KR101330414B1 - 엘엘씨 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법 - Google Patents

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박찬기
이재호
진호상
김우섭
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Abstract

LLC 풀 브릿지 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법으로서, 상기 LLC 풀 브릿지 컨버터에서 서로 대각선에 위치하는 상부 구동 스위치 및 하부 구동 스위치에 대하여, 상부 구동 스위치에 인가되는 게이트 신호 파형과 하부 구동 스위치에 인가되는 게이트 신호 파형이 서로 비대칭이 되도록 스위칭 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 스위칭 제어 신호를 상기 하부 구동 스위치에 출력하여 상기 하부 구동 스위치가 도통되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계; 및 상기 스위칭 제어 신호를 상기 상부 구동 스위치에 출력하여 상기 하부 구동 스위치가 도통된 후에 상기 상부 구동 스위치가 도통되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계를 포함하는 엘엘씨 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법이 제공된다.

Description

엘엘씨 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법{ASYMMETRIC SWITCHING DRIVING METHOD FOR LLC CONVERTER}
본 발명은 LLC 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법에 관한 것으로, 상세하게는 LLC 풀 브릿지 컨버터를 채택한 전원장치를 운전할 때 스위치 구동 신호의 노이즈 문제를 저감시키기 위한 LLC 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법에 관한 것이다.
LLC 컨버터는 한 개의 공진 콘덴서와 두 개의 공진 인덕터를 구비하여 DC-DC 컨버터 분야에서 효율 향상을 위하여 적용하고 있다. 하프 브릿지 기반의 LLC 컨버터는 디스플레이 및 전원 장치 분야에서 이용되고 있으며 출력 향상을 위하여 병렬운전 또는 풀 브릿지 형태로 토폴로지를 변형하여 이용 가능하다.
LLC 풀 브릿지 컨버터는 입력단에 4개의 스위칭 소자를 포함하고 있다. LLC 풀 브릿지 컨버터를 하프 브릿지 LLC 컨버터와 동일하게 동작하게 하기 위하여 풀 브릿지의 대각선 스위치가 동시 동작하도록 스위치를 제어할 수 있다. 이렇게 하면 풀 브릿지 회로의 공진은 하프 브릿지와 동일하게 동작하게 되며 하프 브릿지에서 풀 브릿지의 전환으로 인한 전압 이득이 두 배가 된다.
그렇지만, 브릿지의 상부 구동 스위치와 하부 구동 스위치가 모두 차단되는 시간 즉 데드타임 동안 모든 구동 스위치가 차단되는 구간이 형성될 수 있다. 이상적인 경우 구동 스위치 동시 동작으로 인한 영전압 스위칭이 이루어져야 하지만, 소자의 천이시간(rising time, falling time), PCB 기생성분, 자성 소자의 기생성분으로 인하여 기생 공진이 발생하게 된다. 이로 인하여 구동 스위치의 영전압 스위칭에도 불구하고 구동 스위치의 게이트 구동에 노이즈가 발생하게 된다. 아울러, 소자간 도통 지연 편차로 인하여 노이즈의 크기와 주기가 일정하지 않게 된다. 이를 억제하기 위하여 구동 스위치에 스너버 콘덴서를 추가할 수 있지만, 추가적인 비용과 유효 도통 시간과 효율이 감소되는 문제가 있을 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 LLC 풀 브릿지 컨버터를 채택한 전원장치를 운전할 때 구동 스위치 구동 신호의 노이즈 문제를 저감시킬 수 있는 LLC 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일측면에 의하면, LLC 풀 브릿지 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법으로서, 상기 LLC 풀 브릿지 컨버터에서 서로 대각선에 위치하는 상부 구동 스위치 및 하부 구동 스위치에 대하여, 상기 상부 구동 스위치에 인가되는 게이트 신호 파형과 상기 하부 구동 스위치에 인가되는 게이트 신호 파형이 서로 비대칭이 되도록 스위칭 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 스위칭 제어 신호를 상기 하부 구동 스위치에 출력하여 상기 하부 구동 스위치가 도통되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계; 및 상기 스위칭 제어 신호를 상기 상부 구동 스위치에 출력하여 상기 하부 구동 스위치가 도통된 후에 상기 상부 구동 스위치가 도통되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계를 포함하는 엘엘씨 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법이 제공된다.
상기 엘엘씨 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법은 상기 스위칭 제어 신호를 상기 상부 구동 스위치에 출력하여 상기 상부 구동 스위치가 차단되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계; 및 상기 스위칭 제어 신호를 상기 하부 구동 스위치에 출력하여 상기 상부 구동 스위치가 차단된 후에 상기 하부 구동 스위치가 차단되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, LLC 풀 브릿지 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법으로서, 상기 LLC 풀 블릿지 컨버터에서 서로 대각선에 위치하는 상부 구동 스위치 및 하부 구동 스위치에 대하여, 상기 상부 구동 스위치에 인가되는 게이트 신호 파형과 하부 구동 스위치에 인가되는 게이트 신호 파형이 서로 비대칭이 되도록 스위칭 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 스위칭 제어 신호를 상기 상부 구동 스위치에 출력하여 상기 상부 구동 스위치가 도통되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계; 및 상기 스위칭 제어 신호를 상기 하부 구동 스위치에 출력하여 상기 상부 구동 스위치가 도통된 후에 상기 하부 구동 스위치가 도통되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계를 포함하는 엘엘씨 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법이 제공될 수 있다.
상기 엘엘씨 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법은 상기 스위칭 제어 신호를 상기 하부 구동 스위치에 출력하여 상기 하부 구동 스위치가 차단되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계; 및 상기 스위칭 제어 신호를 상기 상부 구동 스위치에 출력하여 상기 하부 구동 스위치가 차단된 후에 상기 상부 구동 스위치가 차단되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, LLC 풀 브릿지 컨버터 장치로서, 서로 대각선에 위치하는 상부 구동 스위치 및 하부 구동 스위치를 포함하는 LLC 풀 브릿지 컨버터; 및 상기 LLC 풀 브릿지 컨버터의 상부 구동 스위치에 인가되는 게이트 신호 파형과 하부 구동 스위치에 인가되는 게이트 신호 파형이 서로 비대칭이 되도록 스위칭 제어 신호를 생성하여 상기 LLC 풀 브릿지 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 스위칭 제어 신호를 상기 하부 구동 스위치에 출력하여 상기 하부 구동 스위치가 도통되도록 스위칭 동작을 수행하고, 상기 스위칭 제어 신호를 상기 상부 구동 스위치에 출력하여 상기 하부 구동 스위치가 도통된 후에 상기 상부 구동 스위치가 도통되도록 스위칭 동작을 수행하고, 상기 스위칭 제어 신호를 상기 상부 구동 스위치에 출력하여 상기 상부 구동 스위치가 차단되도록 스위칭 동작을 수행하고, 상기 스위칭 제어 신호를 상기 하부 구동 스위치에 출력하여 상기 상부 구동 스위치가 차단된 후에 상기 하부 구동 스위치가 차단되도록 스위칭 동작을 수행하는 엘엘씨 컨버터 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, LLC 풀 브릿지 컨버터 장치로서, 서로 대각선에 위치하는 상부 구동 스위치 및 하부 구동 스위치를 포함하는 LLC 풀 브릿지 컨버터; 및 상기 LLC 풀 브릿지 컨버터의 상부 구동 스위치에 인가되는 게이트 신호 파형과 하부 구동 스위치에 인가되는 게이트 신호 파형이 서로 비대칭이 되도록 스위칭 제어 신호를 생성하여 상기 LLC 풀 브릿지 컨버터의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 스위칭 제어 신호를 상기 상부 구동 스위치에 출력하여 상기 상부 구동 스위치가 도통되도록 스위칭 동작을 수행하고, 상기 스위칭 제어 신호를 상기 하부 구동 스위치에 출력하여 상기 상부 구동 스위치가 도통된 후에 상기 하부 구동 스위치가 도통되도록 스위칭 동작을 수행하고, 상기 스위칭 제어 신호를 상기 하부 구동 스위치에 출력하여 상기 하부 구동 스위치가 차단되도록 스위칭 동작을 수행하고, 상기 스위칭 제어 신호를 상기 상부 구동 스위치에 출력하여 상기 하부 구동 스위치가 차단된 후에 상기 상부 구동 스위치가 차단되도록 스위칭 동작을 수행하는 엘엘씨 컨버터 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, LLC 풀 브릿지 컨버터에서 모든 스위치가 차단되는 구간이 감쇄함으로 인하여 기생 성분에 의해 발생하는 노이즈 문제를 저감시키게 되며 신호 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 풀 브릿지 컨버터 장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 풀 브릿지 컨버터 장치에서 비대칭 스위칭 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LLC 풀 브릿지 컨버터 장치에서 비대칭 스위칭 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 비교예에 따른 LLC 풀 브릿지 컨버터 장치에서 대칭 스위칭 구동을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들을 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 풀 브릿지 컨버터 장치의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 풀 브릿지 컨버터 장치(100)는 구동 스위치부(10), LLC 회로부(20), 변압부(30), 및 정류부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
구동 스위치부(10)는 입력 콘덴서(Cin)4개의 구동 스위치(S1, S2, S3, S4)와, 구동 스위치(S1, S2, S3, S4)의 스위칭을 제어하는 제어부(11)를 포함할 수 있다.
LLC 회로부(20)는 한 개의 공진 콘덴서(Cr)와 두 개의 공진 인덕터(Lr, Lm)를 포함하여 구동 스위치부(10)와 변압부(30)사이에 설치된다.
변압부(30)는 1차측에 LLC 회로부(20)가 연결되고, 2차측에 정류부(40)가 연결된다. 변압부(30)는 LLC 회로부(20)를 개재하여 연결된 구동 스위치부(10)로부터 입력된 전압을 조절하여 배터리(50)의 충전을 위하여 정류부(40)에 출력한다.
정류부(40)는 변압부(30)를 통해 조절된 전압을 정류하여 배터리(50)의 충전을 위한 충전 전압으로 공급한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 풀 브릿지 컨버터 장치에서 비대칭 스위칭 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 제어부(11)는 구동 스위칭부(10)를 비대칭 구동 방식으로 스위칭을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(11)는 풀 브릿지에서 대각선에 위치하는 스위치들(S1 및 S4, S2 및 S3)이 동시에 스위칭 동작을 하는 것이 아니라 약간의 간격을 두고 스위칭 동작을 하도록 구동 스위치들(S1, S2, S3, S4)의 스위칭을 제어할 수 있다. 편의상 대각선에 위치하는 구동 스위치들(S1 및 S4, S2 및 S3)이 동시에 동작되지 않고 약간의 간격을 두고 동작됨에 따라 비대칭 스위칭 구동 방식이라고 하는 것이다.
제어부(11)는 구동 스위치부(10)의 각 구동 스위치들(S1 및 S4, S2 및 S3)에 인가하는 신호 파형을 비대칭형으로 구성하여 제공한다.
제1 구동 스위치(S1)의 게이트 신호 파형과 제4 구동 스위치(S4)의 게이트 신호 파형이 서로 비대칭을 이루게 되며, 제2 구동 스위치(S2)의 게이트 신호 파형과 제3 구동 스위치(S3)의 게이트 신호 파형이 서로 비대칭을 이루게 된다.
이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 3군데의 게이트 신호 중첩 구간이 발생될 수 있다. 제1 중첩 구간(61), 제2 중첩 구간(62), 제3 중첩 구간(63)이 발생될 수 있다.
제1 중첩 구간(61), 제2 중첩 구간(62), 제3 중첩 구간(63)에서 보면 서로 대각선으로 위치하는 구동 스위치들은 하부에 있는 구동 스위치들(S4, S2)이 도통된 이후에 상부에 있는 구동 스위치들(S1, S3)이 도통된다.
또한, 제1 중첩 구간(61), 제2 중첩 구간(62), 제3 중첩 구간(63)에서 보면 서로 대각선으로 위치하는 구동 스위치들은 하부에 있는 구동 스위치들(S4, S2)이 먼저 차단된 이후에 상부에 있는 구동 스위치들(S1, S3)이 차단되게 된다.
제1 게이트 신호 중첩 구간(61)에서 제어부(11)는 제4 구동 스위치(S4)를 오프 상태에서 온 상태로 도통되도록 스위칭 동작시킨 후에 제1 구동 스위치(S1)를 오프 상태에서 온 상태로 도통되도록 스위칭 동작시킨다. 한편, 제어부(11)는 제3 구동 스위치(S3)를 온 상태에서 오프 상태로 차단되도록 스위칭 동작시킨 후에 제2 구동 스위치(S2)를 온 상태에서 오프 상태로 차단되도록 스위칭 동작시킨다.
반주기 이후의 동작(1/2Ts ~Ts)인 제2 게이트 신호 중첩 구간(62)에서 제어부(11)는 제1 구동 스위치(S1)를 온상태에서 오프 상태로 차단되도록 스위칭 동작시킨 후에 제4 구동 스위치(S4)를 온 상태에서 오프 상태로 차단되도록 스위칭 동작시킨다. 한편, 제어부(11)는 제2 구동 스위치(S2)를 오프 상태에서 온 상태로 스위칭 동작시킨 후에 제3 구동 스위치(S3)를 오프 상태에서 온 상태로 도통되도록 스위칭 동작시킨다.
제3 게이트 신호 중첩 구간(63)에서 제어부(11)는 제4 구동 스위치(S4)를 오프 상태에서 온 상태로 도통되도록 스위칭 동작시킨 후에 제1 구동 스위치(S1)를 오프 상태에서 온 상태로 도통되도록 스위칭 동작시킨다. 한편, 제어부(11)는 제3 구동 스위치(S3)를 온 상태에서 오프 상태로 차단되도록 스위칭 동작시킨 후에 제2 구동 스위치(S2)를 온 상태에서 오프 상태로 차단되도록 스위칭 동작시킨다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 구동 스위칭부(10)의 구동 스위치들(S1 및 S4, S2 및 S3)은 회로상에서 게이트 신호 중첩 구간을 구비하여 동시에 차단되는 구간이 적음에 따라 기생 성분에 의해 발생하는 노이즈 문제를 저감시킬 수 있고, 신호의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LLC 풀 브릿지 컨버터 장치에서 비대칭 스위칭 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제어부(11)는 구동 스위칭부(10)를 비대칭 구동 방식으로 제어할 수 있다. 즉, 제어부(11)는 풀 브릿지에서 대각선에 위치하는 스위치들(S1 및 S4, S2 및 S3)이 동시에 동작하는 것이 아니라 약간의 간격을 두고 동작하도록 구동 스위치들(S1, S2, S3, S4)의 스위칭을 제어할 수 있다.
제어부(11)는 구동 스위치부(10)의 각 구동 스위치들(S1 및 S4, S2 및 S3)에 인가하는 신호를 비대칭형으로 구성하여 제공한다.
제1 구동 스위치(S1)의 게이트 신호 파형과 제4 구동 스위치(S4)의 게이트 신호 파형이 서로 비대칭을 이루게 되며, 제2 구동 스위치(S2)의 게이트 신호 파형과 제3 구동 스위치(S3)의 게이트 신호 파형이 서로 비대칭을 이루게 된다.
이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이 3군데의 게이트 신호 중첩 구간이 발생될 수 있다. 제1 중첩 구간(71), 제2 중첩 구간(72), 제3 중첩 구간(73)이 발생될 수 있다.
제1 중첩 구간(71), 제2 중첩 구간(72), 제3 중첩 구간(73)에서 보면 서로 대각선으로 위치하는 구동 스위치들은 상부에 있는 구동 스위치들(S1, S3)이 도통된 이후에 하부에 있는 구동 스위치들(S4, S2)이 도통된다.
또한, 제1 중첩 구간(71), 제2 중첩 구간(72), 제3 중첩 구간(73)에서 보면 서로 대각선으로 위치하는 구동 스위치들은 하부에 있는 구동 스위치들(S4, S2)이 먼저 차단된 이후에 상부에 있는 구동 스위치들(S1, S3)이 나중에 차단된다.
제1 게이트 신호 중첩 구간(71)에서 제어부(11)는 제3 구동 스위치(S3)를 오프 상태에서 온 상태로 도통되도록 스위칭 동작시킨 후에 제2 구동 스위치(S2)를 오프 상태에서 온 상태로 도통되도록 스위칭 동작시킨다. 한편, 제어부(11)는 제4 구동 스위치(S4)를 온 상태에서 오프 상태로 차단되도록 스위칭 동작시킨 후에 제1 구동 스위치(S1)를 온 상태에서 오프 상태로 차단되도록 스위칭 동작시킨다.
반주기 이후의 동작(1/2Ts ~Ts)인 제2 게이트 신호 중첩 구간(72)에서 제어부(11)는 제2 구동 스위치(S2)를 온상태에서 오프 상태로 차단되도록 스위칭 동작시킨 후에 제3 구동 스위치(S3)를 온 상태에서 오프 상태로 차단되도록 스위칭 동작시킨다. 한편, 제어부(11)는 제1 구동 스위치(S1)를 오프 상태에서 온 상태로 스위칭 동작시킨 후에 제4 구동 스위치(S4)를 오프 상태에서 온 상태로 도통되도록 스위칭 동작시킨다.
제3 게이트 신호 중첩 구간(73)에서 제어부(11)는 제3 구동 스위치(S3)를 오프 상태에서 온 상태로 도통되도록 스위칭 동작시킨 후에 제2 구동 스위치(S2)를 오프 상태에서 온 상태로 도통되도록 스위칭 동작시킨다. 한편, 제어부(11)는 제4 구동 스위치(S4)를 온 상태에서 오프 상태로 차단되도록 스위칭 동작시킨 후에 제1 구동 스위치(S1)를 온 상태에서 오프 상태로 차단되도록 스위칭 동작시킨다.
도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 구동 스위칭부(10)의 구동 스위치들(S1 및 S4, S2 및 S3)은 회로상에서 게이트 신호 중첩 구간을 구비하여 동시에 차단되는 구간이 적음에 따라 기생 성분에 의해 발생하는 노이즈 문제를 저감시킬 수 있고, 신호의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 비교예에 따른 LLC 풀 브릿지 컨버터 장치에서 대칭 스위칭 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하여 본 발명의 비교예에 따른 LLC 풀 브릿지 컨버터 장치에서의 대칭 스위칭 구동 방식을 설명하도록 한다.
대칭 스위칭 구동 방식에 의하면, 제어부(11)는 구동 스위칭부(10)를 대칭 구동 방식으로 제어할 수 있다. 즉, 제어부(11)는 풀 브릿지에서 대각선에 위치하는 스위치들(S1 및 S4, S2 및 S3)이 동시에 동작하도록 구동 스위치들(S1, S2, S3, S4)의 스위칭을 제어할 수 있다. 편의상 대각선에 위치하는 스위치들(S1 및 S4, S2 및 S3)이 동시에 동작됨에 따라 대칭 스위칭 구동 방법이라고 한다.
제어부(11)의 대칭 스위칭 구동 방식에 의해 구동 스위치들(S1, S2, S3, S4)의 스위칭이 이루어지면 브릿지 상단의 구동 스위치들(S1, S3)과 브릿지 하단의 구동 스위치(S2, S4)가 모두 차단되는 시간, 즉 데드타임 동안 모든 스위치가 차단되는 구간(2, 4)이 전체 구간(1-5)내에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제어부(11)의 대칭 스위칭 구동 방식은 이상적인 스위치 동시 동작으로 인한 영전압 스위칭이 이루어지는데 한계가 있으며, 소자의 천이시간(rising time, falling time), PCB 기생성분, 자성 소자의 기생성분으로 인하여 기생 공진이 발생될 수 있다.
이로 인해 제어부(11)의 대칭 스위칭 구동 방식은 구동 스위치들의 영전압 스위칭에도 불구하고 게이트 구동 파형에 노이즈가 발생하게 되며 소자간 도통 지연 편차로 인하여 노이즈의 크기와 주기가 일정하지 않을 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 실시예들에 따른 LLC 컨버터 장치의 비대칭 스위칭 구동 방법은 도 4에 도시된 본 발명의 비교 실시예에 따른 LLC 컨버터 장치의 대칭 스위칭 구동 방법에 비교하여 게이트 신호 중첩 구간을 구비하고 있다.
즉, LLC 컨버터 장치에서 비대칭 스위칭 구동 방식을 사용함으로써 대칭 스위칭 구동 방식에 비하여 구동 스위칭부(10)의 구동 스위치들(S1 및 S4, S2 및 S3)은 회로상에서 게이트 신호 중첩 구간을 구비하여 동시에 차단되는 구간이 적음에 따라 기생 성분에 의해 발생하는 노이즈 문제를 저감시킬 수 있고, 신호의 안정성을 향상시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
예를 들어, 본 발명의 실시예들에서는 LLC 풀 브릿지 컨버터 장치로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 병렬 연결형 LLC 컨버터 장치에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 하부 구동 스위치들의 게이트 신호를 중첩하여 신호를 변경할 수 도 있다. 이러한 경우에는 위상 변화를 주어 신호를 비동기화하는 경우에 적절하게 적용될 수 있다.

Claims (4)

  1. LLC 풀 브릿지 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법으로서,
    상기 LLC 풀 브릿지 컨버터에서 서로 대각선에 위치하는 상부 구동 스위치 및 하부 구동 스위치에 대하여, 상기 상부 구동 스위치에 인가되는 게이트 신호 파형과 상기 하부 구동 스위치에 인가되는 게이트 신호 파형이 중첩 구간에 의한 시간 지연을 가지고 비동기화되어 동작하도록 서로 비대칭되게 스위칭 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 스위칭 제어 신호를 상기 하부 구동 스위치에 출력하여 상기 하부 구동 스위치가 도통되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계; 및
    상기 스위칭 제어 신호를 상기 상부 구동 스위치에 출력하여 상기 하부 구동 스위치가 도통된 후에 상기 중첩 구간에 의한 시간 지연을 가지고 비동기화되어 상기 상부 구동 스위치가 도통되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계를 포함하는 엘엘씨 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 스위칭 제어 신호를 상기 상부 구동 스위치에 출력하여 상기 상부 구동 스위치가 차단되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계; 및
    상기 스위칭 제어 신호를 상기 하부 구동 스위치에 출력하여 상기 상부 구동 스위치가 차단된 후에 상기 하부 구동 스위치가 차단되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계를 더 포함하는 엘엘씨 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법.
  3. LLC 풀 브릿지 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법으로서,
    상기 LLC 풀 블릿지 컨버터에서 서로 대각선에 위치하는 상부 구동 스위치 및 하부 구동 스위치에 대하여, 상부 구동 스위치에 인가되는 게이트 신호 파형과 하부 구동 스위치에 인가되는 게이트 신호 파형이 중첩 구간에 의한 시간 지연을 가지고 비동기화되어 동작하도록 서로 비대칭되게 스위칭 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 스위칭 제어 신호를 상기 상부 구동 스위치에 출력하여 상기 상부 구동 스위치가 도통되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계; 및
    상기 스위칭 제어 신호를 상기 하부 구동 스위치에 출력하여 상기 상부 구동 스위치가 도통된 후에 상기 중첩 구간에 의한 시간 지연을 가지고 비동기화되어 상기 하부 구동 스위치가 도통되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계를 포함하는 엘엘씨 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 스위칭 제어 신호를 상기 하부 구동 스위치에 출력하여 상기 하부 구동 스위치가 차단되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계; 및
    상기 스위칭 제어 신호를 상기 상부 구동 스위치에 출력하여 상기 하부 구동 스위치가 차단된 후에 상기 상부 구동 스위치가 차단되도록 스위칭 동작을 수행하는 단계를 더 포함하는 엘엘씨 컨버터의 비대칭 스위칭 구동 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101558794B1 (ko) 2014-07-28 2015-10-07 현대자동차주식회사 전기 자동차용 배터리 충전 장치
DE102015004742A1 (de) 2015-04-11 2016-10-13 Finepower Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Resonanzkreises
CN106451364A (zh) * 2016-06-29 2017-02-22 江苏镇安电力设备有限公司 一种用于全桥llc谐振变换器过流保护电路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6466458B2 (en) 2001-02-12 2002-10-15 Delta Electronics, Inc. Asymmetrical full bridge DC-to-DC converter
JP2003088118A (ja) 2001-09-10 2003-03-20 Sanken Electric Co Ltd 共振型ｄｃ−ｄｃコンバータ
US20120008359A1 (en) * 2009-04-16 2012-01-12 Intersil Americas Inc. Asymmetric zero-voltage switching full-bridge power converters

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6466458B2 (en) 2001-02-12 2002-10-15 Delta Electronics, Inc. Asymmetrical full bridge DC-to-DC converter
JP2003088118A (ja) 2001-09-10 2003-03-20 Sanken Electric Co Ltd 共振型ｄｃ−ｄｃコンバータ
US20120008359A1 (en) * 2009-04-16 2012-01-12 Intersil Americas Inc. Asymmetric zero-voltage switching full-bridge power converters

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE 논문(제목: Approximate Analysis of Resonant LLC DC-DC Converter), 논문발표 2011년 11월 *
IEEE 논문(제목: Approximate Analysis of Resonant LLC DC-DC Converter), 논문발표 2011년 11월*

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101558794B1 (ko) 2014-07-28 2015-10-07 현대자동차주식회사 전기 자동차용 배터리 충전 장치
DE102015004742A1 (de) 2015-04-11 2016-10-13 Finepower Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Resonanzkreises
CN106451364A (zh) * 2016-06-29 2017-02-22 江苏镇安电力设备有限公司 一种用于全桥llc谐振变换器过流保护电路

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