KR101249385B1 - 변압기 직렬형 양방향 ｄｃ/ｄｃ 컨버터 시스템 및 이의 구동 방법 - Google Patents

변압기 직렬형 양방향 ｄｃ/ｄｃ 컨버터 시스템 및 이의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템 및 이의 구동 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 1차측에 배치된 배터리와, 상기 배터리에 병렬로 배치된 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈, 상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈 각각에 대응하게 2차측에 배치되는 제1 출력 모듈과 제2 출력 모듈 및 부하를 포함하며 상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈은 상기 제1 출력 모듈 및 제2 출력 모듈에 대하여 1:1 변압비로 배치되는 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템의 구성 및 이의 구동 방법의 구성을 개시한다.

Description

변압기 직렬형 양방향 ＤＣ/ＤＣ 컨버터 시스템 및 이의 구동 방법{Bidirectional DC/DC Converter System of Transformer Series Construction And Driving Method thereof}
본 발명은 컨버터 시스템에 관한 것으로, 특히 양방향 전력 수수가 우수하면서 사이즈 콤팩트화가 가능하고 고효율을 달성할 수 있도록 지원하는 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
통상, DC/DC 컨버터는 한 방향으로 즉 고압측 전압에서 저압측 전압으로 전압을 강하시키는 구성을 포함하거나 혹은 저압측 전압에서 고압측 전압으로 전압을 상승시키는 구성으로 되어 있다.
한편 차량에서는 각각 상이한 전압 값 예를 들면 고압측 전압 및 저압측 전압을 갖는 배터리를 이용하는 2개의 직류 전원계를 갖는다. 그 때문에 고효율을 요구하는 차량에서 2개의 직류 전원계간 즉 저압에서 고압 혹은 고압측 전압에서 저압측 전압으로의 전압 변환을 상호 수행하여 한정된 에너지를 효율적으로 이용하는 방법이 제안되고 있다.
그리고 상호 전력을 융통하는 경우 일반적으로 직류 전원계간에 직류 승압 회로와 직류 강압 회로를 병렬로 배치하고, 이들을 적절하게 사용하는 양방향의 DC/DC 컨버터의 구성이 채용되어 있다 그러나 종래 양방향 DC/DC 컨버터에서는 트랜스의 일차측과 이차측의 권수비에 따라, 양방향으로 변환할 수 있는 전압 값, 특히 승압 동작 시에 저압측 전압의 전압 값에 의해 승압 전압의 상한이 제한되어 버리는 문제가 있다.
도 1은 종래 양방향 DC/DC 컨버터를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 양방향 DC/DC 컨버터(90)는 1차 측(1) 및 2차 측(2)을 병렬로 구성하여 출력 단의 전력을 각각 부하에 연결하여 사용하는 시스템이다. 1차 측(1)은 고속 스위칭을 위한 MOSFET을 스위치들로 사용하고 있으며, 1:2의 변압비를 갖는 변압기(8)와 2차 측(2)은 다이오드 및 배압회로를 이용하여 입력측의 저압을 출력 측에 4배 승압이 가능하도록 구성하였다.
상술한 바와 같은 구성의 종래 양방향 DC/DC 컨버터(90)는 2 차측(2) 병렬 연결에 따른 출력 전압 제어 시 각각의 공진회로를 구성하는 적용소자의 파라미터 값 차이에 따라 전압 이득 특성에 차이를 나타낸다. 결과적으로 전압 이득의 특성 차이는 각 컨버터에 전류 불평형을 일으키게 되고, 이득이 큰 쪽의 컨버터에만 전력이 전달되는 문제점이 있다. 또한, 2차 측(2)에 배치되는 다이오드는 양방향 스위칭을 하는데 문제가 있으며 상술한 구성의 양방향 DC/DC 컨버터(90)는 고효율을 위한 별도의 수동소자나 제어회로를 추가해야하는 단점이 있고, 제어회로 구성 시 손실이 발생되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 양방향 전력 수수가 우수하며 변압기의 코어 선정 및 열 분산이 용이하며, 공진회로를 위한 별도의 수동소자를 줄일 수 있어 시스템의 전체 사이즈 및 고효율화를 달성할 수 있는 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템 및 이의 구동 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 1차측에 배치된 배터리와, 상기 배터리에 병렬로 배치된 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈, 상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈 각각에 대응하게 2차측에 배치되는 제1 출력 모듈과 제2 출력 모듈 및 부하를 포함하며, 상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈은 상기 제1 출력 모듈 및 제2 출력 모듈에 대하여 1:1 변압비로 배치되는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 제1 입력 모듈은 상기 배터리에 브리지 형태로 연결되어 스위칭되는 제1 스위칭 소자들, 상기 제1 스위칭 소자들과 연결되며 상기 제1 출력 모듈에 대하여 1:1 변압비를 제공하는 제1 고주파 변압기, 상기 제1 스위칭 소자들과 상기 제1 고주파 변압기 사이에 배치되는 제1 인덕터를 포함하며, 상기 제2 입력 모듈은 상기 배터리 대하여 상기 제1 스위칭 소자들과 병렬로 배치되는 제2 스위칭 소자들, 상기 제2 출력 모듈에 대하여 1:1 변압비를 제공하는 제2 고주파 변압기, 상기 제2 스위칭 소자들과 상기 제2 고주파 변압기 사이에 배치되는 제2 인덕터를 포함할 수 있다.
그리고 상기 제1 출력 모듈은 상기 제1 고주파 변압기의 일단이 접속되는 노드와, 상기 노드에 병렬로 각각 연결된 제3 스위칭 소자들, 상기 제3 스위칭 소자들에 각각 연결되는 스너버 커패시터들을 포함하며, 상기 제2 출력 모듈은 상기 제2 고주파 변압기의 일단이 접속되는 노드와, 상기 노드에 병렬로 각각 연결되는 제4 스위칭 소자들, 상기 제4 스위칭 소자들에 각각 연결되는 스너버 커패시터들을 포함할 수 있다.
특히 상기 시스템은 상기 제1 인덕터와 상기 제1 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태가 이루어지도록 상기 스위칭 소자들을 제어하며, 상기 제2 인덕터와 상기 제2 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태가 이루어지도록 상기 스위칭 소자들을 제어하는 스위치 제어 회로를 포함한다.
여기서 상기 스위치 제어 회로는 상기 제1 입력 모듈의 스위칭 소자들 중 일부 스위칭 소자들 및 상기 제2 입력 모듈의 스위칭 소자들 중 일부 스위칭 소자들을 활성화하여 상기 배터리의 입력 전류를 상기 제1 출력 모듈 및 상기 제2 출력 모듈로 전달하여 상기 제1 출력 모듈 및 제2 출력 모듈에 포함된 스너버 커패시터들과 상기 인덕터들을 포함하는 직렬 공진 형태를 구성하도록 제어하고 상기 배터리 전원을 상기 부하측에 전달하도록 제어할 수 있다.
또한 상기 스위치 제어 회로는 상기 제1 출력 모듈 및 상기 제2 출력 모듈의 스위칭 소자들 중 일부 스위칭 소자들을 제어하여 상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈에 출력 측 전류를 전달하여 상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈의 스위칭 소자들 중 일부 스위칭 소자들을 턴-온시켜 상기 인덕터들과 상기 스너버 커패시터들 간의 직렬 공진 형태를 구성하도록 제어하고 상기 부하측 전원을 상기 배터리 측에 전달하도록 제어할 수 있다.
본 발명은 또한, 1차측에 배치된 배터리와, 상기 배터리에 병렬로 배치된 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈, 상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈 각각에 대응하게 2차측에 배치되며 변압비가 1:1로 구성되는 특성 임피던스가 동일한 형태의 제1 출력 모듈과 제2 출력 모듈 및 부하를 포함하는 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템의 구동 방법에 있어서, 상기 제1 입력 모듈에 포함된 제1 인덕터와 제1 고주파 변압기를 거쳐 상기 제1 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태의 패스를 형성하는 단계, 상기 제2 입력 모듈에 포함된 제2 인덕터와 제2 고주파 변압기를 거쳐 상기 제2 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태의 패스를 형성하는 단계, 상기 직렬 공진 형태로 구성된 패스를 통하여 상기 배터리 전원을 상기 부하에 공급하는 배터리 방전 모드 수행 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템의 구동 방법의 구성을 개시한다.
본 발명은 또한, 1차측에 배치된 배터리와, 상기 배터리에 병렬로 배치된 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈, 상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈 각각에 대응하게 2차측에 배치되며 변압비가 1:1로 구성되는 특성 임피던스가 동일한 형태의 제1 출력 모듈과 제2 출력 모듈 및 부하를 포함하는 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템의 구동 방법에 있어서, 상기 부하측의 출력 전류를 상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈에 전달하여 각 입력 모듈에 포함된 스위칭 소자들을 턴-온시키는 단계, 상기 제1 인덕터와 상기 제1 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태의 패스 및 상기 제2 인덕터와 상기 제2 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태의 패스를 형성하는 단계, 상기 직렬 공진 형태의 패스를 통하여 상기 부하측의 전력을 상기 배터리에 공급하는 배터리 충전 모드 수행 단계를 포함하는 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템의 구동 방법의 구성을 개시한다.
본 발명의 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템 및 이의 구동 방법에 따르면, 본 발명은 1차 측을 병렬로 구성하고 2차 측은 직렬로 연결하여 변압기 변압비를 1:1로 구성함으로서 입출력간 임피던스를 동일하게 하여 양방향 전력수수가 우수한 DC/DC 컨버터를 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 별도의 수동소자의 추가 없이 변압기의 누설인덕턴스와 스너버 커패시터를 이용한 공진회로를 구성함으로써 보다 개선된 효율의 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 양방향 DC/DC 컨버터 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 DC/DC 컨버터 시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 DC/DC 컨버터의 배터리 방전 모드의 모드 1의 경우를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 DC/DC 컨버터의 배터리 방전 모드의 모드 2의 경우를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 DC/DC 컨버터의 배터리 충전 모드의 모드 1의 경우를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 DC/DC 컨버터의 배터리 충전 모드의 모드 2의 경우를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 본 발명은 변압기 직렬구조의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템에 관한 발명으로, 상기 본 발명은 1차 측 입력을 병렬, 2차 측 출력을 직렬로 구성함으로써 고주파 변압기의 변압비를 1:1로 유지할 수 있어 종래의 컨버터 시스템에 비해 전력이 일정하게 분산시키고 그에 따른 입출력간의 동일 임피던스를 기반으로 우수한 양방향 전력 수수 효율을 제공할 수 있다.
상술한 본 발명은 전기자동차 전력변환 시스템, 신재생 에너지 분야, 인버터 응용분야 등 다양한 분야에 적용될 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 DC/DC 컨버터 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)은 크게 1차측 입력 모듈(110)과 2차측 출력 모듈(120)로 구분될 수 있으며 시스템에 포함된 스위치 제어를 위한 스위치 제어 회로(130)를 포함할 수 있다.
1차측 입력 모듈(110)은 전원을 공급하는 배터리(Vin)와, 배터리(Vin)와 각각 병렬로 연결되는 제1 입력 모듈(111) 및 제2 입력 모듈(112)을 포함한다.
제1 입력 모듈(111)은 배터리(Vin)에 브리지 형태로 연결되며 고속 스위칭 동작을 지원하는 제1 스위칭 소자들 즉 제11 내지 제14 스위칭 소자들(SW11, SW12, SW13, SW14)과, 제1 인덕터(La1) 및 제1 고주파 변압기(Tr1)를 포함할 수 있다. 제11 내지 제14 스위칭 소자들(SW11, SW12, SW13, SW14)은 배터리(Vin)에 대하여 각각 병렬로 연결되는 제11 스위칭 소자(SW11) 및 제12 스위칭 소자(SW12)와 제11 스위칭 소자(SW11)에 직렬로 연결되는 제13 스위칭 소자(SW13) 및 제12 스위칭 소자(SW12)에 직렬로 연결되는 제14 스위칭 소자(SW14)를 포함할 수 있다. 제1 고주파 변압기(Tr1)의 일단은 제11 스위칭 소자(SW11)와 제13 스위칭 소자(SW13) 사이의 노드에 접속되며, 제2 고주파 변압기(Tr2)의 타단은 제12 스위치 소자(12)와 제14 스위칭 소자(SW14) 사이의 노드에 접속된다. 그리고 제1 인덕터(La1)는 제11 스위칭 소자(SW11)와 제1 고주파 변압기(Tr1) 사이에 접속될 수 있다. 여기서 제1 고주파 변압기(Tr1)는 제1 입력 모듈(111) 측에 대하여 1:1 변압비를 가지며 구성된다.
제2 입력 모듈(112)은 제1 입력 모듈(111)과 동일한 형태로 구성될 수 있다. 즉 제2 입력 모듈(112)은 제2 스위칭 소자들 즉 제21 내지 제24 스위칭 소자들(SW21, SW22, SW23, SW24)과, 제2 인덕터(La2), 제2 고주파 변압기(Tr2)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 제21 내지 제24 스위칭 소자들(SW21, SW22, SW23, SW24)은 제1 입력 모듈(111)에 배치된 제11 내지 제14 스위칭 소자들(SW11, SW12, SW13, SW14)과 동일한 형태로 동일한 소자들로 구성될 수 있다. 이에 따라 제2 고주파 변압기(Tr2) 역시 제2 입력 모듈(112)에 포함된 제21 스위칭 소자(SW21)와 제23 스위칭 소자(SW23) 사이의 노드에 일단이 접속되며, 타단이 제22 스위칭 소자(SW22)와 제24 스위칭 소자(SW24) 사이의 노드에 접속된다. 제2 인덕터(La2)는 제21 스위칭 소자(SW21)와 제23 스위칭 소자(SW23) 사이의 노드 및 제2 고주파 변압기(Tr2) 사이에 배치될 수 있다. 제2 고주파 변압기(Tr2)는 제1 고주파 변압기(Tr1)와 동일하게 제2 입력 모듈(112)에 대하여 1:1 변압비를 제공한다.
2차측 출력 모듈(120)은 제1 출력 모듈(121) 및 제2 출력 모듈(122)을 포함하며, 부하(R)가 연결된다.
제1 출력 모듈(121)은 제1 고주파 변압기(Tr1)의 일단이 접속되는 노드와, 상기 노드에 병렬로 각각 연결된 제3 스위칭 소자들 즉 제15 스위칭 소자(SW15) 및 제16 스위칭 소자(SW16)를 포함하며, 제15 스위칭 소자(SW15)에 병렬로 연결되는 제11 스너버 커패시터(Cs11), 제16 스위칭 소자(SW16)에 병렬로 연결되는 제12 스너버 커패시터(Cs12)를 포함한다. 제1 고주파 변압기(Tr1)의 타단은 제11 스너버 커패시터(Cs11)와 제12 스너버 커패시터(Cs12) 사이의 노드에 접속된다.
제2 출력 모듈(122)은 제1 출력 모듈(121)과 유사한 형태로 구성될 수 있다. 즉 제2 고주파 변압기(Tr2)의 일단이 접속되는 노드와, 상기 노드에 병렬로 각각 연결되는 제4 스위칭 소자들 즉, 제25 스위칭 소자(SW25) 및 제26 스위칭 소자(SW26)를 포함한다. 그리고 제25 스위칭 소자(SW25)와 병렬로 연결되는 제21 스너버 커패시터(Cs21) 및 제26 스위칭 소자(SW26)와 병렬로 연결되는 제22 스너버 커패시터(Cs22)를 포함한다.
부하(R)는 제1 출력 모듈(121)과 제2 출력 모듈(122) 사이에 배치된다. 즉 부하(R)는 제15 스위칭 소자(SW15)와 제11 스너버 커패시터(Cs11) 사이의 노드와 제26 스위칭 소자(SW26)와 제22 스너버 커패시터(Cs22) 사이의 노드 사이에 접속될 수 있다.
스위치 제어 회로(130)는 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)을 기반으로 배터리(Vin)의 방전 모드 및 충전 모드를 지원하기 위한 스위치 제어를 수행하는 구성이다. 이러한 스위치 제어 회로(130)는 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)에 포함된 각 스위치들의 턴-온 상태 및 턴-오프 상태를 제어한다. 이에 따라 스위치 제어 회로(130)에 의하여 전류 공급 패스가 형성되며, 그에 따라 각 스위칭 소자들과 인덕터 및 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 회로 형태가 마련될 수 있다.
즉 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)은 배터리(Vin)에 병렬로 연결되는 제1 입력 모듈(111)과 제2 입력 모듈(112), 제1 입력 모듈(111)에 1:1 변압비로 배치되는 제1 출력 모듈(121) 및 제2 입력 모듈(112)에 1:1 변압비로 배치되는 제2 출력 모듈(122)을 포함하여 구성되며, 제1 출력 모듈(121) 및 제2 출력 모듈(122) 사이에 배치되는 부하(R)를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)은 고주파 변압기의 변압비를 1:1로 유지할 수 있어 부하 분담률을 일정하게 유지하며 2차측 출력 모듈(120)의 직렬구조와 배압회로를 이용한 4배 승압이 가능도록 지원한다. 또한 시스템의 고효율을 위해 고주파 변압기들의 누설인덕턴스와 스너버 커패시터들의 성분을 이용하여 공진회로를 구성함으로서 별도의 수동소자가 필요 없이 컨버터 시스템을 구축함으로써 시스템 전체 사이즈 및 전력밀도를 높일 수 있다.
상술한 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)은 입력 측 배터리(Vin)를 이용할 경우, 배터리 방전모드와 충전모드로 동작할 수 있다. 이러한 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)의 구동과 관련하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)의 배터리 방전 모드 중 모드 1 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)은 배터리 방전모드의 경우, 모드 1에서는 제12 스위칭 소자(SW12)와 제13 스위칭 소자(SW13)가 턴-온 되고, 제11 스위칭 소자(SW11)와 제14 스위칭 소자(SW14)가 턴-오프 된다. 이를 위하여 스위치 제어 회로(130)는 제12 스위칭 소자(SW12)와 제13 스위칭 소자(SW13) 턴-온을 위한 제어 신호를 각 스위칭 소자에 공급할 수 있다. 이에 따라 제1 입력 전류(I11)는 제12 스위칭 소자(SW12)와 제13 스위칭 소자(SW13)를 통하여 2차측 제1 출력 모듈(121)에 전달되어 제1 출력 전류(I12)로 공급될 수 있다. 2차측 제1 출력 모듈(121)에 전달된 제1 출력 전류(I12)는 제16 스위칭 소자(SW16)를 도통시켜 제1 인덕터(La1)와 제12 스너버 커패시터(Cs12)를 포함하는 직렬 공진 회로 형태를 갖추고 입력 측의 전력을 부하(R)측으로 공급하게 된다.
또한 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)은 배터리 방전 모드에서 모드 1의 경우 제22 스위칭 소자(SW22) 및 제23 스위칭 소자(SW23)를 제12 스위칭 소자(SW12) 및 제13 스위칭 소자(SW13) 턴-온과 함께 턴-온 시키도록 제어할 수 있다. 이와 함께 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)은 제21 스위칭 소자(SW21) 및 제24 스위칭 소자(SW24)를 턴-오프 시키도록 제어한다. 이를 위하여 스위치 제어 회로(130)는 제22 스위칭 소자(SW22) 및 제23 스위칭 소자(SW23)의 턴-온을 위한 제어 신호를 각 스위칭 소자에 공급할 수 있다. 이에 따라 제2 입력 전류(I21)는 제21 스위칭 소자(SW21) 및 제23 스위칭 소자(SW23)를 통하여 2차측 제2 출력 모듈(122)에 제2 출력 전류(I22)로 전달될 수 있다. 전달된 제2 출력 전류(I21)는 제26 스위칭 소자(SW26)를 도통시켜 제2 인덕터(La2)와 제22 스너버 커패시터(Cs22)를 포함하는 직렬 공진 회로를 구성할 수 있으며, 배터리(Vin)의 전력은 이 회로를 기반으로 입력측 전력을 부하(R) 측으로 공급할 수 있다.
도 4는 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)의 배터리 방전 모드 중 모드 2 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)은 모드 2에서 제11 스위칭 소자(SW11)와 제14 스위칭 소자(SW14)가 턴-온 시키며, 제12 스위칭 소자와 제13 스위칭 소자(SW13)는 턴-오프 시킨다. 이를 위하여 스위치 제어 회로(130)는 제11 스위칭 소자(SW11)와 제14 스위칭 소자(SW14) 턴-온을 위한 제어 신호를 각 스위칭 소자에 공급하도록 제어할 수 있다. 이에 따라 제1 입력 전류(I11)는 제11 스위칭 소자(SW11) 및 제14 스위칭 소자(SW14)를 통하여 2차측 제1 출력 모듈(121)에 제1 출력 전류(I12)로 전달될 수 있다. 2차측 제1 출력 모듈(121)에 전달된 제1 출력 전류(I12)는 제15 스위칭 소자(SW15)를 도통시켜 제1 인덕터(La1)와 제11 스너버 커패시터(Cs11)를 포함하는 직렬 공진 회로 형태를 갖추고 입력 측의 전력을 부하(R)측으로 공급한다.
또한 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)은 배터리 방전 모드의 모드 2에서 제1 입력 모듈(111) 및 제1 출력 모듈(121)의 운용과 유사하게 제2 입력 모듈(112) 및 제2 출력 모듈(122)를 운용함으로써 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)은 입력측 전력을 부하(R) 측으로 공급할 수 있다. 즉 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)은 스위치 제어 회로(130) 제어에 따라 제21 스위칭 소자(SW21)와 제24 스위칭 소자(SW24) 턴-온을 위한 제어 신호를 각 스위칭 소자에 공급하도록 제어할 수 있다. 결과적으로 제2 입력 전류(I21)가 제2 출력 모듈(122)에 포함된 제25 스위칭 소자(SW25)를 도통시켜 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)이 제2 인덕터(La2)와 제21 스너버 커패시터(Cs21)를 포함하는 직렬 공진 회로 형태를 갖추도록 지원하여 입력측의 전력을 부하(R)측으로 공급하도록 지원할 수 있다.
도 5는 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)의 배터리 충전 모드의 모드 1의 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)은 배터리 충전모드의 경우, 모드 1에서는 제16 스위칭 소자(SW16)를 턴-온하고 제15 스위칭 소자(SW15)를 턴-오프 되도록 제어한다. 이를 위하여 스위치 제어 회로(130)는 제16 스위칭 소자(SW16) 턴-온을 위한 제어 신호를 해당 스위칭 소자에 전달하도록 제어할 수 있다. 이에 따라 출력 측 전류(Ir)는 제16 스위칭 소자(SW16)를 통하여 제11 스위칭 소자(SW11) 및 제14 스위칭 소자(SW14)를 도통시키도록 제어할 수 있다. 결과적으로 제1 인덕터(La1)와 제11 스너버 커패시터(Cs11)가 직렬 공진 형태를 이룸으로써 출력 측 전력이 배터리(Vin) 측으로 공급될 수 있다.
이와 함께 배터리 충전 모드의 모드 1에서 제26 스위칭 소자(SW26)가 턴-온 되고 제25 스위칭 소자(SW25)가 턴-오프 되도록 제어된다. 이를 위하여 스위치 제어 회로(130)는 제26 스위칭 소자(SW26) 턴-온 제어 신호를 제16 스위칭 소자(SW16) 턴-온 제어 신호와 함께 해당 스위칭 소자에 공급되도록 제어할 수 있다. 제26 스위칭 소자(SW26)가 턴-온되면 출력 측 전류(Ir)는 제26 스위칭 소자(SW26)를 통하여 제21 스위칭 소자(SW21) 및 제24 스위칭 소자(SW24)를 도통시킬 수 있다. 이에 따라 제2 인덕터(La2)와 제21 스너버 커패시터(Cs21)가 직렬 공진 형태를 이룬 상태에서 출력 측 전력이 배터리(Vin) 측으로 공급될 수 있다.
도 6은 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)의 배터리 충전 모드의 모드 2의 경우를 설명하기 위한 도면이다.
배터리 충전 모드의 모드 2에서 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)은 제15 스위칭 소자(SW15)를 턴-온하고 제16 스위칭 소자(SW16)는 턴-오프 시킬 수 있다. 이와 함께 제26 스위칭 소자(SW26)는 제15 스위칭 소자(SW15)와 유사하게 턴-온 되고 제26 스위칭 소자(SW26)는 턴-오프 될 수 있다. 이를 위하여 스위치 제어 회로(130)는 제15 스위칭 소자(SW15) 및 제25 스위칭 소자(SW25) 턴-온을 위한 제어 신호를 해당 스위칭 소자에 공급하도록 제어할 수 있다.
제15 스위칭 소자(SW15) 및 제25 스위칭 소자(SW25)가 턴-온 되면 출력 측 전류(Ir)는 제15 스위칭 소자(SW15)를 통하여 제1 입력 모듈(111)로 전달되고 제12 스위칭 소자(SW12) 및 제13 스위칭 소자(SW13)를 도통시키는데 이용될 수 있다. 한편 출력 측 전류(Ir)는 제25 스위칭 소자(SW25)를 통하여 제2 입력 모듈(112)로 전달되고 제22 스위칭 소자(SW22) 및 제23 스위칭 소자(SW23)를 도통시키는데 이용될 수 있다.
결과적으로 제1 인덕터(La1)와 제12 스너버 커패시터(Cs12)가 직렬 공진 상태를 이루며, 제2 인덕터(La2)와 제22 스너버 커패시터(Cs22)가 직렬 공진 상태를 이룬다. 이에 따라 출력 측 전력이 직렬 공진 형태를 이루 패스들을 통하여 배터리(Vin) 측으로 공급될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)은 제1 입력 모듈(111)과 제1 출력 모듈(121)이 변압비 1:1의 제1 고주파 변압기(Tr1)를 매개로 배치되며, 제2 입력 모듈(112)과 제2 출력 모듈(122) 역시 변압비 1:1의 제2 고주파 변압기(Tr2)를 매개로 배치된다. 그리고 배치된 스위칭 소자들을 제어하여 입력 모듈에 배치된 인덕터와 출력 모듈에 배치된 스너버 커패시터를 직렬 공진 형태를 이루도록 제어함으로써 영전류 스위칭에 의한 전력 공급 즉 배터리(Vin) 충전 및 방전을 제어할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 양방향 DC/DC 컨버터 시스템(100)은 배터리 충전 모드 및 배터리 방전 모드에서 모두 우사한 전력 수수를 달성할 수 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시 예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
스위칭 소자 : SW11, SW12, SW21, SW22, SW13, SW14, SW23, SW24, SW15, SW16, SW25, SW26,
배터리 : Vin 부하 : R
1차측 입력 모듈 : 110 제1 입력 모듈 : 111
제2 입력 모듈 : 112 2차측 출력 모듈 : 120
제1 출력 모듈 : 121 제2 출력 모듈 : 122
양방향 DC/DC 컨버터 시스템 : 100
인덕터 : La1, La2 고주파 변압기 : Tr1, Tr2
스너버 커패시터 : Cs11, Cs12, Cs21, Cs21
스위치 제어 회로 : 130

Claims (7)

1차측에 배치된 배터리와, 상기 배터리에 병렬로 배치된 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈;
상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈 각각에 대응하게 2차측에 배치되는 제1 출력 모듈과 제2 출력 모듈 및 부하;를 포함하며,
상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈은
상기 제1 출력 모듈 및 제2 출력 모듈에 대하여 1:1 변압비로 배치되고,
상기 제1 입력 모듈은
상기 배터리에 브리지 형태로 연결되어 스위칭되는 제1 스위칭 소자들, 상기 제1 스위칭 소자들과 연결되며 상기 제1 출력 모듈에 대하여 1:1 변압비를 제공하는 제1 고주파 변압기, 상기 제1 스위칭 소자들과 상기 제1 고주파 변압기 사이에 배치되는 제1 인덕터를 포함하며,
상기 제2 입력 모듈은
상기 배터리 대하여 상기 제1 스위칭 소자들과 병렬로 배치되는 제2 스위칭 소자들, 상기 제2 출력 모듈에 대하여 1:1 변압비를 제공하는 제2 고주파 변압기, 상기 제2 스위칭 소자들과 상기 제2 고주파 변압기 사이에 배치되는 제2 인덕터를 포함하고,
상기 제1 출력 모듈은
상기 제1 고주파 변압기의 일단이 접속되는 노드와, 상기 노드에 병렬로 각각 연결된 제3 스위칭 소자들, 상기 제3 스위칭 소자들에 각각 연결되는 스너버 커패시터들을 포함하며,
상기 제2 출력 모듈은
상기 제2 고주파 변압기의 일단이 접속되는 노드와, 상기 노드에 병렬로 각각 연결되는 제4 스위칭 소자들, 상기 제4 스위칭 소자들에 각각 연결되는 스너버 커패시터들을 포함하고,
상기 제1 인덕터와 상기 제1 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태가 이루어지도록 상기 스위칭 소자들을 제어하며, 상기 제2 인덕터와 상기 제2 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태가 이루어지도록 상기 스위칭 소자들을 제어하는 스위치 제어 회로;
를 더 포함하고,
상기 스위치 제어 회로는
상기 제1 입력 모듈의 스위칭 소자들 중 일부 스위칭 소자들 및 상기 제2 입력 모듈의 스위칭 소자들 중 일부 스위칭 소자들을 활성화하여 상기 배터리의 입력 전류를 상기 제1 출력 모듈 및 상기 제2 출력 모듈로 전달하여 상기 제1 출력 모듈 및 제2 출력 모듈에 포함된 스너버 커패시터들과 상기 인덕터들을 포함하는 직렬 공진 형태를 구성하도록 제어하고 상기 배터리 전원을 상기 부하측에 전달하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템.
1차측에 배치된 배터리와, 상기 배터리에 병렬로 배치된 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈;
상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈 각각에 대응하게 2차측에 배치되는 제1 출력 모듈과 제2 출력 모듈 및 부하;를 포함하며,
상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈은
상기 제1 출력 모듈 및 제2 출력 모듈에 대하여 1:1 변압비로 배치되고,
상기 제1 입력 모듈은
상기 배터리에 브리지 형태로 연결되어 스위칭되는 제1 스위칭 소자들, 상기 제1 스위칭 소자들과 연결되며 상기 제1 출력 모듈에 대하여 1:1 변압비를 제공하는 제1 고주파 변압기, 상기 제1 스위칭 소자들과 상기 제1 고주파 변압기 사이에 배치되는 제1 인덕터를 포함하며,
상기 제2 입력 모듈은
상기 배터리 대하여 상기 제1 스위칭 소자들과 병렬로 배치되는 제2 스위칭 소자들, 상기 제2 출력 모듈에 대하여 1:1 변압비를 제공하는 제2 고주파 변압기, 상기 제2 스위칭 소자들과 상기 제2 고주파 변압기 사이에 배치되는 제2 인덕터를 포함하고,
상기 제1 출력 모듈은
상기 제1 고주파 변압기의 일단이 접속되는 노드와, 상기 노드에 병렬로 각각 연결된 제3 스위칭 소자들, 상기 제3 스위칭 소자들에 각각 연결되는 스너버 커패시터들을 포함하며,
상기 제2 출력 모듈은
상기 제2 고주파 변압기의 일단이 접속되는 노드와, 상기 노드에 병렬로 각각 연결되는 제4 스위칭 소자들, 상기 제4 스위칭 소자들에 각각 연결되는 스너버 커패시터들을 포함하고,
상기 제1 인덕터와 상기 제1 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태가 이루어지도록 상기 스위칭 소자들을 제어하며, 상기 제2 인덕터와 상기 제2 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태가 이루어지도록 상기 스위칭 소자들을 제어하는 스위치 제어 회로;
를 더 포함하고,
상기 스위치 제어 회로는
상기 제1 출력 모듈 및 상기 제2 출력 모듈의 스위칭 소자들 중 일부 스위칭 소자들을 제어하여 상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈에 출력 측 전류를 전달하여 상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈의 스위칭 소자들 중 일부 스위칭 소자들을 턴-온시켜 상기 인덕터들과 상기 스너버 커패시터들 간의 직렬 공진 형태를 구성하도록 제어하고 상기 부하측 전원을 상기 배터리 측에 전달하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템.
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1차측에 배치된 배터리와, 상기 배터리에 병렬로 배치된 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈, 상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈 각각에 대응하게 2차측에 배치되며 변압비가 1:1로 구성되는 특성 임피던스가 동일한 형태의 제1 출력 모듈과 제2 출력 모듈 및 부하를 포함하는 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템의 구동 방법에 있어서,
상기 제1 입력 모듈에 포함된 제1 인덕터와 제1 고주파 변압기를 거쳐 상기 제1 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태의 패스를 형성하는 단계;
상기 제2 입력 모듈에 포함된 제2 인덕터와 제2 고주파 변압기를 거쳐 상기 제2 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태의 패스를 형성하는 단계;
상기 직렬 공진 형태로 구성된 패스를 통하여 상기 배터리 전원을 상기 부하에 공급하는 배터리 방전 모드 수행 단계;
를 포함하고,
상기 제1 입력 모듈은
상기 배터리에 브리지 형태로 연결되어 스위칭되는 제1 스위칭 소자들, 상기 제1 스위칭 소자들과 연결되며 상기 제1 출력 모듈에 대하여 1:1 변압비를 제공하는 제1 고주파 변압기, 상기 제1 스위칭 소자들과 상기 제1 고주파 변압기 사이에 배치되는 제1 인덕터를 포함하며,
상기 제2 입력 모듈은
상기 배터리 대하여 상기 제1 스위칭 소자들과 병렬로 배치되는 제2 스위칭 소자들, 상기 제2 출력 모듈에 대하여 1:1 변압비를 제공하는 제2 고주파 변압기, 상기 제2 스위칭 소자들과 상기 제2 고주파 변압기 사이에 배치되는 제2 인덕터를 포함하고,
상기 제1 출력 모듈은
상기 제1 고주파 변압기의 일단이 접속되는 노드와, 상기 노드에 병렬로 각각 연결된 제3 스위칭 소자들, 상기 제3 스위칭 소자들에 각각 연결되는 스너버 커패시터들을 포함하며,
상기 제2 출력 모듈은
상기 제2 고주파 변압기의 일단이 접속되는 노드와, 상기 노드에 병렬로 각각 연결되는 제4 스위칭 소자들, 상기 제4 스위칭 소자들에 각각 연결되는 스너버 커패시터들을 포함하고,
상기 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템은
상기 제1 인덕터와 상기 제1 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태가 이루어지도록 상기 스위칭 소자들을 제어하며, 상기 제2 인덕터와 상기 제2 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태가 이루어지도록 상기 스위칭 소자들을 제어하는 스위치 제어 회로;
를 더 포함하고,
상기 스위치 제어 회로는
상기 제1 입력 모듈의 스위칭 소자들 중 일부 스위칭 소자들 및 상기 제2 입력 모듈의 스위칭 소자들 중 일부 스위칭 소자들을 활성화하여 상기 배터리의 입력 전류를 상기 제1 출력 모듈 및 상기 제2 출력 모듈로 전달하여 상기 제1 출력 모듈 및 제2 출력 모듈에 포함된 스너버 커패시터들과 상기 인덕터들을 포함하는 직렬 공진 형태를 구성하도록 제어하고 상기 배터리 전원을 상기 부하측에 전달하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템의 구동 방법.
1차측에 배치된 배터리와, 상기 배터리에 병렬로 배치된 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈, 상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈 각각에 대응하게 2차측에 배치되며 변압비가 1:1로 구성되는 특성 임피던스가 동일한 형태의 제1 출력 모듈과 제2 출력 모듈 및 부하를 포함하는 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템의 구동 방법에 있어서,
상기 제1 입력 모듈에 포함된 제1 인덕터와 제1 고주파 변압기를 거쳐 상기 제1 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태의 패스를 형성하는 단계;
상기 제2 입력 모듈에 포함된 제2 인덕터와 제2 고주파 변압기를 거쳐 상기 제2 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태의 패스를 형성하는 단계;
상기 직렬 공진 형태로 구성된 패스를 통하여 상기 배터리 전원을 상기 부하에 공급하는 배터리 방전 모드 수행 단계;
를 포함하고,
상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈은
상기 제1 출력 모듈 및 제2 출력 모듈에 대하여 1:1 변압비로 배치되고,
상기 제1 입력 모듈은
상기 배터리에 브리지 형태로 연결되어 스위칭되는 제1 스위칭 소자들, 상기 제1 스위칭 소자들과 연결되며 상기 제1 출력 모듈에 대하여 1:1 변압비를 제공하는 제1 고주파 변압기, 상기 제1 스위칭 소자들과 상기 제1 고주파 변압기 사이에 배치되는 제1 인덕터를 포함하며,
상기 제2 입력 모듈은
상기 배터리 대하여 상기 제1 스위칭 소자들과 병렬로 배치되는 제2 스위칭 소자들, 상기 제2 출력 모듈에 대하여 1:1 변압비를 제공하는 제2 고주파 변압기, 상기 제2 스위칭 소자들과 상기 제2 고주파 변압기 사이에 배치되는 제2 인덕터를 포함하고,
상기 제1 출력 모듈은
상기 제1 고주파 변압기의 일단이 접속되는 노드와, 상기 노드에 병렬로 각각 연결된 제3 스위칭 소자들, 상기 제3 스위칭 소자들에 각각 연결되는 스너버 커패시터들을 포함하며,
상기 제2 출력 모듈은
상기 제2 고주파 변압기의 일단이 접속되는 노드와, 상기 노드에 병렬로 각각 연결되는 제4 스위칭 소자들, 상기 제4 스위칭 소자들에 각각 연결되는 스너버 커패시터들을 포함하고,
상기 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템은
상기 제1 인덕터와 상기 제1 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태가 이루어지도록 상기 스위칭 소자들을 제어하며, 상기 제2 인덕터와 상기 제2 출력 모듈의 스너버 커패시터를 포함하는 직렬 공진 형태가 이루어지도록 상기 스위칭 소자들을 제어하는 스위치 제어 회로;
를 더 포함하고,
상기 스위치 제어 회로는
상기 제1 출력 모듈 및 상기 제2 출력 모듈의 스위칭 소자들 중 일부 스위칭 소자들을 제어하여 상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈에 출력 측 전류를 전달하여 상기 제1 입력 모듈 및 제2 입력 모듈의 스위칭 소자들 중 일부 스위칭 소자들을 턴-온시켜 상기 인덕터들과 상기 스너버 커패시터들 간의 직렬 공진 형태를 구성하도록 제어하고 상기 부하측 전원을 상기 배터리 측에 전달하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 변압기 직렬형 양방향 DC/DC 컨버터 시스템의 구동 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101558770B1 (ko) * 2014-05-13 2015-10-07 현대자동차주식회사 차량용 충전 장치
KR101564827B1 (ko) 2014-01-16 2015-10-30 강원대학교산학협력단 Led 구동회로의 제어 장치 및 방법
WO2016130757A1 (en) * 2015-02-11 2016-08-18 Schneider Electric It Corporation Dc-dc converter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5119283A (en) * 1991-06-10 1992-06-02 General Electric Company High power factor, voltage-doubler rectifier
US6147882A (en) * 1998-12-19 2000-11-14 Delta Electronics, Inc. Single-stage input current shaping technique with voltage-doubler rectifier front-end

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5119283A (en) * 1991-06-10 1992-06-02 General Electric Company High power factor, voltage-doubler rectifier
US6147882A (en) * 1998-12-19 2000-11-14 Delta Electronics, Inc. Single-stage input current shaping technique with voltage-doubler rectifier front-end

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE 논문1(제목: Analysis and Design of Bi-directional DC-DC Converter in Extended Run Time DC UPS System Based on Fuel Cell and Supercapacitor), 발표일 2009년 *
IEEE 논문1(제목: Analysis and Design of Bi-directional DC-DC Converter in Extended Run Time DC UPS System Based on Fuel Cell and Supercapacitor), 발표일 2009년*
IEEE 논문2(제목: Active Input-Voltage and Load-Current Sharing in Input-Series and Output-Parallel Connected Modular DC-DC Converters Using Dynamic Input-Voltage Reference Scheme), 발표일 2004년 11월 *
IEEE 논문2(제목: Active Input-Voltage and Load-Current Sharing in Input-Series and Output-Parallel Connected Modular DC-DC Converters Using Dynamic Input-Voltage Reference Scheme), 발표일 2004년 11월*

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101564827B1 (ko) 2014-01-16 2015-10-30 강원대학교산학협력단 Led 구동회로의 제어 장치 및 방법
KR101558770B1 (ko) * 2014-05-13 2015-10-07 현대자동차주식회사 차량용 충전 장치
WO2016130757A1 (en) * 2015-02-11 2016-08-18 Schneider Electric It Corporation Dc-dc converter
CN107251398A (zh) * 2015-02-11 2017-10-13 施耐德电气It公司 Dc‑dc转换器
CN107251398B (zh) * 2015-02-11 2020-01-17 施耐德电气It公司 Dc-dc转换器

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