KR101552284B1 - An isolated single-switch DC-DC converter - Google Patents

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KR101552284B1 KR1020140047329A KR20140047329A KR101552284B1 KR 101552284 B1 KR101552284 B1 KR 101552284B1 KR 1020140047329 A KR1020140047329 A KR 1020140047329A KR 20140047329 A KR20140047329 A KR 20140047329A KR 101552284 B1 KR101552284 B1 KR 101552284B1
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Abstract

The present invention relates to an insulated single-switch DC-DC converter which uses a single switch, a resonant tank, and a lossless snubber to realize soft switching of all elements to minimize loss occurring when switching to obtain high efficiency. The insulated single-switch DC-DC converter comprises: a power source; a filter inductor to remove noise in a voltage outputted from the power source; a transformer to relate a current flowing into a first coil to a second coil; a switch to supply or block the current to the first coil of the transformer; a snubber disposed between the switch and the transformer to remove a surge voltage and realize a soft switching operation of the switch to remove loss occurring when switching; a resonant tank connected to the second coil of the transformer to generate a resonant current; a rectifier unit to rectify and flatten a voltage outputted through the resonant tank to output the rectified and flattened voltage; and a control unit to control the switching operation of the switch.

Description

절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터{An isolated single-switch DC-DC converter}[0001] The present invention relates to an isolated single-switch DC-DC converter,

본 발명은 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터(DC-DC converter)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단일스위치를 이용하고 공진 탱크 및 무손실 스너버(snubber)를 이용하여 모든 소자의 소프트스위칭 구현으로 스위칭시 발생하는 손실을 최소화하여 고효율을 얻을 수 있도록 한 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터에 관한 것이다.
The present invention relates to an isolation type single-switch DC-DC converter, and more particularly, to a DC-DC converter of a single-switch type using a single switch and a resonant tank and a lossless snubber, DC converters that can achieve high efficiency by minimizing the losses that occur during the operation of a single-switch DC-DC converter.

일반적으로, 직류-직류 컨버터(DC-DC Converter)는 임의 전압의 직류전원을 다른 전압의 직류전원으로 변환하는 전력장치를 말한다. MIC 태양 광 시스템, 이동용 연료 전지, 차량용 인버터 등과 같은 전원을 공급받는 대전력 시스템에서는 출력 전압이 낮고, 부하에 따라 변동폭이 크기 때문에 이를 조정하기 위한 장치로 사용된다.Generally, a DC-DC converter (DC-DC converter) is a power device that converts a DC voltage of a certain voltage into a DC voltage of a different voltage. Power systems such as MIC photovoltaic systems, mobile fuel cells, and automotive inverters are used as a device to adjust the output voltage because of the low output voltage and the large fluctuation depending on the load.

기존 능동 클램프 직류-직류 컨버터는 풀브리지형, 푸쉬풀형, 하프브리지형, 플라이백형, 포워드형 구조가 있다.Existing active clamp DC-DC converters have a full-bridge, push-pull, half-bridge, flyback, and forward structures.

풀브리지형, 푸쉬풀형, 하프브리지형 컨버터는 절연형 부스트 컨버터로 입력전류 리플이 작으며 승압비가 높고, 자화전류가 작아 대용량응용에 적합하며, 능동 클램핑으로 인해 모든 스위치가 ZVS(Zero Voltage Switching) 턴-온이 가능하다는 장점이 있다. 반면, 스위치가 많이 사용되고, 스위치 턴-오프시 하드 스위칭을 하기 때문에 손실이 발생하는 단점이 있다.The full-bridge, push-pull and half-bridge converters are isolated boost converters with low input current ripple, high boost ratio, low magnetizing current and are suitable for high capacity applications. All switches use ZVS (Zero Voltage Switching) It has the advantage of being able to turn on. On the other hand, there is a disadvantage in that a lot of switches are used and a loss occurs due to hard switching when the switch is turned off.

또한, 플라이백형, 포워드형 컨버터는 스위치 수가 적으며, 모든 스위치의 ZVS 턴-온이 되는 장점이 있다. 반면, 플라이백 컨버터의 경우 자화전류가 크고 절연형 벅부스트 컨버터 구조로 고승압, 대전력 응용에는 적하지 않다는 단점이 있다. 아울러 포워드 컨버터의 경우 절연형 벅 컨버터 구조로 고승압 응용에 적합하지않는 단점이 있다.In addition, the flyback and forward converters have the advantage of low switch count and ZVS turn-on of all switches. On the other hand, the flyback converter has a disadvantage in that it has a large magnetizing current and is not suitable for high boost and high power applications due to the structure of an insulated buck-boost converter. In addition, the forward converter has an insulated buck converter structure which is not suitable for high voltage application.

이러한 능동 클램프 직류-직류 컨버터에 대한 단점을 해결하기 위해서 종래에 제안된 기술이 하기의 [비특허문헌1] K.-B. Park, C.-E. Kim, G.-W.Moon, and M.-J.Youn, "PWM resonant single-switch isoated converter," IEEE Trans. Power Electron, vol. 24, 8, pp. 1876-1886, Aug. 2009.와 [비특허문헌2] J.Lee, J.Park, and H.Jeon, "Series-connected forward-flyback converter for high step-up power conversion," IEEE Trans. Power Electron, vol. 26, no. 12, pp. 3629-3641, Dec. 2011. 및 [특허문헌3] A. Emrani, E. Adib, and H. Farzanehfard, "Single-switch soft-switched isolated DC-DC converter," IEEE Trans. Power Electron, vol. 27, no. 4, pp. 1952-1957, Apr. 2012.에 개시되었다.
In order to solve the drawbacks of the active clamp DC-DC converter, a conventionally proposed technique is disclosed in the following Non-Patent Document 1: K.-B. Park, C.-E. Kim, G.-W.Moon, and M.-J.Youn, "PWM resonant single-switch isoated converter," IEEE Trans. Power Electron, vol. 24, 8, pp. 1876-1886, Aug. 2009. [Non-Patent Document 2] J. Lee, J. Park, and H. Geon, "Series-connected forward-flyback converter for high step-up power conversion," IEEE Trans. Power Electron, vol. 26, no. 12, pp. 3629-3641, Dec. 2011. [Patent Document 3] A. Emrani, E. Adib, and H. Farzanehfard, "Single-switch soft-switched isolated DC-DC converter," IEEE Trans. Power Electron, vol. 27, no. 4, pp. 1952-1957, Apr. 2012.

K.-B. Park, C.-E. Kim, G.-W.Moon, and M.-J.Youn, "PWM resonant single-switc isoated converter," IEEE Trans. Power Electron, vol. 24, 8, pp. 1876-1886, Aug. 2009.K.-B. Park, C.-E. Kim, G.-W.Moon, and M.-J.Youn, "PWM resonant single-switc isoated converter," IEEE Trans. Power Electron, vol. 24, 8, pp. 1876-1886, Aug. 2009. J. Lee, J. Park, and H. Jeon, "Series-connected forward-flyback converter for high step-up power conversion," IEEE Trans. Power Electron, vol. 26, no. 12, pp. 3629-3641, Dec. 2011. J. Lee, J. Park, and H. Jeon, "Series-connected forward-flyback converter for high step-up power conversion," IEEE Trans. Power Electron, vol. 26, no. 12, pp. 3629-3641, Dec. 2011. A. Emrani, E. Adib, and H. Farzanehfard, "Single-switch soft-switched isolated DC-DC converter," IEEE Trans. Power Electron, vol. 27, no. 4, pp. 1952-1957, Apr. 2012.A. Emrani, E. Adib, and H. Farzanehfard, "Single-switch soft-switched isolated DC-DC converter," IEEE Trans. Power Electron, vol. 27, no. 4, pp. 1952-1957, Apr. 2012.

그러나 상기와 같은 종래기술은 다음과 같은 문제점이 있다.However, the above-described conventional techniques have the following problems.

즉, 공진을 적용한 플라이백 컨버터인 [비특허문헌1]과 플라이백과 포워드를 조합한 단일스위치 절연형 컨버터인 [비특허문헌2]는 스위치의 턴-오프시 하드 스위칭으로 고효율 달성이 불가능한 단점이 있다.That is, the non-patent document 1, which is a flyback converter applying resonance, and the non-patent document 2, which is a single switch-insulated converter combining flyback and forward, have a disadvantage that high efficiency can not be achieved by hard switching when the switch is turned off have.

또한, 공진 방식의 절연형 단일스위치 컨버터인 [비특허문헌3]은 모든 소자가 소프트 스위칭하며 소자 수가 적은 장점이 있지만, 승압비가 낮아 고승압 응용에는 적합하지 않은 단점이 있다.
In addition, all of the devices are soft-switched and have a small number of elements, but they are disadvantageous in that they are not suitable for high voltage application because of low voltage step ratio.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단일스위치를 이용하고 공진 탱크 및 무손실 스너버(snubber)를 이용하여 모든 소자의 소프트스위칭 구현으로 스위칭시 발생하는 손실을 최소화하여 고효율을 얻을 수 있도록 한 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to solve all the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for solving the above- And to provide an insulated single-switch DC-DC converter capable of achieving high efficiency by minimizing loss.

본 발명의 다른 목적은 매우 작은 정격의 무손실 스너버를 이용하고, 메인회로와 무관하게 동작할 수 있도록 한 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an insulated single-switch DC-DC converter using a very small-rated lossless snubber and operating independently of the main circuit.

본 발명의 또 다른 목적은 변압기의 자화전류를 최소화하여 코어의 부피를 줄일 수 있도록 한 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터를 제공하는 것이다.
It is still another object of the present invention to provide an insulated single-switch DC-DC converter capable of minimizing the magnetization current of the transformer to reduce the volume of the core.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터는 소스 전원; 소스 전원에서 출력되는 전압에 유입된 잡음을 제거하는 필터 인덕터; 1차 코일로 유입된 전류를 2차 코일로 유기시키는 변압기; 상기 변압기의 1차 코일에 전류를 공급 또는 차단하는 스위치; 상기 스위치와 상기 변압기의 사이에 게재되어, 서지 전압을 제거하고 상기 스위치의 소프트 스위칭 동작을 구현하여 스위칭시 발생하는 손실을 제거하는 스너버; 상기 변압기의 2차 코일에 연결되어 공진 전류를 생성하는 공진 탱크; 상기 공진 탱크를 통해 출력되는 전압을 정류 및 평활하여 출력하는 정류부; 상기 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an isolated single-switch DC-DC converter including: a source power supply; A filter inductor for eliminating noise introduced into a voltage output from the source power supply; A transformer for inducing a current flowing into the primary coil into a secondary coil; A switch for supplying or blocking a current to the primary coil of the transformer; A snubber that is disposed between the switch and the transformer to remove a surge voltage and implement a soft switching operation of the switch to eliminate losses occurring during switching; A resonance tank connected to a secondary coil of the transformer to generate a resonance current; A rectifying unit for rectifying, smoothing and outputting a voltage output through the resonance tank; And a control unit for controlling the switching operation of the switch.

상기에서 스위치는 모스펫(MOS-FET) 또는 IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor)로 구현한 것을 특징으로 한다.The switch is implemented as a MOSFET (MOS-FET) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar mode Transistor).

상기에서 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터는 상기 스너버와 상기 변압기의 1차 측 사이에 연결되고, 상기 변압기에 유입되는 전류를 조절하기 위한 클램프 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The insulation type single-switch DC-DC converter may further include a clamp capacitor connected between the snubber and the primary side of the transformer and adapted to regulate a current flowing into the transformer.

상기에서 스너버는 상기 스위치의 드레인단에 연결되어 상기 변압기의 1차 코일에 공급되는 전류를 충전 및 방전하는 커패시터; 상기 커패시터에 일단이 연결된 제1 및 제2 다이오드; 상기 제1다이오드의 애노드에 연결된 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the snubber has a capacitor connected to the drain terminal of the switch for charging and discharging a current supplied to the primary coil of the transformer; First and second diodes, one end of which is connected to the capacitor; And an inductor connected to the anode of the first diode.

상기에서 공진 탱크는 상기 변압기의 2차 코일의 일단에 연결되어 공진 전류를 생성하는 공진 커패시터; 상기 2차 코일의 타단에 연결된 공진 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
A resonance capacitor connected to one end of the secondary coil of the transformer to generate a resonance current; And a resonance inductor connected to the other end of the secondary coil.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터는 소스 전원; 소스 전원에서 출력되는 전압에 유입된 잡음을 제거하는 복수의 필터 인덕터; 1차 코일로 유입된 전류를 2차 코일로 유기시키는 복수의 변압기; 상기 복수의 변압기의 1차 코일에 전류를 공급 또는 차단하는 복수의 스위치; 상기 복수의 스위치와 상기 복수의 변압기의 사이에 게재되어, 서지 전압을 제거하고 상기 복수의 스위치의 소프트 스위칭 동작을 구현하여 스위칭시 발생하는 손실을 제거하는 복수의 스너버; 상기 복수의 변압기의 2차 코일에 연결되어 공진 전류를 생성하는 복수의 공진 탱크; 상기 복수의 공진 탱크를 통해 출력되는 전압을 정류 및 평활하여 출력하는 복수의 정류부; 상기 복수의 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,According to an aspect of the present invention, there is provided an isolated single-switch DC-DC converter including: a source power supply; A plurality of filter inductors for removing noise introduced into a voltage output from the source power supply; A plurality of transformers for causing the secondary coil to induce a current flowing into the primary coil; A plurality of switches for supplying or blocking current to the primary coil of the plurality of transformers; A plurality of snubbers disposed between the plurality of switches and the plurality of transformers to eliminate a surge voltage and implement a soft switching operation of the plurality of switches to eliminate losses occurring during switching; A plurality of resonance tanks connected to the secondary coils of the plurality of transformers to generate a resonance current; A plurality of rectifying units for rectifying, smoothing, and outputting a voltage output through the plurality of resonance tanks; And a control unit for controlling a switching operation of the plurality of switches,

상기 복수의 변압기의 1차 측인 복수의 필터 인덕터와 복수의 스위치는 병렬로 구성하고, 상기 복수의 변압기의 2차 측인 복수의 정류부를 직렬로 구성하여, 고전압으로 승압하는 것을 특징으로 한다.Wherein a plurality of filter inductors and a plurality of switches which are the primary side of the plurality of transformers are formed in parallel and a plurality of rectifying sections that are the secondary side of the plurality of transformers are connected in series to increase the voltage to a high voltage.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터는 소스 전원; 소스 전원에서 출력되는 전압에 유입된 잡음을 제거하는 복수의 필터 인덕터; 1차 코일로 유입된 전류를 2차 코일로 유기시키는 복수의 변압기; 상기 복수의 변압기의 1차 코일에 전류를 공급 또는 차단하는 복수의 스위치; 상기 복수의 스위치와 상기 복수의 변압기의 사이에 게재되어, 서지 전압을 제거하고 상기 복수의 스위치의 소프트 스위칭 동작을 구현하여 스위칭시 발생하는 손실을 제거하는 복수의 스너버; 상기 복수의 변압기의 2차 코일에 연결되어 공진 전류를 생성하는 복수의 공진 탱크; 상기 복수의 공진 탱크를 통해 출력되는 전압을 정류 및 평활하여 출력하는 복수의 정류부; 상기 복수의 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,According to an aspect of the present invention, there is provided an isolated single-switch DC-DC converter including: a source power supply; A plurality of filter inductors for removing noise introduced into a voltage output from the source power supply; A plurality of transformers for causing the secondary coil to induce a current flowing into the primary coil; A plurality of switches for supplying or blocking current to the primary coil of the plurality of transformers; A plurality of snubbers disposed between the plurality of switches and the plurality of transformers to eliminate a surge voltage and implement a soft switching operation of the plurality of switches to eliminate losses occurring during switching; A plurality of resonance tanks connected to the secondary coils of the plurality of transformers to generate a resonance current; A plurality of rectifying units for rectifying, smoothing, and outputting a voltage output through the plurality of resonance tanks; And a control unit for controlling a switching operation of the plurality of switches,

상기 복수의 변압기의 1차 측인 복수의 필터 인덕터와 복수의 스위치는 병렬로 구성하고, 상기 복수의 변압기의 2차 측인 복수의 정류부를 병렬로 구성하여, 대전력으로 승압하는 것을 특징으로 한다.
Wherein a plurality of filter inductors and a plurality of switches which are the primary side of the plurality of transformers are formed in parallel and a plurality of rectifying sections which are the secondary side of the plurality of transformers are arranged in parallel to increase the power by a large power.

본 발명에 따르면 단일스위치를 이용함으로써 컨버터의 구성을 단순화함은 물론 컨버터의 구현 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, the use of a single switch not only simplifies the configuration of the converter but also reduces the implementation cost of the converter.

또한, 본 발명에 따르면 공진 탱크 및 무손실 스너버(snubber)를 이용하여 모든 소자의 소프트스위칭(다이오드 영전류스위칭(ZCS) 턴-오프, 스위치의 영전류스위칭 턴-온 및 영전압스위칭(ZVS) 턴-오프)을 구현함으로써, 스위칭시 발생하는 손실을 최소화하여 고효율을 얻고, 전력밀도를 높일 수 있는 장점이 있다.Further, according to the present invention, soft switching (ZCS) turn-off, Z-current switching and Z-voltage switching (ZVS) of all the devices are performed using a resonance tank and a lossless snubber. Turn-off), it is possible to minimize the loss occurring in switching, thereby achieving high efficiency and increasing power density.

또한, 본 발명에 따르면 변압기의 자화전류가 작아 변압기 코어의 부피를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
Also, according to the present invention, there is an advantage that the magnetizing current of the transformer is small and the volume of the transformer core can be reduced.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터의 회로도,
도 2는 도 1의 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터의 동작 파형도,
도 3은 도 1의 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터의 동작 원리도,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에서 듀티에 따른 동작 파형도,
도 5는 본 발명의 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터를 고승압용으로 확장한 직류-직류 컨버터의 다른 실시 예 회로도,
도 6은 도 5의 직류-직류 컨버터의 동작 파형도,
도 7은 본 발명의 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터를 대전력용으로 확장한 직류-직류 컨버터의 다른 실시 예 회로도.
1 is a circuit diagram of an insulation type single-switch DC-DC converter according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 2 is an operational waveform diagram of the insulated single-switch DC-DC converter of FIG. 1,
3 is an operational principle diagram of the insulated single-switch DC-DC converter of Fig. 1, Fig.
4A to 4C are operation waveforms according to duty according to the present invention,
5 is a circuit diagram showing another embodiment of a DC-DC converter in which an insulation type single-switch DC-DC converter of the present invention is extended for high boosting,
FIG. 6 is an operational waveform diagram of the DC-DC converter of FIG. 5,
7 is a circuit diagram showing another embodiment of a DC-DC converter in which an insulated single-switch DC-DC converter of the present invention is extended for large power.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an isolated single-switch DC-DC converter according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터의 회로도로서, 소스 전원(Vi), 필터 인덕터(Li), 스위치(S1), 스너버(10), 클램프 커패시터(Cc), 변압기(T), 공진 탱크(20), 정류부(30) 및 제어부(40)를 포함한다.FIG. 1 is a circuit diagram of an isolated single-switch DC-DC converter according to a preferred embodiment of the present invention, which includes a source voltage Vi, a filter inductor Li, a switch S1, a snubber 10, a clamp capacitor Cc A transformer T, a resonance tank 20, a rectifying unit 30, and a control unit 40.

상기 필터 인덕터(Li)는 소스 전원(Vi)에서 출력되는 전압에 유입된 잡음을 제거하는 역할을 한다.The filter inductor Li serves to remove noise introduced into the voltage output from the source power source Vi.

상기 변압기(T)는 1차 코일로 유입된 전류를 2차 코일로 유기시키는 역할을 하는 것으로서, 1차 측과 2차 측의 코일은 1: n 비율로 구현하는 것이 바람직하다.The transformer T serves to induce a current flowing into the primary coil as a secondary coil, and it is preferable that the primary coil and the secondary coil are implemented at a ratio of 1: n.

상기 스위치(S1)는 상기 변압기(T)의 1차 코일에 전류를 공급 또는 차단하는 역할을 하는 것으로서, 통상 모스펫(MOSFET) 또는 IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor)로 구현하는 것이 바람직하다.The switch S1 serves to supply or cut off a current to the primary coil of the transformer T and is preferably implemented as a MOSFET or an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT).

상기 스너버(10)는 상기 스위치(S1)와 상기 변압기(T)의 사이에 게재되어, 서지 전압을 제거하고 상기 스위치(S1)의 소프트 스위칭 동작을 구현하여 스위칭시 발생하는 손실을 제거하는 역할을 한다. 이러한 스너버(10)는 상기 스위치(S1)의 드레인단(D)에 연결되어 상기 변압기(T)의 1차 코일에 공급되는 전류를 충전 및 방전하는 커패시터(Cs); 상기 커패시터(Cs)에 일단이 연결된 제1다이오드(Ds1) 및 제2 다이오드(Ds2); 상기 제1다이오드(Ds1)의 애노드에 연결된 인덕터(Ls)를 포함한다.The snubber 10 is disposed between the switch S1 and the transformer T to remove a surge voltage and implement a soft switching operation of the switch S1 to eliminate losses occurring during switching . The snubber 10 includes a capacitor Cs connected to the drain terminal D of the switch S1 for charging and discharging a current supplied to the primary coil of the transformer T; A first diode Ds1 and a second diode Ds2, one end of which is connected to the capacitor Cs; And an inductor Ls connected to the anode of the first diode Ds1.

상기 공진 탱크(20)는 상기 변압기(T)의 2차 코일에 연결되어 공진 전류를 생성하는 역할을 한다. 이러한 공진 탱크(20)는 상기 변압기(T)의 2차 코일의 일단에 연결되어 공진 전류를 생성하는 공진 커패시터(Cr); 상기 2차 코일의 타단에 연결된 공진 인덕터(Lr)를 포함한다.The resonance tank 20 is connected to a secondary coil of the transformer T to generate a resonance current. The resonance tank 20 includes a resonance capacitor Cr connected to one end of a secondary coil of the transformer T to generate a resonance current; And a resonant inductor Lr connected to the other end of the secondary coil.

상기 정류부(30)는 상기 공진 탱크(20)를 통해 출력되는 전압을 정류 및 평활하여 출력하는 역할을 한다. 이러한 정류부(30)는 상기 공진 인덕터(Lr)의 출력단에 애노드가 연결된 제1다이오드(D1); 상기 공진 인덕터(Lr)의 출력단과 상기 제1다이오드(D1)의 애노드 사이에 연결된 제2다이오드(D2); 상기 제1다이오드(D1)의 캐소드에 연결된 평활용 커패시터(Co)를 포함한다.The rectifying unit 30 rectifies, smoothes and outputs the voltage output through the resonance tank 20. The rectifying unit 30 includes a first diode D1 having an anode connected to an output terminal of the resonant inductor Lr; A second diode D2 connected between the output end of the resonant inductor Lr and the anode of the first diode D1; And a smoothing capacitor (Co) connected to the cathode of the first diode (D1).

상기 클램프 커패시터(Cc)는 상기 스너버(10)와 상기 변압기(T)의 1차 측 사이에 연결되고, 상기 변압기(T)에 유입되는 전류를 조절하는 역할을 한다.The clamp capacitor Cc is connected between the snubber 10 and the primary side of the transformer T and regulates a current flowing into the transformer T. [

상기 제어부(40)는 듀티에 따른 PWM 제어신호를 이용하여 상기 스위치(S1)의 스위칭 동작을 제어하여 출력 전압을 제어하는 역할을 한다.The controller 40 controls the switching operation of the switch S1 using the PWM control signal according to the duty to control the output voltage.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터의 동작을 첨부한 도면 도 1 내지 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the insulation type single-switch DC-DC converter according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.

먼저, 본 발명에 따른 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터는 처음 스위치(S1) 턴-온 시점부터 승압된 전압(Vo)이 출력되기까지 1사이클(cycle) 동안 도 3과 같이 9개의 모드(Mode1 ~ Mode9)로 동작을 한다.First, the insulation-type single-switch DC-DC converter according to the present invention includes nine modes (Mode 1 (V)) as shown in FIG. 3 during a cycle from the first turn- To Mode 9).

예컨대, Mode1인 도 2와 도 3의 t0 ~ t1 구간에서는 스위치(S1)가 턴-온되고, 스너버(10)의 인덕터(Ls)와 커패시터(Cs)가 공진을 시작하며, 변압기(t)의 1차 코일에 유입된 전류가 2차 코일로 유기되고, 변압기(T)의 2차 측에 연결된 공진 탱크(20)의 인덕터(Lr)에 (-n · Vcc) + Vcr,min - Vo의 전압이 걸려 공진 인덕터(Lr)의 전류 iLr은 일정한 기울기로 감소한다. 이와 동일한 기울기로 정류부(30)의 제1다이오드(D1)의 전류(iD1)도 감소되며, 영전류스위칭(ZCS) 턴-오프를 한다. 그리고 상기 공진 인덕터(Lr)의 전류(iLr)가 0이 되면 다음 모드인 Mode2가 된다.The switch S1 is turned on and the inductor Ls and the capacitor Cs of the snubber 10 start to resonate in the period between t0 and t1 of Fig. (-NVcc) + Vcr, min-Vo (-nVcc)) is induced in the inductor Lr of the resonance tank 20 connected to the secondary side of the transformer T, Voltage is applied and the current iLr of the resonance inductor Lr decreases at a constant slope. The current iD1 of the first diode D1 of the rectifying section 30 is also reduced at the same slope, and the zero current switching (ZCS) turn-off is performed. When the current iLr of the resonant inductor Lr becomes 0, the mode 2 is selected as the next mode.

다음으로, Mode2인 도 2와 도 3의 t1 ~ t2 구간에서는 상기 공진 탱크(20)의 공진 인덕터(Lr)의 전류(iLr)가 0이 되면서 전류방향이 바뀌고, 공진 인덕터(Lr)와 공진 커패시터(Cr)에 의해 공진 회로가 형성된다. 이후 스너버(10)의 커패시터(Cs)의 전압 Vcs가 -Vcc가 되면 다음 모드인 Mode3가 된다.Next, the current iLr of the resonance inductor Lr of the resonance tank 20 becomes 0 while the current direction changes and the resonance inductor Lr and the resonance capacitor Lr change in the period between t1 and t2 in Fig. (Cr), a resonance circuit is formed. Then, when the voltage Vcs of the capacitor Cs of the snubber 10 becomes -Vcc, the next mode is Mode3.

아울러 상기 Mode3인 도 2와 도 3의 t2 ~ t3 구간에서는 스너버(10)의 제2다이오드(Ds2)가 턴-온되고, 스너버(10)의 인덕터(Ls)와 커패시터(Cs)가 공진을 종료한다. 이때 스너버(10)의 인덕터(Ls)에 -Vcc의 전압이 걸려 인덕터(Ls)의 전류 iLs가 일정한 기울기로 감소한다. 그리고 스너버(10)의 인덕터(Ls)의 전류(iLs)가 0이 되면 다음 모드인 Mode4가 된다.2, the second diode Ds2 of the snubber 10 is turned on and the inductor Ls and the capacitor Cs of the snubber 10 are resonantly connected to each other in the period between t2 and t3 of FIG. Lt; / RTI > At this time, a voltage of -Vcc is applied to the inductor Ls of the snubber 10 so that the current iLs of the inductor Ls decreases to a predetermined slope. When the current iLs of the inductor Ls of the snubber 10 becomes zero, Mode4 becomes the next mode.

또한, 상기 Mode4인 도 2와 도 3의 t3 ~ t4구간에서는 공진 탱크(20)의 공진 인덕터(Lr)와 공진 커패시터(cs)의 공진이 종료되고, 제2다이오드(D2)가 턴-오프되면서 다음 모드인 Mode5가 된다.2 and Fig. 3, the resonance of the resonance inductor Lr and the resonance capacitor cs of the resonance tank 20 is terminated and the second diode D2 is turned off The next mode is Mode5.

그리고 상기 Mode5인 도 2와 도 3의 t4 ~ t5구간에서는 스위치(S1)에 입력 전류와 변압기(T)의 자화전류의 합이 흐르며, 스위치(S1)가 턴-오프되면 다음 모드인 Mode6가 된다.2, the sum of the input current and the magnetizing current of the transformer T flows in the switch S1, and when the switch S1 is turned off, the mode is Mode6, which is the next mode .

다음으로, 상기 Mode6인 도 2와 도 3의 t5 ~ t6구간에서는 상기 스위치(S1)가 턴-오프되며, 입력전류와 자화전류의 합이 스너버(10)의 커패시터(Cs)로 흐르며, 스너버(10)의 커패시터(Cs) 전압 Vcs가 (Vo - Vcr,min)/n과 같아지면 다음 모드인 Mode7이 된다.Next, the switch S1 is turned off in the period between t5 and t6 of FIG. 2 and the mode 6, and the sum of the input current and the magnetizing current flows to the capacitor Cs of the snubber 10, When the voltage Vcs of the capacitor Cs of the nubber 10 becomes equal to (Vo - Vcr, min) / n, Mode7 becomes the next mode.

또한, 상기 Mode7인 도 2와 도 3의 t6 ~ t7구간에서는 상기 정류부(30)의 제1다이오드(D1)가 턴-온되고, 공진 탱크(20)의 공진 인덕터(Lr)와 스너버(10)의 커패시터(Cs)가 공진을 시작한다. 이후 공진 인덕터(Lr)의 전류 iLr이 (Ii + Ilm)/n과 같아지면 공진이 종료되며, 다음 모드인 Mode8이 된다.The first diode D1 of the rectifying unit 30 is turned on and the resonance inductor Lr of the resonance tank 20 and the snubber 10 of the resonance tank 20 are turned on in a period between t6 and t7 of FIG. The capacitor Cs starts resonance. Then, when the current iLr of the resonant inductor Lr becomes equal to (Ii + Ilm) / n, the resonance is ended and Mode 8, which is the next mode, is obtained.

아울러 상기 Mode8인 도 2와 도 3의 t7 ~ t8구간에서는 스너버(10)의 제1다이오드(Ds1)가 턴-온되어 인덕터(Ls)와 커패시터(Cs)가 공진을 시작한다. 그리고 공진 탱크(20)의 공진 커패시터(Cr)의 전압 Vcr은 일정한 기울기로 감소되며, 스너버(10)의 인덕터(Ls)와 커패시터(Cs)의 공진이 종료되면 다음 모드인 Mode9가 된다.In addition, the first diode Ds1 of the snubber 10 is turned on in the period between the periods t7 and t8 of FIG. 2 and FIG. 3 of Mode 8, and the inductor Ls and the capacitor Cs start to resonate. The voltage Vcr of the resonant capacitor Cr of the resonance tank 20 is reduced to a predetermined slope and becomes Mode9 when the resonance of the inductor Ls and the capacitor Cs of the snubber 10 is completed.

마지막으로 상기 Mode9인 도 2와 도 3의 t8 ~ t9구간에서는 공진 탱크(20)의 공진 커패시터(Cr)에 (Ii + Ilm)/n의 전류가 흘러 공진 커패시터(Cr)의 전압 Vcr은 일정한 기울기로 감소하며, 스위치(S1)의 턴-온시 다음 모드인 처음 모드가 된다.Finally, a current of (Ii + Ilm) / n flows in the resonance capacitor Cr of the resonance tank 20 in the period between t8 and t9 in FIG. 2, which is mode 9 and the voltage Vcr of the resonance capacitor Cr becomes a constant slope And becomes the first mode which is the next mode when the switch S1 is turned on.

상기와 같이 본 발명의 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터는 모든 영역에서 다이오드의 영전류스위칭 턴-오프 및 스위치의 영전류스위칭 턴-온/영전압스위칭 턴-오프를 달성하게 되며, 정격이 작은 무손실 스너버를 사용하여 스위칭 손실이 매우 작다. 아울러 종래 단일스위치 컨버터와는 달리 변압기의 1상한과 3상한을 모두 사용하기 때문에 코어의 부피를 줄일 수 있게 되는 것이다.As described above, the isolated single-switch DC-DC converter of the present invention achieves the zero current switching turn-off of the diode and the zero current switching turn-on / zero voltage switching turn-off of the diode in all regions, Using a lossless snubber, the switching losses are very small. In addition, unlike the conventional single switch converter, since the upper limit and the upper limit of the transformer are both used, the volume of the core can be reduced.

이와 같이 본 발명의 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터는 동작 듀티에 따라 3가지 동작이 가능하다. 즉, 듀티 D·Ts가 0.5·Tr1보다 작을 때인 도 4a와 같은 above resonance 영역은 스위치 턴-오프 전류와 다이오드의 di/dt가 다소 크며, 듀티 D·Ts가 0.5·Tr1인 도 4b와 같은 resonance 영역과 듀티 D·Ts > 0.5·Tr1인 도 4c와 같은 below resonance 영역에서는 스위치 턴-오프 전류와 다이오드의 di/dt가 작다. 따라서 주 동작영역에서는 상기 resonance 영역이나 below resonance 영역에서 동작시키는 것이 바람직하다. 여기서 Ts는 스위칭 주기이며, Tr1은 공진 인덕터(Lr)와 공진 커패시터(Cr)의 공진 주기이다.As described above, the insulation type single-switch DC-DC converter of the present invention can perform three operations according to the operation duty. That is, the above resonance region as shown in FIG. 4A in which the duty D Ts is smaller than 0.5 占 1 r1 is a resonance region as shown in Fig. 4b in which the switch turn-off current and the di / dt of the diode are somewhat larger and the duty D 占 Ts s is 0.5 占 1 r1 Region and duty D · Ts> 0.5 · Tr1 In the below resonance region as shown in FIG. 4c, the switch turn-off current and diode di / dt are small. Therefore, it is preferable to operate in the resonance region or the below resonance region in the main operation region. Here, Ts is the switching period, and Tr1 is the resonance period of the resonant inductor Lr and the resonant capacitor Cr.

도 5는 도 1과 같은 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터를 기본으로, 변압기(T)를 기준으로 입력 측의 필터 인덕터 및 스위치를 병렬로 연결하고, 출력 측의 정류부는 직렬로 연결한 구조이다. 여기서 소스 전원(Vi), 필터 인덕터(L1), 스위치(S1), 커패시터(Csn1)와 두 개의 다이오드(DsnL1, DsnU1) 및 인덕터(Lsn)로 이루어진 스너버, 1:n 변압기, 공진 인덕터(Lr1)와 공진 커패시터(Cr1)로 이루어진 공진 탱크, 2개의 다이오드(DU1, DL1) 및 커패시터(Co1)로 이루어진 정류부가 도 1과 같은 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터를 이룬다. 그리고 소스 전원(Vi), 필터 인덕터(Lp), 스위치(Sp), 커패시터(CsnP)와 두 개의 다이오드(DsnLp, DsnUp) 및 인덕터(Lsn)로 이루어진 스너버, 1:n 변압기, 공진 인덕터(Lrn)와 공진 커패시터(Crn)로 이루어진 공진 탱크, 2개의 다이오드(DUN3, DLN) 및 커패시터(Co2)로 이루어진 정류부가 또 다른 도 1과 같은 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터를 이룬다. 여기서 N은 직렬로 연결된 다이오드 레그의 수를 나타내며, P는 병렬로 연결된 입력 측 스위치와 필터 인덕터의 수를 나타낸다. 승압 비를 높이고자 하는 경우에는 직렬로 연결된 출력 측 전압 더블러의 수(N)를 늘리면 되는 데, 이때 소자의 수는 증가하나 각 소자의 전압 정격은 작아지므로 높은 출력전압이 요구되는 경우에 유리하다. 또한, 전력용량을 증대시키고자 하는 경우 각 입력 측에 연결된 필터 인덕터와 스위치의 수를 늘리면 되는 데, 이때 소자의 수는 증가하나 각 소자의 전력 정격은 작아지므로 대전력이 요구되는 경우에 유리하다. 이와 같은 컨버터는 주어진 설계사양에서 입력 병렬 수(P)와 출력 직렬 수(N)를 적절히 선정함으로써 가격 및 수급이 용이한 소자 선정이 가능하게 되어, 최적 설계가 가능하다.5 shows a structure in which the filter inductor and the switch on the input side are connected in parallel and the rectifying part on the output side is connected in series with respect to the transformer T based on the insulation type single-switch DC-DC converter as shown in FIG. . Here, a snubber, a 1: n transformer, and a resonance inductor Lr1, which are made up of the source power source Vi, the filter inductor L1, the switch S1, the capacitor Csn1 and two diodes DsnL1 and DsnU1 and the inductor Lsn, And a resonance capacitor consisting of a resonance capacitor Cr1 and two diodes D U1 and D L1 and a capacitor Co1 constitute an insulation type single switch DC-DC converter as shown in Fig. A snubber, a 1: n transformer, and a resonant inductor Lrn, which are made up of a source power source Vi, a filter inductor Lp, a switch Sp, a capacitor CsnP and two diodes DsnLp and DsnUp and an inductor Lsn, And the resonance capacitor made up of the resonant capacitor Crn and two diodes D UN 3 and D LN and the capacitor Co 2 constitute another insulation type single switch DC-DC converter as shown in Fig. Where N is the number of diode legs connected in series and P is the number of input-side switches and filter inductors connected in parallel. In order to increase the step-up ratio, the number of series-connected output-side voltage doublers (N) is increased. However, since the voltage rating of each device is small, Do. In order to increase the power capacity, it is advantageous to increase the number of filter inductors and switches connected to each input side. In this case, the number of elements increases, but the power rating of each element becomes small, which is advantageous when large power is required . Such a converter can select an element that is easy to price and supply by appropriately selecting the number of input parallel lines (P) and the number of output serial lines (N) in a given design specification.

또한, 병렬 확장시 인터리빙이 적용되어 입출력 수동소자의 부피를 감소시킬 수 있다.Also, interleaving can be applied in parallel expansion to reduce the volume of the input / output passive elements.

도 6은 도 5와 같은 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터의 다른 실시 예 동작 파형도이다. 복수의 스위치(S1, S2)는 같은 듀티로 동작하며, 각 스위치는 인터리빙을 위해 180°위상 차를 주고, 시비율을 조절하여 출력전압을 제어한다. 이러한 직류-직류 컨버터는 무손실 스너버에 의한 공진과 공진 탱크에 의한 공진이 있는데, 각각 다른 전류 루프를 가지고 있어, 서로 영향을 받지 않는다. 스위치 S1, S2는 공진 탱크의 공진 인덕터(Lr)의 전류 기울기로 영전류스위칭 턴-온을 하며, 스너버의 커패시터(Csni)의 전압 기울기로 영전압스위칭 턴-오프를 하게 된다. 아울러 정류부의 다이오드(D2, D4)는 공진 인덕터(Lr)와 공진 커패시터(Cr)의 공진이 형성되어 영전류스위칭 턴-오프를 달성하게 되는 것이다.FIG. 6 is a waveform diagram showing another embodiment of the isolated single-switch DC-DC converter shown in FIG. The plurality of switches S1 and S2 operate with the same duty, and each switch gives a 180 DEG phase difference for interleaving, and controls the output voltage by adjusting the duty ratio. These DC-DC converters have resonance due to lossless snubber and resonance tank, but they have different current loops and are not affected by each other. The switches S1 and S2 turn on the zero current switching by the current slope of the resonant inductor Lr of the resonant tank and turn off the zero voltage switching by the voltage slope of the capacitor Csni of the snubber. In addition, the diodes D2 and D4 of the rectifying part are formed resonance between the resonant inductor Lr and the resonant capacitor Cr to achieve the zero current switching turn-off.

도 7은 도 1과 같은 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터를 기본으로, 변압기(T)를 기준으로 입력 측의 필터 인덕터 및 스위치를 병렬로 연결하고, 출력 측의 정류부를 병렬로 연결한 구조이다. 여기서 소스 전원(Vi), 필터 인덕터(L1), 스위치(S1), 커패시터(Csn1)와 두 개의 다이오드(DsnL1, DsnU1) 및 인덕터(Lsn)로 이루어진 스너버, 1:n 변압기, 공진 인덕터(Lr1)와 공진 커패시터(Cr1)로 이루어진 공진 탱크, 2개의 다이오드(DU1, DL1) 및 커패시터(Co)로 이루어진 정류부가 도 1과 같은 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터를 이룬다. 그리고 소스 전원(Vi), 필터 인덕터(Lp), 스위치(Sp), 커패시터(Csnp)와 두 개의 다이오드(DsnLp, DsnUp) 및 인덕터(Lsn)로 이루어진 스너버, 1:n 변압기, 공진 인덕터(Lrp)와 공진 커패시터(Crp)로 이루어진 공진 탱크, 2개의 다이오드(DUp, DLp) 및 커패시터(Co)로 이루어진 정류부가 또 다른 도 1과 같은 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터를 이룬다. 여기서 P는 병렬로 연결된 입력 측 스위치와 필터 인덕터의 수, 병렬로 연결된 출력 측 다이오드 수를 나타낸다. 전력용량을 증대시키고자 하는 경우 각 입력 측에 연결된 필터 인덕터와 스위치의 수를 늘리면 되는 데, 이때 소자의 수는 증가하나 각 소자의 전력 정격은 작아지므로 대전력이 요구되는 경우에 유리하다. 이와 같은 컨버터는 주어진 설계사양에서 입력 병렬 수(P)와 출력 병렬 수(P)를 적절히 선정함으로써 가격 및 수급이 용이한 소자 선정이 가능하게 되어, 최적 설계가 가능하다.7 shows a structure in which the filter inductor and the switch on the input side are connected in parallel and the rectifying part on the output side is connected in parallel based on the transformer T based on the insulation type single-switch DC-DC converter as shown in Fig. 1 . Here, a snubber, a 1: n transformer, and a resonance inductor Lr1, which are made up of the source power source Vi, the filter inductor L1, the switch S1, the capacitor Csn1 and two diodes DsnL1 and DsnU1 and the inductor Lsn, A resonance tank made up of a resonance capacitor Cr1 and a resonance capacitor Cr1 and two diodes D U1 and D L1 and a capacitor Co constitute an insulation type single switch DC-DC converter as shown in Fig. A snubber, a 1: n transformer, and a resonant inductor Lrp, which are composed of a source power source Vi, a filter inductor Lp, a switch Sp, a capacitor Csnp and two diodes DsnLp and DsnUp and an inductor Lsn, And a resonance capacitor consisting of a resonance capacitor Crp and two diodes D up and D Lp and a capacitor Co constitute another insulation type single switch DC-DC converter as shown in Fig. Where P is the number of input side switches and filter inductors connected in parallel, and the number of output side diodes connected in parallel. If you want to increase the power capacity, you can increase the number of filter inductors and switches connected to each input side. However, since the power rating of each device is small, it is advantageous when large power is required. Such a converter can select an easy-to-supply and easy-to-supply device by appropriately selecting the number of inputs parallel (P) and the number of output parallel (P) in a given design specification, thus enabling optimum design.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

본 발명은 고승압 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터에 적용된다. 특히, 입력된 직류 전압을 고승압비로 승압하거나 대전력으로 승압하도록 하는 직류-직류 컨버터에 효과적으로 적용된다.
The present invention is applied to a high-voltage insulated single-switch DC-DC converter. In particular, the present invention is effectively applied to a DC-DC converter that boosts an input DC voltage to a high boost ratio or boosts an input DC voltage to a high power.

Li: 필터 인덕터
S1: 스위치
T: 변압기
10: 스너버
20: 공진 탱크
30: 정류부
40: 제어부
Li: filter inductor
S1: Switch
T: Transformer
10: Snubber
20: resonance tank
30: rectification part
40:

Claims (11)

소스 전원;
소스 전원에서 출력되는 전압에 유입된 잡음을 제거하는 필터 인덕터;
1차 코일로 유입된 전류를 2차 코일로 유기시키는 변압기;
상기 변압기의 1차 코일에 전류를 공급 또는 차단하는 스위치;
상기 스위치와 상기 변압기의 사이에 게재되어, 서지 전압을 제거하고 상기 스위치의 소프트 스위칭 동작을 구현하여 스위칭시 발생하는 손실을 제거하는 스너버;
상기 변압기의 2차 코일에 연결되어 공진 전류를 생성하는 공진 탱크;
상기 공진 탱크를 통해 출력되는 전압을 정류 및 평활하여 출력하는 정류부; 및
상기 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 공진 탱크는 상기 변압기의 2차 코일의 일단에 연결되어 공진 전류를 생성하는 공진 커패시터; 상기 2차 코일의 타단에 연결된 공진 인덕터를 포함하고,
상기 스너버는 상기 스위치의 드레인단에 연결되어 상기 변압기의 1차 코일에 공급되는 전류를 충전 및 방전하는 커패시터; 상기 커패시터에 일단이 연결된 제1 및 제2 다이오드; 상기 제1다이오드의 애노드에 연결된 인덕터를 포함하며,
상기 공진 탱크의 공진 인덕터의 전류 기울기로 다이오드 및 스위치의 영전류스위칭 턴-온을 하며, 상기 스너버에 포함되는 커패시터의 전압 기울기로 상기 스위치의 영전압스위칭 턴-오프를 하는 것을 특징으로 하는 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터.
Source power;
A filter inductor for eliminating noise introduced into a voltage output from the source power supply;
A transformer for inducing a current flowing into the primary coil into a secondary coil;
A switch for supplying or blocking a current to the primary coil of the transformer;
A snubber that is disposed between the switch and the transformer to remove a surge voltage and implement a soft switching operation of the switch to eliminate losses occurring during switching;
A resonance tank connected to a secondary coil of the transformer to generate a resonance current;
A rectifying unit for rectifying, smoothing and outputting a voltage output through the resonance tank; And
And a control unit for controlling a switching operation of the switch,
A resonance capacitor connected to one end of a secondary coil of the transformer to generate a resonance current; And a resonance inductor connected to the other end of the secondary coil,
A capacitor connected to the drain terminal of the switch for charging and discharging a current supplied to the primary coil of the transformer; First and second diodes, one end of which is connected to the capacitor; And an inductor coupled to an anode of the first diode,
Wherein the resonant inductor of the resonant tank performs a zero current switching turn-on of the diode and the switch with a current slope, and the zero voltage switching turn-off of the switch is performed by a voltage slope of the capacitor included in the snubber. Single - switch DC - DC converter.
청구항 1에 있어서, 상기 스위치는 모스펫(MOS-FET) 및 IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor) 중 적어도 어느 하나로 구현한 것을 특징으로 하는 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터.
The isolation type single-switch DC-DC converter according to claim 1, wherein the switch is implemented by at least one of a MOSFET (MOS-FET) and an IGBT (Insulated Gate Bipolar mode transistor).
청구항 1에 있어서, 상기 스너버와 상기 변압기의 1차 측 사이에 연결되고, 상기 변압기에 유입되는 전류를 조절하기 위한 클램프 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터.
The isolation type single-switch DC-DC converter according to claim 1, further comprising a clamp capacitor connected between the snubber and a primary side of the transformer, for controlling a current flowing into the transformer.
삭제delete 삭제delete 소스 전원; 소스 전원에서 출력되는 전압에 유입된 잡음을 제거하는 복수의 필터 인덕터; 1차 코일로 유입된 전류를 2차 코일로 유기시키는 복수의 변압기; 상기 복수의 변압기의 1차 코일에 전류를 공급 또는 차단하는 복수의 스위치; 상기 복수의 스위치와 상기 복수의 변압기의 사이에 게재되어, 서지 전압을 제거하고 상기 복수의 스위치의 소프트 스위칭 동작을 구현하여 스위칭시 발생하는 손실을 제거하는 복수의 스너버; 상기 복수의 변압기의 2차 코일에 연결되어 공진 전류를 생성하는 복수의 공진 탱크; 상기 복수의 공진 탱크를 통해 출력되는 전압을 정류 및 평활하여 출력하는 복수의 정류부; 상기 복수의 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 복수의 변압기의 1차 측인 복수의 필터 인덕터와 복수의 스위치는 병렬로 구성하고, 상기 복수의 변압기의 2차 측인 복수의 정류부를 직렬로 구성하며,
상기 공진 탱크는 상기 변압기의 2차 코일의 일단에 연결되어 공진 전류를 생성하는 공진 커패시터; 상기 2차 코일의 타단에 연결된 공진 인덕터를 포함하고,
상기 스너버는 상기 스위치의 드레인단에 연결되어 상기 변압기의 1차 코일에 공급되는 전류를 충전 및 방전하는 커패시터; 상기 커패시터에 일단이 연결된 제1 및 제2 다이오드; 상기 제1다이오드의 애노드에 연결된 인덕터를 포함하며,
상기 공진 탱크의 공진 인덕터의 전류 기울기로 다이오드 및 스위치의 영전류스위칭 턴-온을 하며, 상기 스너버에 포함되는 커패시터의 전압 기울기로 상기 스위치의 영전압스위칭 턴-오프를 하는 것을 특징으로 하는 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터.
Source power; A plurality of filter inductors for removing noise introduced into a voltage output from the source power supply; A plurality of transformers for causing the secondary coil to induce a current flowing into the primary coil; A plurality of switches for supplying or blocking current to the primary coil of the plurality of transformers; A plurality of snubbers disposed between the plurality of switches and the plurality of transformers to eliminate a surge voltage and implement a soft switching operation of the plurality of switches to eliminate losses occurring during switching; A plurality of resonance tanks connected to the secondary coils of the plurality of transformers to generate a resonance current; A plurality of rectifying units for rectifying, smoothing, and outputting a voltage output through the plurality of resonance tanks; And a control unit for controlling a switching operation of the plurality of switches,
Wherein a plurality of filter inductors and a plurality of switches which are the primary side of the plurality of transformers are formed in parallel and a plurality of rectifying sections that are the secondary side of the plurality of transformers are connected in series,
A resonance capacitor connected to one end of a secondary coil of the transformer to generate a resonance current; And a resonance inductor connected to the other end of the secondary coil,
A capacitor connected to the drain terminal of the switch for charging and discharging a current supplied to the primary coil of the transformer; First and second diodes, one end of which is connected to the capacitor; And an inductor coupled to an anode of the first diode,
Wherein the resonant inductor of the resonant tank performs a zero current switching turn-on of the diode and the switch with a current slope, and the zero voltage switching turn-off of the switch is performed by a voltage slope of the capacitor included in the snubber. Single - switch DC - DC converter.
청구항 6에 있어서, 상기 복수의 변압기의 2차 측인 복수의 정류부의 개수를 증가 또는 감소시켜 승압비를 가변하는 것을 특징으로 하는 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터.
The isolation type single-switch DC-DC converter according to claim 6, wherein the step-up ratio is varied by increasing or decreasing the number of the plurality of rectifying sections that are the secondary side of the plurality of transformers.
청구항 6에 있어서, 상기 복수의 변압기의 1차 측인 복수의 필터 인덕터와 복수의 스위치의 개수를 증가 또는 감소시켜 전력을 가변하는 것을 특징으로 하는 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터.
The isolation type single-switch DC-DC converter according to claim 6, wherein power is varied by increasing or decreasing the number of filter inductors and a plurality of switches, which are the primary side of the plurality of transformers.
소스 전원; 소스 전원에서 출력되는 전압에 유입된 잡음을 제거하는 복수의 필터 인덕터; 1차 코일로 유입된 전류를 2차 코일로 유기시키는 복수의 변압기; 상기 복수의 변압기의 1차 코일에 전류를 공급 또는 차단하는 복수의 스위치; 상기 복수의 스위치와 상기 복수의 변압기의 사이에 게재되어, 서지 전압을 제거하고 상기 복수의 스위치의 소프트 스위칭 동작을 구현하여 스위칭시 발생하는 손실을 제거하는 복수의 스너버; 상기 복수의 변압기의 2차 코일에 연결되어 공진 전류를 생성하는 복수의 공진 탱크; 상기 복수의 공진 탱크를 통해 출력되는 전압을 정류 및 평활하여 출력하는 복수의 정류부; 상기 복수의 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 복수의 변압기의 1차 측인 복수의 필터 인덕터와 복수의 스위치는 병렬로 구성하고, 상기 복수의 변압기의 2차 측인 복수의 정류부는 병렬로 구성하며,
상기 공진 탱크는 상기 변압기의 2차 코일의 일단에 연결되어 공진 전류를 생성하는 공진 커패시터; 상기 2차 코일의 타단에 연결된 공진 인덕터를 포함하고,
상기 스너버는 상기 스위치의 드레인단에 연결되어 상기 변압기의 1차 코일에 공급되는 전류를 충전 및 방전하는 커패시터; 상기 커패시터에 일단이 연결된 제1 및 제2 다이오드; 상기 제1다이오드의 애노드에 연결된 인덕터를 포함하며,
상기 공진 탱크의 공진 인덕터의 전류 기울기로 다이오드 및 스위치의 영전류스위칭 턴-온을 하며, 상기 스너버에 포함되는 커패시터의 전압 기울기로 상기 스위치의 영전압스위칭 턴-오프를 하는 것을 특징으로 하는 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터.
Source power; A plurality of filter inductors for removing noise introduced into a voltage output from the source power supply; A plurality of transformers for causing the secondary coil to induce a current flowing into the primary coil; A plurality of switches for supplying or blocking current to the primary coil of the plurality of transformers; A plurality of snubbers disposed between the plurality of switches and the plurality of transformers to eliminate a surge voltage and implement a soft switching operation of the plurality of switches to eliminate losses occurring during switching; A plurality of resonance tanks connected to the secondary coils of the plurality of transformers to generate a resonance current; A plurality of rectifying units for rectifying, smoothing, and outputting a voltage output through the plurality of resonance tanks; And a control unit for controlling a switching operation of the plurality of switches,
Wherein a plurality of filter inductors and a plurality of switches which are the primary side of the plurality of transformers are formed in parallel and a plurality of rectifying portions that are the secondary side of the plurality of transformers are formed in parallel,
A resonance capacitor connected to one end of a secondary coil of the transformer to generate a resonance current; And a resonance inductor connected to the other end of the secondary coil,
A capacitor connected to the drain terminal of the switch for charging and discharging a current supplied to the primary coil of the transformer; First and second diodes, one end of which is connected to the capacitor; And an inductor coupled to an anode of the first diode,
Wherein the resonant inductor of the resonant tank performs a zero current switching turn-on of the diode and the switch with a current slope, and the zero voltage switching turn-off of the switch is performed by a voltage slope of the capacitor included in the snubber. Single - switch DC - DC converter.
청구항 9에 있어서, 상기 복수의 변압기의 2차 측인 복수의 정류부의 개수를 증가 또는 감소시켜 전력을 가변하는 것을 특징으로 하는 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터.
The isolated single-switch DC-DC converter according to claim 9, wherein the power is varied by increasing or decreasing the number of the plurality of rectifying sections that are the secondary sides of the plurality of transformers.
청구항 9에 있어서, 상기 복수의 변압기의 1차 측인 복수의 필터 인덕터와 복수의 스위치의 개수를 증가 또는 감소시켜 전력을 가변하는 것을 특징으로 하는 절연형 단일스위치 직류-직류 컨버터.

10. The isolated single-switch DC-DC converter according to claim 9, wherein power is varied by increasing or decreasing the number of filter inductors and a plurality of switches, which are the primary sides of the plurality of transformers.

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