KR101548528B1 - Dc/dc 컨버터 - Google Patents

Dc/dc 컨버터 Download PDF

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박귀철
김종혁
전범수
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주식회사 동아일렉콤
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Abstract

본 발명은 DC/DC 컨버터에 관한 것으로, 직류 입력 전원을 교번으로 스위칭 하는 스위칭부; 상기 스위칭부에 의해 스위칭 된 전원을 변환하는 변압부로서, 일차권선 및 이차권선을 구비한 단일 트랜스포머를 포함하고, 상기 일차권선 측으로 입력된 전원을 변환하여 상기 이차권선 측으로 출력하는 상기 변압부; 상기 변압부의 상기 이차권선 측에서 출력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류부로서, 스위칭 소자 및 제 1 내지 제 4 다이오드를 포함하고, 상기 스위칭 소자의 동작에 따라 고전압 모드 또는 저전압 모드로 동작하는 상기 정류부; 및 상기 정류부로부터 출력된 전원을 필터링하는 출력 필터를 포함하고, 상기 정류부는, 상기 고전압 모드에서, 상기 변압부의 이차권선의 양단에 각각 순방향으로 연결된 상기 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드와, 상기 변압부의 이차권선의 양단에 각각 역방향으로 연결된 상기 제 3 다이오드 및 제 4 다이오드를 포함하는 브리지 정류 회로이고, 상기 정류부는, 상기 저전압 모드에서, 상기 변압부의 이차권선의 양단에 각각 순방향으로 연결된 상기 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드와, 상기 변압부의 이차권선에 형성되어 접지 단자에 연결되는 센터 탭(center-tap)을 포함하는 센터 탭 방식의 정류 회로인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 DC/DC 컨버터의 구성에 의하면, 고전압 출력 및 저전압 출력의 2개의 모드를 한 개의 시스템으로 구현하여 시스템의 크기를 감소시켜 공간 효율적이며 원가를 감소시킬 수 있고, 넓은 전압 범위에서 고효율 배터리 충전이 가능하기 때문에 에너지 절감 효과가 크며, 저전압 모드로 출력을 변경할 때 소자의 구성에 변경 없이 스위칭 동작을 이용하여 센터 탭 방식의 정류를 가능하게 하여 시스템 구현이 용이하며 다이오드의 전압 손실을 반으로 감소시켜 시스템의 효율을 개선시킬 수 있다.

Description

DC/DC 컨버터{DC/DC converter}
본 발명은 DC/DC 컨버터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 한 개의 출력 회로로 고전압과 저전압을 출력할 수 있으며 출력 모드에 따라 스위칭 동작에 의해 정류 방식이 제어됨으로써 그로 인한 손실을 감소시킬 수 있는 DC/DC 컨버터를 제공하기 위한 것이다.
최근 전기 자동차(EV, Electric Vehicle)는 세계적인 녹색성장정책(Green Growth Policy)의 기조와 함께 국제기구뿐만 아니라 각국의 정부 및 기업들의 관심이 고조되고 있는 미래형 융합기술이다. 이러한 전기 자동차는 외부로부터 전기에너지를 공급받아 이를 배터리에 충전한 후 배터리에 충전된 전압으로 기계적 에너지인 동력을 얻는다. 차량 충전기는, 저전압과 고전압을 충전하기 위해 전기 자동차에 필요한 전압을 제공하는 장치로, 단일 출력회로를 사용하여 직류 입력 전원으로부터 넓은 전압 범위의 직류 전원을 출력으로 공급할 수 있는 DC/DC 컨버터를 요구한다.
이러한 DC/DC 컨버터는, 일반적으로, 외부로부터 입력된 직류 전압을 교류 전압으로 스위칭하여 전력변환하는 회로로서 절연형 Bridge 방식을 사용한다. 또한, 변압기의 2 차측 정류부로서, 고전압에서의 작동을 위해, 일반적으로 브리지 정류 회로가 사용되는데, 이 경우 입력 전압에 따라 출력의 트랜스 전달비가 결정이 되어 고전압일 때 설계를 하면 저전압 모드에서 듀티가 줄어들어 변압기의 전력변환의 효율이 저하되고 출력 리플이 증가되는 문제가 있다. 또한, 2 차측 정류부는 내압이 높은 4개의 다이오드를 사용하는 브리지 회로로서 4배의 높은 순방향 손실(Vf)이 발생하게 되며, 내전압이 낮은 다이오드를 사용할 경우 순방향 손실(Vf)는 개선되지만 스너버의 손실로 인해 효율이 감소하게 된다.
이와 관련하여, 한국공개특허 제10-2012-0102308호(선행 문헌 1)는, 150~420V의 넓은 출력 범위를 가지는 DC 전압을 출력하기 위하여, 승압 트랜스포머(T1, T2)의 권선비를 가변하여 출력 전압을 변환시키는 직병렬 전환부(50) 를 개시하고 있다.
그러나, 선행 문헌 1은, 고전압일 경우 정류에 사용되는 다이오드를 높은 전압용으로 사용하여야 하므로, 출력 전압이 저전압일 경우, 2개의 동기 정류기(Rb1, Rb2) 및 그 출력단에 연결되어 전압을 안정화시키는 필터용 커패시터(Co1, Co2) 및 다이오드(Do1, Do2)를 거치면서 발생되는 높은 순방향 손실(Vf)로 인해 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 한 개의 출력 회로로 고전압과 저전압을 출력할 수 있으며, 출력 모드에 따라 스위칭 동작에 의해 정류 방식이 제어됨으로써 그로 인한 손실을 감소시킬 수 있는 DC/DC 컨버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC 컨버터는, 직류 입력 전원을 교번으로 스위칭 하는 스위칭부; 상기 스위칭부에 의해 스위칭 된 전원을 변환하는 변압부로서, 일차권선 및 이차권선을 구비한 단일 트랜스포머를 포함하고, 상기 일차권선 측으로 입력된 전원을 변환하여 상기 이차권선 측으로 출력하는 상기 변압부; 상기 변압부의 상기 이차권선 측에서 출력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류부로서, 스위칭 소자 및 제 1 내지 제 4 다이오드를 포함하고, 상기 스위칭 소자의 동작에 따라 고전압 모드 또는 저전압 모드로 동작하는 상기 정류부; 및 상기 정류부로부터 출력된 전원을 필터링하는 출력 필터를 포함하고, 상기 정류부는, 상기 고전압 모드에서, 상기 변압부의 이차권선의 양단에 각각 순방향으로 연결된 상기 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드와, 상기 변압부의 이차권선의 양단에 각각 역방향으로 연결된 상기 제 3 다이오드 및 제 4 다이오드를 포함하는 브리지 정류 회로이고, 상기 정류부는, 상기 저전압 모드에서, 상기 변압부의 이차권선의 양단에 각각 순방향으로 연결된 상기 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드와, 상기 변압부의 이차권선에 형성되어 접지 단자에 연결되는 센터 탭(center-tap)을 포함하는 센터 탭 방식의 정류 회로인 것을 특징으로 한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 스위칭부는 풀-브릿지 컨버터(Full-bridge Converter)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 스위칭부는 하프-브릿지 컨버터(Half-bridge Converter) 또는 푸시풀 회로(Push-Pull Circuit)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 변압부의 이차권선은, 직렬로 연결된 제 1 권선 및 제 2 권선을 포함하고, 상기 센터 탭은 제 1 권선 및 제 2 권선 사이에 형성되며, 상기 제 1 권선 및 제 2 권선의 권선비는 동일한 것을 특징으로 한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 변압부의 일차권선은, 직렬 또는 병렬로 연결된 하나 이상의 권선을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 정류부의 상기 스위칭 소자는, 상기 센터 탭과 접지 단자 사이를 온/오프(ON/OFF) 시키는 제 1 스위치; 및 상기 제 3 다이오드 및 상기 제 4 다이오드의 음극과 상기 접지 단자 사이를 온/오프 시키는 제 2 스위치를 포함하고, 상기 제 1 스위치는, 상기 고전압 모드에서 오프(OFF) 되고, 상기 저전압 모드에서 온(ON) 되며, 상기 제 2 스위치는, 상기 고전압 모드에서 온(ON) 되고, 상기 저전압 모드에서 오프(OFF) 되는 것을 특징으로 한다.
일 실시형태에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터는 제 1 제어부 및 제 2 제어부를 더 포함하고, 상기 제 1 제어부는 상기 스위칭부의 교번 스위칭을 제어하고, 상기 정류부를 고전압 모드 또는 저전압 모드로 동작시키기 위해 상기 스위칭 소자의 동작을 제어하며; 상기 제 2 제어부는, 상기 제 1 제어부와 상호 간에 데이터를 전달 가능한 통신 장치 또는 BMS(Battery Management system)인 것을 특징으로 한다.
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 것이다
본 발명의 DC/DC 컨버터는, 스위칭 소자의 동작에 따라 고전압 모드 또는 저전압 모드로 동작하는 정류부가, 고전압 모드에서, 변압부의 이차권선의 양단에 각각 순방향으로 연결된 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드와, 변압부의 이차권선의 양단에 각각 역방향으로 연결된 제 3 다이오드 및 제 4 다이오드에 의해, 브리지 정류 회로를 형성하고, 저전압 모드에서, 변압부의 이차권선의 양단에 각각 순방향으로 연결된 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드와, 변압부의 이차권선에 형성되어 접지 단자에 연결되는 센터 탭(center-tap)에 의해, 센터 탭 방식의 정류 회로를 형성함으로써,
고전압 출력 및 저전압 출력의 2개의 모드를 한 개의 시스템으로 구현하여 시스템의 크기를 감소시켜 공간 효율적이며 원가를 감소시킬 수 있고, 넓은 출력전압 범위에서 고효율 배터리 충전이 가능하기 때문에 에너지 절감 효과가 크며, 저전압 모드로 출력을 변경할 때 소자의 구성에 변경 없이 스위칭 동작을 이용하여 센터 탭 방식의 정류를 가능하게 하여 시스템 구현이 용이하며 다이오드의 순방향 전압 손실을 반으로 감소시킬 뿐만 아니라 변압기의 변환 효율이 향상되어 시스템의 효율을 개선시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC 컨버터를 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC 컨버터로서 고전압 모드인 경우를 나타내는 도면이다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 고전압 모드에서의 입출력 파형을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC 컨버터로서 저전압 모드인 경우를 나타내는 도면이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 저전압 모드에서의 입출력 파형을 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC 컨버터(10)를 간략하게 나타내는 회로도이다.
도 1을 참조하면, DC/DC 컨버터(10)는 입력 DC 전압을 교번으로 스위칭 하여 교류 전압을 발생시키는 스위칭부(100), 스위칭부(100)에 의해 스위칭 된 전원을 변환하는 변압부(200), 변압부(200)의 이차권선(202) 측에서 출력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류부(300) 및 정류부(300)로부터 출력된 전원을 필터링하는 출력 필터(400)를 포함한다.
스위칭부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 입력 DC 전압을 교번으로 스위칭 하여 교류 전압을 발생시키기 위하여 풀-브릿지 컨버터(Full-bridge Converter)를 포함할 수 있으며, 도 1에 도시된 것과는 다르게, 하프-브릿지 컨버터(Half-bridge Converter) 또는 푸시풀 회로(Push-Pull Circuit)를 포함할 수 있다.
변압부(200)는, 일차권선(201) 및 이차권선(202)을 구비한 단일 트랜스포머를 포함하며, 일차권선(201) 측으로 입력된 전원을 변환하여 이차권선(202) 측으로 출력한다. 변압부(200)의 일차권선(201)은 도 1에서 권선수 Np를 갖는 단일 권선으로 도시되었으나, 직렬 또는 병렬로 연결된 하나 이상의 권선을 포함할 수 있다. 변압부(200)의 이차권선(202)은, 직렬로 연결된 제 1 권선 및 제 2 권선을 포함하고, 각각의 권선수는 Nt1, Nt2이다.
정류부(300)는, 스위칭 소자(SW1, SW2) 및 제 1 내지 제 4 다이오드(D1, D2, D3, D4)를 포함하고, 스위칭 소자의 동작에 따라 고전압 모드 또는 저전압 모드로 동작한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 센터 탭이 변압부(200)의 이차권선(202)의 제 1 권선 및 제 2 권선 사이에 형성되며, 제 1 권선 및 제 2 권선의 권선비는 동일(Nt1, Nt2)한 것이 일반적이다.
정류부(300)의 스위칭 소자(SW1, SW2)는, 센터 탭과 접지 단자 사이를 온/오프(ON/OFF) 시키는 제 1 스위치(SW1) 및 제 3 다이오드 및 제 4 다이오드의 음극과 접지 단자 사이를 온/오프 시키는 제 2 스위치(SW2)를 포함하며, 제 1 스위치(SW1)는, 고전압 모드에서 오프(OFF) 되고, 저전압 모드에서 온(ON) 되며, 제 2 스위치(SW2)는, 고전압 모드에서 온(ON) 되고, 저전압 모드에서 오프(OFF) 된다.
정류부(300)는, 고전압 모드에서, 제 1 스위치(SW1)가 오프(OFF) 되고, 제 2 스위치(SW2)가 온(ON) 됨으로써, 변압부(200)의 이차권선(202)의 양단에 각각 순방향으로 연결된 제 1 다이오드(D1) 및 제 2 다이오드(D2)와, 변압부(200)의 이차권선(202)의 양단에 각각 역방향으로 연결된 제 3 다이오드(D3) 및 제 4 다이오드(D4)에 의해, 브리지 정류 회로를 형성할 수 있다.
또한, 정류부(300)는, 저전압 모드에서, 제 1 스위치(SW1)가 온(ON) 되고, 제 2 스위치(SW2)가 오프(OFF) 됨으로써, 변압부(200)의 이차권선(202)의 양단에 각각 순방향으로 연결된 제 1 다이오드(D1) 및 제 2 다이오드(D2)와, 저전압 모드에서 변압부(200)의 이차권선(202)에 형성되는 센터 탭(center-tap)에 의해, 센터 탭 방식의 정류 회로를 형성할 수 있다.
정류부(300)가 고전압 모드에서 브리지 정류 회로를 형성하는 경우, 전원을 출력하기 위해 2개의 다이오드에 의한 전압 강하가 발생함에 반해, 저전압 모드에서 센터 탭 방식의 정류 회로를 형성하는 경우, 1개의 다이오드에 의한 전압 강하가 발생할 뿐이고 그로 인한 순방향 손실도 감소하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC 컨버터는, 출력 다이오드와 출력 트랜스 턴비에 의한 효율 저하를 방지하기 위해서, 고전압 모드일 경우 SW1 Off, SW2 On으로 동작되고, 저전압 모드일 경우 SW1 On, SW2 Off인 상태로 정류를 수행하게 하여, 전파 정류에서 Vf의 손실을 저감하고 트랜스 턴비를 높여 효율을 높일 수 있다. 즉, 제 1, 2 스위치 의 동작에 의해 손쉽게 저전압 모드와 고전압 모드로 전환이 가능하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC 컨버터는, 고전압 출력 및 저전압 출력의 2개의 모드를 한 개의 시스템으로 구현하여 시스템의 크기를 감소시켜 공간 효율적이며 원가를 감소시킬 수 있고, 배터리 충전에의 이용 시 넓은 전압 범위에서 고효율 배터리 충전이 가능하기 때문에 에너지 절감 효과가 크며, 저전압 모드로 출력을 변경할 때 소자의 구성에 변경 없이 스위칭 동작을 이용하여 센터 탭 방식의 정류를 가능하게 하여 시스템 구현이 용이하며 다이오드의 전압 손실을 반으로 감소시켜 시스템의 효율을 개선시킬 수 있다.
한편, DC/DC 컨버터(10)는, 스위칭부(100)의 교번 스위칭을 제어하고, 정류부(300)를 고전압 모드 또는 저전압 모드로 동작시키기 위한 스위칭 소자(SW1, SW2)의 동작을 제어하는 제 1 제어부(501)을 포함한다.
제 1 제어부(501)는, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 제어할 수 있으며, 원하는 전압에 따라 수동적으로 고전압 모드 및 저전압 모드를 선택가능하고, 또는 제 2 제어부(502)를 통해 선택할 수도 있다.
DC/DC 컨버터(10)는 제 2 제어부(502)를 더 포함할 수 있으며, 제 2 제어부(502)는, 제 1 제어부(501)를 통하여 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 제어 가능하다. 제 2 제어부(502)는 예컨대, 제 1 제어부(501)와 상호 간에 데이터를 전달 가능한 통신 장치 또는 BMS(Battery Management system)일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC 컨버터로서, 고전압 모드인 경우의 DC/DC 컨버터의 회로 구성을 나타내는 도면이다.
DC/DC 컨버터(10)는 고전압 모드에서, 제 1 스위치(SW1)가 오프(Off), 제 2 스위치(SW2)가 온(On)으로 동작되어, 도 2에 도시된 바와 같은 회로를 형성한다. 상술한 바와 같이, 변압부(200)의 이차권선(202)의 양단에 각각 순방향으로 연결된 제 1 다이오드(D1) 및 제 2 다이오드(D2)와, 변압부(200)의 이차권선(202)의 양단에 각각 역방향으로 연결된 제 3 다이오드(D3) 및 제 4 다이오드(D4)에 의해, 브리지 정류 회로가 형성됨을 알 수 있다.
도 2에 도시된 바를 참고하여, DC_link 전압을 Vdc, 트랜스포머의 1차 권선수를 Np, 2차 권선수를 각각 Nt1 및 Nt2, 듀티를 Tdu라고 한다면, 고전압 모드의 출력 전압인 VH는, VH = Vdc*(Nt1+Nt2)/Np*Tdu 가 성립된다. 이 수식에 의해 고전압 출력 전원을 공급 가능하며, 고전압을 요하는 배터리의 충전에 적합하도록 충전전압을 조정할 수 있다.
한편, 도 3(a) 및 도 3(b)는, 도 2에 도시된 바와 같은 고전압 모드인 경우의 DC/DC 컨버터의 입출력 전원의 파형을 나타낸 그래프이다.
도 3(a)에서, V1, V2, V3, V4는 풀-브릿지 게이트의 전압을 나타내고, Vab는 1차 트랜스 전압를 나타낸다. 도 3(b)에서, VP3은 2차 트랜스 전압을 나타낸다. 도 3(a)에 도시된 그래프로부터, DC_link 전압은 400 [V] 이고, 듀티는 72.2% 인 경우, 출력전류 Iout은 10 [A]이며 출력전압 Vout은 약 350 [V]을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 스위치를 이용하여 출력의 트랜스 결선 구조를 및 정류 방식을 변경하는 방법으로, 트랜스 2차가 직렬 구조일 경우 고전압을 출력하게 설정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 DC/DC 컨버터로서, 저전압 모드인 경우의 DC/DC 컨버터의 회로 구성을 나타내는 도면이다.
DC/DC 컨버터(10)는 저전압 모드에서, 제 1 스위치(SW1)가 온(On), 제 2 스위치(SW2)가 오프(Off)로 동작되어, 도 4에 도시된 바와 같은 회로를 형성한다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 변압부(200)의 이차권선(202)에 형성되는 센터 탭(center-tap)이 접지 단자와 연결되어, 변압부(200)의 이차권선(202)의 양단에 각각 순방향으로 연결된 제 1 다이오드(D1) 및 제 2 다이오드(D2)와 함께, 센터 탭 방식의 정류 회로가 형성될 수 있다.
여기서, 제 2 스위치(SW2)의 동작은 저전압 모드의 경우 오프(Off)됨으로써 다이오드의 스너버에 의한 전류패스를 제거하여 안정된 회로구성이 가능하도록 하는 역할을 할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, DC/DC 컨버터(10)는 저전압 출력의 경우에, 출력의 효율을 개선하기 위해서, 소자의 변경 없이, 트랜스의 턴비를 개선시키는 방법으로 스위치를 이용하여 출력의 트랜스 결선 구조를 변경하는 방법을 제공한다. 또한, DC/DC 컨버터(10)는 다이오드의 특성에 의해 발생되는 손실을 줄이기 위해 스위치를 이용하여 다이오드에 의한 순방향 손실이 브리지 정류 회로에 비해 절반으로 감소되는 센터 탭 방식의 정류가 가능하도록 설계되어 효율을 개선할 수 있다.
한편, 저전압 모드의 출력 전압의 수식은,
VL=Vdc*(Ts1 + Ts2)/Tp1*(Tdu/2)로 표현될 수 있다. 다만, 듀티인 Tdu 가 절반으로 된다. 여기서, 트랜스포머의 2차측 첫 번째 권선과 두 번째 권선비는 동일할 수 있다.
도 5(a) 및 도 5(b)는, 도 4에 도시된 바와 같은 저전압 모드인 경우의 DC/DC 컨버터의 입출력 전원의 파형을 나타낸 그래프이다.
도 5(a)에서, 전압(V1, V2, V3, V4)은 풀-브릿지 게이트의 전압을 나타내고, 전압(Vab)은 1차 트랜스 전압를 나타낸다. 도 5(b)에서, 전압(VP6)은 2차 트랜스 중 제 2 권선의 전압을 나타낸다. 도 5(a)에 도시된 그래프로부터, DC_link 전압은 400 [V] 이고, 듀티는 50% 인 경우, 출력에 반파정류를 통해 다이오드 순방향 손실(Vf)을 저감하여 효율을 개선함으로써, 출력 전류(Iout)는 10 [A]이며 출력 전압(Vout)은 약 120 [V]가 출력된다. 또한, 출력다이오드에 D3, D4에 흐르는 전류(id2)는 0 [A]로서 전류의 흐름이 없음을 알 수 있다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
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.
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.
10: DC/DC 컨버터
100: 스위칭부
200: 변압부
201: 일차권선
202: 이차권선
300: 정류부
400: 출력 필터
501: 제 1 제어부
502: 제 2 제어부

Claims (7)

  1. DC/DC 컨버터로서,
    직류 입력 전원을 교번으로 스위칭 하는 스위칭부;
    상기 스위칭부에 의해 스위칭 된 전원을 변환하는 변압부로서, 일차권선 및 이차권선을 구비한 단일 트랜스포머를 포함하고, 상기 일차권선 측으로 입력된 전원을 변환하여 상기 이차권선 측으로 출력하는 상기 변압부;
    상기 변압부의 상기 이차권선 측에서 출력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류부로서, 스위칭 소자 및 제 1 내지 제 4 다이오드를 포함하고, 상기 스위칭 소자의 동작에 따라 고전압 모드 또는 저전압 모드로 동작하는 상기 정류부; 및
    상기 정류부로부터 출력된 전원을 필터링하는 출력 필터를 포함하고,
    상기 정류부는, 상기 고전압 모드에서, 상기 변압부의 이차권선의 양단에 각각 순방향으로 연결된 상기 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드와, 상기 변압부의 이차권선의 양단에 각각 역방향으로 연결된 상기 제 3 다이오드 및 제 4 다이오드를 포함하는 브리지 정류 회로이고,
    상기 정류부는, 상기 저전압 모드에서, 상기 변압부의 이차권선의 양단에 각각 순방향으로 연결된 상기 제 1 다이오드 및 제 2 다이오드와, 상기 변압부의 이차권선에 형성되어 접지 단자에 연결되는 센터 탭(center-tap)을 포함하는 센터 탭 방식의 정류 회로이고,
    상기 정류부의 상기 스위칭 소자는,
    상기 센터 탭과 접지 단자 사이를 온/오프(ON/OFF) 시키는 제 1 스위치; 및
    상기 제 3 다이오드 및 상기 제 4 다이오드의 음극과 상기 접지 단자 사이를 온/오프 시키는 제 2 스위치를 포함하고,
    상기 제 1 스위치는, 상기 고전압 모드에서 오프(OFF) 되고, 상기 저전압 모드에서 온(ON) 되며, 상기 제 2 스위치는, 상기 고전압 모드에서 온(ON) 되고, 상기 저전압 모드에서 오프(OFF) 되는 것인, 상기 DC/DC 컨버터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭부는 풀-브릿지 컨버터(Full-bridge Converter)를 포함하는, 상기 DC/DC 컨버터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭부는 하프-브릿지 컨버터(Half-bridge Converter) 또는 푸시풀 회로(Push-Pull Circuit)를 포함하는, 상기 DC/DC 컨버터.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 변압부의 이차권선은, 직렬로 연결된 제 1 권선 및 제 2 권선을 포함하고, 상기 센터 탭은 제 1 권선 및 제 2 권선 사이에 형성되며, 상기 제 1 권선 및 제 2 권선의 권선비는 동일한 것인, 상기 DC/DC 컨버터.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 변압부의 일차권선은, 직렬 또는 병렬로 연결된 하나 이상의 권선을 포함하는, 상기 DC/DC 컨버터.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 DC/DC 컨버터는 제 1 제어부 및 제 2 제어부를 더 포함하고,
    상기 제 1 제어부는 상기 스위칭부의 교번 스위칭을 제어하고, 상기 정류부를 고전압 모드 또는 저전압 모드로 동작시키기 위해 상기 스위칭 소자의 동작을 제어하며,
    상기 제 2 제어부는, 상기 제 1 제어부와 상호 간에 데이터를 전달 가능한 통신 장치 또는 BMS(Battery Management system)인 것인, 상기 DC/DC 컨버터.
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