KR101287803B1 - Ｌｌｃ 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로 및 그 구동방법 - Google Patents
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Abstract
LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로 및 그 구동방법이 개시된다. 본 발명은 변압기의 2차측에 접속된 동기정류기의 MOSFET 을 구동시키기 위한 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로로서, 변압기의 2차측에서 변압기의 전압을 검출하는 전압검출부, 검출된 전압을 일정한 이득으로 증폭하여 제 1 전압신호를 생성하는 전압-전압 증폭부, 변압기의 2차측에서 정현파 공진 전류를 검출하는 전류검출부, 정현파 공진 전류를 전압으로 변환하고 변환된 전압을 일정한 이득으로 증폭하여 제 2 전압신호를 생성하는 전류-전압 증폭부, 제 2 전압신호와 기준 전압을 비교하여 펄스전압신호를 생성하는 비교부, 펄스전압신호와 제 1 전압신호를 논리적으로 곱셈하여 구동신호를 생성하는 곱셈논리부 및 구동신호에 따라 동기정류기의 MOSFET을 구동시키는 동기정류기 구동부를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 변압기의 2차측에서 전압과 정현파 공진 전류를 동시에 검출하고 전압과 전류를 이용한 전압파형을 논리적으로 곱셈하여 최적의 동기정류기 구동신호를 제공하기 때문에 과도상태에서 전류가 급격하게 변화하거나 오작동하는 경우에 발생되는 구동신호의 오류문제를 해결할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 변압기의 2차측에서 전압과 정현파 공진 전류를 동시에 검출하고 전압과 전류를 이용한 전압파형을 논리적으로 곱셈하여 최적의 동기정류기 구동신호를 제공하기 때문에 과도상태에서 전류가 급격하게 변화하거나 오작동하는 경우에 발생되는 구동신호의 오류문제를 해결할 수 있다.
Description
본 발명은 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로 및 그 구동방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기의 MOSFET 스위칭 소자를 구동시키기 위한 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로 및 그 구동방법에 관한 것이다.
최근 고효율 전원장치를 설계하기 위해 고주파 스위칭을 적용하는 스위칭 전원장치를 사용하게 되며 변압기를 사용하여 입력과 출력을 절연시키는 회로방식으로서 절연형 전원장치가 있다.
한편, 절연형 전원장치를 구현하는 회로방식 중에서 스위칭 손실을 저감시킬 수 있는 공진형 컨버터가 주목받고 있는데, 그 중 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터는 원리적으로 스위칭 손실이 없기 때문에 고효율 전력변환이 가능하다.
이러한 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터에 적용되는 정류방식에는 다이오드를 이용하는 다이오드 정류방식과 반도체 스위치 등을 이용하는 동기정류기(Synchronous rectifier) 정류방식이 있다.
도 1 은 종래의 다이오드 정류방식을 적용한 LLC 공진형 컨버터의 기본회로도(10)이다.
최근 노트북, PC 등의 많은 전기, 전자, 통신기기 등에서 소비전력을 줄이기 위해 저전압 대전류의 출력 특성을 요구하고 있기 때문에, 출력 전류에 비례하여 전력손실이 발생되는 다이오드 정류방식은 최근 요구되는 출력 특성을 만족시킬 수 없다는 문제점이 있다.
이러한, 다이오드 정류방식의 손실을 극복하기 위해서 다이오드 대신 낮은 온저항을 갖는 MOSFET 스위칭 소자를 사용하는 동기정류기 기술을 사용하고 있다. 동기정류기 기술은 전도손실을 획기적으로 줄이고, 동시에 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터의 효율을 개선하고있다. 여기서 상기 동기정류기를 구동시키기 위한 구동회로가 반드시 필요하며 구동 신호는 MOSFET 전류신호와 항상 동기되어야 한다.
그러나, 과도상태에서 전류가 급격하게 변화하거나 오작동하는 경우 구동신호에 오류가 생겨 잘못된 구동신호가 인가되는 등 의도한 목적을 달성하기 어려운 문제가 있다.
본 발명의 일 측면은 변압기의 2차측에 접속된 동기정류기의 MOSFET 을 구동시키기 위한 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로로서, 변압기의 2차측에서 변압기의 전압과 정현파 공진 전류를 검출하고, 검출된 전압과 정현파 공진 전류를 통해 생성된 전압신호를 논리적으로 곱셈한 구동신호로 동기정류기를 구동시키는 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로 및 그 구동방법을 제공하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로는 변압기의 2차측에 접속된 동기정류기의 MOSFET 을 구동시키기 위한 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로로서, 상기 변압기의 2차측에서 상기 변압기의 전압을 검출하는 전압검출부, 상기 검출된 전압을 일정한 이득으로 증폭하여 제 1 전압신호를 생성하는 전압-전압 증폭부, 상기 변압기의 2차측에서 정현파 공진 전류를 검출하는 전류검출부, 상기 정현파 공진 전류를 전압으로 변환하고 상기 변환된 전압을 일정한 이득으로 증폭하여 제 2 전압신호를 생성하는 전류-전압 증폭부, 상기 제 2 전압신호와 기준 전압을 비교하여 펄스전압신호를 생성하는 비교부, 상기 펄스전압신호와 상기 제 1 전압신호를 논리적으로 곱셈하여 구동신호를 생성하는 곱셈논리부 및 상기 구동신호에 따라 상기 동기정류기의 MOSFET을 구동시키는 동기정류기 구동부를 포함한다.
한편, 곱셈논리부는 상기 비교부에서 출력된 펄스전압신호와 상기 제 1 전압신호를 입력으로 하는 AND 게이트를 포함할 수 있다.
또한, 전류 검출부는 상기 변압기의 2차측에 접속된 전류 변압기를 포함할 수 있다.
또한, 전류-전압 증폭부는 복수의 병렬연결된 다이오드 및 저항을 포함하고, 상기 전류 검출부와 비교기의 각 단과 접속될 수 있다.
또한, 전압-전압 증폭부는 복수의 병렬연결된 다이오드 및 저항을 포함하고, 상기 곱셈논리부의 각 단과 접속될 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동방법은 변압기의 2차측에 접속된 동기정류기의 MOSFET 을 구동시키기 위한 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동방법으로서, 상기 변압기의 2차측에서 상기 변압기의 전압을 검출하는 단계, 상기 검출된 전압을 일정한 이득으로 증폭하여 제 1 전압신호를 생성하는 단계, 상기 변압기의 2차측에서 정현파 공진 전류를 검출하는 단계, 상기 정현파 공진 전류를 전압으로 변환하고 상기 변환된 전압을 일정한 이득으로 증폭하여 제 2 전압신호를 생성하는 단계, 상기 제 2 전압신호와 기준 전압을 비교하여 펄스전압신호를 생성하는 단계, 상기 펄스전압신호와 상기 제 1 전압신호를 논리적으로 곱셈하여 구동신호를 생성하는 단계 및 상기 구동신호에 따라 상기 동기정류기의 MOSFET을 구동시키는 단계를 포함한다.
한편, 구동신호를 생성하는 단계는 상기 펄스전압신호와 상기 제 1 전압신호를 입력으로 하는 AND 게이트를 이용할 수 있다.
또한, 정현파 공진 전류를 검출하는 단계는 상기 변압기의 2차측에 접속된 전류 변압기를 이용할 수 있다.
또한, 펄스전압신호를 생성하는 단계는 상기 제 2 전압신호가 상기 기준 전압보다 큰 경우에만 상기 펄스전압신호를 생성할 수 있다.
상술한 본 발명의 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로 및 구동방법에 따르면, 변압기의 2차측에서 전압과 정현파 공진 전류를 동시에 검출하고 전압과 전류를 이용한 전압파형을 논리적으로 곱셈하여 최적의 동기정류기 구동신호를 제공하기 때문에 과도상태에서 전류가 급격하게 변화하거나 오작동하는 경우에 발생되는 구동신호의 오류문제를 해결할 수 있다. 즉, 최적의 동기정류기 구동신호의 제공이 가능하기 때문에 안정적인 동작이 가능하며, 이로써 스위칭 전원장치의 고효율 전력변환과 장수명을 보장할 수 있다.
또한, LLC 공진형 하프브릿지 컨버터의 정류기 손실을 저감시켜서 전력 변환 효율을 높여줌으로서 방열소자를 줄일 수 있으며, 그 결과 외부 온도에 따라 수명이 결정되는 알루미늄 전해커패시터 수명이 개선되어 알루미늄 전해커패시터를 사용하는 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터의 장수명이 확보되고, LLC 공진형 하프브릿지 컨버터의 사이즈를 소형화시킬 수 있다.
도 1 은 일반적인 다이오드 정류방식을 적용한 LLC 공진형 컨버터의 기본회로도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터의 변압기와 구동회로를 간략하게 나타낸 회로도이다.
도 3 은 도 2 에 도시된 구동회로를 도시한 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기의 구동회로를 도시한 회로도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기정류기 정류방식을 적용한 LLC 공진형 컨버터 주요 소자의 전류와 전압 파형을 관측하기 위한 회로도이다.
도 6a 는 도 5 의 회로가 공진주파수보다 낮은 스위칭 주파수에서 동작할 때, 전류와 전압 파형을 도시한 도면이다.
도 6b 는 도 5 의 회로가 공진주파수의 스위칭 주파수에서 동작할 때, 전류와 전압 파형을 도시한 도면이다.
도 6c 는 도 5 의 회로가 공진주파수보다 높은 스위칭 주파수에서 동작할 때, 전류와 전압 파형을 도시한 도면이다.
도 7 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기의 구동방법을 도시한 순서도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터의 변압기와 구동회로를 간략하게 나타낸 회로도이다.
도 3 은 도 2 에 도시된 구동회로를 도시한 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기의 구동회로를 도시한 회로도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기정류기 정류방식을 적용한 LLC 공진형 컨버터 주요 소자의 전류와 전압 파형을 관측하기 위한 회로도이다.
도 6a 는 도 5 의 회로가 공진주파수보다 낮은 스위칭 주파수에서 동작할 때, 전류와 전압 파형을 도시한 도면이다.
도 6b 는 도 5 의 회로가 공진주파수의 스위칭 주파수에서 동작할 때, 전류와 전압 파형을 도시한 도면이다.
도 6c 는 도 5 의 회로가 공진주파수보다 높은 스위칭 주파수에서 동작할 때, 전류와 전압 파형을 도시한 도면이다.
도 7 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기의 구동방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터의 변압기와 구동회로를 간략하게 나타낸 회로도이다.
도 2 를 참조하면, 변압기의 1차 측으로 입력 전압(VIN)이 인가되면 변압기의 2차측에서 일정한 이득의 출력 전압(VO)으로 출력된다. 이 경우, 변압기의 2차측에 접속된 출력저항(RLOAD)에 출력 전압(VO)이 인가되어 출력저항(RLOAD)은 전력을 공급받게 된다.
특히, 변압기의 2차측에는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로(100)가 연결되어 있고, 이러한 구동회로(100)는 변압기의 2차측에 접속된 동기정류기용 MOSFET 과 연결되어 이를 구동시킨다. 구동회로(100) 의 각 구성 부분에 대해서는 이하 도 3 을 통해 상세히 설명한다.
도 3 은 도 2 에 도시된 구동회로를 도시한 블록도이다.
도 3 을 참조하면, 본 실시예에 따른 구동회로(100)는 변압기의 2차측에 접속된 동기정류기의 MOSFET 을 구동시키기 위한 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기의 구동회로로서, 변압기의 2차측의 전압과 정현파 공진 전류를 동시에 검출하여 이를 통해 동기정류기의 MOSFET을 구동시키는 구동신호를 생성한다.
이러한 구동회로(100) 는 전압 검출부(110), 전압-전압 증폭부(120), 전류 검출부(130), 전류-전압 증폭부(140), 비교부(150), 곱셈 논리부(160) 및 동기정류기 구동부(170)를 포함한다.
전압 검출부(110)는 상기 변압기의 2차측에서 전압을 검출하고, 전압-전압 증폭부는(120) 전압 검출부(110)에서 검출된 전압을 일정한 이득으로 증폭하여 제 1 전압신호를 생성한다.
또한, 전류 검출부(130)는 상기 변압기의 2차측에서 정현파 공진 전류를 검출하고, 전류-전압 증폭부(140)는 상기 정현파 공진 전류를 전압으로 변환하고 상기 변환된 전압을 일정한 이득으로 증폭하여 제 2 전압 신호를 생성한다.
이렇게 제 2 전압 신호가 생성되면, 비교부(150)는 상기 제 2 전압신호와 기준 전압을 비교하여 펄스전압신호를 생성한다.
또한, 곱셈 논리부(160)는 상기 펄스전압신호와 상기 제 1 전압 신호를 논리적으로 곱셈하여 구동신호를 생성하고, 동기정류기 구동부(170)는 상기 구동신호에 따라 상기 동기정류기의 MOSFET 을 구동시킨다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기의 구동회로를 도시한 회로도이다.
도 4 를 참조하면, 본 실시예에 따른 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기의 구동회로(100)는 변압기의 2차측에 전압을 검출하는 전압 검출부(110)와 전압 검출부(110)의 양단에 접속된 전압-전압 증폭부(120)를 포함한다.
전압-전압 증폭부(120)는 전압 검출부(110)에서 검출된 전압을 일정한 이득으로 증폭하여 제 1 전압신호를 생성하기 위한 것으로서, 양단이 곱셈논리부(160)와 접속되어 있다.
보다 구체적으로, 전압-전압 증폭부(120)는 전압 검출부(110)의 각 단과 접속되는 복수의 병렬연결된 다이오드(121a,121b) 및 저항(122a,122b)으로 구성되며, 전압 검출부(110)에서 검출된 전압을 일정한 이득으로 증폭하여 이를 곱셈 논리부(160)로 출력한다. 이때, 증폭된 전압의 크기는 저항(122a,122b)의 크기를 조절하여 가변할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 구동회로(100)는 변압기의 2차측에 전류를 검출하는 전류 검출부(130)와 전류 검출부(130)의 양단에 접속된 전류-전압 증폭부(140)를 포함한다.
전류 검출부(130)는 변압기의 2차측에 접속된 전류 변압기로 구성되며, 이러한 전류 변압기를 통해 변압기의 2차측에 흐르는 정현파 공진 전류(iS)를 검출할 수 있다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 한 개의 전류 변압기로만으로도 전류 검출부(130)를 구현할 수 있어 저가의 소형화된 회로 구현이 용이할 뿐만 아니라 회로 구성을 간단하게 할 수 있는 이점을 가진다.
이러한 전류 검출부(130)에서 검출된 정현파 공진 전류(iS)는 전류 검출부(130)의 양단과 접속된 전류-전압 증폭부(140)에 출력되며, 전류-전압 증폭부(140)는 정현파 공진 전류(iS)를 전압신호로 변환하고 상기 변환된 전압신호를 일정한 이득으로 증폭하여 제 2 전압신호를 생성하며, 이를 비교부(150)로 출력한다. 전류-전압 증폭부(140)는 복수의 병렬연결된 다이오드(141a,141b) 및 저항(142a,142b)으로 구성되며, 전류변압기의 권선비와 저항의 크기를 조절하여 상기 제 2 전압신호의 증폭이득이 조절될 수 있다.
전류-전압 증폭부(140)에서 생성된 제 2 전압신호가 비교부(150)로 출력되면, 비교부(150)는 상기 제 2 전압신호와 기준 전압(VREF)를 비교하여 펄스전압신호를 생성한다. 구체적으로, 비교부(150)는 전류-전압 증폭부(140)의 각 단에 접속된 2 개의 비교기(비교기1, 비교기2)로 구성되어 상기 제 2 전압신호가 기준 전압(VREF)보다 큰 경우에만 펄스전압신호를 생성한다. 한편, 기준 전압(VREF)은 상기 제 2 전압신호의 크기에 따라 펄스전압신호를 생성하기 위한 기준이 되는 전압치를 나타내는 것으로서, 구동회로의 목적 또는 동작패턴 등을 고려하여 자유롭게 설계될 수 있다.
한편, 앞서 상술한 바와 같이 생성된 제 1 전압신호와 펄스전압신호는 각각 곱셈논리부(160)로 출력된다. 곱셈논리부(160)는 비교부(150)의 펄스전압신호와 전압-전압 증폭부의 제 1 전압신호를 입력으로 하는 AND 게이트(AND1,AND2)로 구성되어, 상기 펄스전압신호와 제 1 전압신호를 논리적으로 곱셈함으로써 구동신호를 생성한다.
이렇게 생성된 구동신호는 동기정류기 구동부(170)로 출력되고, 동기정류기 구동부(170)는 상기 구동신호에 따라 동기정류기의 MOSFET(MOS1,MOS2) 을 구동시킨다. 보다 구체적으로, 동기정류기 구동부(170)는 곱셈논리부(160)로부터 출력된 구동신호를 제 1 및 제 2 동기정류기용 MOSFET(MOS 1 및 MOS 2)의 온/오프 제어신호로 제공한다.
한편, 동기정류기는 MOSFET 을 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 낮은 온 저항을 갖는 MOSFET 을 사용하는 것이 전류 도통 손실을 줄일 수 있으며, 이로 인해 전체적으로 전력변화효율을 향상시킬 수 있어 회로 내부에 발생되는 발열량을 최소화할 수 있기 때문이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기정류기 정류방식을 적용한 LLC 공진형 컨버터 주요 소자의 전류와 전압 파형을 관측하기 위한 회로도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4 의 회로가 정상적으로 동작하는지를 확인하기 위해, 공진용 인덕터(LR)에 흐르는 전류(IR), 자화 인덕터(LM)에 흐르는 전류(IM), 전압-전압 증폭부에서 증폭된 전압(VP1,VP2), 정현파 공진전류(IS), 전류-전압 증폭부에서 증폭된 전압(VCT1,VCT2), 비교부에서 출력된 전압(VCOMP1,VCOMP2), 곱셈 논리부에서 출력된 구동전압(VG1,VG2), 제 1 및 제 2 동기정류기용 MOSFET(MOS1,MOS2)에 흐르는 전류(ID1,ID2)를 측정한다.
도 6a 는 도 5 의 회로가 공진주파수보다 낮은 스위칭 주파수에서 동작할 때, 전류와 전압 파형을 도시한 도면이고, 도 6b 는 도 5 의 회로가 공진주파수의 스위칭 주파수에서 동작할 때, 전류와 전압 파형을 도시한 도면이며, 도 6c 는 도 5 의 회로가 공진주파수보다 높은 스위칭 주파수에서 동작할 때, 전류와 전압 파형을 도시한 도면이다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c 를 참조하면, 공진 주파수, 공진 주파수보다 낮거나 높은 스위칭 주파수 모두에서 VG1 의 정류파형이 일정하게 나타나고 있어, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로가 포함된 도 5 의 회로가 주파수에 관계없이 정상적으로 정류기능을 하는 것을 알 수 있다.
도 7 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기의 구동방법을 도시한 순서도이다.
도 7 을 참조하면, 본 실시예에 따른 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기의 구동방법은 변압기의 2차측에 접속된 동기정류기의 MOSFET 을 구동시키기 위한 방법으로서, 상기 변압기의 2차측에서 변압기의 전압과 정현파 공진 전류를 검출한다(210). 이렇게 검출된 전압은 전압-전압 증폭부로 출력되어 일정한 이득으로 증폭되고 이로써 제 1 전압신호가 생성되고, 상기 정현파 공진 전류는 전류-전압 증폭부로 출력되어 전압으로 변환되고 상기 변환된 전압이 일정한 이득으로 증폭되어 제 2 전압신호가 생성된다(220).
또한, 상기 제 2 전압신호는 비교부로 출력되고, 상기 비교부는 상기 제 2 전압신호가 기준 전압보다 큰 경우에만 펄스전압신호를 생성한다(230).
또한, 펄스전압신호가 생성되면(230), 상기 펄스전압신호 및 제 1 전압신호가 곱셈논리부로 출력되고, 곱셈논리부는 상기 펄스전압신호와 상기 제 1 전압신호를 입력으로 하는 AND 게이트를 통해 구동신호를 생성한다(240).
이렇게 구동신호가 생성되면(240), 상기 구동신호가 동기정류기 구동부로 출력되고, 동기정류기 구동부는 상기 구동신호에 따라 동기정류기의 MOSFET 을 구동시킨다(250).
상술한 본 발명의 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기의 구동장치 및 구동방법에 따르면, 변압기의 2차측에서 전압과 정현파 공진 전류를 동시에 검출하고 전압과 전류를 이용한 전압파형을 논리적으로 곱셈하여 최적의 동기정류기 구동신호를 제공하기 때문에 과도상태에서 전류가 급격하게 변화하거나 오작동하는 경우에 발생되는 구동신호의 오류문제를 해결할 수 있다. 즉, 최적의 동기정류기 구동신호의 제공이 가능하기 때문에 안정적인 동작이 가능하며, 이로써 스위칭 전원장치의 고효율 전력변환과 장수명을 보장할 수 있다.
또한, LLC 공진형 하프브릿지 컨버터의 정류기 손실을 저감시켜서 전력 변환 효율을 높여줌으로서 방열소자를 줄일 수 있으며, 그 결과 외부 온도에 따라 수명이 결정되는 알루미늄 전해커패시터 수명이 개선되어 알루미늄 전해커패시터를 사용하는 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터의 장수명이 확보되고, LLC 공진형 하프브릿지 컨버터의 사이즈를 소형화시킬 수 있다.
100: 구동회로
110: 전압검출부
120: 전압-전압 증폭부
130: 전류검출부
140: 전류-전압 증폭부
150: 비교부
160: 곱셈 논리부
170: 동기정류기 구동부
110: 전압검출부
120: 전압-전압 증폭부
130: 전류검출부
140: 전류-전압 증폭부
150: 비교부
160: 곱셈 논리부
170: 동기정류기 구동부
Claims (9)
- 변압기의 2차측에 접속된 동기정류기의 MOSFET 을 구동시키기 위한 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로로서,
상기 변압기의 2차측에서 상기 변압기의 전압을 검출하는 전압검출부;
상기 검출된 전압을 일정한 이득으로 증폭하여 제 1 전압신호를 생성하는 전압-전압 증폭부;
상기 변압기의 2차측에서 정현파 공진 전류를 검출하는 전류검출부;
상기 정현파 공진 전류를 전압으로 변환하고 상기 변환된 전압을 일정한 이득으로 증폭하여 제 2 전압신호를 생성하는 전류-전압 증폭부;
상기 제 2 전압신호와 기준 전압을 비교하여 펄스전압신호를 생성하는 비교부;
상기 펄스전압신호와 상기 제 1 전압신호를 논리적으로 곱셈하여 구동신호를 생성하는 곱셈논리부; 및
상기 구동신호에 따라 상기 동기정류기의 MOSFET을 구동시키는 동기정류기 구동부를 포함하는, LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로. - 제 1 항에 있어서,
상기 곱셈논리부는
상기 비교부에서 출력된 펄스전압신호와 상기 제 1 전압신호를 입력으로 하는 AND 게이트를 포함하는, LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로. - 제 1 항에 있어서,
상기 전류 검출부는
상기 변압기의 2차측에 접속된 전류 변압기를 포함하는, LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로. - 제 1 항에 있어서,
상기 전류-전압 증폭부는
복수의 병렬연결된 다이오드 및 저항을 포함하고, 상기 전류 검출부와 비교기의 각 단과 접속되는, LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로. - 제 1 항에 있어서,
상기 전압-전압 증폭부는
복수의 병렬연결된 다이오드 및 저항을 포함하고, 상기 곱셈논리부의 각 단과 접속되는, LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로. - 변압기의 2차측에 접속된 동기정류기의 MOSFET 을 구동시키기 위한 LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동방법에 있어서,
상기 변압기의 2차측에서 상기 변압기의 전압을 검출하는 단계;
상기 검출된 전압을 일정한 이득으로 증폭하여 제 1 전압신호를 생성하는 단계;
상기 변압기의 2차측에서 정현파 공진 전류를 검출하는 단계;
상기 정현파 공진 전류를 전압으로 변환하고 상기 변환된 전압을 일정한 이득으로 증폭하여 제 2 전압신호를 생성하는 단계;
상기 제 2 전압신호와 기준 전압을 비교하여 펄스전압신호를 생성하는 단계;
상기 펄스전압신호와 상기 제 1 전압신호를 논리적으로 곱셈하여 구동신호를 생성하는 단계; 및
상기 구동신호에 따라 상기 동기정류기의 MOSFET을 구동시키는 단계를 포함하는, LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 구동신호를 생성하는 단계는
상기 펄스전압신호와 상기 제 1 전압신호를 입력으로 하는 AND 게이트를 이용하는, LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 정현파 공진 전류를 검출하는 단계는
상기 변압기의 2차측에 접속된 전류 변압기를 이용하는, LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 펄스전압신호를 생성하는 단계는
상기 제 2 전압신호가 상기 기준 전압보다 큰 경우에만 상기 펄스전압신호를 생성하는, LLC 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120072264A KR101287803B1 (ko) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | Ｌｌｃ 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로 및 그 구동방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020120072264A KR101287803B1 (ko) | 2012-07-03 | 2012-07-03 | Ｌｌｃ 공진형 하프브릿지 컨버터용 동기정류기 구동회로 및 그 구동방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101287803B1 true KR101287803B1 (ko) | 2013-08-07 |
Family
ID=49219513
Family Applications (1)
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| KR (1) | KR101287803B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190054992A (ko) | 2017-11-14 | 2019-05-22 | (주)코이즈 | 저전압 직류 변환기 및 배터리 충전기 |
| KR20210105470A (ko) | 2020-02-18 | 2021-08-27 | (주)코이즈 | 전기 모빌리티의 충전 장치 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4264837A (en) | 1978-03-31 | 1981-04-28 | Paul Gaboriaud | Ultrasonic atomizer with automatic control circuit |
| KR100729058B1 (ko) | 1999-09-24 | 2007-06-14 | 에릭슨 인크. | 브리지형 동기식 정류용 외부 구동 회로 |
| US20070236058A1 (en) | 2006-04-08 | 2007-10-11 | Yeider John O | Collapsible folding chair with umbrella |
| US20080055942A1 (en) | 2006-09-06 | 2008-03-06 | Delta Electronics, Inc. | Resonance converter and synchronous rectification driving method thereof |
-
2012
- 2012-07-03 KR KR1020120072264A patent/KR101287803B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4264837A (en) | 1978-03-31 | 1981-04-28 | Paul Gaboriaud | Ultrasonic atomizer with automatic control circuit |
| KR100729058B1 (ko) | 1999-09-24 | 2007-06-14 | 에릭슨 인크. | 브리지형 동기식 정류용 외부 구동 회로 |
| US20070236058A1 (en) | 2006-04-08 | 2007-10-11 | Yeider John O | Collapsible folding chair with umbrella |
| US20080055942A1 (en) | 2006-09-06 | 2008-03-06 | Delta Electronics, Inc. | Resonance converter and synchronous rectification driving method thereof |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190054992A (ko) | 2017-11-14 | 2019-05-22 | (주)코이즈 | 저전압 직류 변환기 및 배터리 충전기 |
| KR20210025576A (ko) | 2017-11-14 | 2021-03-09 | (주)코이즈 | 저전압 직류 변환기 및 배터리 충전기 |
| KR20210105470A (ko) | 2020-02-18 | 2021-08-27 | (주)코이즈 | 전기 모빌리티의 충전 장치 |
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