KR101452544B1 - 비대칭 영전압 스위칭 풀브리지 전력 컨버터들 - Google Patents

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Abstract

증가된 변환 효율에서 DC 출력 전력을 제공하는 풀브리지 전력 컨버터들, 및 증가된 변환 효율에서 DC 출력 전력을 제공하는 풀브리지 전력 컨버터들의 작동 방법들이 개시된다. 개시된 실시예들에서, 풀브리지의 스위치들은 도전 손실을 감축시키고 영전압 스위칭을 제공하기 위하여 작동된다.

Description

비대칭 영전압 스위칭 풀브리지 전력 컨버터들{ASYMMETRIC ZERO-VOLTAGE SWITCHING FULL-BRIDGE POWER CONVERTERS}
본 출원은 2009년 4월 16일에 출원된 미국 가특허출원 제61/170,076호 '비대칭 영전압 스위칭 풀브리지 전력 컨버터들'에 기초하여 우선권을 주장하며, 당해 출원의 내용은 참조로서 전체가 본 출원에 통합된다.
순방향(forward), 플라이백(flyback), SEPIC, 풀브리지 등과 같은 많은 DC to DC 전력 컨버터 형태들(topologies)이 공지되어 있다. 이러한 컨버터들은 전형적으로 70% 내지 95%의 범위의 전력 변환 효율(power conversion efficiencies)을 갖는다. 낮은 전력 변환 효율의 하나의 원인은 컨버터의 전력 트랜지스터들을 스위칭할 때 낭비되는 에너지이다.
낭비되는 에너지를 감축하기 위하여, 많은 전력 컨버터 설계가, 스위치들을 가로지르는 전압들이 빈번히 '영전압 스위칭'이라고 불리우는 거의 0 볼트에 가까울 때, 그들의 전력 트랜지스터들을 온 상태(on-states)로 스위치하도록 시도한다. 그러나, 풀브리지 컨버터 형태들에 대한 실제 영전압 스위칭 설계는 달성하기가 어렵다. 기본적 풀브리지 컨버터는 간단하게 변압기의 에너지를 선택적 스티어링 없이 1차 권선의 스위칭 파형의 양 중심점들로 버린다. 그 결과, 기본 풀브리지 컨버터는 훨씬 더 '하드 스위칭(hard switching)' 하기 쉬운데, 이는 주어진 전력 트랜지스터가 이의 도전 단자들(예, 드레인 및 소스 단자)를 가로지르는 상당한 전압으로 턴온되고, 큰 전력 소실을 일으킨다는 뜻이다.
본 발명의 제1 예시적 실시예는 DC 출력 전력을 제공하는 풀브리지 전력 컨버터에 관한 것이다. 예시적 전력 컨버터는 변환되어야 할 전력의 소스를 수신하기 위한 입력 포트, DC 출력 전력을 제공하기 위한 출력 포트, 브리지 회로, 및 변압기를 포함한다. 브리지 회로는 제1 노드에서 직렬로 결합하는 제1 스위치 및 제2 스위치, 및 제2 노드에서 직렬로 결합하는 제3 스위치 및 제4 스위치를 포함한다. 제1 및 제2 스위치의 직렬 연결은 입력 포트와 병렬로 결합되고, 제3 및 제4 스위치의 직렬 연결은 입력 포트와 병렬로 결합된다. 변압기는 제1 및 제2 노드, 및 적어도 하나의 2차 권선에 결합되는 1차 권선을 포함한다. 예시적 전력 컨버터는 변압기의 적어도 하나의 2차 권선에 결합되는 전류 정류 회로, 및 정류 회로와 출력 포트 사이에 결합되는 출력 인덕터를 추가로 포함한다. 제1 내지 제4 스위치의 각각은 복수의 시간에 교대하는 도전 및 비도전 상태 사이에서 스위치되고, 여기서 제1 및 제2 스위치는 그들이 동시에 도전 상태에 있지 않도록 스위치되고, 여기에서 제3 및 제4 스위치는 그들이 동시에 도전 상태에 있지 않도록 스위치되고, 여기서 제2 및 제4 스위치는 그들이 동시에 도전 상태에 있지 않도록 스위치되고, 및 여기서 제1 및 제3 스위치는 복수의 시간 지속시간 동안 그들이 동시에 도전 상태에 있도록 스위치된다.
본 발명의 제2 예시적 실시예는 DC 출력 전력을 제공하는 풀브리지 전력 컨버터에 관한 것이다. 예시적 전력 컨버터는 변환되어야 할 전력의 소스를 수신하기 위한 입력 포트, DC 출력 전력을 제공하기 위한 출력 포트, 브리지 회로, 및 변압기를 포함한다. 브리지 회로는 제1트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터를 포함한다. 각 트랜지스터는 제1 도전 단자, 제2 도전 단자, 및 변조 단자를 포함한다. 변조 단자는 전류가 제1 도전 단자에서 제2 도전 단자로 도전될 수 있는 도전상태에 트랜지스터를 위치시키는 제1 상태 및 전류가 이의 제1 도전 단자에서 이의 제2 도전 단자로 도전될 수 없는 비도전 상태에 트랜지스터를 위치시키는 제2 상태를 갖는 제어 신호를 수신한다. 제 1 및 제2 트랜지스터의 각각은 도전 단자 중 하나가 제1 노드에 결합되고 도전 단자의 다른 것이 입력 포트의 각 단자에 결합된다. 제3 및 제4 트랜지스터의 각각은 도전 단자 중 하나가 제2 노드에 결합되고 이의 도전 단자 중 다른 것은 입력 포트의 각 단자에 결합된다. 변압기는 제1 및 제2 노드, 및 적어도 하나의 2차 권선에 결합되는 1차 권선을 포함한다. 예시적 전력 컨버터는 변압기의 적어도 하나의 2차 권선에 결합되는 전류 정류 회로, 및 정류 회로와 출력 포트 사이에 결합되는 출력 인덕터를 추가로 포함한다. 제1 내지 제4 트랜지스터의 각각은 복수의 시간에 교대하는 도전 및 비도전 상태 사이에서 스위치되고, 여기서 제1 및 제2 트랜지스터는 그들이 동시에 도전 상태에 있지 않도록 스위치되고, 여기에서 제3 및 제4 트랜지스터는 그들이 동시에 도전 상태에 있지 않도록 스위치되고, 여기에서 제3 및 제4 트랜지스터는 그들이 동시에 도전 상태에 있지 않도록 스위치되고, 및 여기서 제1 및 제3 트랜지스터는 복수의 시간 지속시간 동안 그들이 동시에 도전 상태에 있도록 스위치된다.
본 발명의 제3 예시적 실시예는 DC 출력 전력을 제공하는 풀브리지 전력 컨버터의 작동 방법에 관한 것이다. 전력 컨버터는 변환되어야 할 전력의 소스를 수신하기 위한 입력 포트, DC 출력 전력을 제공하기 위한 출력 포트, 브리지 회로, 및 변압기를 포함한다. 브리지 회로는 제1 노드에서 직렬로 결합하는 제1 스위치 및 제2 스위치, 및 제2 노드에서 직렬로 결합하는 제3 스위치 및 제4 스위치를 포함한다. 제1 및 제2 스위치의 직렬 연결은 입력 포트와 병렬로 결합되고, 제3 및 제4 스위치의 직렬 연결은 입력 포트와 병렬로 결합된다. 변압기는 제1 및 제2 노드, 및 적어도 하나의 2차 권선에 결합되는 1차 권선을 포함한다. 예시적 전력 컨버터는 변압기의 적어도 하나의 2차 권선에 결합되는 전류 정류 회로, 및 정류 회로와 출력 포트 사이에 결합되는 출력 인덕터를 추가로 포함한다. 예시적 방법은 제1 스위치를 도전상태에 위치시키는 단계, 그 후에 제3 스위치를 비도전 상태에 위치시키는 단계, 그 후에 제4 스위치를 도전 상태에 위치시키는 단계, 그 후에 제4 스위치를 비도전 상태에 위치시키는 단계, 그 후에 제3 스위치를 도전 상태에 위치시키는 단계, 그 후에 제1 스위치를 비도전 상태에 위치시키는 단계; 그 후에 제2 스위치를 도전 상태에 위치시키는 단계, 및 그 후에 제2 스위치를 비도전 상태에 위치시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 관한 추가적 상세한 설명은 도면을 참조하여 아래 상세한 설명 부분에서 제공된다.
발명의 일환으로, 본 발명자는 영전압 스위칭에 더 나은 효과를 주기 위하여 브리지 스위치들을 위한 더 효과적인 스위칭 시퀀스들을 개발하였다. 스위칭 시퀀스들은 또한 몇몇 스위치의 바디 다이오드들(body diodes)에서, 특히 낮은 듀티사이클(duty-cycle) 값들에서, 도전을 감소하도록 적응될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 풀브리지 DC-출력 컨버터의 개략적 다이어그램을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 도시된 스위치 제어 신호들에 대한 예시적 타이밍 도 및 컨버터의 변압기의 1차 전압 및 전류를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 도시된 컨버터에 대한 예시적 스위치 제어 신호를 발생시키는 예시적 회로를 도시한다.
도 4 및 도 5 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 도시된 컨버터에 대한 예시적 브리지 회로들을 도시한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 각 실시예에 따른 도 1에 도시된　 변압기의 추가적 예시적 구현 및 컨버터에 대한 정류 회로를 도시한다.
본 발명에 따른 기술은 본 발명의 예시적 실시예들이 도시된 첨부된 도면을 참조하여 이후에 더 자세히 개시될 것이다. 그러나, 본 발명은 상이한 형태들로 구체화될 수 있고 본원에 설명된 실시예들로 한정되도록 이해되어서는 안된다. 오히려, 이 실시예들은 본 발명이 철저하고 완전하며 당업자에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하도록 제공된다. 동일한 도면부호들이 명세서 전반에서 동일한 요소들을 나타내도록 사용된다. 이 요소들은 상이한 실시예들에서 상이한 상호관계 및 상이한 위치를 가질 수 있다.
본원에 사용된 용어들은 본 발명의 예시적 목적만을 위해서이고 본 발명의 의미 또는 범위를 한정한다고 이해되어서는 안된다. 본원에서 사용된 바와 같이, 문맥상 특정한 경우를 확실히 가리키지 않는 한, 단수 형태는 복수 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본원에 사용된 표현 '포함' 및/또는 '포함하는'는 언급된 형상들, 숫자들, 단계들, 행동들, 작동들, 부재들, 요소들 및/또는 이러한 그룹들을 정의하지도 않고 하나 이상의 상이한 형상, 숫자, 단계, 작동, 부재, 요소 및/또는 이러한 그룹들의 존재 또는 추가, 또는 이들의 추가를 배제하지도 않는다. '제1', '제2' 등과 같은 용어들은 다양한 요소를 표현하는데 사용된다. 그러나, 요소들이 이러한 용어들에 의해 정의되어서는 안되는 것이 명백하다. 용어들은 하나의 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 개시될 제1 요소는 또한 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 제2 요소를 뜻할 수 있다. '상부(top)', '하부(bottom)', '위쪽(upper)', '왼쪽(left)', '오른쪽(right)', '위(above)', '아래(below)' 등과 같은 공간적으로 상대적 용어들은 본원에서 도면에 도시된 바와 같이 한 요소 또는 다른 요소 또는 특징에 대한 특징적 관계를 개시하기에 표현을 용이하게 하기 위하여 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적 용어들이 도면에서 개시된 배향(orientation)에 추가하여 사용 또는 작동에서 장치의 상이한 배향들을 포함하도록 의도된다.
전기적 요소와 같은 한 요소가 다른 요소에 '결합되는' 또는 '전기적으로 결합되는'으로 설명될 때, 이는 다른 요소에 직접 결합될 수 있고, 또는 하나 이상의 사이의 요소가 결합에 존재할 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 대조적으로, 한 요소가 다른 요소 또는 층에 '직접 결합되는'으로 언급될 때, 사이 요소가 존재하지 않는다. 본원의 청구항들은 원출원에 의해 제공되는 명세서에 개시되거나 도면에 도시된 예시적 관계들을 나열하기 위하여 수정될 수 있다. 본원에 사용된 용어 '및/또는'은 하나 이상의 연관되고 나열된 아이템의 임의 또는 모든 결합을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 풀브리지 DC-출력 컨버터(100)의 개략적 도면을 도시한다. 컨버터(100)는 변환되어야 할 전력(전압(Vin)에서)의 소스를 수신하기 위한 입력 포트(101), 전압(Vout)에서 DC 출력 전력을 제공하기 위한 출력 포트(102), 입력 전력을 변압기(T1)에 인가하는 브리지회로(110), 변압기(T1)의 2차 측면에 결합되는 정류회로(120), 정류회로(120)와 출력포트(102) 사이에 결합되는 출력 인덕터(Lout), 및 출력포트(102)에 병렬로 결합되는 출력 커패시터(Cout)를 포함한다. 변압기(T1)는 1차 권선, 제1 이차 권선 (상부 2차 권선) 제2 이차 권선(하부 2차 권선) 및 변압기의 권선 구조로부터 자연스럽게 결과되는 기생 누설 인덕턴스(parasitic leakage inductance, LLK)를 구비한다. 정류 회로(120)는 상부 2차 권선과 출력 인덕터(Lout) 사이에 결합되는 제1 다이오드(D1), 및 하부 2차 권선과 출력 인덕터(Lout) 사이에 결합되는 제2 다이오드(D2)를 구비한다. 큰 점(dot) 표기가 다른 권선들에 상대적인 권선의 배향을 도시하기 위하여 각 변압기 권선의 하나의 단자에 주어진다. 전압 지정(designation)이 1차 권선에 대한 Vpr과 같은 각 권선에 할당될 수 있다. 일반성(generality)을 손실하지 않고, 권선의 전압 지정의 양 측(positive side)이 큰 점으로 단자에 할당될 것이다. 전압이 변압기의 1차 권선에 인가될 때, 전압은 변압기의 1:N 권선비와 비교하여 2차 권선의 각각에서 발생된다. 본원에 도시되는 개략도에서, 서로 교차하는 와이어들은 그들의 교차에 도시되는 작은 점이 없는 한 서로 전기적으로 접촉하지 않는다.
브리지 회로(110)는 제1 노드(N1)에서 직렬로 결합되는 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2), 및 제2 노드(N2)에서 직렬로 결합되는 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)를 포함한다. 각 스위치(S1-S4)는 스위치의 도전단자(예, MOSFET에 대한 소스 및 드레인, BJT 및 IGBT에 대한 이미터 및 컬렉터)와 병렬로 배치된 기생 커패시턴스를 갖는 반도체 스위칭 장치(예, MOSFET, BJT, IGBT 등)를 포함할 수 있고 유사하게 배치되는 기생 도전 다이오드를 가질 수 있다. 만일 기생 도전 다이오드가 스위치용 반도체 장치에 존재하지 않는다면, 다이오드 또는 정류기는 반도체 소자의 도전단자와 병렬로 결합될 수 있다. 각 반도체 소자는 또한 소자의 도전단자 사이의 전류의 흐름을 제어하기 위한 제어신호가 인가되는 변조단자(예, 게이트, 베이스 등)를 갖는다. 변조단자는 도 1에 스위치 옆에 화살표로 개략적으로 도시된다. 스위치(S1,S2)의 직렬연결은 입력포트(101)에 병렬로 결합되고, 스위치(S3,S4)의 직렬연결은 입력포트(101)에 병렬로 결합된다. 노드(N1,N2)의 각각은 변압기(T1)의 1차 권선의 단자에 전기적으로 결합된다. 아래에서 더 자세히 개시되는 바와 같이, 노드(N2)와 같은 노드 중 하나는 컨버터(100)에 대한 영전압 스위칭의 범위를 증가시키기 위하여 공진 인덕터(LR)에 의해 1차 권선에 결합될 수 있다. 만일 공진 인덕터(LR)가 사용된다면, 다이오드(D3,D4)가 변압기(T1)에 결합되는 인덕터의 단자에서 양전압 및 음전압 편위(excursion)를 제한하기 위하여 추가될 수 있다 (D3의 애노드(anode)가 LR에 결합되고, D3의 캐소드(cathode)가 입력포트(101)의 양 측(positive side)에 결합되고, D4의 애노드는 입력포트(101)의 음 측(negative side)에 결합되고, 및 D4의 캐소드는 LR 에 결합된다). 만일 공진 인덕터(LR)가 사용되지 않는다면, 직접 접속(direct connction)(105)(점선으로 도시됨)이 사용될 수 있다.
공진 인덕터(LR)가 노드(N1 또는 N2) 중 어느 하나에 결합될 수 있으며, 도 1은 인덕터가 노드(N2)에 결합된 것으로 도시한다. 동등하게, 스위치(S1,S2)의 결합의 위치는 스위치(S3,S4)의 결합의 위치와 교환될 수 있다. 따라서, 청구항들 및 발명의 요약 부분에서 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치, 제4 스위치, 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터의 나열은 이러한 구성의 각각을 포괄한다는 것이 이해되어야 한다. 즉, 청구항들 및 발명의 요약에서 나열된 제1 스위치 및 제1 트랜지스터의 스위칭 작동 (예, 제어신호들)이 스위치(S1 또는 S3)에 전류를 공급할 수 있고, 청구항들 및 발명의 요약에서 나열된 제2 스위치 및 제2 트랜지스터의 스위칭 작동 (예, 제어신호들)은 스위치(S2 또는 S4)에 적용될 수 있고, 청구항들 및 발명의 요약에서 나열된 제3 스위치 및 제3 트랜지스터의 스위칭 작동 (예, 제어신호들)이 스위치(S3 또는 S1)에 전류를 공급할 수 있고, 및 청구항들 및 발명의 요약에서 나열된 제4 스위치 및 제4 트랜지스터의 스위칭 작동(예, 제어신호들)이 스위치(S4 또는 S2)에 전류를 공급할 수 있다.
도전 상태일 때, 스위치(S1-S4)의 반도체 소자는 도전 단자를 가로지르는 0.15V 또는 그 이하의 전압 강하를 가질 수 있다. 이 전압은 스위치의 도전 단자로 옮겨진다. 만일 존재한다면, 스위치(S1-S4)의 기생 도전 다이오드는 도전시 약 0.6V 내지 0.8V의 전압강하를 갖고, 스위치(S1-S4)에 추가된 정류기는 도전시 약 0.3V로 낮은 전압강하를 가질 수 있다. 스위치의 반도체 소자가 도전시, 기생 다이오드 또는 추가된 정류기는 도전하지 않거나 스위치를 통과하는 전류 흐름의 적은 양 (예, 1% 미만)만 도전한다. 전형적으로, 스위치의 반도체 소자는 스위치에 대하여 특정 방향 (변압기(T1)로 전력을 공급하는 방향에서와 같은)에서 전류의 흐름을 제어하도록 의도된다. 기생 다이오드, 즉 추가된 정류기는 순방향 바이어스될 때 전류가 흐르도록 하고, 반도체 소자가 도전하지 않을 때 전압이 반도체 소자를 가로지르는 것을 제한하기 위하여 반대 방향에서 도전하도록 배향되고, 따라서 안전 메커니즘으로서 기능한다. 이의 변조단자에서 제어 신호에 의해 도전상태에 위치될 때, 반도체 소자를 통과하는 전류 흐름이 전형적으로 어느 한 방향에서 흐를 수 있다 (양방향 도전(bi-directional conducting). 대조적으로, 기생 다이오드 및 추가된 정류기의 각각은 한 방향에서 도전할 뿐이다 (단방향 도전). 본원에서 개시를 간단히 하기 위하여, 스위치(S1-S4)가 닫힌 것으로 언급될 때, 도전, 즉 도전상태에서, 이는 스위치의 반도체 소자가 도전상태에 있다는 것을 뜻하고, 스위치(S1-S4)가 열린 것, 비도전, 또는 비도전 상태로 언급될 때, 이는 스위치의 반도체 소자가 비도전 상태에 있다는 것과 (존재한다면) 기생 다이오드 또는 (존재한다면) 추가된 다이오드/정류기는, 만일 스위치의 도전단자를 가로질러 존재하는 전압이 이러한 조건을 허용한다면, 전류를 도전할 수 있다.
스위치(S2,S3)는 전력과 양전압이 변압기(T1)의 1차 권선에 전력을 공급하도록 하기 위해서와 전류가 1차 권선(Ipr의 양수)의 점이 찍힌 단자로 흐르도록 하기 위하여, 동시에 닫힐 수 있다 (도전 상태에 위치됨). 이는 전류가 변압기의 상부 2차 권선의 점이 찍힌 단자에서 나와 다이오드(D1)를 통과하여 입력 인덕터(Lout)로 흐르도록 한다. 전류는 출력 커패시터(Cout) 및 출력포트(102)에서의 부하(load)로 보내지고, 상부 2차 권선의 점이 없는 단자로 되돌아온다. 반면에, 스위치(S1,S4)는 1차 권선에 음전압을 인가하기 위하여 및 전류가 1차 권선의 점이 찍힌 단자에서 나와 흐르도록 (Ipr의 음전압) 하기 위하여 동시에 닫힐 수 있다 (도전 상태에 위치됨). 이는 전류가 변압기의 하부 2차 권선의 점이 없는 단자에서 나와 다이오드(D2)를 통과하여 출력 인덕터(Lout)로 흐르도록 한다. 전류는 출력 커패시터(Cout) 및 출력포트(102)에서의 부하(load)로 보내지고, 하부 2차 권선의 점이 찍힌 단자로 되돌아온다. 따라서, 변압기의 1차에 대한 양전압 또는 음전압 중 어느 하나를 인가하는 것은 전력을 출력포트(102)에 제공한다.
출력포트(102)에서 전압이 출력 인덕터(Lout)에 의해 제공되는 전력의 양을 제어함으로써 조절될 수 있고, 이는 이번에는 스위치 쌍(S2/S3, S1/S4)이 도전하는 지속 시간을 제어함으로써 제어될 수 있다. 전력이 인덕터(Lout)에 제공되지 않을 때, 스위치(S1,S3) 모두는 인덕터(Lout)가 다이오드(D1,D2) 중 하나 또는 둘 다를 통과하는 자유로운(free-wheeling) 전류 경로를 갖도록 변압기 권선을 가로지르는 0 볼트 가까운 전압을 제공하기 위하여, 도전 상태에 위치된다. 이러한 영전압에 가까운 조건은 또한 스위치(S2,S4) 모두를 도전상태에 위치함으로써 제공될 수 있다. 인덕터(Lout)의 자유로운 전류는 1차 권선으로 반영되고, 전류 흐름 및 변압기의 누설 인덕턴스(LLK) 및, 존재한다면, 공진 인덕터(LR)에 저장되는 에너지를 유지한다. 자유롭게 (즉, S1 및 S3, 또는 S2 및 S4 중 어느 하나) 1차 권선을 가로지르는 0볼트를 제공하는데 사용되는 스위치 쌍의 각 스위치는, 스위치가 도전상태에 위치될 때, 이의 도전단자를 통과하는 어느 한 방향에서 전류가 흐르도록 한다. 이는 전류가 이의 도전 단자를 통과하는 한 방향에서만 흐르도록 하는 스위치와 연관되는 바디 다이오드와 구별된다. 따라서, 이 트랜지스터들에 대한 도전상태는 양방향 도전상태이다.
예시적 스위칭 시퀀스가 스위치(S1-S4)의 변조단자에 대한 제어신호, 변압기의 1차 권선을 가로지르는 전압(Vpr), 및 변압기의 1차 권선을 통과하는 전류(Ipr)의 타이밍 도를 도시하는 도 2에 도시된 타이밍 도와 관련하여 다음에 제공된다. 8개의 시점(t0-t8)이 타이밍 도에 도시된다. 하나의 전체 스위칭 주기가 시점(t0-t8) 사이에 발생한다. 시점(t0) 이전에만, 스위치(S1)에 대한 제어신호가 ON 상태에 있는 한편 스위치(S2-S4)에 대한 제어신호는 OFF 상태에 있다. 시점(t0)에서, 스위치(S4)가 턴온되고, 스위치(S1,S4) 모두는 전력 및 음극성의 전압을 (존재한다면) LLK 및 LR에 의해 1차 권선에 인가하고, 이는 전력이 다이오드(D2)를 통하여 인덕터(Lout)로 전달되게 한다. 이 시간 동안, 에너지가 인덕턴스(LLK) 및 (존재한다면) 인덕터(LR)에 저장된다.
그 후에 스위치(S4)가 시점(t1)에서 턴 오프 될 수 있고, 짧은 지속 시간 이후에, 스위치(S3)가 시점(t2)에서 턴 온 될 수 있다. 이 짧은 지속 시간 동안, 인덕터(Lout)를 통과하는 전류(Iout)가 하부 2차 권선을 통과하여 흐르고 스위치(S1)로부터 노드(N2)에 결합되는 커패시턴스로 흐르는 전류로서 1차 권선으로 반영되고, 이에 따라 스위치(S4)가 오프되기 때문에 노드(N2)의 전압을 0에서 입력 전압 수준으로 올린다. 이와 같이, 스위치(S3)가 0 전압 조건들 (즉, 0 전압 스위칭) 또는 그에 가까운 조건하에서 턴 온 될 수 있다. 인덕턴스(LLK) 및 (존재한다면) 인덕터(LR)의 에너지는 이러한 변이를 돕는다. 이러한 전압 변이는 인덕터(Lout)로부터의 반영된 전류(Iout)의 존재 때문에 상대적으로 신속하고 활동적이다.
시점(t2,t3) 사이의 도전상태의 스위치(S1,S3)로, 인덕터(Lout)는 출력전압(Vout)의 바람직한 제어를 달성하기 위하여 자유롭게 허용된다. 인덕터(Lout)에 대한 전류는 2차 권선 모두를 통과하여 흐르나, 원칙적으로는 변압기 활동 때문에 다이오드(D2)에서이다. 인덕턴스(Llk), (존재한다면) 인덕터(LR) 및 출력 인덕터(Lout)의 각각의 에너지는 이 지속 시간동안 감소된다. 종래 기술 풀브리지 컨버터는 이 지속 시간에서 도전상태(ON 상태)에서 스위치(S3)를 갖지 않고, 대신에 전류 흐름을 운반하기 위하여 스위치(S3)의 기생 다이오드에 의지한다. 그러나, 발명의 일환으로, 본 발명자는 이러한 구성이, 약한 듀티 사이클 조건에 대하여 중요할 수 있는 바디 다이오드에서 도전 손실에 이르는 것을 인식한다. 이는 또한 인덕턴스(LLK), (존재한다면) 인덕터(LR) 및 출력 인덕터(Lout)의 각각에서 에너지의 더 신속한 소실을 이끌고, 이는 시점(t3,t4) 사이의 다음 시간 세그먼트에서 0 전압 스위칭 달성의 가능성을 줄인다. 5A의 반영된 자유로운 전류, 스위치(S3)의 바디 다이오드에 대한 0.7V의 순전압 강하, 및 스위치(S1,S3)의 각각에 대한 70mΩ의 ON 저항(resistance)의 경우를 고려하면, 이 시간 세그먼트 동안 스위치(S1,S3)에서 소실되는 전력은 대략 3.5 와트인 반면, 종래기술 풀브리지 컨버터는 대략 5.25 와트를 소실한다. 따라서, 본 발명은 이 시간 세그먼트 동안 대략 33%로 이 도전 손실을 감소시킨다.
다음으로, 그 후에 스위치(S1)가 시점(t3)에서 턴오프될 수 있고, 짧은 지속 시간 이후에, 스위치(S2)가 시점(t4)에서 턴 온 될 수 있다. 이 짧은 지속 시간 동안, 변압기의 누설 인덕턴스(LLK) 및 선택적으로 공진 인덕터(LR)에 저장된 에너지에 의해 제공되는 전류가 이제 노드(N1)에 결합된 커패시턴스를 나와 (여전히 온인) 스위치(S3)로 흐르고, 이에 따라 노드(N1)의 전압을 입력 전압 수준에서 (스위치(S1)이 오프이므로) 거의 0 볼트 가까이까지로 내린다. 이와 같이, 스위치(S2)가 0 전압 조건들 (즉, 0 전압 스위칭) 또는 시점(t4)에서 그에 가까운 조건하에서 턴온될 수 있다. 시점(t1,t2) 사이의 이전 전압 변이에 대조적으로, 인덕터(Lout)의 상대적으로 적거나 없는 전류가 이 변이 동안 1차 권선에 반영되고, 이 전압 변이는 이전 전압 변이만큼 신속하거나 활동적이지 않다. 이 전압 변이는 주로 누설 인덕턴스(LLK) 및 (존재한다면) 공진 인덕터(LR)에서 노드(N1)에 결합된 커패시턴스로의 에너지의 공진 전달에 기반한다.
시점(t4,t5) 사이에, 스위치(S2,S3)가 모두 턴온되어, 양극성의 전압 및 전력이 LLK 및 (존재한다면) LR에 의해 1차 권선에 전력을 공급하고, 전력은 다이오드(D1)를 통해 인덕터(Lout)로 이동된다. 이 시간 동안, 에너지가 인덕턴스(LLK) 및 (존재한다면) 인덕터(LR)에 저장된다.
그 후에 스위치(S2)가 시점(t5)에서 턴오프될 수 있고, 그 후에 짧은 지속 시간 이후에, 스위치(S1)가 시점(t6)에서 턴온될 수 있다. 이 짧은 지속 시간 동안, 인덕터(Lout)를 통과하는 전류(Iout)가 상부 2차 권선을 통과하여 흐르고 스위치(S3)로부터 노드(N1)에 결합되는 커패시턴스로 흐르는 전류로서 1차 권선으로 반영되고, 이에 따라 스위치(S2)가 오프되기 때문에 노드(N1)의 전압을 0에서 입력 전압 수준으로 올린다. 이와 같이, 스위치(S1)가 0 전압 조건들 (즉, 0 전압 스위칭) 또는 그에 가까운 조건하에서 턴온될 수 있다. 인덕턴스(LLK) 및 (존재한다면) 인덕터(LR)의 에너지는 이 변이를 돕는다. 이 전압 변이는 인덕터(Lout)로부터의 반영된 전류의 존재 때문에 상대적으로 신속하고 활동적이다.
시점(t6,t7) 사이의 도전상태의 스위치(S1,S3)로, 인덕터(Lout)는 출력전압(Vout)의 바람직한 제어를 달성하기 위하여 자유롭게 허용된다. 인덕터(Lout)에 대한 전류는 2차 권선 모두를 통과하여 흐르나, 원칙적으로는 변압기 동작 때문에 다이오드(D2)를 통과한다. 인덕턴스(LLK), (존재한다면) 인덕터(LR) 및 출력 인덕터(Lout)의 각각의 에너지는 이 지속 시간동안 감소된다. 종래 기술 풀브리지 컨버터는 이 지속 시간에서 도전상태(ON 상태)에서 스위치(S1)를 갖지 않고, 대신에 전류 흐름을 운반하기 위하여 스위치(S1)의 기생 다이오드에 의지한다. 그러나, 발명의 일환으로, 본 발명자는 이러한 구성이 약한 듀티 사이클 조건에 대하여 중요할 수 있는 바디 다이오드에서 도전 손실에 이르는 것을 인식한다. 이는 또한 인덕턴스(Llk), (존재한다면) 인덕터(LR) 및 출력 인덕터(Lout)의 각각에서 에너지의 더 신속한 소실에 이르고, 이는 시점(t7,t8) 사이의 다음 시간 세그먼트에서 0 전압 스위칭 달성의 가능성을 줄인다. 5A의 반영된 자유로운 전류, 스위치(S1)의 바디 다이오드에 대한 0.7V의 순전압 강하, 및 스위치(S1,S3)의 각각에 대한 70mΩ의 ON-저항(resistance)의 경우를 고려하면, 이 시간 세그먼트 동안 스위치(S1,S3)에서 소실되는 전력은 대략 3.5 와트인 반면, 종래기술 풀브리지 컨버터는 대략 5.25 와트를 소실한다. 따라서, 본 발명은 이 시간 세그먼트 동안 대략 33%로 이 도전 손실을 축소시킨다.
다음으로, 그 후에 스위치(S3)가 시점(t7)에서 턴오프될 수 있고, 그 후에 짧은 지속 시간 이후에, 스위치(S4)가 시점(t8)에서 턴 온 될 수 있다. 이 짧은 지속 시간 동안, 변압기의 누설 인덕턴스(LLK) 및 선택적으로 공진 인덕터(LR)에 저장된 에너지에 의해 제공되는 전류가 이제 노드(N2)에 결합된 커패시턴스를 나와 (여전히 온인) 스위치(S1)로 흐르고, 이에 따라 노드(N2)의 전압을 입력 전압 수준에서 (스위치(S3)이 오프이므로) 거의 0 볼트 가까이까지로 내린다. 이와 같이, 스위치(S4)가 0 전압 조건들 (즉, 0 전압 스위칭) 또는 시점(t8)에서 그에 가까운 조건하에서 턴온될 수 있다. 시점(t5,t6) 사이의 이전 전압 변이에 대조적으로, 인덕터(Lout)의 상대적으로 적은 전류가 이 변이 동안 1차 권선에 반사되고, 이 전압 변이는 이전 전압 변이만큼 신속하거나 활동적이지 않다. 이 전압 변이는 주로 누설 인덕턴스(LLK) 및 (존재한다면) 공진 인덕터(LR)에서 노드(N1)에 결합된 커패시턴스로의 에너지의 공진 변이에 기반한다. 시점(t8)은 시점(t0)에 상응하고 스위칭 주기를 완전하게 한다.
상기 실시예에서, 브리지 회로(110)의 각 측면은 한 측면은 스위치(S1,S2)를 포함하고 다른 측면은 스위치(S3,S4)를 포함하는 비대칭 하프브리지(half-bridge) 형태로서 작동된다. 각 하프브리지에서, 하나의 스위치(S2 또는 S4)는 0과 0.5(50%) 사이에 있는 듀티 사이클(D)에서 작동되고, 다른 스위치(S1 또는 S3)는 Δ가 두 전압 변이 (즉, t1-t2 및 t7-t8)의 데드 타임(dead time)인 듀티 사이클(1-D-Δ)에서 작동된다. 값(1-D-Δ)은 항상 0.5 (50%)보다 크고, 1.00 (100%) 에 이르는 범위일 수 있다. 하나의 하프브리지에서 스위치의 작동은 다른 하프브리지에서 상응하는 스위칭의 작동에서 180도 위상변이된다. 이는 스위치(S2)에 대한 제어신호의 파형이 스위치(S4)에 대한 제어신호의 파형으로부터 180도 위상변이되거나 0.5*(t8-t0)에 의해 지연된다는 뜻이다. 유사하게, 스위치(S1)에 대한 제어신호의 파형이 스위치(S3)에 대한 제어신호의 파형으로부터 180도 위상변이되거나 0.5*(t8-t0)에 의해 지연된다. 스위치(S1-S4)에 대한 제어신호를 발생시키기 위한 예시적 회로가 아래 제공된다. 스위치 제어신호의 하나의 엣지(edge)는 클락 신호 또는 유사한 것에 의해 설정될 수 있는 반면, 다른 엣지는 경우가 그럴 수 있는 것과 같이 D 또는 (1-D-Δ)에 따라 변조될 수 있다. 통상의 구현에서, 제어신호의 리딩(leading) 엣지는 클로킹(clocking) 신호의 세트일 수 있고 폴링(falling) 엣지는 바람직한 값으로 출력전압을 조절하기 위해 필요한 듀티 사이클 값(D)을 가변하기 위하여 변조 회로에 의해 변조될 수 있다.
상기 구성은 변압기의 1차 권선의 누설 인덕턴스(LLK) 및 (존재한다면) 1차의 공진 인덕터(LR)에 저장된 에너지가 1차 권선의 '열린' 중심점을 양입력전압 (도 2의 +Vin)에 이르게 하거나 입력전압의 음 (-Vin)까지 이르게 하고, 브리지 스위치의 0 전압이 턴온되도록 할 수 있다.
스위치(S1,S3) (상부 브리지 스위치)가 많은 스위칭 주기 동안 동시에 턴온되는 바, 그 양은 대략 (1-2D-2Δ)이라는 것이 또한 이해될 수 있다. 이 시간은 출력 인덕터(Lout)가 자유로운 지속시간인 지속시간(t2 내지 t3 및 t6 내지 t7)에 상응한다. 비교로, 종래 기술 풀브리지 DC-출력 컨버터의 상부 브리지 스위치는 중첩되지 않는 도전 상태에 있고 거의 0.5 (50%) 듀티 사이클에 있도록 구성된다. 이와 같이, 종래 기술 풀브리지 DC-출력 컨버터는 반영된 부하 전류(Iout) 및 변압기 누설 인덕턴스의 전류를 도전하기 위하여 상부 브리지 스위치의 바디 다이오드에 의존한다. 발명의 일환으로, 본 발명자는 바디 다이오드를 통과하는 이러한 전류들의 도전이 특히 자유로운 지속 시간이 스위칭 주기의 중요한 양을 차지하는 듀티 사이클의 낮은 값에서 중요한 전력 손실을 발생시킨다는 것을 인지한다. 이러한 손실은 인덕터(Lout)의 자유로운 지속시간의 중요한 부분 (예, 전형적으로 90%보다 큰) 동안 도전상태에 있는 스위치(S1,S3) 모두를 갖는 본 발명의 상기 실시예에 의해 상당히 감소된다.
이 예시적 실시예가 듀티 사이클(D)을 갖는 하부 스위치(S2,S4) 및 듀티 사이클(1-D-Δ)를 갖는 상부 스위치(S1,S3)로 도시되지만, 역 구성(예, 듀티 사이클(1-D-Δ)를 갖는 하부 스위치(S1,S3) 및 듀티 사이클(D)를 갖는 상부 스위치(S2,S4))이 사용될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 따라서, 청구항들 및 발명의 내용 부분에서 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치, 제4 스위치, 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터의 스위칭 작동의 나열은 이러한 구성들의 각각을 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 즉, 청구항들 및 발명의 내용에서 나열된 제1 스위치 및 제1 트랜지스터의 스위칭 작동 (예, 제어신호들)이 스위치(S1 또는 S2)에 전류를 공급할 수 있고, 청구항들 및 발명의 내용에서 나열된 제2 스위치 및 제2 트랜지스터의 스위칭 작동 (예, 제어신호들)는 스위치(S2 또는 S1)에 전류를 공급할 수 있고, 청구항들 및 발명의 내용에서 나열된 제3 스위치 및 제3 트랜지스터의 스위칭 작동 (예, 제어신호들)이 스위치(S3 또는 S4)에 전류를 공급할 수 있고, 및 청구항들 및 발명의 내용에서 나열된 제4 스위치 및 제4 트랜지스터의 스위칭 작동(예, 제어신호들)이 스위치(S4 또는 S3)에 전류를 공급할 수 있다. 일반적으로, 브리지 회로(100)의 스위치(S1-S4)의 스위칭 작동 (예, 제어신호들)이 스위치의 두 개의 상부-하부 쌍(한 쌍은 S1 및 S3이고 다른 쌍은 S2 및 S4임) 모두에 대하여 상부에서 하부으로 교체될 수 있고, 스위치의 왼쪽-오른쪽 쌍 (한 쌍은 S1 및 S3이고, 다른 쌍은 S2 및 S4임) 모두에 대하여 왼쪽에서 오른쪽을 교체될 수 있다. 이러한 교체의 결합이 또한 가능하다 (결합은 S1과 S4 및 S2와 S3)의 180도 회전(rotation) 또는 겹대각선 교체(double diagonal interchange)과 동등하다). 그러나, S4에 대한 것을 갖는 S1에 대한 것 또는 S3에 대한 것을 갖는 S2에 대한 것과 같은 스위칭 작동의 단대각선(single diagonal) 교체는 허락되지 않는다.
상기 설명을 고려하면, 컨버터(100)를 작동하는 예시적 방법이 다음 동작, 즉 스위치(S1)를 도전상태에 위치시키는 단계, 그 후에 스위치(S3)를 비도전 상태에 위치시키는 단계, 그 후에 그 후에 스위치(S4)를 도전 상태에 위치시키는 단계, 그 후에 스위치(S4)를 비도전 상태에 위치시키는 단계, 그 후에 스위치(S3)를 도전 상태에 위치시키는 단계, 그 후에 스위치(S1)를 비도전 상태에 위치시키는 단계, 그 후에 스위치(S2)를 도전 상태에 위치시키는 단계, 및 그 후에 스위치(S2)를 비도전 상태에 위치시키는 단계를 포함할 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
도 3은 상술한 컨버터(100)의 스위치(S1-S4)에 대한 예시적 제어 신호를 발생시키는데 사용될 수 있는 예시적 회로(200)를 도시한다. 회로(200)는 출력전압을 샘플링하는 디바이더 네트워크(divider network), 레퍼런스(reference), 및 샘플링된 출력전압과 레퍼런스를 비교하는 에러 증폭기(error amplifier) 및 에러 신호를 발생시키는 피드백(feedback) 네트워크를 포함한다. 에러 신호는 출력전압(Vout)을 바람직한 값으로 조절하기 위하여 스위치 듀티 사이클(D)이 되어야 하는 표시를 제공한다. 회로(200)는 오실레이터(oscillator), 펄스폭 변조기(pulse width modulator), 래치(latch), 및 논리게이트(logic gate)(예, OR 게이트)를 더 포함하고, 논리게이트는 각 펄스가 (1-D)의 바람직한 값과 관련하여 변하는 폭을 갖는 직렬펄스를 포함하는 논리게이트(도 3a에서 맨 오른쪽 신호)에서 출력을 발생하도록 구성된다. 펄스폭 변조기는 오실레이터의 트리거(trigger) 신호 또는, 트리거 신호가 이전 변조 주기를 종료하고 새 변조 주기를 시작하는 논리게이트의 출력을 수신할 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 펄스폭 변조기는 변조 주기의 개시 부분 동안 듀티 사이클 지속시간(D)에 대하여 낮은 전압 및 변조 주기의 나중 부분 동안 1-D의 지속시간에 대하여 높은 전압으로, 인버팅된(inverted) 형태의 듀티 사이클 신호를 출력한다. (아래 개시된 바와 같이, 이어지는 회로는 스위치의 몇몇으로 운반되기 이전에 변조 신호를 인버팅한다.) 그러나, 펄스폭 변조는 인버팅되지 않은 형태에서 이의 변조 신호를 제공한다. 어느 경우에서든, 두 변조 주기( 예, 두 개의 높은 전압 펄스)가 컨버터(100)의 각 스위칭 주기에 대하여 발생된다. 이러한 펄스된 변조 신호를 제공하기 위한 상술한 요소들을 배열하는 것 또는 펄스된 신호를 제공하기 위하여 부품들의 다른 배열을 구성(construct)하는 것은 스위칭 전력 공급의 당업자의 능력 범위에 속한다. 도 3b와 관련하여, 펄스된 변조 신호는 두 개의 하프 브리지에 대하여 두 세트의 개시 제어 신호를 발생시키는 논리 회로 (예, 토글 플립-플롭(toggle flip-flop), 2 OR 게이트, 및 2 NOR 게이트)가 제공된다. 각 세트의 개시 제어 신호는 D의 펄스폭을 갖는 신호 및 (10D)의 펄스폭을 갖는 신호를 갖는다. 두 세트의 개시 제어 신호는 서로에 관하여 180도 위상변이된다 (예, 스위칭 주기의 절반). 그 후에 개시 신호는 최종 제어 신호를 발생시키는 조정가능한(adjustable) 양에 의해 신호들의 앞선 엣지를 지연시키는 각 지연 요소에 제공된다. 'D' 신호들에 대한 지연 요소들의 조정가능한 지연은 도면에서 δ1로 표시될 수 있고 '1-D'에 대한 지연 요소들의 조정가능한 지연은 도면에서 δ2로 표시될 수 있다. δ1 및 δ2의 합(sum)은 Δ이다 (도 2에 도시됨). δ1 및 δ2는 동일하거나 상이한 값을 가질 수 있다. 지연요소들은 0 전압 스위칭에 대하여 이전에 개시된 짧은 지속시간 t1-t2, t3-t4, t5-t6 및 t7-t8을 제공한다. 개시 및 최종 제어신호를 제공하기 위하여 상술한 부품들을 구성 및 배열하는 것 또는 이러한 신호들을 제공하기 위하여 부품들의 다른 배열을 구성하는 것은 스위칭 전력 공급의 당업자의 능력 범위에 속한다.
도 4는 스위치(S1-S4)가 절연 게이트 전계효과 트래지스터(insulated-gate field effect transistors, IGBTs)에 의해 구현되는 브리지 회로(110)의 실시예(110')를 도시한다. 도 5는 스위치(S1-S4)가 금속 산화막 전계효과 트래지스터(metal-oxide field effect transistors, MOSFETs)에 의해 이행되는 브리지 회로(110)의 실시예(110")를 도시한다. (기생 또는 개별 소자이든, 커패시턴스 및 바디 다이오드가 명료하게 하기 위해 포함된다.) 도 1로 돌아가서, 변압기(T1)가 정류회로(120)에 결합된 2개의 2차 권선으로 수행되는 반면, 변압기(T1)가 도 6에 도시된 바와 같이, 전파(full-wave) 브리지를 갖는 정류 회로(120')에 결합되는 수정된 변압기(T1')로서 하나의 2차 권선으로 이행될 수 있다는 것이 이해될　수 있다. 다른 구현으로서, 수정된 변압기(T1')가 두 개의 다이오드를 구비하는 정류회로(120")에 결합될 수 있고, 정류회로(120")는 도 7에 도시된 바와 같이, 두 개의 출력 인덕터(Lout1,Lout2)에 결합될 수 있다. 정류회로(120,120',120")의 각각이 정류 요소들로서 다이오드를 사용하는 것으로 도시되었지만, 동기적 정류기들 (예, 동기적으로 스위치된 트랜지스터들) 또는 동기적 정류기들 및 다이오드들의 결합들이 도면에 도시된 다이오드(D1,D2,DB)를 대신하여 사용될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 따라서, 용어 '전류 정류 회로'는 다이오드들, 동기적 정류기들, 기타 전류 정류 장치들 또는 이들의 결합들을 사용하는 구현들을 포함한다고 이해되어야 한다.
'하나(a,an) 및 '상기(the)'의 임의의 나열은 반대로 특이적으로 지시되지 않는 한 하나 이상을 뜻하도록 의도된다.
본원에 도입된 용어들 및 표현들은 설명의 용어로서 사용되고 한정이 아니고, 이러한 용어들 및 표현들의 사용은 도시되고 개시된 특징들의 등가물을 배제하려는 의도는 없으며, 다양한 수정들이(modificiations)이 본 발명의 청구범위에 속하는 것이 가능하다는 것이 인지된다.
또한, 본 발명의 하나 이상의 실시예의 하나 이상의 특징이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 다른 실시예의 하나 이상의 특징과 결합될 수 있다.
본 발명이 도시된 실시예와 관련하여 특징적으로 개시되었지만, 다양한 변경, 수정, 적응 및 등가의 배열이 본 발명에 기반하여 될 수 있고, 본 발명 및 첨부된 청구항의 범위에 속하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다.
100: 컨버터
101: 입력 포트
102: 출력 포트
110: 브리지회로
120: 정류회로
D1: 제1 다이오드
D2: 제2 다이오드
N1: 제1 노드
N2: 제2 노드
T1: 변압기
S1-S4: 스위치

Claims (53)

  1. DC 출력 전력을 제공하는 풀브리지 전력 컨버터에 있어서,
    변환되어야 할 전력의 소스(source)를 수신하기 위한 입력포트;
    DC 출력 전력을 제공하기 위한 출력포트;
    제1 노드에서 직렬로 결합된 제1 스위치 및 제2 스위치, 및 제2 노드에서 직렬로 결합된 제3 스위치 및 제4 스위치를 갖고, 상기 제1 및 제2 스위치의 직렬연결은 상기 입력포트에 병렬로 결합되고, 상기 제3 및 제4 스위치의 직렬연결은 상기 입력포트에 병렬로 결합되는 브리지 회로;
    상기 제1 및 제2 노드에 결합되는 1차 권선 및, 적어도 하나의 2차 권선을 갖는 변압기;
    상기 변압기의 상기 적어도 하나의 2차 권선에 결합되는 전류 정류회로; 및
    상기 정류 회로 및 상기 출력포트 사이에 결합되는 출력 인덕터;를 포함하고,
    상기 1차 권선은, 상기 제1 노드와 직접 연결되고, 상기 제2 노드와 직렬 커패시터의 연결 없이 직렬 인덕터를 통하여 결합되며,
    스위치의 각각은 복수의 시간에서 교대하는 도전 및 비도전 상태 사이에서 스위치되고, 상기 제1 및 제2 스위치는 그들이 동시에 도전상태에 있지 않도록 스위치되고, 상기 제3 및 제4 스위치는 그들이 동시에 도전상태에 있지 않도록 스위치되고, 상기 제2 및 제4 스위치는 그들이 적어도 일부의 지속 시간 동안 동시에 도전상태에 있도록 스위치되고, 및 상기 제1 및 제3 스위치는 적어도 일부의 지속 시간 동안 그들이 동시에 도전 상태에 있도록 스위치되는 전력 컨버터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 스위치의 각각은 비도전 상태에서보다 도전상태에서 더 많은 시간을 소비하는 전력 컨버터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 및 제4 스위치의 각각은 도전 상태에서보다 비도전 상태에서 더 많은 시간을 소비하는 전력 컨버터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 브리지 회로는 상기 스위치들을 위해 다음의 스위칭 시간 시퀀스를 포함하고,
    상기 다음의 스위칭 시간 시퀀스는,
    상기 제1 스위치가 도전 상태에 있고;
    이후에, 상기 제3 스위치가 비도전 상태에 있고;
    이후에, 상기 제4 스위치가 도전 상태에 있고;
    이후에, 상기 제4 스위치가 비도전 상태에 있고;
    이후에, 상기 제3 스위치가 도전 상태에 있고;
    이후에, 상기 제1 스위치가 비도전 상태에 있고;
    이후에, 상기 제2 스위치가 도전 상태에 있고; 및
    이후에, 상기 제2 스위치가 비도전 상태에 있는 것인 전력 컨버터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 출력 인덕터의 전류 흐름은 상기 변압기의 상기 1차 권선에 주기적으로 반영되고, 상기 적어도 하나의 스위치가 도전 상태에 있을 때 상기 제1 및 제3 스위치들 중 적어도 하나에 의해 도전되는 전력 컨버터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 권선은 시간적으로 비대칭적인 형태인 전압을 갖는 전력 컨버터.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 권선은 중점(midpoint) 값과 상기 중점 값의 각 측(either side) 상의 2개 극단 값들 사이에서 스위치하는 전압을 갖고, 상기 중점 값에서 극단 값으로의 스위칭 시간은 상기 극단 값에서 상기 중점 값으로의 스위칭 시간과 다른 전력 컨버터.
  8. 제 1항에 있어서,
    제3 노드에서 상기 변압기의 상기 1차 권선과 직렬로 결합되고, 상기 1차 권선과 상기 제1 및 제2 노드들 중 하나 사이에 위치하는 인덕터를 더 포함하는 전력 컨버터.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제3 노드와 상기 입력 포트 사이에 결합되는 정류기를 더 포함하는 전력 컨버터.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 변압기는 상기 전류 정류 회로에 결합된 제1 2차 권선, 및 상기 전류 정류 회로에 결합된 제2 2차 권선을 포함하는 전력 컨버터.
  11. DC 출력 전력을 제공하는 풀브리지(full-bridge) 전력 컨버터에 있어서,
    변환되어야 할 전력의 소스(source)를 수신하기 위한 입력 포트;
    DC 출력 전력을 제공하기 위한 출력 포트;
    제1트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터를 포함하고, 각 트랜지스터는 제1 도전 단자, 제2 도전 단자, 및 전류가 제1 도전 단자에서 제2 도전 단자로 도전될 수 있는 도전상태에 트랜지스터를 위치시키는 제1 상태 및 전류가 제1 도전 단자에서 제2 도전 단자로 도전될 수 없는 비도전 상태에 트랜지스터를 위치시키는 제2 상태를 갖는 제어 신호를 수신하기 위한 변조 단자를 포함하며, 상기 제 1 및 제2 트랜지스터의 각각은 제1 노드에 결합된 도전 단자들 중 하나 및 상기 입력 포트의 각 단자에 결합된 도전 단자들 중 다른 단자를 갖고, 상기 제3 및 제4 트랜지스터의 각각은 제2 노드에 결합된 도전 단자들 중 하나 및 상기 입력 포트의 각 단자에 결합된 도전 단자들 중 다른 단자 갖는 브리지 회로;
    상기 제1 및 제2 노드에 결합되는 1차 권선 및, 적어도 하나의 2차 권선을 갖는 변압기;
    상기 변압기의 상기 적어도 하나의 2차 권선에 결합된 전류 정류 회로; 및
    상기 정류 회로와 상기 출력포트 사이에 결합된 출력 인덕터;를 포함하고,
    상기 1차 권선은, 상기 제1 노드와 직접 연결되고, 상기 제2 노드와 직렬 커패시터의 연결 없이 직렬 인덕터를 통하여 결합되며,
    트랜지스터의 각각은 복수의 시간에서 교대하는 도전 및 비도전 상태 사이에서 스위치되고, 상기 제1 및 제2 트랜지스터는 그들이 동시에 도전상태에 있지 않도록 스위치되고, 상기 제3 및 제4 트랜지스터는 그들이 동시에 도전상태에 있지 않도록 스위치되고, 상기 제2 및 제4 트랜지스터는 그들이 적어도 일부의 지속 시간 동안 동시에 도전상태에 있도록 스위치되고, 및 상기 제1 및 제3 트랜지스터는 적어도 일부의 지속 시간 동안 그들이 동시에 도전 상태에 있도록 스위치되는 전력 컨버터.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 트랜지스터들은 상기 입력 포트의 동일 단자에 결합된 도전 단자들을 갖고, 상기 제3 및 제4 트랜지스터들은 상기 입력 포트의 동일 단자에 결합된 도전 단자들을 갖는 전력 컨버터.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 트랜지스터들 각각은 비도전 상태보다 도전 상태에서 더 많은 시간을 소비하는 전력 컨버터.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 제2 및 제4 트랜지스터들 각각은 도전 상태보다 비도전 상태에서 더 많은 시간을 소비하는 전력 컨버터.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 브리지 회로는 상기 트랜지스터들을 위해 다음의 스위칭 시간 시퀀스를 포함하고,
    상기 다음의 스위칭 시간 시퀀스는,
    상기 제1 트랜지스터가 도전 상태에 있고;
    이후에, 상기 제3 트랜지스터가 비도전 상태에 있고;
    이후에, 상기 제4 트랜지스터가 도전 상태에 있고;
    이후에, 상기 제4 트랜지스터가 비도전 상태에 있고;
    이후에, 상기 제3 트랜지스터가 도전 상태에 있고;
    이후에, 상기 제1 트랜지스터가 비도전 상태에 있고;
    이후에, 상기 제2 트랜지스터가 도전 상태에 있고; 및
    이후에, 상기 제2 트랜지스터가 비도전 상태에 있는 것인 전력 컨버터.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 출력 인덕터의 전류 흐름은 상기 변압기의 상기 1차 권선에 주기적으로 반영되고, 적어도 하나의 트랜지스터가 도전 상태에 있을 때 상기 제1 및 제3 트랜지스터들 중 적어도 하나에 의해 도전되는 전력 컨버터.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 1차 권선은 시간적으로 비대칭적인 형태인 전압을 갖는 전력 컨버터.
  18. 제 11항에 있어서,
    상기 1차 권선은 중점(midpoint) 값과 상기 중점 값의 각 측(either side) 상의 2개 극단 값들 사이에서 스위치하는 전압을 갖고, 상기 중점 값에서 극단 값으로의 스위칭 시간은 상기 극단 값에서 상기 중점 값으로의 스위칭 시간과 다른 전력 컨버터.
  19. 제 11항에 있어서,
    제3 노드에서 상기 변압기의 상기 1차 권선과 직렬로 결합되고, 상기 1차 권선과 상기 제1 및 제2 노드들 중 하나 사이에 위치하는 인덕터를 더 포함하는 전력 컨버터.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제3 노드와 상기 입력 포트 사이에 결합되는 정류기를 더 포함하는 전력 컨버터.
  21. 제 11항에 있어서,
    상기 변압기는 상기 전류 정류 회로에 결합된 제1 2차 권선, 및 상기 전류 정류 회로에 결합된 제2 2차 권선을 포함하는 전력 컨버터.
  22. 풀브리지(full-bridge) 전력 컨버터를 동작하는 방법에 있어서,
    상기 전력 컨버터는 변환되어야 할 전력의 소스(source)를 수신하기 위한 입력 포트, DC 출력 전력을 제공하기 위한 출력 포트, 제1 노드에서 직렬로 결합하는 제1 스위치 및 제2 스위치, 및 제2 노드에서 직렬로 결합하는 제3 스위치 및 제4 스위치를 포함하고, 상기 제1 및 제2 스위치들의 직렬 연결은 상기 입력 포트와 병렬로 결합되고, 상기 제3 및 제4 스위치들의 직렬 연결은 상기 입력 포트와 병렬로 결합되는 브리지 회로, 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드에 결합된 1차 권선, 및 적어도 하나의 2차 권선을 갖는 변압기, 상기 변압기의 상기 적어도 하나의 2차 권선에 결합된 전류 정류 회로, 및 상기 정류 회로와 상기 출력 포트 사이에 결합된 출력 인덕터를 포함하고,
    상기 제1 스위치를 도전 상태에 위치시키는 단계;
    이후에, 상기 제3 스위치를 비도전 상태에 위치시키는 단계;
    이후에, 상기 제4 스위치를 도전 상태에 위치시키는 단계;
    이후에, 상기 제4 스위치를 비도전 상태에 위치시키는 단계;
    이후에, 상기 제3 스위치를 도전 상태에 위치시키는 단계;
    이후에, 상기 제1 스위치를 비도전 상태에 위치시키는 단계;
    이후에, 상기 제2 스위치를 도전 상태에 위치시키는 단계; 및
    이후에, 상기 제2 스위치를 비도전 상태에 위치시키는 단계;를 포함하며,
    상기 1차 권선은, 상기 제1 노드와 직접 연결되고, 상기 제2 노드와 직렬 커패시터의 연결 없이 직렬 인덕터를 통하여 결합되는 풀브리지 전력 컨버터를 동작하는 방법.
  23. 변환되어야 할 전력의 소스(source)를 수신하기 위한 입력 포트; DC 출력 전력을 제공하기 위한 출력포트; 브리지 회로; 상기 브리지 회로와 직렬 커패시터의 연결 없이 직렬 인덕터를 통하여 결합되는 변압기; 상기 변압기에 결합되는 전류 정류회로; 및 상기 전류 정류회로 및 상기 출력포트에 결합되는 출력 인덕터;를 포함하는 DC 전력 컨버터에서 브리지 회로의 동작의 방법에 있어서,
    제 1 시간 간격 동안 상기 브리지 회로에서 제 1 복수의 트랜지스터 스위치를 닫는 것에 의해 양전압 또는 음전압 중 적어도 하나를 발생시키는 단계;
    상기 DC 전력 컨버터에서 상기 변압기의 1차 권선에 양전압 또는 음전압 중 적어도 하나를 결합시키는 단계;
    제 2 시간 간격 동안 상기 브리지 회로에서 제 2 복수의 트랜지스터 스위치를 닫고 그리고 제 3 시간 간격 동안 상기 브리지 회로에서 제 3 복수의 트랜지스터 스위치를 닫는 것에 의해 0 볼트에 인접한 전압을 발생시키는 단계; 및
    상기 변압기의 상기 1차 권선에 상기 0 볼트에 인접한 전압을 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 전력 컨버터에서 브리지 회로의 동작의 방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 양전압을 발생시키는 상기 단계는 상기 브리지 회로에서 제 1 복수의 트랜지스터를 닫는 단계를 포함하고, 그리고 상기 음전압을 발생시키는 상기 단계는 상기 브리지 회로에서 상기 제 1 복수의 트랜지스터 스위치를 열고 제 2 복수의 트랜지스터 스위치를 닫는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 23항에 있어서,
    상기 양전압을 발생시키는 상기 단계는 상기 브리지 회로에서 제 1 복수의 트랜지스터 스위치를 닫는 단계를 포함하고, 상기 음전압을 발생시키는 상기 단계는 상기 브리지 회로에서 상기 제 1 복수의 트랜지스터 스위치를 열고 제 2 복수의 트랜지스터 스위치를 닫는 단계를 포함하고, 그리고 상기 0 볼트에 인접한 전압을 발생시키는 상기 단계는 상기 제 1 복수의 트랜지스터 스위치에서 제 1 스위치를 열고 상기 제 2 복수의 트랜지스터 스위치에서 제 2 스위치를 여는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 변환되어야 할 전력의 소스(source)를 수신하기 위한 입력 포트; DC 출력 전력을 제공하기 위한 출력포트; 복수의 트랜지스터 스위치를 포함하는 브리지 회로; 상기 브리지 회로와 직렬 커패시터의 연결 없이 직렬 인덕터를 통하여 결합되는 변압기; 상기 변압기에 결합되는 적어도 하나의 다이오드를 포함하는 전류 정류회로; 및 상기 전류 정류회로 및 상기 출력포트에 결합되는 출력 인덕터;를 포함하는 DC 전력 컨버터에서 브리지 회로의 동작의 방법에 있어서,
    제 1 시간 간격의 시작에서 제 1 도전 상태로 스위칭하는 단계;
    제 2 시간 간격의 시작에서 제 1 비도전 상태로 스위칭하는 단계;
    제 3 시간 간격의 시작에서 제 2 도전 상태로 스위칭하는 단계;
    제 4 시간 간격의 시작에서 제 2 비도전 상태로 스위칭하는 단계; 및
    제 5 시간 간격의 시작에서 제 3 도전 상태로 스위칭하는 단계;를 포함하고,
    상기 제 2 도전 상태로 스위칭하는 상기 단계는 상기 제 3 시간 간격 동안 상기 DC 전력 컨버터의 상기 출력 인덕터로부터 상기 적어도 하나의 다이오드를 통과하는 전류 경로를 가능하게 하는 단계 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 전력 컨버터에서 브리지 회로의 동작의 방법.
  27. 제 26항에 있어서,
    제 6 시간 간격의 시작에서 제 3 비도전 상태로 스위칭하는 단계;
    제 7 시간 간격의 시작에서 제 4 도전 상태로 스위칭하는 단계; 및
    제 8 시간 간격의 시작에서 제 4 비도전 상태로 스위칭하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 26항에 있어서,
    스위칭하는 상기 단계는 상기 제 1 시간 간격, 상기 제 3 시간 간격, 및 상기 제 5 시간 간격 중 적어도 하나 동안 시간 지속을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 27항에 있어서,
    스위칭하는 상기 단계는 상기 제 7 시간 간격 동안 시간 지속을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 변환되어야 할 전력의 소스(source)를 수신하기 위한 입력 포트; DC 출력 전력을 제공하기 위한 출력포트; 복수의 전자 스위치를 포함하는 브리지 회로; 상기 브리지 회로와 직렬 커패시터의 연결 없이 직렬 인덕터를 통하여 결합되는 변압기; 상기 변압기에 결합되는 전류 정류회로; 및 상기 전류 정류회로 및 상기 출력포트에 결합되는 출력 인덕터;를 포함하는 DC 전력 컨버터에서 브리지 회로의 동작의 방법에 있어서,
    제 1 시간 간격의 시작에서 상기 브리지 회로에서 제 1 스위치를 닫는 단계;
    제 2 시간 간격의 시작에서 상기 브리지 회로에서 제 2 스위치를 여는 단계;
    제 3 시간 간격의 시작에서 상기 브리지 회로에서 제 3 스위치를 닫는 단계;
    제 4 시간 간격의 시작에서 상기 브리지 회로에서 상기 제 3 스위치를 여는 단계; 및
    제 5 시간 간격의 시작에서 상기 브리지 회로에서 상기 제 2 스위치를 닫는 단계;를 포함하고,
    상기 시간 간격은 연속적인 시간 간격이고, 그리고 상기 제 1 스위치를 닫는 상기 단계 및 상기 제 2 스위치를 닫는 상기 단계는 상기 DC 전력 컨버터에서 변압기의 1차 권선을 가로질러 0 볼트에 인접한 전압을 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DC 전력 컨버터에서 복수의 전자 스위치를 포함하는 브리지 회로의 동작의 방법.
  31. 제 30항에 있어서,
    제 6 시간 간격의 시작에서 상기 브리지 회로에서 상기 제 1 스위치를 여는 단계;
    제 7 시간 간격의 시작에서 상기 브리지 회로에서 제 4 스위치를 닫는 단계; 및
    제 8 시간 간격의 시작에서 상기 브리지 회로에서 상기 제 4 스위치를 여는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 30항에 있어서,
    상기 전자 스위치를 닫는 상기 단계 및 여는 상기 단계는 상기 전자 스위치 중 미리선택된 두 개가 닫히는 시간 지속을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 30항에 있어서,
    상기 전자 스위치를 닫는 상기 단계 및 여는 상기 단계는 상기 DC 전력 컨버터에서 출력 인덕터에서 전력의 양을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제 31항에 있어서,
    상기 제 3 스위치를 닫는 상기 단계 및 상기 제 4 스위치를 닫는 상기 단계는 상기 DC 전력 컨버터에서 변압기의 1차 권선 및 2차 권선을 가로질러 0 볼트에 인접한 전압을 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제 31항에 있어서,
    상기 제 1 스위치, 상기 제 2 스위치, 상기 제 3 스위치, 및 상기 제 4 스위치 중 적어도 하나를 닫는 상기 단계는 상기 제 1 스위치, 상기 제 2 스위치, 상기 제 3 스위치, 및 상기 제 4 스위치 중 적어도 하나를 통해 둘 어느 한 방향으로 전류를 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 31항에 있어서,
    상기 전자 스위치의 닫는 상기 단계 및 여는 상기 단계는 단일 스위칭 사이클을 가능하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 30항에 있어서,
    닫는 상기 단계는 트랜지스터를 도전 상태로 스위치하는 제 1 제어 신호를 수신하는 상기 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 방법.
  38. 제 30항에 있어서,
    상기 전자 스위치를 닫는 상기 단계 및 여는 상기 단계는 적어도 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치가 닫힐 때 시간 간격의 지속을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 30항에 있어서,
    상기 전자 스위치를 닫는 상기 단계 및 여는 상기 단계는 적어도 상기 제 3 스위치 및 상기 제 4 스위치가 열릴 때 시간 간격의 지속을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 입력 포트, 출력 포트, 제1 노드에서 직렬로 결합된 제1 트랜지스터 스위치 및 제2 트랜지스터 스위치, 제2 노드에서 직렬로 결합된 제3 트랜지스터 스위치 및 제4 트랜지스터 스위치를 포함하고 상기 제1 트랜지스터 스위치 및 상기 제2 트랜지스터 스위치는 상기 입력포트에 병렬로 결합되고, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치는 상기 입력포트에 병렬로 결합되는 브리지 회로; 및 상기 제 1 노드, 상기 제 2 노드, 및 상기 출력 포트에 결합되고 상기 제 2 노드와 직렬 커패시터의 연결 없이 직렬 인덕터를 통하여 결합되는 변압기를 포함하는 DC 전력 컨버터의 동작의 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 제 1 트랜지스터 스위치를 도전 상태로 스위칭하는 단계;
    상기 제 3 트랜지스터 스위치를 비도전 상태로 스위칭하는 단계;
    상기 제 4 트랜지스터 스위치를 도전 상태로 스위칭하는 단계;
    상기 제 4 트랜지스터 스위치를 비도전 상태로 스위칭하는 단계;
    상기 제 3 트랜지스터 스위치를 도전 상태로 스위칭하는 단계;
    상기 제 1 트랜지스터 스위치를 비도전 상태로 스위칭하는 단계;
    상기 제 2 트랜지스터 스위치를 도전 상태로 스위칭하는 단계; 및
    상기 제 2 트랜지스터 스위치를 비도전 상태로 스위칭하는 단계를 포함하고, 상기 스위칭은 연속적인 시간 간격 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 40항에 있어서,
    스위칭하는 상기 단계는 상기 도전 상태 또는 상기 비도전 상태와 연관된 제어 신호를 수신하고, 그로써 트랜지스터 스위치를 상기 도전 상태 또는 상기 비도전 상태로 스위치하는 것을 가능하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 40항에 있어서,
    스위칭하는 상기 단계는 도전 상태와 연관된 제 1 제어 신호 및 비도전 상태와 연관된 제 2 제어 신호를 수신하는 상기 제 1 트랜지스터 스위치 또는 상기 제 3 트랜지스터 스위치를 더 포함하고, 그로써 상기 제 1 트랜지스터 스위치 또는 상기 제 3 트랜지스터 스위치가 상기 비도전 상태의 것보다 더 큰 시간 지속 동안 상기 도전 상태로 남는 것을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 40항에 있어서,
    스위칭하는 상기 단계는 도전 상태와 연관된 제 1 제어 신호 및 비도전 상태와 연관된 제 2 제어 신호를 수신하는 상기 제 2 트랜지스터 스위치 또는 상기 제 4 트랜지스터 스위치를 더 포함하고, 그로써 상기 제 2 트랜지스터 스위치 또는 상기 제 4 트랜지스터 스위치가 상기 도전 상태의 것보다 더 큰 시간 지속 동안 상기 비도전 상태로 남는 것을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제 40항에 있어서,
    상기 변압기의 1차 권선에서 상기 출력 포트를 통해 전류 흐름을 반영하는 단계, 및 상기 제 1 트랜지스터 스위치와 상기 제 3 트랜지스터 스위치 중 적어도 하나가 상기 도전 상태에 있다면 상기 제 1 트랜지스터 스위치와 상기 제 3 트랜지스터 스위치 중 적어도 하나를 통해 반영된 상기 전류를 도전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제 40항에 있어서,
    스위칭하는 상기 단계는:
    상기 제 1 트랜지스터 스위치와 상기 제 2 트랜지스터 스위치가 동시에 도전 상태에 있지 않도록 상기 제 1 트랜지스터 스위치와 상기 제 2 트랜지스터 스위치를 스위칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제 40항에 있어서,
    스위칭하는 상기 단계는:
    상기 제 3 트랜지스터 스위치와 상기 제 4 트랜지스터 스위치가 동시에 도전 상태에 있지 않도록 상기 제 3 트랜지스터 스위치와 상기 제 4 트랜지스터 스위치를 스위칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제 40항에 있어서,
    스위칭하는 상기 단계는:
    상기 제 2 트랜지스터 스위치와 상기 제 4 트랜지스터 스위치가 동시에 도전 상태에 있지 않도록 상기 제 2 트랜지스터 스위치와 상기 제 4 트랜지스터 스위치를 스위칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제 40항에 있어서,
    스위칭하는 상기 단계는:
    상기 제 1 트랜지스터 스위치와 상기 제 3 트랜지스터 스위치가 복수의 시간 지속 동안 동시에 도전 상태에 있도록 상기 제 1 트랜지스터 스위치 및 상기 제 3 트랜지스터 스위치를 스위칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제 40항에 있어서,
    스위칭하는 상기 단계는:
    복수의 트랜지스터 스위치 쌍이 도전 상태에서 동작하는 시간 지속을 제어하고; 그리고
    그로써 상기 DC 전력 컨버터의 출력 전력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 입력 포트, 출력 포트, 제1 노드에서 직렬로 결합된 제1 트랜지스터 스위치 및 제2 트랜지스터 스위치, 제2 노드에서 직렬로 결합된 제3 트랜지스터 스위치 및 제4 트랜지스터 스위치를 포함하고 상기 제1 트랜지스터 스위치 및 상기 제2 트랜지스터 스위치는 상기 입력포트에 병렬로 결합되고, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치는 상기 입력포트에 병렬로 결합되는 브리지 회로, 및 상기 제 1 노드, 상기 제 2 노드, 및 상기 출력 포트에 결합되고 상기 제 2 노드와 직렬 커패시터의 연결 없이 직렬 인덕터를 통하여 결합되는 변압기를 포함하는 DC 전력 컨버터의 동작의 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 제 2 트랜지스터 스위치를 도전 상태로 스위칭하는 단계;
    상기 제 4 트랜지스터 스위치를 비도전 상태로 스위칭하는 단계;
    상기 제 3 트랜지스터 스위치를 도전 상태로 스위칭하는 단계;
    상기 제 3 트랜지스터 스위치를 비도전 상태로 스위칭하는 단계;
    상기 제 4 트랜지스터 스위치를 도전 상태로 스위칭하는 단계;
    상기 제 2 트랜지스터 스위치를 비도전 상태로 스위칭하는 단계;
    상기 제 1 트랜지스터 스위치를 도전 상태로 스위칭하는 단계; 및
    상기 제 1 트랜지스터 스위치를 비도전 상태로 스위칭하는 단계를 포함하고, 스위칭하는 상기 단계는 연속적인 시간 간격 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
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