KR101526666B1 - 저전압 ｄｃ-ｄｃ 컨버터 듀티 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저전압 DC-DC 컨버터 듀티 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부스트 컨버터와 풀브릿지 컨버터가 조합된 고효율 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티비를 가변 제어하여, 저전압 출력 불가 문제를 해소할 수 있도록 한 저전압 DC-DC 컨버터 듀티 제어 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 부스트 컨버터와 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터 회로를 직렬로 연결하여 구성된 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티비 제어를 새롭게 개선하되, 고전압 입력에도 저전압 출력이 가능하도록 풀브릿지 컨버터의 출력전압을 간단한 수식 기반의 가변 듀티 방식으로 제어함으로써, 전체 입력 및 출력전압 범위내에서 안정적인 저전압 출력이 이루어질 수 있도록 한 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티 제어 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

저전압 ＤＣ-ＤＣ 컨버터 듀티 제어 방법{Mehtod for controlling duty of Low Voltage DC/DC Converter}
본 발명은 저전압 DC-DC 컨버터 듀티 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부스트 컨버터와 풀브릿지 컨버터가 조합된 고효율 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티비를 가변 제어하여, 저전압 출력 불가 문제를 해소할 수 있도록 한 저전압 DC-DC 컨버터 듀티 제어 방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량(HEV), 연료전지 차량, 연료전지 하이브리드 차량 등과 같은 전기를 이용하는 자동차에는 12V 배터리(보조 배터리)의 충전 및 12V 전장부하에 전력을 공급하는 저전압 DC-DC 컨버터(Low Voltage DC/DC Converter, LDC)가 설치되어 있다.
상기 저전압 DC-DC컨버터는 하이브리드 차량의 고전압 배터리로부터 나오는 고전압 직류전압을 저전압 직류전압으로 변환하여 보조배터리 등의 차량의 전장부하에 제공하는 역할을 한다.
좀 더 상세하게는, 하이브리드 자동차에서 저전압 DC-DC 컨버터는 일반 가솔린 차량의 알터네이터 역할을 하는 장치로서, 메인 배터리의 고전압을 다운시켜 전압 12V를 공급하며, 메인 배터리 혹은 구동모터에 의한 회생에너지의 고전압(DC)을 12V(DC)로 변환하여 보조 배터리(12V 배터리)를 충전시키거나 전장부하에 전력을 공급한다.
상기 저전압 DC-DC 컨버터의 일례로서, 첨부한 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 메인배터리(10)와 연결되어 부하에 승압을 공급하기 위한 부스트 컨버터(20)와, 부스트 컨버터(20)와 스위칭부에 의하여 연결되어 변압 및 정류시킨 전압을 보조배터리(40) 또는 부하(50)에 출력하는 풀브릿지 컨버터(30) 또는 하프브릿지 컨버터가 조합되어 있다.
첨부한 도 3을 참조하면, 상기 풀브릿지 컨버터(30)는 직류를 교번으로 스위칭하여 출력하는 스위칭부(32)와, 스위칭부(32)에서 출력되는 교류 전압을 차량에서 사용 가능한 12V 수준으로 다운시키는 변압부(34)와, 다운된 전압을 일정한 전압으로 정류시키는 정류부(36)를 포함하여 구성된다.
이렇게 부스트 컨버터와 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터 회로를 직렬로 연결하여 구성된 저전압 DC-DC 컨버터는 고효율 달성을 위하여 풀브릿지 컨버터의 출력전압을 최대 고정 듀티로 고정시킨 상태에서, 부스트 컨버터의 출력전압을 듀티 제어하는 1단 듀티 제어 방식을 채택하고 있다.
그러나, 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 부스트단 즉, 부스트 컨버터의 고유 특성으로 인하여, 부스트 컨버터의 출력전압이 입력전압보다 크게 되므로, 풀브릿지 컨버터의 듀티비를 최대(Max) 고정 듀티비로 사용하는 제어 방식에서는 풀브릿지 컨버터의 저 전압출력이 불가능한 경우가 발생되는 문제점이 있다.
즉, 상기 저전압 DC-DC 컨버터는 메인배터리의 사양에 따라 넓은 입력전압 범위(예를 들어, 200~410V)에서 동작하는 컨버터로서, 낮은 입력전압(VIN)에서는 출력전압(Vo)이 저전압으로 출력 가능하나, 높은 입력전압(VIN)에서는 저전압 출력이 불가능하여 원하는 출력전압을 생성하지 못하는 문제점이 있고, 이러한 문제점은 과도한 출력전압 리플을 유발하고, 각 파워소자에 과온 및 과전류를 유발하는 원인이 된다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 부스트 컨버터와 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터 회로를 직렬로 연결하여 구성된 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티비 제어를 새롭게 개선하되, 고전압 입력에도 저전압 출력이 가능하도록 풀브릿지 컨버터의 출력전압을 간단한 수식 기반의 가변 듀티 방식으로 제어함으로써, 전체 입력 및 출력전압 범위내에서 안정적인 저전압 출력이 이루어질 수 있도록 한 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 메인 배터리로부터의 입력전압(VIN)을 승압시키는 부스트 컨버터와, 보조배터리 또는 부하에 전압을 출력하는 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터가 연결된 구조의 저전압 DC-DC 컨버터 듀티 제어 방법에 있어서, 상기 부스트 컨버터의 출력전압(VDC)을 일정범위내의 듀티비로 제어하여 출력하는 단계와; 상기 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)을 입력전압(VIN) 및 출력전압(Vo)에 따른 가변 듀티비로 제어하여 출력하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티 제어 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 입력전압(VIN)이 낮은 경우, 부스트 컨버터의 출력전압(VDC)을 일정범위내의 듀티비로 제어하고, 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)을 최대 고정 듀티(Deff)로 고정시켜 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입력전압(VIN)이 높은 경우, 부스트 컨버터의 출력전압(VDC)을 일정범위내의 듀티비로 제어하고, 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)을 가변 듀티비로 제어하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 가변 듀티비로 제어하는 단계는 수식 기반의 가변 듀티 제어 과정으로서, 풀브릿지 컨버터에 현재 입력전압(VIN) 및 출력전압(Vo)이 입력되는 과정과; 입력전압(VIN) 및 출력전압(Vo)에 따른 가변 듀티 제어를 위하여 풀브릿지 컨버터의 유효 듀티비(Deff)를 계산하는 과정과; 유효 듀티비(Deff)가 최대 유효 듀티비(Deff_MAX)와 비교하여 작거나 같으면 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)를 유효 듀티비(Deff)로 제어하여 출력하는 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 유효 듀티비(Deff)는 부스트 컨버터와 풀브릿지 컨버터 간의 입출력 관계식인
Figure 112013050952166-pat00001
과
Figure 112013050952166-pat00002
으로부터 입력전압 및 출력전압별 최대로 낼 수 있는 수식 기반의 듀티비로서 산출된
Figure 112013050952166-pat00003
로 구해지는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따른 부스트 컨버터와 풀브릿지 또는 하프브릿지 컨버터가 조합된 저전압 DC-DC 컨버터에 대한 듀티 제어 방식을 풀브릿지 컨버터의 출력전압을 간단한 수식 기반의 가변 듀티 방식으로 제어하여 출력함으로써, 고전압 입력전압에도 저전압 출력이 가능하고, 그에 따라 전체 출력전압 범위내에서 안정적인 저전압 출력이 이루어질 수 있다.
또한, 높은 입력전압에서는 저전압 출력이 가능하여 원하는 출력전압을 생성할 수 있고, 그에 따라 전체 입출력 전압범위에서 DC-DC 컨버터에 대한 제어 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 종래의 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티 제어를 위한 제어 구성도,
도 2는 종래의 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티 제어 가능 및 불가능 영역을 나타낸 그래프,
도 3은 저전압 DC-DC 컨버터를 구성하는 부스트 컨버터와 풀브릿지 컨버터의 연결 회로도,
도 4는 본 발명에 따른 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티 제어를 위한 제어 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티 제어 가능 영역을 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 저전압 DC-DC 컨버터의 풀브릿지 컨버터의 가변 듀티 제어 과정을 나타낸 순서도,
도 7은 본 발명에 따른 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티 제어에 대한 실험예 결과를 나타낸 파형도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 하며, 본 발명의 이해를 돕기 위한 용어 선택으로서 동일 의미인 듀티와 듀티비를 혼용하여 사용함을 밝혀둔다.
첨부한 도 4를 참조하면, 본 발명의 가변 듀티 제어 방법이 적용되는 저전압 DC-DC 컨버터는 메인배터리(10)와 연결되어 부하(50)에 승압을 공급하기 위한 부스트 컨버터(20)와, 부스트 컨버터(20)와 스위칭부(32)에 의하여 연결되어 변압 및 정류시킨 전압을 보조배터리(40) 또는 부하(50)에 출력하는 풀브릿지(FB: Full Bridge) 컨버터(30) 또는 하프브릿지(Half Bridge) 컨버터가 조합되어 있다.
또한, 상기 풀브릿지 컨버터(30)는 첨부한 도 3에서 보듯이, 직류를 교번으로 스위칭하여 출력하는 스위칭부(32)와, 스위칭부(32)에서 출력되는 교류 전압을 차량에서 사용 가능한 12V 수준으로 다운시키는 변압부(34)와, 다운된 전압을 일정한 전압으로 정류시키는 정류부(36)를 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 저전압 DC-DC 컨버터에 대한 종래의 듀티 제어예를 살펴보면 다음과 같다.
종래의 듀티 제어는 풀브릿지 컨버터의 출력전압을 최대 듀티(Deff_MAX)로 고정시킨 상태에서, 부스트 컨버터의 출력전압을 듀티 제어하는 1단 듀티 제어 방식을 채택하고 있다.
이를 위해, 상기 부스트 컨버터(20)에 메인배터리(10)로부터의 입력전압(VIN) 및 풀브릿지 컨버터(30)의 현재 출력전압(Vo)이 입력된다.
이때, 상기 부스트 컨버터의 출력전압(VDC)은 아래의 식 1에 의하여 산출되어 출력되고, 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)는 아래의 식 2에 의하여 산출되어 출력된다.
- 식 1 : VDC = VIN/(1-D)
식 1에서, VDC : 부스트 컨버터의 출력전압, VIN : 입력전압, D : 듀티(비).
- 식 2 : Vo = VDC*Deff_MAX/n
식 2에서, Vo : 풀브릿지 컨버터의 출력전압, Deff_MAX : 최대 듀티(비), n : 풀브릿지 컨버터의 변압부에서 1차측 코일과 2차측 코일의 턴비(여기서 n=N1/N2이고, N1은 변압부 1차측 코일의 턴수, N2는 2차측 코일의 턴수)이다.
이렇게 상기 풀브릿지 컨버터의 최대 듀티(Deff_MAX)는 고정된 비율이므로, 종래의 듀티 제어는 부스트 컨버터의 듀티(D) 비율만을 제어하는 1단 듀티 제어 방식을 채택하고 있다.
따라서, 상기 1단 듀티 제어를 위한 부스트 컨버터의 듀티(D)는 아래의 식 3으로 표현될 수 있다.
- 식 3 : D = 1-(Deff_MAX)*(VIN/Vo)
종래의 듀티 제어를 위한 일례로서, 풀브릿지 컨버터의 최대 고정 듀티(Deff_MAX)를 0.9(90%), 풀브릿지 컨버터(30)의 변압부 1차측 코일과 2차측 코일의 턴비(n)가 28(컨버터의 종류에 따라 달라지지만 고정된 값), 메인배터리로부터의 입력전압(VIN)이 300V, 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)가 12.8V 라고 하고, 이를 상기 식 3에 대입하면, 부스트 컨버터의 듀티(D)는 D_min 보다 큰 0.25가 된다.
따라서, 부스트 컨버터의 듀티(D) 제어를 통하여 입력전압(VIN) 300V 대비 출력전압(Vo)이 12.8V이 되어, 저전압 출력이 용이하게 이루어질 수 있음을 알 수 있다.
참고로, 상기 출력전압(Vo)는 하이브리드 차량의 각종 전장부하 요구전압 및 12V 보조배터리에 대한 충전전압을 만족시키고자, 약 12V 수준의 저전압으로 출력된다.
반면, 종래의 듀티 제어를 위한 다른 예로서, 풀브릿지 컨버터의 최대 듀티(Deff_MAX)를 0.9(90%), 풀브릿지 컨버터의 변압부 코일의 턴비(n)가 28(컨버터의 종류에 따라 달라지지만 고정된 값), 메인배터리로부터의 입력전압(VIN)이 400V, 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)이 12.8V 라고 하고, 이를 상기 식 3에 대입하면, 부스트 컨버터의 듀티(D)는 D_min 보다 작은 -0.0045가 된다.
이렇게 입력전압(VIN)이 400V 수준으로 높아짐에 따라, 부스트 컨버터의 듀티 제어비가 최소듀티(D_min) 보다 작은 -0.0045가 되므로, 듀티 제어 자체가 불가능하고, 결국 높은 입력전압에서는 저전압 출력이 불가능하여 원하는 출력전압을 생성하지 못하는 문제점이 있다.
도 2를 참조하면, 종래에는 입력전압(VIN)이 낮으면 낮을 수록 듀티 제어가 가능한 제어가능 영역이 늘어나지만, 입력전압(VIN)이 높아질수록 듀티 제어가 불가능한 제어불능 영역이 늘어남에 따라, 높은 입력전압에서는 원하는 저전압의 출력전압을 생성하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 풀브릿지 컨버터의 출력전압을 위한 듀티비를 가변 제어하는 점에 주된 특징이 있다.
여기서, 본 발명에 따른 저전압 DC-DC 컨버터 듀티 제어 방법을 설명하면 다음과 같다. 이하 풀브릿지 컨버터의 예를 들어 설명하지만 다음의 설명에서 풀브릿지 컨버터가 하프브릿지 컨버터로 대체될 수 있다.
본 발명의 저전압 DC-DC 컨버터 듀티 제어는 부스트 컨버터의 출력전압(VDC)을 일정범위내의 듀티비로 제어하여 출력하고, 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)을 입력전압(VIN) 및 출력전압(Vo)에 따른 가변 개루프 듀티비로 제어하여 출력하는 점에 특징이 있다.
이를 위해, 첨부한 도 4에서 보듯이 부스트 컨버터(20)에 메인배터리(10)로부터의 입력전압(VIN) 및 풀브릿지 컨버터(30)의 현재 출력전압(Vo)가 입력될 뿐만 아니라, 풀브릿지 컨버터(30)에도 입력전압(VIN) 및 현재 출력전압(Vo)이 입력된다.
이때, 상기 부스트 컨버터(20) 및 풀브릿지 컨버터(30)에 대한 입력전압(VIN)이 미리 정해진 설정전압보다 낮은 경우, 부스트 컨버터의 출력전압(VDC)을 일정범위내의 듀티비로 제어하고, 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)을 최대 듀티(Deff_MAX)로 고정시키는 듀티 제어가 이루어진다.
이렇게 상기 입력전압(VIN)이 낮은 경우는 상기한 종래의 듀티 제어 일례에서 설명된 바와 같이, 입력전압(VIN) 대비 저전압의 출력전압(Vo)이 부하 내지 보조배터리로 용이하게 출력될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 입력전압(VIN)이 상기 설정전압 이상으로 높아지는 경우에는 부스트 컨버터의 출력전압(VDC)을 일정범위 내의 듀티비, 바람직하게는 상기 일정범위 내의 최소 듀티비로 고정하여 제어하되, 더욱 바람직하게는 풀브릿지 컨버터의 최대 듀티비가 증가하는 입력전압(VIN)에 따라 가변됨에 따라 부스트 컨버터의 듀티비는 폐루프 제어에 의하여 결정되며, 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)을 간단한 수식 기반의 가변 듀티비로 제어하도록 한다.
이를 위해, 첨부한 도 6의 순서도를 참조하면 풀브릿지 컨버터에 현재 입력전압(VIN) 및 출력전압(Vo)이 입력되고, 입력전압(VIN) 및 출력전압별 가변 듀티 제어를 위하여 풀브릿지 컨버터의 유효 듀티비(Deff)를 계산하는 과정을 통하여 최종 출력전압(Vo)이 보조배터리 또는 부하로 출력된다.
- 식 4 :
Figure 112013050952166-pat00004
- 식 5 :
Figure 112013050952166-pat00005
식 4 및 5에서, VDC : 부스트 컨버터의 출력전압, VIN : 입력전압, D : 듀티(비), Deff : 유효 듀티비, n : 풀브릿지 컨버터의 변압부에서 1차측 코일과 2차측 코일의 턴비(여기서 n=N1/N2이고, N1은 변압부 1차측 코일의 턴수, N2는 2차측 코일의 턴수)이다.
상기 유효 듀티비(Deff)는 부스트 컨버터의 입출력 관계식인 위의 식 4와, 풀브릿지 컨버터의 입출력 관계식인 위의 식 5로부터 입력전압 및 출력전압별 최대로 낼 수 있는 듀티비를 산출한 것으로서, 다음의 식 6으로 표현되며, 단 부스트 컨버터의 듀티비(D)와 풀브릿지 컨버터의 유효 듀티비(Deff)는 일정범위내에 존재해야 한다.
- 식 6 :
Figure 112013050952166-pat00006
식 6에서, VIN : 메인 배터리로부터 부스트 컨버터로의 입력전압, Vo : 풀브릿지 컨버터의 출력전압, DMIN : 부스트 컨버터의 가용 최소 듀티(비), Deff : 유효듀티비, n : 풀브릿지 컨버터의 변압부에서 1차측 코일과 2차측 코일의 턴비(여기서 n=N1/N2이고, N1은 변압부 1차측 코일의 턴수, N2는 2차측 코일의 턴수)이다.
단, DMIN ≤ D <1, 0 < Deff ≤ Deff_MAX 이어야 함.
다음으로, 위의 식 6을 통해 유효 듀티비(Deff)가 산출되면, 산출된 유효 듀티비(Deff)를 최대 유효 듀티비(Deff_MAX)와 비교하여 작거나 같으면 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)를 유효 듀티비(Deff)로 제어하여 출력한다.
이와 같이, 상기 부스트 컨버터(20) 및 풀브릿지 컨버터(30)에 대한 입력전압(VIN)이 낮은 경우, 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)을 최대 고정 듀티(Deff)로 고정시킨 상태에서 부스트 컨버터의 출력전압(VDC)을 일정범위내의 듀티비로 제어하고, 또한 입력전압(VIN)이 높은 경우에는 부스트 컨버터의 출력전압(VDC)을 일정범위내의 최소 듀티비로 제어하는 동시에 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)을 간단한 수식 기반의 가변 듀티비로 제어함으로서, 첨부한 도 5에서 보듯이 전체 출력전압 범위가 듀티 제어가 가능한 영역이 되므로, 전체 출력전압 범위에서 저전압 출력이 가능한 장점을 제공한다.
여기서, 본 발명에 따른 저전압 DC-DC 컨버터 듀티 제어 방법에 대한 시험예를 설명하면 다음과 같다.
메인배터리로부터의 입력전압(VIN)이 저전압 300V, 풀브릿지 컨버터의 유효 듀티비(Deff)를 0.9(90%), 풀브릿지 컨버터(30)의 변압부 1차측 코일과 2차측 코일의 턴비(n)가 28(컨버터의 종류에 따라 달라지지만 고정된 값), 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)가 12.8V 라고 하고, 이를 상기 식 3에 대입하면, 부스트 컨버터의 듀티(D)는 최소듀티(D_min) 보다 큰 0.25가 된다.
따라서, 부스트 컨버터의 듀티비(D) 제어를 통하여 입력전압(VIN) 300V 대비 출력전압(Vo)이 12.8V이 되어, 저전압 출력이 용이하게 이루어질 수 있음을 알 수 있다.
반면, 메인배터리로부터의 입력전압(VIN)이 고전압 400V, 풀브릿지 컨버터(30)의 변압부 1차측 코일과 2차측 코일의 턴비(n)가 28(컨버터의 종류에 따라 달라지지만 고정된 값), 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)가 12.8V 라고 하면, 풀브릿지 컨버터의 유효 듀티비(Deff)가 가변 제어되며, 이를 위해 부스트 컨버터의 듀티비(D)는 최소 듀티비(DMIN)로 고정시키는 제어가 이루어진다.
이에, 입력전압(VIN) 400V, 변압부 1차측 코일과 2차측 코일의 턴비(n) 28, 풀브릿지 컨버터의 출력전압(Vo) 2.8V, 부스트 컨버터의 최소 듀티비(DMIN) 0.1(10%)를 상기한 식 6에 대입하면, 풀브릿지 컨버터의 유효 듀티비(Deff)는 0.81이 된다.
본 발명의 시험예 결과를 나타낸 도 7의 파형도를 참조하면, 종래와 같이 풀브릿지 컨버터의 듀티비를 최대로 고정시킨 경우에는 도 7의 (a) 파형도에서 보듯이 출력전압(Vo)의 파형이 제어 불능 상태로 진폭이 매우 큰 것을 알 수 있고, 본 발명에서와 같이 풀브릿지 컨버터의 듀티비를 유효 듀티비로 가변 제어하는 경우에는 도 7의 (b) 파형도에서 보듯이 출력전압(Vo)이 일정하게 출력됨을 알 수 있었다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 부스트 컨버터와 풀브릿지 또는 하프브릿지 컨버터가 조합된 저전압 DC-DC 컨버터에 대한 듀티 제어 방식을 풀브릿지 컨버터의 출력전압을 간단한 수식 기반의 가변 듀티 방식으로 제어하여 출력함으로써, 전체 입출력 전압 범위내에서 안정적인 저전압 출력이 이루어질 수 있다.
10 : 메인배터리
20 : 부스트 컨버터
30 : 풀브릿지 컨버터
32 : 스위칭부
34 : 변압부
36 : 정류부
40 : 보조배터리
50 : 부하

Claims (5)

  1. 메인 배터리로부터의 입력전압(VIN)을 승압시키며 현재의 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)을 피드백 받아 폐루프 듀티비 제어를 하는 부스트 컨버터와, 개루프 유효 듀티비(Deff) 제어를 하며 보조배터리 또는 부하에 전압을 출력하는 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터가 직렬로 연결된 구조의 저전압 DC-DC 컨버터 듀티 제어 방법에 있어서,
    상기 메인 배터리로부터 부스트 컨버터로의 입력전압(VIN)이 미리 정해진 설정전압 이상으로 높은 경우,
    부스트 컨버터의 출력전압을 부스트 컨버터의 일정범위 내의 듀티비로 폐루프 제어하여 출력하는 단계와;
    풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)을 현재의 메인 배터리로부터의 입력전압(VIN)과 현재의 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)에 따른 가변 개루프 듀티비로 제어하여 출력하는 단계;
    를 수행하는 것을 특징으로 하는 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 배터리로부터의 입력전압(VIN)이 상기 설정전압보다 낮은 경우,
    부스트 컨버터의 출력전압을 일정범위 내의 듀티비로 제어하고, 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)을 최대 듀티비(Deff_MAX)로 고정시켜 제어하는 것을 특징으로 하는 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 배터리로부터의 입력전압(VIN)이 상기 설정전압 이상으로 높아지는 경우, 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)을 가변 개루프 듀티비로 제어하고, 증가하는 상기 메인 배터리로부터의 입력전압(VIN)에 의해 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터의 듀티비가 가변됨에 따라 부스트 컨버터의 듀티비가 폐루프 제어에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티 제어 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터의 가변 개루프 듀티비로 제어하는 단계는 수식 기반의 가변 듀티 제어 과정으로서,
    풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터에 현재의 메인 배터리로부터의 입력전압(VIN) 및 현재의 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)이 입력되는 과정과;
    상기 현재의 메인 배터리로부터의 입력전압(VIN) 및 현재의 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)에 따른 가변 듀티 제어를 위하여 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터의 유효 듀티비(Deff)를 계산하는 과정과;
    유효 듀티비(Deff)를 최대 유효 듀티비(Deff_MAX)와 비교하여 상기 유효 듀티비(Deff)가 최대 유효 듀티비(Deff_MAX)보다 작거나 같으면 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터의 출력전압(Vo)를 유효 듀티비(Deff)로 제어하여 출력하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 유효 듀티비(Deff)는 부스트 컨버터와 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터의 입출력 관계식인
    Figure 112014127169117-pat00007
    과
    Figure 112014127169117-pat00008
    으로부터 상기 현재의 메인 배터리로부터의 입력전압(VIN) 및 현재의 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터의 출력전압별(Vo) 최대로 낼 수 있는 수식 기반의 듀티비로서 산출된
    Figure 112014127169117-pat00009
    로 구해지는 것을 특징으로 하는 저전압 DC-DC 컨버터의 듀티 제어 방법.
    - 상기 VDC는 부스트 컨버터의 출력전압, D는 부스트 컨버터의 듀티비, DMIN은 부스트 컨버터의 가용 최소 듀티비이고, n은 풀브릿지 컨버터 또는 하프브릿지 컨버터의 변압부에서 1차측 코일과 2차측 코일의 턴비(여기서 n=N1/N2이고, N1은 변압부 1차측 코일의 턴수, N2는 2차측 코일의 턴수)임.
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