KR101421021B1 - Multiple output converter comprising a coupling inductor selecting circuit - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a multi-output converter including: a switching part to alternately switch DC input power; a transformer to transform power switched by the switching part; first and second rectifying parts to rectify AC power transformed by the transformer into DC power and including inductors respectively, which are coupled to each other; a controller to sense a voltage level of first power rectified by the first rectifying part to control the switching part and to sense a voltage level of a second power rectified by the second rectifying part to control the first rectifying part; and a coupling inductor selecting circuit. In the coupling inductor selection circuit, when power flows from a DC input power source to output sides of the first and second rectifying parts, the inductors of the first and second rectifying parts form a coupling inductor. When power flows from the output side of the first rectifying part to the output side of the second rectifying part, the coupling inductor is operated only by the inductor of the second rectifying part. According to the present invention, the multi-output converter includes the coupling inductor and the coupling inductor selection circuit not only to form a circuit capable of stabilizing voltage applied across an auxiliary control output side regardless of load of a main control output side when power is transmitted from the power source to the main and auxiliary control output sides, but also to prevent the distortion of a DC-link even when the power is transmitted from the main control output side to the auxiliary control output side.

Description

결합 인덕터 선택회로를 포함하는 다중 출력 컨버터 {Multiple output converter comprising a coupling inductor selecting circuit}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a multiple output converter including a coupling inductor selection circuit,

본 발명은 다중 출력 컨버터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 변압기 권선비, 결합 인덕터 및 결합 인덕터 선택 회로에 의해 제어되는 다중 출력 컨버터의 출력 전압의 안정화가 가능한 회로를 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a multiple output converter, and more particularly to a circuit capable of stabilizing the output voltage of a multiple output converter controlled by a transformer turns ratio, a coupling inductor and a coupling inductor selection circuit.

일반적으로 컨버터는 교류전원을 직류전원으로 변환하거나 직류전원을 직류 전원으로 변환하는 것으로 단일 트랜스포머를 사용하여 단일 입출력을 사용한다.Generally, a converter converts AC power to DC power or converts DC power to DC power, and uses a single transformer to use a single input / output.

한편, 차량이나 통신용 장비, 에너지 저장 시스템 등 사용 용도에 따라 복수의 출력 전원을 제공하기 위한 경우도 있으며, 일반적인 다중 출력 컨버터는 입력 전류 전원을 단일 트랜스포머를 통해 각각 교류전원으로 변환하고 이를 다시 정류하여 복수의 직류 전원을 출력한다.Meanwhile, there are cases where a plurality of output power sources are provided depending on applications such as a vehicle, a communication device, and an energy storage system, and a general multi-output converter converts an input current power source into an AC power source through a single transformer, And outputs a plurality of DC power sources.

그러나, 이러한 컨버터는 단일 트랜스포머에 의해 복수의 직류 전원 중 하나의 직류 전원의 전압 레벨이 변동하는 경우 다른 직류 전원에 영향을 미쳐 전압 레귤레이션(regulation)이 유지되지 않는 문제점이 있다.However, when the voltage level of one DC power source of a plurality of DC power sources varies due to a single transformer, such a converter has a problem that voltage regulation is not maintained due to influence of other DC power sources.

도 1은 일반적인 다중 출력 컨버터를 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a general multiple output converter.

도 1에 도시된 바와 같이 다중 출력 컨버터를 구성하게 될 경우, 출력 인덕터들의 권선들 사이에 자기적인 결합이 없으므로, 주 제어부측의 부하가 작아 출력 전류가 적게 흘러 출력 인덕터의 기자력이 불연속적으로 동작할 때, 보조 출력(VO2)는 비정상적으로 감소하게 된다. 1, since there is no magnetic coupling between the windings of the output inductors, the load on the main control side is small, so that the output current flows little and the magnetomotive force of the output inductor is discontinuously operated , The auxiliary output (V O2 ) becomes abnormally reduced.

반면에 주 제어부 측 인덕터의 기자력인 연속적인 상태에서 보조 제어부 측에 적은 부하가 걸리게 될 경우, 보조 출력 전압(VO2)는 비정상적으로 상승하게 된다. 즉, 도 1 에 도시된 일반적인 다중 출력 컨버터의 경우, 보조 출력 측의 전압이 비정상적인 감소 또는 상승하게 되는 문제점이 있다.On the other hand, when a small load is applied to the auxiliary control unit in a continuous state, which is the magnetomotive force of the main control unit inductor, the auxiliary output voltage V O2 rises abnormally. That is, in the case of the general multiple output converter shown in FIG. 1, the voltage on the auxiliary output side is abnormally reduced or increased.

한편, 한국 특허 출원 2001-0029207호(선행 문헌 1)에서는 도 3에서 도시된 바와 같이, 다중 출력을 가지는 컨버터에 결합 인덕터를 이용하여 구성함으로써 보조 출력 전압의 안정화가 가능한 회로를 구성하였다. In Korean Patent Application No. 2001-0029207 (Prior Art 1), as shown in FIG. 3, a circuit capable of stabilizing an auxiliary output voltage is constructed by using a coupling inductor for a converter having multiple outputs.

선행 문헌 1의 회로는 다출력으로 구성된 포워드 컨버터에 결합 인덕터를 적용하여 보조 출력전압(VO2)의 안정화를 목적으로 하는 회로이며, 보조 출력 전압 측의 GND에 연결되었던 단을 주 제어 출력 전압 측의 인덕터 후단(A)에 연결하여 입력 전압 및 부하 변동에 의해 발생한 주 제어 출력 전압 다이오드(D1)의 양단에 인가되는 전압과 보조 출력 측 인덕터(LO2)에 인가되는 전압(VLO2), 그리고 전압의 변동에 관계 없는 인덕터(LO1) 후단이 PWM제어 되므로 보조 출력 전압의 전압 변동률이 기존의 방식인 비결합 인덕터를 이용하여 구성한 회로에 비해 줄어든다는 특성을 가지고 있다. The circuit of the prior art document 1 is a circuit for stabilizing the auxiliary output voltage (V O2 ) by applying a coupling inductor to a forward converter composed of multiple outputs. The stage connected to GND on the auxiliary output voltage side is referred to as a main control output voltage side The voltage V LO2 applied to the auxiliary output side inductor L O2 and the voltage applied to both ends of the main control output voltage diode D1 generated by the input voltage and the load variation connected to the rear end A of the inductor L Since the output of the inductor (L O1 ), which is independent of the voltage fluctuation, is PWM-controlled, the voltage variation rate of the auxiliary output voltage is reduced compared with the circuit constructed using the conventional non-coupling inductor.

하지만, 선행 문헌 1에서 주 제어 출력 전압과 보조 출력 전압의 전기적 절연이 이루어지지 않기 때문에 절연을 필요로 하는 시스템에는 적합하지 않다는 문제점이 있다. However, in the prior art 1, since the main control output voltage and the auxiliary output voltage are not electrically insulated, it is not suitable for a system requiring insulation.

또한, 각 출력에 배터리를 연결하여 충전하는 배터리 충전기로서 사용되는 경우, 즉, 주 제어 출력 측에 배터리와 같은 ESS(Energy storage system) 연결되어 주 제어 출력 측으로부터 보조 제어 출력으로 전력 전달하는 경우에는 각 배터리의 SOC에 따라 각 권선의 출력 전압, 전류가 독립적으로 제어가 가능해야 하므로, 제어 대상인 주 출력 전압(V01)의 변동에 따라 보조 출력 전압(V02)이 종속적으로 변동하는 종래의 다출력 컨버터는 배터리 충전기의 토폴로지로서 사용될 수 없는 문제점이 있었다. In a case where the battery is used as a battery charger for connecting a battery to each output, that is, an ESS (Energy Storage System) such as a battery is connected to the main control output side to transmit power from the main control output side to the auxiliary control output Since the output voltage and current of each winding must be independently controllable according to the SOC of each battery, the auxiliary output voltage (V 02 ) varies depending on the variation of the main output voltage (V 01 ) The output converter can not be used as the topology of the battery charger.

[선행기술문헌][Prior Art Literature]

(선행문헌 1) 한국 특허 출원 제 2001-0029207 호 (단암전자통신주식회사, "다중출력 컨버터의 출력간 레귤레이션 보상회로", 2003 년 07 월 28 일 공개)(Prior Art 1) Korean Patent Application No. 2001-0029207 (Danam Electronics Co., Ltd., "Regulation Compensation Circuit Between Outputs of Multiple Output Converters ", published on July 28, 2003)

본 발명은 결합 인덕터 및 결합 인덕터 선택회로를 포함하는 다중 출력 컨버터를 구성하여, 주 제어 출력 측의 부하에 관계 없이 보조 제어 출력 측의 전압의 안정화가 가능한 회로를 제공하고, 또한 주 제어 출력 측에 배터리와 같은 ESS(Energy storage system) 연결되어 주 제어 출력 측으로부터 보조 제어 출력측으로 전력 전달시에는 결합 인덕터를 단일 인덕터로 동작하게 회로를 구성함으로써, 전원에서 주 제어 출력 및 보조 제어 출력 측으로의 전력 전달시 뿐만 아니라, 주 제어 출력 측으로부터 보조 제어 출력 측으로의 전력 전달시에도 다중 출력 컨버터 시스템이 정상적으로 동작할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.The present invention provides a circuit capable of stabilizing the voltage on the auxiliary control output side regardless of the load on the main control output side by constituting a multiple output converter including a coupling inductor and coupling inductor selection circuit, When the power is transferred from the main control output side to the auxiliary control output side by connecting to an ESS (Energy storage system) such as a battery, a circuit is configured to operate the coupling inductor as a single inductor, thereby transferring power from the power source to the main control output and the auxiliary control output side The present invention has an object of enabling the multiple output converter system to operate normally even when power is transferred from the main control output side to the auxiliary control output side.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 출력 컨버터는 직류 입력 전원을 교번으로 스위칭 하는 스위칭부, 스위칭부에 의해 스위칭 된 전원을 변환하는 변압부, 변압부에 의해 변환된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 제 1 정류부 및 제 2 정류부로서, 제 1 정류부 및 제 2 정류부는 인덕터를 포함하고, 제 1 정류부와 상기 제 2 정류부의 인덕터는 커플링된(coupling) 결합 인덕터인 제 1 정류부 및 제 2 정류부, 제 1 정류부에서 정류된 제 1 전원의 전압 레벨을 센싱하여 스위칭부를 제어하거나, 제 2 정류부에서 정류된 제 2 전원의 전압 레벨을 센싱하여 제 1 정류부를 제어하기 위한 제어부 및 결합 인덕터 선택회로를 포함하며, 결합 인덕터 선택 회로는, 직류 입력 전원으로부터 제 1 정류부의 출력 및 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우에는 제 1 정류부 및 제 2 정류부의 인덕터를 결합 인덕터로서 동작하도록 구성하고, 제 1 정류부의 출력 측으로부터 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우에는 결합 인덕터를 제 2 정류부의 인덕터로만 동작하도록 구성할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a multiple output converter including a switching unit for alternately switching a DC input power source, a transforming unit for converting a power source switched by the switching unit, The first rectification part and the second rectification part include an inductor. The inductor of the first rectification part and the inductor of the second rectification part are coupled inductors, which are coupling inductors. The first rectification part and the second rectification part rectify the power source to DC power, A control unit for controlling the switching unit by sensing the voltage level of the first power source rectified by the first rectifying unit and the second rectifying unit or by sensing the voltage level of the second power source rectified by the second rectifying unit, And a coupling inductor selection circuit, wherein the coupling inductor selection circuit includes a coupling inductor selection circuit for coupling the output of the first rectification part to the output side of the second rectification part, The inductor of the first rectification part and the inductor of the second rectification part are configured to operate as the coupling inductor and when the power flow from the output side of the first rectification part to the output side of the second rectification part is provided, The inductor of FIG.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다The disclosed technique may have the following effects. It should be understood, however, that the scope of the disclosed technology is not to be construed as limited thereby, since it is not intended that the particular embodiments shall include all of the following effects or merely include the following effects

일 실시예에 따른 본 발명의 다중 출력 컨버터는 결합 인덕터 및 결합 인덕터 선택 회로를 포함함으로써, 전원으로부터 주 제어 출력 및 보조 제어 출력 측으로의 전력 전달 시에 주 제어 출력 측의 부하에 관계 없이 보조 제어 출력 측의 전압의 안정화가 가능한 회로를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 주 제어 출력 측으로부터 보조 제어 출력 측으로의 전력 전달 시에도 DC-Link의 왜곡을 막아 정상적으로 동작할 수 있다.The multi-output converter according to an embodiment of the present invention includes a coupling inductor and a coupling inductor selection circuit, so that when the power is transferred from the power source to the main control output and the auxiliary control output side, the auxiliary control output Not only can a circuit capable of stabilizing the voltage on the side of the main control output side, but also can prevent the DC-link from being distorted even when power is transferred from the main control output side to the auxiliary control output side.

도 1은 일반적인 다중 출력 컨버터를 나타낸 회로도이다.
도 2는 결합 인덕터를 포함하는 종래 기술의 다중 출력 컨버터를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인턱터 및 결합 인덕터 선택 회로를 포함하는 다중 출력 컨버터의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 직류 전원으로부터 제 1 정류부의 출력 및 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우의 결합 인덕터 선택 회로의 동작을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 직류 전원으로부터 제 1 정류부의 출력 및 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우의 회로도를 도시한다.
도 6(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 직류 전원으로부터 제 1 정류부의 출력 및 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우, 제 1 및 제 2 정류부의 부하가 경부하가 아닌 경우의 파형을 나타낸 그래프이다.
도 6(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 직류 전원으로부터 제 1 정류부의 출력 및 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우, 제 1 정류부의 부하가 경부하인 경우의 파형을 나타낸 그래프이다.
도 6(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 직류 전원으로부터 제 1 정류부의 출력 및 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우, 제 2 정류부의 부하가 경부하인 경우의 파형을 나타낸 그래프이다.
도 7은 제 1 정류부의 출력 측으로부터 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력의 흐름을 가지는 경우, 결합 인덕터에 의한 DC-Link 전압 왜곡을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 정류부의 출력 측으로부터 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우의 결합 인덕터 선택 회로의 동작을 도시한다.1 is a circuit diagram showing a general multiple output converter.
Figure 2 is a circuit diagram illustrating a prior art multiple output converter including a coupling inductor.
3 is a block diagram of a multiple output converter including a coupling inductor and coupling inductor selection circuit in accordance with an embodiment of the present invention.
4 shows the operation of the coupling inductor selection circuit when the input DC power supply according to the embodiment of the present invention has the output of the first rectification part and the power flow to the output side of the second rectification part.
5 is a circuit diagram showing the case where an input DC power supply according to an embodiment of the present invention has an output of the first rectifying section and a power flow to the output side of the second rectifying section.
6 (a) is a graph showing the relationship between the output of the first rectifying unit and the output current of the second rectifying unit from the input DC power source according to the embodiment of the present invention, when the loads of the first rectifying unit and the second rectifying unit are not light load Fig.
6 (b) shows a waveform when the load of the first rectifying part is light load, when the input DC power supply according to the embodiment of the present invention has the output of the first rectifying part and the power flow to the output side of the second rectifying part Graph.
6 (c) shows a waveform when the load of the second rectifying section is light load, when the input DC power supply according to the embodiment of the present invention has the output of the first rectifying section and the power flow to the output side of the second rectifying section Graph.
7 is a graph showing the DC-Link voltage distortion caused by the coupling inductor when the power flows from the output side of the first rectification part to the output side of the second rectification part.
Fig. 8 shows the operation of the coupling inductor selection circuit when the power flow from the output side of the first rectification part to the output side of the second rectification part according to the embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인턱터 및 결합 인덕터 선택 회로를 포함하는 다중 출력 컨버터의 블록도이다.3 is a block diagram of a multiple output converter including a coupling inductor and coupling inductor selection circuit in accordance with an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예 따른 다중 출력 컨버터는 직류 입력 전원을 교번으로 스위칭 하는 스위칭부(100), 스위칭부(100)에 의해 스위칭 된 전원을 변환하는 변압부(200), 변압부(200)에 의해 변환된 교류 전원을 직류전원으로 정류하는 제 1 정류부(300) 및 제 2 정류부(400), 제 1 정류부에서 정류된 제 1 전원의 전압 레벨(VO1)을 센싱하여 스위칭부를 제어하거나, 제 2 정류부에서 정류된 제 2 전원의 전압 레벨(VO2)을 센싱하여 제 1 정류부를 제어하기 위한 제어부(500)를 포함한다.The multi-output converter according to an embodiment of the present invention includes a switching unit 100 for alternately switching a DC input power source, a transformer 200 for converting a power source switched by the switching unit 100, A first rectifying part 300 and a second rectifying part 400 for rectifying the AC power converted by the rectifying part 400 to a DC power source, a switching part for controlling the switching part by sensing the voltage level (V O1 ) of the first power source rectified by the first rectifying part, And a control unit 500 for controlling the first rectifying unit by sensing the voltage level (V O2 ) of the second power source rectified by the second rectifying unit.

스위칭부(100)는 풀-브릿지 컨버터(Full-bridge conveter)로 구성될 수 있다.The switching unit 100 may be a full-bridge conveter.

변압부(200)는 일 예로서, 일차 권선부 및 이차 권선부를 갖는 단일 트랜스 포머를 포함할 수 있으며, 일차 권선부에 연결되는 공진 인덕터(Resonant Inductor)를 더 포함할 수 있다.The transformer 200 may include, for example, a single transformer having a primary winding portion and a secondary winding portion, and may further include a resonant inductor connected to the primary winding portion.

변압부(200)는 일 예로서, 스위칭부의 교번 스위칭에 따라 제 1 정류부 및 제 2 정류부에 변압부에서 변환된 교류 전원을 교대로 전달 할 수 있다.The transformer 200 may alternatively transmit the AC power converted by the transformer to the first rectifier and the second rectifier in accordance with alternate switching of the switching unit.

제 1 및 제 2 정류부(300, 400)는 일 예로서, 인덕터를 포함할 수 있으며, 제 1 정류부와 제 2 정류부의 인덕터는 커플링(Coupling)된 결합 인덕터일 수 있다.The first and second rectifying parts 300 and 400 may include an inductor and the inductors of the first rectifying part and the second rectifying part may be coupling inductors coupled together.

제어부(500)는 직류 전원으로부터 제 1 정류부의 출력 측 및 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우에는, 제 1 정류부에서 정류된 제 1 전원의 전압 레벨을 센싱하여 스위칭부를 제어하고, 제 1 정류부의 출력 측으로부터 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우에는, 제 2 정류부에서 정류된 제 2 전원의 전압 레벨을 센싱하여 제 1 정류부를 제어할 수 있다.When the control unit 500 has a power flow from the DC power source to the output side of the first rectifying unit and the output side of the second rectifying unit, the control unit 500 controls the switching unit by sensing the voltage level of the first power source rectified by the first rectifying unit, When the power flow from the output side of the first rectifying part to the output side of the second rectifying part is provided, the first rectifying part can be controlled by sensing the voltage level of the second power source rectified by the second rectifying part.

제어부(500)는 일 예로서, 제 1 정류부에서 정류된 제 1 전원을 피드백 받아, 제 1 전원의 전압 레벨에 따라 스위칭 듀티(switching duty)를 제어하는 스위칭 신호를 스위칭부에 전달할 수 있다.For example, the control unit 500 may receive a first power source rectified by the first rectifying unit and may transmit a switching signal for controlling the switching duty according to a voltage level of the first power source to the switching unit.

결합 인덕터 선택회로(600)는 직류 입력 전원으로부터 제 1 정류부 의 출력 및 제 2 정류부의 츨력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우에는, 제 1 정류부 및 제 2 정류부의 인덕터를 결합 인덕터로서 동작하도록 구성하고, The coupling inductor selection circuit 600 is configured so that the inductors of the first rectification part and the second rectification part operate as the coupling inductor when the DC inductor has the output of the first rectification part and the power flow of the second rectification part to the output side,

제 1 정류부의 출력 측으로부터 제 2 정류부의 츨력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우에는 결합 인덕터를 제 2 정류부의 단일 인덕터로만 동작하도록 회로를 선택할 수 있다.If the power flow from the output side of the first rectification part to the output side of the second rectification part is provided, the circuit can be selected so that the coupling inductor operates only with a single inductor of the second rectification part.

결합 인덕터 선택회로(600)는 다이오드(Diode), MOSFET, IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor) 또는 릴레이(Relay) 소자 등을 이용하여 구성될 수 있다.The coupling inductor selection circuit 600 may be configured using a diode, a MOSFET, an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT), or a relay device.

이와 같이, 본 발명의 다중 출력 컨버터는 결합 인덕터 및 결합 인덕터 선택 회로를 포함함으로써, 직류 입력 전원으로부터 제 1 정류부의 출력 측(예컨데, 주 제어 출력 측) 및 제 2 정류부의 츨력 측(예컨데, 보조 제어 출력 측)으로의 전력 흐름을 가지는 경우에는, 제 1 정류부 및 제 2 정류부의 인덕터를 결합 인덕터로서 동작하도록 구성하여, 제 1 및 제 2 정류부 출력 측에 연결된 부하의 크기에 관계 없이 제 1 정류부 및 제 2 정류부 측의 전압이 턴수에 의해 레귤레이션 되는 효과를 갖는다.As described above, the multiple output converter of the present invention includes the coupling inductor and the coupling inductor selection circuit so that the output side (for example, the main control output side) of the first rectification part and the output side (for example, The inductor of the first rectification part and the inductor of the second rectification part are configured to operate as a coupling inductor so that the first rectification part and the second rectification part can be operated independently of the magnitude of the load connected to the output sides of the first and second rectification part, And the voltage on the side of the second rectification part are regulated by the number of turns.

또한, 제 1 정류부의 출력 측(예컨데, 주 제어 출력 측)에 예를들어, 배터리와 같은 ESS(Energy storage system)를 연결하여, 제 1 정류부의 출력 측으로부터 제 2 정류부의 출력 측(예컨데, 보조 제어 출력 측)으로 전력을 전달하는 시스템으로 동작하는 경우, 결합 인덕터를 제 2 정류부의 단일 인덕터로만 동작하도록 회로를 선택함으로써, 풀-브릿지 컨버터(Full-bridge converter) 사이에 결합 인덕터가 위치하여 풀-브릿지 입력 DC-Link 전압의 불안정하게 하는 것을 방지할 수 있다는 효과를 갖는다.An ESS (Energy Storage System) such as a battery is connected to the output side (for example, the main control output side) of the first rectifying part to supply an output side of the second rectifying part (for example, (The auxiliary control output side), by selecting the circuit to operate the coupling inductor only with a single inductor of the second rectifier, a coupling inductor is located between the full-bridge converters It is possible to prevent the full-bridge input DC-link voltage from becoming unstable.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 직류 전원으로부터 제 1 정류부의 출력 및 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우의 결합 인덕터 선택 회로의 동작을 도시한다.4 shows the operation of the coupling inductor selection circuit when the input DC power supply according to the embodiment of the present invention has the output of the first rectification part and the power flow to the output side of the second rectification part.

도 4에서 도시된 바와 같이, 입력 직류 전원으로부터 제 1 정류부의 출력 측 및 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우, 결합 인덕터 선택 회로(600)가 제 1 정류부의 인덕터와 제 2 정류부의 인덕터를 커플링된 결합 인덕터로서 동작하도록 구성한다.4, when the input inductor has a power flow from the input DC power supply to the output side of the first rectification part and the output side of the second rectification part, the coupling inductor selection circuit 600 is connected between the inductor of the first rectification part and the inductor of the second rectification part The inductor is configured to operate as a coupled inductor.

도 4에서 결합 인덕터 선택회로(600)가 제 1 정류부의 인덕터와 제 2 정류부의 인덕터를 커플링된 결합 인덕터로서 동작하게 하도록 회로를 구성하는 경우 도 5와 같이 도시될 수 있으며, 이하 이에 대해 자세히 설명하도록 한다.In FIG. 4, a circuit is configured as shown in FIG. 5 so that the coupling inductor selection circuit 600 operates as a coupling inductor in which the inductor of the first rectifying part and the inductor of the second rectifying part are coupled. Explain it.

도 5를 참조하면, 제어부(500)는 제 1 정류부(300)에서 정류된 제 1 전원의 전압(VO1)을 센싱하여 스위칭부를 제어하며, 제 2 정류부(400)에서 정류된 제 2 전원의 전압(VO2)은 변압부(200)의 턴비 (Np/Ns)*VO1으로 레귤레이션 되도록 동작한다. 또한, 제 1 정류부에서 정류된 제 1 전원의 전압(VO1)은 제 2 정류부의 다이오드에 의해 VO1=V02 * n 이 된다.5, the controller 500 senses the voltage V O1 of the first power source rectified by the first rectifier 300 to control the switching unit. The second rectifier 400 rectifies the voltage of the second power source The voltage V O2 is operated to be regulated to the turn ratio Np / Ns * V O1 of the transforming unit 200. Further, the voltage (V O1 ) of the first power source rectified in the first rectification section is V O1 = V 02 * n by the diode of the second rectification section.

따라서, 본 발명에 따른 다중 출력 컨버터에서는 입력 전원으로부터 제 1 정류부의 출력 측 및 제 2 정류부의 출력 측(예컨데, 주 출력 제어 및 보조 출력 제어 측)으로의 전력 전달시에 제 1 정류부 및 제 2 정류부(300, 400)의 부하의 크기에 관계 없이 제 1 정류부에서 정류된 제 1 전원의 전압(VO1)과 제 2 정류부에서 정류된 제 2 전원의 전압(VO2)의 출력은 턴 수에 의해 레귤레이션 된다.Accordingly, in the multi-output converter according to the present invention, at the time of transferring power from the input power source to the output side of the first rectifying section and the output side (e.g., the main output control and the auxiliary output control side) of the second rectifying section, The output of the voltage (V O1 ) of the first power source rectified by the first rectifying section and the voltage (V O2 ) of the second power source rectified by the second rectifying section, regardless of the load of the rectifying sections 300 and 400, .

이와 같이 입력 전원으로부터 제 1 정류부의 출력 측 및 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 전달시, 결합 인덕터 선택회로에 의해 제 1 정류부의 인덕터와 제 2 정류부의 제 2 인덕터를 커플링된 결합 인덕터로 동작하도록 구성함으로써, 제 1 정류부의 출력 측 및 제 2 정류부 출력 측에 연결된 부하의 크기에 관계 없이 제 1 정류부 및 제 2 정류부 측의 전압이 턴수에 의해 레귤레이션되는 것은 도 6에서 확인할 수 있다.When the power is transferred from the input power source to the output side of the first rectification part and to the output side of the second rectification part, the coupling inductor is operated by the coupling inductor coupled with the inductor of the first rectification part and the second inductor of the second rectification part by the coupling inductor selection circuit 6 that the voltages of the first rectification part and the second rectification part are regulated by the number of turns irrespective of the magnitude of the load connected to the output side of the first rectification part and the output side of the second rectification part.

보다 구체적으로는 변압부의 권선비가 Np:Ns:Nt=16:18:1이고, 제 1 정류부 측의 출력 전압 Vo1 , ref=350V 인 경우, More specifically, when the turns ratio of the transforming portion is Np: Ns: Nt = 16: 18: 1 and the output voltage V o1 , ref = 350 V on the first rectifying portion side,

도 6(a)에 도시된 바와 같이, 제 1 정류부의 출력 측 및 제 2 정류부의 출력 측의 부하가 경부하가 아닌 경우 (ILoad1=2A, ILoad2=10A), 제 2 정류부측의 출력 전압(V02)이 19.47V이고,6A, when the load on the output side of the first rectification part and the output side of the second rectification part are not light load (I Load1 = 2A, I Load2 = 10A), the output on the second rectification part side The voltage (V 02 ) is 19.47 V,

도 6(b)에 도시된 바와 같이, 제 1 정류부 출력 측의 부하가 경부하 인 경우 (ILoad1=0.15A, ILoad2=10A) 제 2 정류부 출력 측의 출력 전압(V02)이 19.44V이고, As shown in Fig. 6 (b), when the load on the output side of the first rectification part is light load (I Load1 = 0.15 A , I Load2 = 10 A), the output voltage V 02 on the output side of the second rectification part is 19.44 V ego,

도 6 (c)에 도시된 바와 같이, 제 2 정류부 출력 측의 부하가 경부하인 경우 (ILoad1=2A, ILoad2=1A), 제 2 정류부 출력 측의 출력 전압(V02)이 19.48V이다.As shown in Fig. 6C, when the load on the output side of the second rectification part is light load (I Load1 = 2A, I Load2 = 1A), the output voltage V 02 on the output side of the second rectification part is 19.48V .

즉, 도 6(a) 내지 도 6(c)에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 컨버터는 입력 전원으로부터 제 1 정류부의 출력 측 및 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 전달시, 제 1 정류부의 출력 측 및 제 2 정류부의 출력 측에 연결된 부하의 크기에 관계 없이 제 1 정류부 및 제 2 정류부 측의 전압이 턴수에 의해 레귤레이션 되는 효과를 갖는다.6 (a) to 6 (c), the multi-converter according to the present invention, when transferring power from the input power source to the output side of the first rectification part and the output side of the second rectification part, The voltage of the first rectification part and the voltage of the second rectification part are regulated by the number of turns irrespective of the magnitude of the load connected to the output side of the first rectification part and the output side of the second rectification part.

다음으로는, 다중 출력 컨버터의 제 1 정류부의 출력 측(예컨데, 주 제어 출력 측)으로부터 제 2 정류부의 출력 측(예컨데, 보조 제어 출력 측) 으로의 전력 흐름을 가지는 경우를 설명한다.Next, a case where the power flow from the output side (for example, the main control output side) of the first rectification section of the multiple output converter to the output side (for example, the auxiliary control output side) of the second rectification section is described.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 직류 입력 전원으로부터 제 1 정류부의 출력 측 및 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우에는 다중 출력 컨버터가 정상적으로 동작하지만, 제 1 정류부의 출력 측 (예컨데, 주 제어 출력 측)에 예를 들어, 배터리와 같은 ESS(Energy storage system)를 연결하여, 제 1 정류부의 출력 측으로부터 제 2 정류부 의 출력측(예컨데, 보조 제어 출력 측)으로 전력을 전달하는 시스템으로 동작하는 경우에는, 풀-브릿지 컨버터(Full-bridge converter) 사이에 결합 인덕터가 위치하여 풀-브릿지 입력 DC-Link 전압의 불안정을 유발하여 컨버터가 비정상적으로 동작하게 된다. As shown in FIGS. 4 to 6, in the case where there is a power flow from the DC input power source to the output side of the first rectification part and the output side of the second rectification part, the multi-output converter operates normally but the output side of the first rectification part For example, an ESS (Energy Storage System) such as a battery is connected to the main control output side (for example, the main control output side) to transmit power from the output side of the first rectifying part to the output side of the second rectifying part System, there is a coupling inductor between the full-bridge converters, which causes instability of the full-bridge input DC-Link voltage, causing the converter to operate abnormally.

이러한 결합 인덕터에 의한 DC-Link 전압의 왜곡은 도 7에 도시된 바와 같다.The distortion of the DC-Link voltage due to the coupling inductor is as shown in FIG.

따라서, 본 발명에 따른 다중 출력 컨버터는 제 1 정류부의 출력 측 및 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우에는 결합 인덕터 선택 회로가 결합 인덕터를 제 2 정류부의 단일 인덕터로만 동작하도록 함으로써 결합 인덕터에 의한 DC-Link 전압 왜곡을 막는 것을 목적으로 한다.Therefore, when the multiple output converter according to the present invention has a power flow to the output side of the first rectification part and the output side of the second rectification part, the coupling inductor selection circuit causes the coupling inductor to operate only as a single inductor of the second rectification part, To prevent DC-Link voltage distortion caused by the DC-link voltage.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 정류부의 출력 측으로부터 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우의 결합 인덕터 선택 회로의 동작을 도시한다.Fig. 8 shows the operation of the coupling inductor selection circuit when the power flow from the output side of the first rectification part to the output side of the second rectification part according to the embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 정류부의 출력 측으로부터 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우, 제어부(500)는 제 2 정류부에서 정류된 제 2 전원의 전압 레벨을 센싱하여 제 1 정류부를 제어할 수 있다.8, when the control unit 500 has a power flow from the output side of the first rectifying unit to the output side of the second rectifying unit, the control unit 500 senses the voltage level of the second power source rectified by the second rectifying unit, The rectifying section can be controlled.

도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 정류부의 출력 측으로부터 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우, 결합 인덕터 선택 회로는 VLO1은 개방회로로, VLO2는 단일 인덕터로 동작하게 구성함으로써, 제 2 정류부의 인덕터로만 동작하게 할 수 있다.8, if the coupling inductor selection circuit has a power flow from the output side of the first rectification part to the output side of the second rectification part, by configuring V LO1 to operate as an open circuit and V LO2 to operate as a single inductor , The inductor of the second rectifying section can be operated only.

따라서, 제 1 정류부의 출력 측에 예를 들어, 배터리와 같은 ESS(Energy storage system)를 연결하여, 제 1 정류부의 출력 측(예컨데, 주 제어 출력 측)으로부터 제 2 정류부의 출력 측(예컨데, 보조 제어 출력 측)으로 전력을 전달하는 시스템으로 동작하는 경우, 풀-브릿지 컨버터(Full-bridge converter) 사이에 결합 인덕터가 위치하여 풀-브릿지 입력 DC-Link 전압의 불안정하게 하는 것을 방지할 수 있다.Therefore, an ESS (Energy Storage System) such as a battery is connected to the output side of the first rectification part and the output side (e.g., the main control output side) of the first rectification part is connected to the output side of the second rectification part (The auxiliary control output side), a coupling inductor may be located between the full-bridge converter to prevent the full-bridge input DC-Link voltage from becoming unstable .

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the singular " include "or" have "are to be construed as including a stated feature, number, step, operation, component, It is to be understood that the combination is intended to specify that it is present and not to preclude the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Each step may take place differently from the stated order unless explicitly stated in a specific order in the context. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the disclosed technology belongs, unless otherwise defined. Commonly used predefined terms should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the related art and can not be interpreted as having ideal or overly formal meaning unless explicitly defined in the present application.

100: 스위칭부
200: 변압부
210: 일차 권선부
220: 이차 권선부
300: 제 1 정류부
400: 제 2 정류부
500: 제어부
600: 결합 인덕터 선택회로100:
200: Transformer
210: primary winding section
220: secondary winding section
300: first rectification part
400: second rectifying part
500:
600: Coupling inductor selection circuit

Claims (8)

직류 입력 전원을 교번으로 스위칭 하는 스위칭부;
상기 스위칭부에 의해 스위칭 된 전원을 변환하는 변압부;
상기 변압부에 의해 변환된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 제 1 정류부 및 제 2 정류부로서, 상기 제 1 정류부 및 제 2 정류부는 인덕터를 포함하고, 상기 제 1 정류부와 상기 제 2 정류부의 인덕터는 커플링된(coupling) 결합 인덕터인, 상기 제 1 정류부 및 제 2 정류부;
상기 제 1 정류부에서 정류된 제 1 전원의 전압 레벨을 센싱(sensing)하여 상기 스위칭부를 제어하거나, 상기 제 2 정류부에서 정류된 제 2 전원의 전압 레벨을 센싱하여 상기 제 1 정류부를 제어하기 위한 제어부; 및
결합 인덕터 선택회로를 포함하고,
상기 결합 인덕터 선택 회로는,
상기 직류 입력 전원으로부터 상기 제 1 정류부의 출력 측 및 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우에는 상기 제 1 정류부 및 제 2 정류부의 인덕터를 결합 인덕터로서 동작하도록 구성하고,
상기 제 1 정류부의 출력 측으로부터 상기 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우에는 상기 결합 인덕터를 상기 제 2 정류부의 인덕터로만 동작하도록 구성하는 것을 특징으로 하는, 다중 출력 컨버터.A switching unit for alternately switching the DC input power;
A transformer for converting a power source switched by the switching unit;
Wherein the first rectifying part and the second rectifying part include an inductor, and the inductor of the first rectifying part and the inductor of the second rectifying part are connected to the first rectifying part and the second rectifying part, A first rectification part and a second rectification part, wherein the first rectification part and the second rectification part are coupled coupling inductors;
A control unit for sensing the voltage level of the first power source rectified by the first rectifying unit to control the switching unit or sensing the voltage level of the second power source rectified by the second rectifying unit, ; And
A coupling inductor selection circuit,
Wherein the coupling inductor selection circuit comprises:
The inductors of the first rectifying section and the second rectifying section are configured to operate as coupling inductors when the DC power source has a power flow from the output side of the first rectifying section to the output side of the second rectifying section,
And the coupling inductor is configured to operate only with the inductor of the second rectification section when the power inductor has a power flow from the output side of the first rectification section to the output side of the second rectification section. 제 1 항에 있어서,
상기 변압부는 일차 권선부 및 이차 권선부를 갖는 단일 트랜스포머를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중 출력 컨버터.The method according to claim 1,
Wherein the transformer comprises a single transformer having a primary winding portion and a secondary winding portion. 제 1 항에 있어서,
상기 변압부는 상기 스위칭부의 교번 스위칭에 따라 상기 제 1 정류부 및 상기 제 2 정류부에 상기 변환된 교류 전원을 교대로 전달하는, 다중 출력 컨버터.The method according to claim 1,
And the transforming unit alternately transfers the converted AC power to the first rectifying unit and the second rectifying unit in accordance with the alternating switching of the switching unit. 제 1 항에 있어서,
상기 결합 인덕터 선택 회로는 다이오드(Diode), MOSFET, IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor) 또는 릴레이(Relay) 소자를 포함하는, 다중 출력 컨버터.The method according to claim 1,
Wherein the coupling inductor selection circuit comprises a diode, a MOSFET, an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT) or a relay device. 제 1 항에 있어서,
상기 스위칭부는 풀-브릿지 컨버터(Full-bridge Converter)를 포함하는, 다중 출력 컨버터.The method according to claim 1,
Wherein the switching unit comprises a full-bridge converter. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제 1 정류부에서 정류된 제 1 전원을 피드백 받아, 상기 제 1 전원의 전압 레벨에 따라 스위칭 듀티(switching duty)를 제어하는 스위칭 신호를 상기 스위칭부에 전달하는, 다중 출력 컨버터.The method according to claim 1,
Wherein the control unit receives a first power source rectified by the first rectification unit and transmits a switching signal for controlling a switching duty according to a voltage level of the first power source to the switching unit. 제 2 항에 있어서,
상기 변압부는 상기 일차 권선에 연결되는 공진 인덕터(Resonant Inductor)를 포함하는, 다중 출력 컨버터.3. The method of claim 2,
Wherein the transformer comprises a resonant inductor coupled to the primary winding. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 직류 입력 전원으로부터 상기 제 1 정류부의 출력 측 및 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우에는, 상기 제 1 정류부에서 정류된 제 1 전원의 전압 레벨을 센싱하여 상기 스위칭부를 제어하고,
상기 제 1 정류부의 출력 측으로부터 상기 제 2 정류부의 출력 측으로의 전력 흐름을 가지는 경우에는, 상기 제 2 정류부에서 정류된 제 2 전원의 전압 레벨을 센싱하여 상기 제 1 정류부를 제어하는 것을 특징으로 하는, 다중 출력 컨버터.

The method according to claim 1,
Wherein,
Wherein the control unit controls the switching unit by sensing the voltage level of the first power source rectified by the first rectifying unit when the DC power source has a power flow from the output side of the first rectifying unit to the output side of the second rectifying unit,
And controls the first rectifying unit by sensing a voltage level of the second power source rectified by the second rectifying unit when the power source has a power flow from the output side of the first rectifying unit to the output side of the second rectifying unit , Multiple output converter.

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