 스위치부(110)와 다이오드(130)가 각각 하나씩 배치되어 있을 수 있고, 도 2에서 도시한 바와 같이 스위치부(110)와 다이오드(130) 3쌍이 배치되어 있을 수 있다.으며, 이는 사용 용도, 원하는 출력 값 등을 고려하여 결정될 수 있다.
N 스택부(200)는 하나 이상의 스위치부(210)와, 이와 동일한 개수의 다이오드(230)로 이루어지고, 본 발명에 따른 전압공급장치용 벅 컨버터는 상술한 P 스택부(100)와 동일한 개수의 N 스택부(200)를 포함하여 구성된다. 하나 이상의 다이오드(230)의 일단은 N 스택부(200)에 인가되는 제2전원의 양극에 연결되고, 그 다이오드(230)의 타단은 인덕터(250) 및 제2전원의 음극과 연결된 다이오드(230)에 연결된다. N 스택부(200)에 스위치부(210)와 다이오드(230)가 각각 하나씩 배치되어 있을 수 있고, 도 2에서 도시한 바와 같이 스위치부(210)와 다이오드(230) 3쌍이 배치되어 있을 수 있다.
이처럼 P 스택부의 스위치부(110), 다이오드(130) 및 N 스택부의 스위치부(210), 다이오드(230)는 하나 이상의 개수로 다양하게 결정될 수 있다. 스위치부(110, 210)의 개수가 증가할수록 출력 측의 부하에 흐르는 전류 리플이 감소할 수 있고, 입력 측으로부터 흘러들어오는 전류는 각 스위치부로 나뉘어져 흐르게 되어 각 스위치부에서 발생되는 도통 손실도 줄어들게 된다. 다만, 스위치부(110, 210)의 개수가 증가할수록 게이트 구동회로 및 후술할 부하 결선 제어부(400)의 회로가 복잡해지므로, 개수는 사용 용도, 원하는 출력 값 등을 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.
P 스택부(100) 및 N 스택부(200)는 턴-온 또는 턴-오프 상태로 제어된다.
P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-온 제어되면 P 스택부의 스위치부(110) 및 N 스택부의 스위치부(210)가 도통되고, P 스택부의 다이오드(210) 및 N 스택부의 다이오드(230)에 전압이 균등하게 인가된다.
P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-오프 제어되면 P 스택부의 다이오드(210) 및 N 스택부의 다이오드(230)가 도통되고, P 스택부의 스위치부(110) 및 N 스택부의 스위치부(210)에 전압이 균등하게 인가된다.
여기서, P 스택부(100) 및 N 스택부(200) 내의 하나 이상의 스위치부(110, 210) 및 다이오드(130, 230)은 각각 동일한 정격 특성을 갖는 것이 바람직하다. 특히, 스위치부(110, 210)는 정격 전압이 동일한 IGBT, FET 등과 같은 소자이고, 다이오드(130, 230)도 서로 정격 전압이 동일한 소자인 것이 가장 바람직하다.
이때, P 스택부(100) 내의 스위치부(110) 및 다이오드(130)는 P 스택부(100)에 인가되는 제1전원을 견디는 정격 특성의 소자이고, N 스택부(200) 내의 스위치부(210) 및 다이오드(230)는 N 스택부(200)에 인가되는 제2전원을 견디는 정격 특성의 소자인 것이 가장 바람직하다. 즉, P 스택부(100) 및 N 스택부(200) 서로 간의 전기적 접속방식이 후술할 스택 결선 제어부(300)에 의해 제어되는 것과 상관없이 인가되는 입력전원을 견디는 정격 특성의 소자인 것이 가장 바람직하다.
덧붙여, P 스택부(100)에 인가되는 제1전원은 3상 델타 결선형 전원이고, N 스택부(200)에 인가되는 제2전원은 3상 Y 결선형 전원일 수 있다.
스택 결선 제어부(300)는 상술한 P 스택부(100) 및 N 스택부(200) 서로 간의 전기적 접속방식을 제어한다. 스택 결선 제어부(300)는 하나의 스위치(310)를 이용하여 P 스택부(100) 및 N 스택부(200) 서로 간의 전기적 접속방식을 직렬 또는 병렬 연결되도록 제어할 수 있고, P 스택부의 음극과 N 스택부의 양극 사이의 연결을 조절할 수 있는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 스택 모듈을 구성하는 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)는, 스위치(310)가 닫힌 상태인 경우 서로 직렬 연결 상태가 되고, 스위치(310)가 열린 상태인 경우 서로 병렬 연결 상태가 될 수 있다.
또한, 스택 결선 제어부(300)는 부하의 출력 값에 따라서 제어될 수 있고, 출력 값은 출력 전압 또는 출력 전류를 기준으로 삼을 수 있으며, 스택 결선 제어부(300)의 스위치(310)로는 제어가 용이한 마그네틱 컨텍터 등이 사용되는 것이 바람직하다.
부하 결선 제어부(400)는 P 스택부(100)측 인덕터(150)와 하나 이상의 부하(500) 서로 간의 전기적 접속방식 및 N 스택부(200)측 인덕터(250)와 상기 부하(500) 서로 간의 전기적 접속방식을 제어한다. 부하 결선 제어부(400)는 복수 개의 스위치를 이용하여 하나 이상의 부하(500) 간의 연결도 제어할 뿐만 아니라, P 스택부(100)측 인덕터(150) 및 N 스택부(200)측 인덕터(250)가 하나의 부하 혹은 복수 개의 부하의 양단에 각각 연결되도록 제어할 수 있다.
또한, 부하 결선 제어부(400)는 부하의 출력 값에 따라서 제어될 수 있고, 출력 값은 출력 전압 또는 출력 전류를 기준으로 삼을 수 있으며, 부하 결선 제어부(400)의 스위치로는 제어가 용이한 마그네틱 컨텍터 등이 사용되는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터는, 하나 이상의 스위치부(110)의 일단은 인가되는 제1전원의 양극에 연결되고, 상기 스위치부(110)의 타단은 인덕터(150) 및 상기 제1전원의 음극과 연결된 다이오드(130)에 연결되는 적어도 하나 이상의 P 스택부(100); 하나 이상의 다이오드(230)의 일단은 인가되는 제2전원의 양극에 연결되고, 상기 다이오드(230)의 타단은 인덕터(250) 및 상기 제2전원의 음극과 연결된 스위치부(210)에 연결되며, 상기 P 스택부(100)와 동일한 개수의 N 스택부(200); 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200) 서로 간의 전기적 접속방식을 제어하는 스택 결선 제어부(300); 및 상기 P 스택부(100)측 인덕터(150)와 하나 이상의 부하(500) 서로 간의 전기적 접속방식 및 N 스택부(200)측 인덕터(250)와 상기 부하(500) 서로 간의 전기적 접속방식을 제어하는 부하 결선 제어부(400);를 포함하여 구성되고, 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-온 제어되면 상기 P 스택부의 스위치부(110) 및 상기 N 스택부의 스위치부(210)가 도통되고, 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-오프 제어되면 상기 P 스택부의 다이오드(130) 및 상기 N 스택부의 다이오드(230)가 도통되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이처럼 본 발명에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터는 부하의 출력 값에 따라 스택 결선 제어부(300) 및 부하 결선 제어부(400)를 제어하게 됨으로써, 전체 회로 구성이 달라지고 이에 따라 전원공급장치용 벅 컨버터의 동작상태도 바뀌게 된다. 본 발명에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 동작상태에 대해서는 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
제1동작상태
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 제1동작상태를 나타내는 회로도 및 등가회로도이다.
본 발명에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 제1동작상태에서 P 스택부(100)의 음극과 N 스택부(200)의 양극 사이에 배치된 스택 결선 제어부의 스위치가 P 스택부 및 N 스택부(D1과 Y1, D2와 Y2, D3와 Y3)를 서로 직렬로 연결되도록 제어할 수 있다. 부하 결선 제어부는 P 스택부(100)측 인덕터(150) 및 N 스택부(200)측 인덕터(250)가 하나의 부하의 양단에 각각 연결되도록 제어할 수 있다. 하나의 P 스택부(100) 및 하나의 N 스택부(200)로 이루어진 스택 모듈은 각각 하나의 부하와 연결되도록 제어될 수 있다.
특히, 하나의 부하의 출력 전압이 440Vdc 이상이거나 출력 전류가 600A 미만이면 스택 결선 제어부 및 부하 결선 제어부가 작동하여 상술한 바와 같은 회로를 구성할 수 있다. 본 발명에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터가 제1동작상태에서 동작하던 도중에 부하의 출력 값이 변화하여 위의 범위를 만족하지 못하게 되면 제2 또는 제3동작상태 회로 구성이 되도록 제어될 수 있다.
구체적으로 제1동작상태에서 직렬 관계인 P 스택부(D2) 및 N 스택부(Y2)와, 부하(Zone2) 사이의 동작을 살펴보면 다음과 같다. P 스택부(D1) 및 N 스택부(Y1)와, 부하(Zone1)의 경우 또는 P 스택부(D3) 및 N 스택부(Y3)와, 부하(Zone3)의 경우도 마찬가지 동작을 할 수 있음을 통상의 기술자라면 용이하게 생각할 수 있을 것이다.
P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-온 제어되면 P 스택부(100)의 양극으로 들어온 전류는 P 스택부의 스위치부(110)를 거쳐 하나의 부하(Zone2, 500)로 전달된 후 N 스택부의 스위치부(210)를 거쳐 N 스택부(200)의 음극으로 나가도록 제어될 수 있다. 이때, P 스택부의 스위치부(110)와 N 스택부의 스위치부(210)는 도통되고, P 스택부의 다이오드(130)와 N 스택부의 다이오드(230)에 전압이 균등하게 인가된다. 즉, P 스택부의 다이오드(130)와 N 스택부의 다이오드(230)에는 역방향 전압(reverse voltage)이 인가되어 비도통 상태에 있게 된다.
또한, P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-오프 제어되면 P 스택부(100)의 음극으로 들어온 전류는 P 스택부의 다이오드(130)를 거쳐 하나의 부하(Zone2, 500)로 전달된 후 N 스택부의 다이오드(230)를 거쳐 N 스택부(200)의 양극으로 나가도록 제어될 수 있다. 이때, P 스택부의 다이오드(130)와 N 스택부의 다이오드(230)는 도통되고, P 스택부의 스위치부(110)와 N 스택부의 스위치부(210)에 전압이 균등하게 인가된다. 즉, P 스택부의 다이오드(130)와 N 스택부의 다이오드(230)에는 순방향 전압(forward voltage)이 인가되어 도통 상태에 있게 된다.
이러한 일련의 전류 흐름은 P 스택부 및 N 스택부(D2와 Y2)와, 부하(Zone2) 사이의 동작에서뿐만 아니라 도 3에 도시된 다른 P 스택부 및 N 스택부(D1과 Y1, D3와 Y3)와, 각각 연결된 부하(Zone1, Zone3) 사이에서도 독립적으로 이루어질 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 제1동작상태를 나타내는 회로도이다.
이 회로도는 도 3에 도시된 전원공급장치용 벅 컨버터의 제1동작상태에 대한 일실시예에서 나타낸 회로 구성 자체는 동일하나, 구체적인 동작이 상이한바 도 6를 참고하여 이를 살펴보면 다음과 같다.
P 스택부(D2) 및 N 스택부(Y2)가 턴-온 제어되면 P 스택부(D2)의 양극으로 들어온 전류는 P 스택부(D2) 내 스위치부(S1)를 거쳐 부하(Zone2)로 전달된 후 N 스택부(Y2) 내 스위치부(S5)를 거쳐 N 스택부(Y2)의 음극으로 나가도록 제어될 수 있다. 또한, P 스택부(D2) 및 N 스택부(Y2)가 턴-오프 제어되면 P 스택부(D2)의 음극으로 들어온 전류는 P 스택부(D2) 내 다이오드(S1의 아래 배치된 것)를 거쳐 부하(Zone2)로 전달된 후 N 스택부(Y2) 내 다이오드(S5의 위에 배치된 것)를 거쳐 N 스택부(Y2)의 양극으로 나가도록 제어될 수 있다. 이러한 일련의 전류 흐름은 다른 P 스택부 및 N 스택부(D1과 Y1, D3와 Y3)와, 부하와의 관계에서 독립적으로 이루어질 수 있다.
다시 말해서, P 스택부(100) 및 N 스택부(200)의 턴-온 또는 턴-오프 제어와 상관없이, P 스택부의 스위치부(110) 및 N 스택부의 스위치부(210)를 조절하여 각 스위치부의 게이트 신호의 위상 및 듀티비를 변화시키고 출력 값을 제어할 수 있다.
도 6에 도시된 것처럼, P 스택부(D2) 내 도통되는 스위치부(S1) 또는 다이오드(S1의 아래 배치된 것)와 비대칭 위치에 배치된 N 스택부(Y2) 내 스위치부(S5) 또는 다이오드(S5의 위에 배치된 것)가 도통되도록 제어할 수 있고, 비대칭 위치에 배치된 소자로 N 스택부(Y2) 내 스위치부(S6) 또는 다이오드(S6의 위에 배치된 것)가 도통되도록 제어할 수도 있다. 이와 같이, 스위치부 게이트 신호의 위상과 듀티비 제어를 통해 출력 값을 조절할 수 있다. 전원공급장치용 벅 컨버터의 제1동작상태에 대한 다른 실시예의 위상 조절과 관련해서는 도 7b 내지 7d를 참고하여 설명하기로 한다.
우선, 도 7a는 도 3에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 제1동작상태와 관련된 그래프이고, 도 7b 내지 도 7d는 도 6에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 제1동작상태와 관련된 그래프이다.
도 7a에서 알 수 있듯이, 제1동작상태에서 일실시예에 따른 본 발명의 전원공급장치용 벅 컨버터를 적용하면, 스위치부 게이트 신호의 듀티비 제어를 통해 출력 값을 조절할 수 있다. 즉, 듀티비 조절에 따라 도 3이나 도 6에서 인덕터(150, 250)에 흐르는 평균 전류가 증가하고, 부하 입력단에 걸리는 전압 (Vab, Vcd, Vef)의 평균값도 또한 증가하게 된다. 다만, 고출력을 얻고자 할 때 이런 듀티비 조절에 따른 출력 제어를 이용하면, 인덕터에 흐르는 전류(IL)의 첨두값이 증가함에 따라 부하에서 측정되는 출력 전류의 리플이 심해질 수 있다.
이는 도 3에 도시된 P 스택부(D2) 및 N 스택부(Y2)에서 각 상의 스위치부가 동일한 위상으로 듀티비 조절되기 때문이므로, 도 6에 도시된 전원공급장치의 제1동작상태에 대한 다른 실시 예에서는 듀티비 및 위상을 동시에 조절하도록 제어할 수 있다. 이때 P 스택부(D2)에서 도통되는 스위치부 또는 다이오드는 N 스택부(Y2)에서 도통되는 스위치부 또는 다이오드와의 관계에서 서로 다른 위상의 것이 되도록 제어될 수 있고, 이를 통해서 발생하는 전류의 리플을 감소시킬 수 있다.
도 7b는 듀티비가 0.33보다 낮은 상태에서의 제어로, 각 상의 전류 흐름이 독립적으로 제어될 수 있다. 각각의 화살표는 듀티비를 증가시킬수록 P 스택부(D2)의 듀티는 오른쪽 방향으로 증가하고, N 스택부(Y2)의 듀티는 왼쪽으로 증가한다는 것을 나타내고 있다. 도 7c는 듀티비가 0.33이상인 상태에서의 제어로, 어떤 상의 스위치부가 도통되는 구간이 다른 상의 스위치부가 도통되는 구간과 서로 겹쳐지게 된다. 도 7b 및 도 7c에서 듀티비 증가 및 위상 딜레이를 동시에 조절함으로써 출력 제어를 효과적으로 할 수 있다.
또한, 도 7d는 듀티비가 0.33보다 낮은 상태에서의 제어로, 각 상의 전류 흐름이 독립적으로 제어되는 상태를 일반화하여 나타낸 것이다. P 스택부 및 N 스택부의 스위치부 및 다이오드의 개수에 따라 n 값이 달라질 수 있다.
제2동작상태
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 제2동작상태를 나타내는 회로도 및 등가회로도이다.
본 발명에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 제2동작상태에서 P 스택부(100)의 음극과 N 스택부(200)의 양극 사이에 배치된 스택 결선 제어부의 스위치가 P 스택부 및 N 스택부(D1과 Y1, D2와 Y2, D3와 Y3)를 서로 직렬로 연결되도록 제어할 수 있다. 부하 결선 제어부는 P 스택부(100)측 인덕터(150) 및 N 스택부(200)측 인덕터(250)가 복수 개의 부하의 양단에 각각 연결되도록 제어할 수 있다. 하나의 P 스택부(100) 및 하나의 N 스택부(200)로 이루어진 스택 모듈은 각각 복수 개의 부하와 연결되도록 제어될 수 있다.
특히, 복수 개의 부하 중 어느 하나의 출력 전압이 230Vdc 이상에서 440Vdc 미만이거나 출력 전류가 600A 이상에서 1500A 미만이면 스택 결선 제어부 및 부하 결선 제어부가 작동하여 상술한 바와 같은 회로를 구성할 수 있다. 본 발명에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터가 제2동작상태에서 동작하던 도중에 부하의 출력 값이 변화하여 위의 범위를 만족하지 못하게 되면 제1 또는 제3동작상태 회로 구성이 되도록 제어될 수 있다.
구체적으로 제2동작상태에서 직렬 관계인 P 스택부(D2) 및 N 스택부(Y2)와, 복수 개의 부하(500) 사이의 동작을 살펴보면 다음과 같다. P 스택부(D1) 및 N 스택부(Y1)와, 복수 개의 부하(500)의 경우 또는 P 스택부(D3) 및 N 스택부(Y3)와, 복수 개의 부하(500)의 경우도 마찬가지 동작을 할 수 있음을 통상의 기술자라면 용이하게 생각할 수 있을 것이다.
P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-온 제어되면 P 스택부(100)의 양극으로 들어온 전류는 P 스택부의 스위치부(110)를 거쳐 복수 개의 부하로 전달된 후 N 스택부의 스위치부(210)를 거쳐 N 스택부의 음극으로 나가도록 제어될 수 있다. 이때, P 스택부의 스위치부(110)와 N 스택부의 스위치부(210)는 도통되고, P 스택부의 다이오드(130)와 N 스택부의 다이오드(230)에 전압이 균등하게 인가된다.
또한, P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-오프 제어되면 P 스택부(100)의 음극으로 들어온 전류는 P 스택부의 다이오드(130)를 거쳐 복수 개의 부하로 전달된 후 N 스택부의 다이오드(230)를 거쳐 N 스택부(200)의 양극으로 나가도록 제어될 수 있다. 이때, P 스택부의 다이오드(130)와 N 스택부의 다이오드(230)는 도통되고, P 스택부의 스위치부(110)와 N 스택부의 스위치부(210)에 전압이 균등하게 인가된다.
이러한 일련의 전류 흐름은 P 스택부 및 N 스택부(D2와 Y2)와, 복수 개의 부하 사이의 동작에서뿐만 아니라 도 4에 도시된 다른 P 스택부 및 N 스택부(D1과 Y1, D3와 Y3)와, 각각 연결된 부하(500) 사이에서도 독립적으로 이루어질 수 있다.
덧붙여, 제1동작상태에서 도 6을 참고하여 상술한 것처럼, 제2동작상태에서도 P 스택부(D2) 내 도통되는 스위치부 또는 다이오드와 비대칭 위치에 배치된 N 스택부(Y2) 내 스위치부 또는 다이오드가 도통되도록 제어하는 방식이 적용가능하다. 이러한 제어가 함께 적용되는 본 발명에 따른 전원공급장치는 스위치부의 게이트 신호 위상 및 듀티비 제어를 통해 출력 값 조절이 가능해진다.
제3동작상태
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 제3동작상태를 나타내는 회로도 및 등가회로도이다.
본 발명에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터의 제3동작상태에서 P 스택부(100)의 음극과 N 스택부(200)의 양극 사이에 배치된 스택 결선 제어부의 스위치가 P 스택부 및 N 스택부(D1과 Y1, D2와 Y2, D3와 Y3)를 서로 병렬로 연결되도록 제어할 수 있다. P 스택부(100)측 인덕터(150) 및 N 스택부(200)측 인덕터(250)가 복수 개의 부하의 양단에 각각 연결되도록 제어할 수 있다. 하나의 P 스택부(100) 및 하나의 N 스택부(200)로 이루어진 스택 모듈은 각각 복수 개의 부하와 연결되도록 제어될 수 있다. 또한, 스택 결선 제어부의 스위치가 열린 상태에 있게 되어 결과적으로 모든 P 스택부 및 N 스택부(D1, D2, D3 및 Y1, Y2, Y3)가 복수 개의 부하(500)와의 관계에서 병렬 연결된 상태로 이루어질 수 있다.
특히, 복수 개의 부하 중 어느 하나의 출력 전압이 200Vdc 이상에서 230Vdc 미만이거나 출력 전류가 1500A 이상이면 스택 결선 제어부 및 부하 결선 제어부가 작동하여 상술한 바와 같은 회로를 구성할 수 있다. 본 발명에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터가 제3동작상태에서 동작하던 도중에 부하의 출력 값이 변화하여 위의 범위를 만족하지 못하게 되면 제1 또는 제2동작상태 회로 구성이 되도록 제어될 수 있다.
구체적으로 제3동작상태에서 병렬 관계인 P 스택부(D2) 및 N 스택부(Y2)와, 복수 개의 부하(500) 사이의 동작을 살펴보면 다음과 같다. P 스택부(D1) 및 N 스택부(Y1)와, 복수 개의 부하(500)의 경우 또는 P 스택부(D3) 및 N 스택부(Y3)와, 복수 개의 부하(500)의 경우도 마찬가지 동작을 할 수 있음을 통상의 기술자라면 용이하게 생각할 수 있을 것이다.
P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-온 제어되면 P 스택부(100)의 양극으로 들어와 P 스택부의 스위치부(110)를 거친 전류와 N 스택부(200)의 양극에서 나온 전류는 복수 개의 부하로 전달된 후 P 스택부(100)의 음극으로 나가거나 N 스택부의 스위치부(210)를 거쳐 N 스택부(200)의 음극으로 나가도록 제어될 수 있다. 이때, P 스택부의 스위치부(110)와 N 스택부의 스위치부(210)는 도통되고, P 스택부의 다이오드(130)와 N 스택부의 다이오드(230)에 전압이 균등하게 인가된다.
또한, P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-오프 제어되면 P 스택부(100)의 음극으로 들어와 P 스택부(100)의 다이오드(130)를 거친 전류와 N 스택부(200)의 양극에서 나온 전류는 복수 개의 부하로 전달된 후 P 스택부(100)의 음극으로 나가거나 N 스택부의 다이오드(230)를 거쳐 N 스택부(200)의 양극으로 나가도록 제어될 수 있다. 이때, P 스택부의 다이오드(130)와 N 스택부의 다이오드(230)는 도통되고, P 스택부의 스위치부(110)와 N 스택부의 스위치부(210)에 전압이 균등하게 인가된다.
이러한 일련의 전류 흐름은 P 스택부 및 N 스택부(D2와 Y2)와, 복수 개의 부하 사이의 동작에서뿐만 아니라 도 5에 도시된 다른 P 스택부 및 N 스택부(D1과 Y1, D3와 Y3)와, 각각 연결된 부하(500) 사이에서도 독립적으로 이루어질 수 있다.
덧붙여, 제1동작상태에서 도 6을 참고하여 상술한 것처럼, 제3동작상태에서도 P 스택부(D2) 내 도통되는 스위치부 또는 다이오드와 비대칭 위치에 배치된 N 스택부(Y2) 내 스위치부 또는 다이오드가 도통되도록 제어하는 방식이 적용가능하다. 이러한 제어가 함께 적용되는 본 발명에 따른 전원공급장치는 스위치부의 게이트 신호 위상 및 듀티비 제어를 통해 출력 값 조절이 가능해진다.
이와 같이 본 발명에 따른 전원공급장치용 벅 컨버터는, 제1, 2, 3동작상태로 제어가능하고, P 스택부 및 N 스택부 내에 배치되는 스위치부 및 다이오드에 전압이 균등하게 인가되는 특징이 있다.
이를 통해 P 스택부 및 N 스택부에 인가되는 전원의 크기와 상관없이 정격 전압이 낮은 IGBT 등과 같은 스위치부 또는 다이오드를 사용할 수 있게 되고, 소자에서의 도전 손실이나 스위칭 손실이 줄어드는 장점이 있다.
비록 본 발명이 실시예와 몇몇 도면에 의해 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
100 : P 스택부 110 : P 스택부의 스위치부
130 : P 스택부의 다이오드 150 : P 스택부 측 인덕터
200 : N 스택부 210 : N 스택부의 스위치부
230 : N 스택부의 다이오드 250 : N 스택부 측 인덕터
300 : 스택 결선 제어부 400 : 부하 결선 제어부
500 : 부하

Claims (14)

  1. 전원공급장치용 벅 컨버터에 있어서,
    하나 이상의 스위치부(110)의 일단은 인가되는 제1전원의 양극에 연결되고, 상기 스위치부(110)의 타단은 인덕터(150) 및 상기 제1전원의 음극과 연결된 다이오드(130)에 연결되는 적어도 하나 이상의 P 스택부(100);
    하나 이상의 다이오드(230)의 일단은 인가되는 제2전원의 양극에 연결되고, 상기 다이오드(230)의 타단은 인덕터(250) 및 상기 제2전원의 음극과 연결된 스위치부(210)에 연결되며, 상기 P 스택부(100)와 동일한 개수의 N 스택부(200);
    상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200) 서로 간의 전기적 접속방식을 제어하는 스택 결선 제어부(300); 및
    상기 P 스택부(100)측 인덕터(150)와 하나 이상의 부하(500) 서로 간의 전기적 접속방식 및 N 스택부(200)측 인덕터(250)와 상기 부하(500) 서로 간의 전기적 접속방식을 제어하는 부하 결선 제어부(400);를 포함하여 구성되고,
    상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-온 제어되면 상기 P 스택부의 스위치부(110) 및 상기 N 스택부의 스위치부(210)가 도통되고,
    상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-오프 제어되면 상기 P 스택부의 다이오드(130) 및 상기 N 스택부의 다이오드(230)가 도통되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치용 벅 컨버터.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1전원은 3상 델타 결선형 전원이고, 상기 제2전원은 3상 Y 결선형 전원인 것을 특징으로 하는 전원공급장치용 벅 컨버터.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 스택 결선 제어부(300)는 하나의 스위치를 이용하여 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200) 서로 간의 전기적 접속방식을 직렬 또는 병렬 연결되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치용 벅 컨버터.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 스택 결선 제어부(300)가 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)를 서로 직렬로 연결되도록 제어하고, 상기 부하 결선 제어부(400)의 제어에 의해 상기 P 스택부(100)측 인덕터(150) 및 N 스택부(200)측 인덕터(250)가 하나의 부하의 양단에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치용 벅 컨버터.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 하나의 부하에 대한 출력 전압이 440Vdc 이상이거나 출력 전류가 600A 미만이면 상기 스택 결선 제어부(300) 및 부하 결선 제어부(400)가 작동하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치용 벅 컨버터.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-온 제어되면 P 스택부(100)의 양극으로 들어온 전류는 P 스택부의 스위치부(110)를 거쳐 상기 하나의 부하로 전달된 후 N 스택부의 스위치부(210)를 거쳐 N 스택부(200)의 음극으로 나가도록 제어되고,
    상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-오프 제어되면 P 스택부(100)의 음극으로 들어온 전류는 P 스택부의 다이오드(130)를 거쳐 상기 하나의 부하로 전달된 후 N 스택부의 다이오드(230)를 거쳐 N 스택부(200)의 양극으로 나가도록 제어되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치용 벅 컨버터.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 스택 결선 제어부(300)가 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)를 서로 직렬로 연결되도록 제어하고, 상기 부하 결선 제어부(400)의 제어에 의해 상기 P 스택부(100)측 인덕터(150) 및 N 스택부(200)측 인덕터(250)가 복수 개의 부하의 양단에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치용 벅 컨버터.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 복수 개의 부하 중 어느 하나에 대한 출력 전압이 230Vdc 이상에서 440Vdc 미만이거나 출력 전류가 600A 이상에서 1500A 미만이면 상기 스택 결선 제어부(300) 및 부하 결선 제어부(400)가 작동하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치용 벅 컨버터.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-온 제어되면 P 스택부(100)의 양극으로 들어온 전류는 P 스택부의 스위치부(110)를 거쳐 상기 복수 개의 부하로 전달된 후 N 스택부의 스위치부(210)를 거쳐 N 스택부의 음극으로 나가도록 제어되고,
    상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-오프 제어되면 P 스택부(100)의 음극으로 들어온 전류는 P 스택부의 다이오드(130)를 거쳐 상기 복수 개의 부하로 전달된 후 N 스택부의 다이오드(230)를 거쳐 N 스택부(200)의 양극으로 나가도록 제어되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치용 벅 컨버터.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 스택 결선 제어부(300)가 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)를 서로 병렬로 연결되도록 제어하고, 상기 부하 결선 제어부(400)의 제어에 의해 상기 P 스택부(100)측 인덕터(150) 및 N 스택부(200)측 인덕터(250)가 복수 개의 부하의 양단에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치용 벅 컨버터.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 복수 개의 부하 중 어느 하나에 대한 출력 전압이 200Vdc 이상에서 230Vdc 미만이거나 출력 전류가 1500A 이상이면 상기 스택 결선 제어부(300) 및 부하 결선 제어부(400)가 작동하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치용 벅 컨버터.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-온 제어되면 P 스택부(100)의 양극으로 들어와 P 스택부의 스위치부(110)를 거친 전류와 N 스택부(200)의 양극에서 나온 전류는 상기 복수 개의 부하로 전달된 후 P 스택부(100)의 음극으로 나가거나 N 스택부의 스위치부(210)를 거쳐 N 스택부(200)의 음극으로 나가도록 제어되고,
    상기 P 스택부(100) 및 N 스택부(200)가 턴-오프 제어되면 P 스택부(100)의 음극으로 들어와 P 스택부의 다이오드(130)를 거친 전류와 N 스택부(200)의 양극에서 나온 전류는 상기 복수 개의 부하로 전달된 후 P 스택부(100)의 음극으로 나가거나 N 스택부의 다이오드(230)를 거쳐 N 스택부(200)의 양극으로 나가도록 제어되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치용 벅 컨버터.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 스택 결선 제어부(300) 및 부하 결선 제어부(400)는 부하의 출력 값에 따라서 제어되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치용 벅 컨버터.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 P 스택부의 스위치부(110) 및 상기 N 스택부의 스위치부(210)를 조절하여 각 스위치부의 게이트 신호의 위상 및 듀티비를 변화시키고 출력 값을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치용 벅 컨버터.
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