KR101558662B1 - 스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치 - Google Patents

스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101558662B1
KR101558662B1 KR1020130120886A KR20130120886A KR101558662B1 KR 101558662 B1 KR101558662 B1 KR 101558662B1 KR 1020130120886 A KR1020130120886 A KR 1020130120886A KR 20130120886 A KR20130120886 A KR 20130120886A KR 101558662 B1 KR101558662 B1 KR 101558662B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
diode
snubber
switching
capacitor
switching device
Prior art date
Application number
KR1020130120886A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150042375A (ko
Inventor
이우영
송병섭
이대우
양진영
김종필
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020130120886A priority Critical patent/KR101558662B1/ko
Priority to DE102013225507.1A priority patent/DE102013225507B4/de
Priority to US14/103,634 priority patent/US9240698B2/en
Priority to CN201310722128.4A priority patent/CN104578741A/zh
Publication of KR20150042375A publication Critical patent/KR20150042375A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101558662B1 publication Critical patent/KR101558662B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33538—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only of the forward type
    • H02M3/33546—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only of the forward type with automatic control of the output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits
    • H02M1/346—Passive non-dissipative snubbers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B40/00—Technologies aiming at improving the efficiency of home appliances, e.g. induction cooking or efficient technologies for refrigerators, freezers or dish washers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 전원 장치는 복수의 스위칭 소자들을 포함하는 풀-브릿지 회로, 1차측 코일 및 2차측 코일을 포함하며 상기 1차측 코일이 상기 풀-브릿지 회로의 출력단에 연결된 변압기, 및 복수의 다이오드들을 포함하며 상기 2차측 코일에 접속되어 상기 2차측 코일로부터 출력되는 전압을 정류하는 정류 회로를 포함하는 DC/DC 컨버터 및 2차측 코일의 중간 지점에 연결되는 제1 스너버 다이오드, 상기 제1 스너버 다이오드와 직렬로 연결되어 출력 커패시터의 일단과 연결되는 제2 스너버 다이오드 및 상기 제1 스너버 다이오드와 상기 제2 스너버 다이오드 사이의 노드와 상기 정류 회로의 정측(positive side) 출력단 사이에 연결되는 스너버 커패시터를 포함하는 스너버 회로를 포함한다. 이에 의해 다이오드 정류기 소자 출력단에서 발생할 수 있는 스파이크 전압을 억제할 수 있다.

Description

스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치{Switching power supply device and battery charger including the same}
본 발명은 스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고전압 출력을 사용하는 회로에서 정류기의 전압 스파이크를 효과적으로 감소시킬 수 있는 스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
스너버 커패시터를 이용한 스위칭 전원 장치에서, 변압기의 누설 인덕턴스 성분이 다이오드 정류기 소자의 기생 커패시터와 연동하여 공진이 일어나 전압 스파이크가 발생할 수 있다. 이러한 전압 스파이크는 시스템의 파괴를 야기할 수 있다.
(특허문헌 1) JP1997-285126 A
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 다이오드 정류기 소자들의 스파이크 전압을 억제하고 스위칭 소자들의 영전압 스위칭을 가능하게 하는 스위칭 전원 장치 및 상기 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 전원 장치는, 복수의 스위칭 소자들을 포함하는 풀-브릿지 회로; 1차측 코일 및 2차측 코일을 포함하며 상기 1차측 코일이 상기 풀-브릿지 회로의 출력단에 연결된 변압기; 및 복수의 다이오드들을 포함하며 상기 2차측 코일에 접속되어 상기 2차측 코일로부터 출력되는 전압을 정류하는 정류 회로를 포함하는 DC/DC 컨버터; 및 상기 2차측 코일의 중간 지점에 연결되는 제1 스너버 다이오드, 상기 제1 스너버 다이오드와 직렬로 연결되어 출력 커패시터의 일단과 연결되는 제2 스너버 다이오드 및 상기 제1 스너버 다이오드와 상기 제2 스너버 다이오드 사이의 노드와 상기 정류 회로의 정측(positive side) 출력단 사이에 연결되는 스너버 커패시터를 포함하는 스너버 회로를 포함할 수 있다.
상기 복수의 스위칭 소자는 서로 직렬 연결된 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자를 포함하는 제1 스위칭 부 및 서로 직렬 연결된 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자를 포함하는 제2 스위칭 부를 포함하고, 상기 제1 스위칭 부와 상기 제2 스위칭 부는 병렬 연결되며, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제3 스위칭 소자는 상부 암을 형성하며, 상기 제2 스위칭 소자와 상기 제4 스위칭 소자는 하부 암을 형성하고, 상기 1차측 코일의 일단은 상기 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자 사이의 제1 노드에 연결되고, 상기 1차측 코일의 타단은 상기 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자 사이의 제2 노드에 연결된다.
상기 정류 회로에 포함된 복수의 다이오드들은 서로 직렬 연결된 제1 다이오드와 제3 다이오드를 포함하는 제1 다이오드 부 및 서로 직렬 연결된 제2 다이오드와 제4 다이오드를 포함하는 제2 다이오드 부를 포함하고, 상기 제1 다이오드 부와 상기 제2 다이오드 부는 병렬 연결되고, 상기 제1 다이오드와 상기 제2 다이오드는 상부 암을 형성하며, 상기 제3 다이오드와 상기 제4 다이오드는 하부 암을 형성하고, 상기 2차측 코일의 일단은 상기 제1 다이오드와 제3 다이오드 사이의 제3 노드에 연결되고, 상기 2차측 코일의 타단은 상기 제2 다이오드와 제4 다이오드 사이의 제4 노드에 연결된다.
상기 스위칭 소자들의 개폐에 따라 상기 1차측 코일에 전압이 인가되면, 상기 스너버 커패시터의 충전 전압이 감소하고, 상기 제1 스너버 다이오드에 흐르는 전류가 감소한다.
상기 스위칭 소자들의 개폐에 따라 상기 1차측 코일에 전압이 인가된 후, 상기 2차측 코일 및 상기 정류 회로가 정상 상태가 되면, 상기 제1 스너버 다이오드, 상기 제2 스너버 다이오드 및 상기 스너버 커패시터는 개방 상태이다.
상기 정류 회로의 정측 출력단에서 발생되는 스파이크 전압은 상기 스너버 커패시터에 저장된다.
상기 제1 스너버 다이오드의 애노드는 상기 2차측 코일의 중간 지점에 연결되고, 상기 제1 스너버 다이오드의 캐소드는 제2 스너버 다이오드의 애노드 및 상기 스너버 커패시터의 일단과 연결되며, 제2 스너버 다이오드의 캐소드는 상기 출력 커패시터의 일단과 연결되고, 상기 스너버 커패시터의 타단은 상기 정류 회로의 정측 출력단과 연결된다.
상기 스너버 커패시터가 충전 동작을 하는 경우, 상기 스너버 커패시터와 상기 제2 스너버 다이오드는 직렬 연결되어 상기 정류 회로에 의해 정류된 전압을 안정화시키는 출력 인덕터와 병렬로 연결된다.
본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 전원 장치는, 제1 스위칭 소자와 제 2 스위칭 소자의 제1 직렬 연결 및 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자의 제2 직렬 연결을 포함하는 풀-브릿지 회로; 1차측 코일 및 2차측 코일을 포함하며, 상기 1차측 코일의 일단은 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자 사이에 연결되고, 상기 1차측 코일의 타단은 상기 제3 스위칭 소자와 상기 제4 스위칭 소자 사이에 연결되는 변압기; 제1 다이오드와 제3 다이오드의 제3 직렬 연결 및 제2 다이오드와 제4 다이오드의 제4 직렬 연결을 포함하고, 상기 2차측 코일에 접속되어 상기 2차측 코일로부터 출력되는 전압을 정류하는 정류 회로; 및 상기 2차측 코일의 중간 지점에 연결되는 제1 스너버 다이오드, 상기 제1 스너버 다이오드와 직렬로 연결되어 출력 커패시터의 일단과 연결되는 제2 스너버 다이오드 및 상기 제1 스너버 다이오드와 상기 제2 스너버 다이오드 사이의 노드와 상기 정류 회로의 정측(positive side) 출력단 사이에 연결되는 스너버 커패시터를 포함하는 스너버 회로를 포함하고, 상기 제1 직렬 연결과 제2 직렬 연결 및 상기 제3 직렬 연결과 제4 직렬 연결은 각각 서로 병렬로 연결되며, 상기 제1 스위칭 소자와 제3 스위칭 소자 및 상기 제1 다이오드와 제2 다이오드는 쌍을 이루어 각각 상부 암을 형성하며, 상기 제2 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자및 상기 제3 다이오드와 제4 다이오드는 쌍을 이루어 각각 하부 암을 형성하고, 상기 2차측 코일의 일단은 상기 제1 다이오드와 제2 다이오드 사이에 연결되고, 상기 2차측 코일의 타단은 상기 제3 다이오드와 제4 다이오드 사이에 연결된다.
상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자만 턴-온(turn-on) 되는 경우, 상기 제3 다이오드 및 상기 제4 다이오드가 도통되어 상기 제3 다이오드 및 상기 제4 다이오드를 도통하는 전류가 상기 제1 스너버 다이오드로 흐르며, 상기 제2 스위칭 소자가 턴-오프(turn-off)되고, 상기 제1 스위칭 소자가 턴-온되면 상기 제1 다이오드 및 상기 제4 다이오드가 도통되고, 상기 제1 스너버 커패시터의 충전 전압이 감소하면서 동시에 상기 제1 스너버 다이오드를 도통하는 전류의 양이 감소하고, 상기 제1 스너버 다이오드를 도통하는 전류의 양이 감소하다가 상기 제1 스너버 다이오드가 단락되며, 상기 스너버 커패시터의 충전이 시작되면 상기 제2 스너버 다이오드가 도통된다.
상기 제2 스너버 다이오드가 도통되며 상기 스너버 커패시터의 충전이 완료되면, 상기 제4 스위칭 소자는 턴-오프되고 상기 제3 스위칭 소자가 턴-온되어 상기 1차측 코일에 유도된 전류가 환류한다.
상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자만 턴-온(turn-on) 되는 경우, 상기 제1 다이오드 및 상기 제2 다이오드가 도통되며, 상기 제1 스위칭 소자가 턴-오프(turn-off)되고, 상기 제2 스위칭 소자가 턴-온되면 상기 제2 다이오드 및 상기 제3 다이오드가 도통되고, 상기 제1 스너버 커패시터의 충전 전압이 감소하면서 동시에 상기 제1 스너버 다이오드를 도통하는 전류의 양이 감소하고, 상기 제1 스너버 다이오드를 도통하는 전류의 양이 감소하다가 상기 제1 스너버 다이오드가 단락되며, 상기 스너버 커패시터의 충전이 시작되면 상기 제2 스너버 다이오드가 도통된다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 충전 장치는, 상기 스위칭 전원 장치; 및 교류 전원에 연결되어 교류 전원을 직류 전원으로 정류하고, 정류된 직류 전원을 상기 DC/DC 컨버터의 입력단에 공급하는 AC/DC 컨버터를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 전원 장치 및 상기 스위칭 전원 장치의 구동 방법은, 다이오드 정류기 소자 출력단에서 발생할 수 있는 스파이크 전압을 억제할 수 있는 효과가 있다.
또한, 변압기 전류의 환류 구간을 만들어 DC/DC 컨버터 내부의 스위칭 소자들의 영전압 스위칭을 가능하게 하여 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 전원 장치를 포함하는 배터리 충전 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 전원 장치의 시계열적 동작에 관한 회로도이다.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스너버 회로를 포함하는 경우와 포함하지 않는 경우에 대한 실험 데이터를 그래프로 도시한 도면이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 전원 장치를 포함하는 배터리 충전 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 충전 장치(1)는 AC/DC 컨버터(10) 및 DC/DC 컨버터(20), 스너버 회로(30)를 포함하는 스위칭 전원 장치(50)를 포함할 수 있다.
배터리 충전 장치(1) 전기 차량, 하이브리드 차량, 연료 전지 차량 등에 설치된 부하(Ro)를 충전시키기 위한 장치로서, AC/DC 컨버터(10)는 교류 전원(AC)에 연결된 정류 회로(12)와 역률 보상 회로(14)를 포함할 수 있으며, 정류 회로(12)는 복수의 다이오드들(D5 내지 D8)을 포함할 수 있고, 역률 보상 회로(14)는 초크 코일(Lin), 스위칭 엘리먼트(SW5), 방전을 방지하기 위한 다이오드(D5) 및 역률 보상을 위한 평활 커패시터(C)를 포함할 수 있다. AC/DC 컨버터(10)는 DC/DC 컨버터(20)에 정류된 DC 전압을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 전원 장치(50)는 부하(Ro) 및 AC/DC 컨버터(10) 사이에 연결되며, 풀 브릿지 회로(22), 변압기(24). 정류 회로(27), 및 필터를 구성할 수 있는 평활 리액터인 출력 인덕터(Lo), 평활 커패시터인 출력 커패시터(Co)를 포함할 수 있다.
풀 브릿지 회로(22)는 복수의 스위칭 소자들(SW1 내지 SW4)을 포함할 수 있다. 복수의 스위칭 소자들(SW1 내지 SW4)은 서로 직렬 연결된 제1 스위칭 소자(SW1)와 제2 스위칭 소자(SW2)를 포함하는 제1 스위칭 부(22-1) 및 서로 직렬 연결된 제3 스위칭 소자(SW3)와 제4 스위칭 소자(SW4)를 포함하는 제2 스위칭 부(22-2)를 포함하고, 제1 스위칭 부(22-1)와 제2 스위칭 부(22-2)는 병렬 연결되며, 제1 스위칭 소자(SW1)와 제3 스위칭 소자(SW3)는 상부 암(22-3)을 형성하며, 제2 스위칭 소자(SW2)와 제4 스위칭 소자(SW4)는 하부 암(22-4)을 형성할 수 있다. 1차측 코일(25)의 일단은 제1 스위칭 소자(SW1)와 제2 스위칭 소자(SW2) 사이의 제1 노드에 연결되고, 1차측 코일(25)의 타단은 제3 스위칭 소자(SW3)와 제4 스위칭 소자 (SW4)사이의 제2 노드에 연결된다.
다시 말하면, 풀-브릿지 회로(22)는 제1 스위칭 소자(SW1)와 제 2 스위칭 소자(SW2)의 제1 직렬 연결(22-1) 및 제3 스위칭 소자(SW3)와 제4 스위칭 소자(SW4)의 제2 직렬 연결(22-2)을 포함할 수 있다. 제1 직렬 연결(22-1)과 제2 직렬 연결(22-2)은 병렬로 연결된다.
변압기(24)는 1차측 코일(25) 및 2차측 코일(26)을 포함하며, 1차측 코일(25)의 일단은 제1 스위칭 소자(SW1)와 제2 스위칭 소자(SW2) 사이에 연결되고, 1차측 코일(25)의 타단은 제3 스위칭 소자(SW3)와 제4 스위칭 소자(SW4) 사이에 연결된다.
정류 회로(27)는 정측(positive side) 출력단(28)과 부측(negative side) 출력단(29)을 포함하며, 변압기(24)의 2차측 코일(26)에 연결되어, 2차측 코일(26)로부터 출력되는 전압을 정류할 수 있다.
정류 회로(27)에 포함된 복수의 다이오드들(D1 내지 D4)은 서로 직렬 연결된 제1 다이오드(D1)와 제3 다이오드(D3)를 포함하는 제1 다이오드 부(27-1) 및 서로 직렬 연결된 제2 다이오드(D2)와 제4 다이오드(D4)를 포함하는 제2 다이오드 부(27-2)를 포함하고, 제1 다이오드 부(27-1)와 상기 제2 다이오드 부(27-2)는 병렬 연결되고, 제1 다이오드(D1)와 상기 제2 다이오드(D2)는 상부 암(27-3)을 형성하며, 제3 다이오드(D3)와 제4 다이오드(D4)는 하부 암(27-4)을 형성할 수 있다. 2차측 코일(26)의 일단은 제1 다이오드(D1)와 제3 다이오드(D3) 사이의 제3 노드에 연결되고, 2차측 코일(26)의 타단은 제2 다이오드(D2)와 제4 다이오드(D4) 사이의 제4 노드에 연결된다.
다시 말하면, 정류 회로(27)는 제1 다이오드(D1)와 제3 다이오드(D3)의 제3 직렬 연결(27-1) 및 제2 다이오드(D2)와 제4 다이오드(D4)의 제4 직렬 연결(27-2)을 포함하고, 2차측 코일(26)에 접속되어 2차측 코일(26)로부터 출력되는 전압을 정류할 수 있다. 제3 직렬 연결(27-1)과 제4 직렬 연결(27-2)은 병렬로 연결될 수 있다. 2차측 코일(26)의 일단은 제1 다이오드(D1)와 제2 다이오드(D2) 사이에 연결되고, 2차측 코일(26)의 타단은 제3 다이오드(D3)와 제4 다이오드(D4) 사이에 연결될 수 있다.
스너버 회로(30)는 제1 스너버 다이오드(Ds1)와 상기 제2 스너버 다이오드(Ds2) 사이의 노드와 정류 회로(27)의 정측(positive side) 출력단(28) 사이에 연결되는 스너버 커패시터(Cs1), 2차측 코일(26)의 중간 지점에 연결되는 제1 스너버 다이오드(Ds1) 및 제1 스너버 다이오드(Ds1)와 직렬로 연결되어 출력 커패시터(Co)의 일단과 연결되는 제2 스너버 다이오드(Ds2)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 스너버 커패시터(Cs1)의 일단은 정류 회로(27)의 정측 출력단(28) 및 출력 인덕터(Lo)의 일단과 연결될 수 있고, 타단은 제1 스너버 다이오드(Ds1)의 캐소드와 제2 스너버 다이오드(Ds2)의 애노드 사이의 노드에 연결될 수 있다. 제1 스너버 다이오드(Ds1)의 애노드는 변압기(24)의 2차측 코일(26)의 중간 부분에 연결되며, 캐소드는 스너버 커패시터(Cs1)의 타단 및 제2 스너버 다이오드(Ds2)의 애노드와 연결될 수 있다. 제2 스너버 다이오드(Ds2)의 애노드는 제1 스너버 다이오드(Ds1)의 캐소드 및 스너버 커패시터(Cs1)의 캐소드와 연결될 수 있고, 캐소드는 출력 인덕터(Lo) 및 출력 커패시터(Co) 사이의 노드에 연결될 수 있다.
출력 인덕터(Lo) 및 출력 커패시터(Co)는 정류 회로(27)에 의해 정류된 전압을 평활화할 수 있다. 출력 인덕터(Lo)의 일단은 정측 출력단(28) 및 스너버 커패시터(Cs1)에 연결되며, 타단은 부하(Ro), 출력 커패시터(Co) 및 제2 스너버 다이오드(Ds2)와 연결된다.
풀 브릿지 회로(22)를 구성하는 스위칭 소자들(SW1 내지 SW4)의 개폐에 따라 1차측 코일(25)에 전압이 인가되면, 스너버 커패시터(Cs1)의 충전 전압이 감소하고, 제1 스너버 다이오드(Ds1)에 흐르는 전류는 감소할 수 있다.
스위칭 소자들(SW1 내지 SW4)의 개폐에 따라 1차측 코일(25)에 전압이 인가된 후, 2차측 코일(26) 및 정류 회로(27)가 정상 상태(steady state)가 되면, 제1 스너버 다이오드(Ds1), 제2 스너버 다이오드(Ds2) 및 스너버 커패시터(Cs1)는 개방(open) 상태일 수 있다.
정류 회로(27)의 정측 출력단(28)에서 발생되는 스파이크 전압(spike voltage)은 스너버 커패시터(Cs1)에 저장될 수 있다. 즉, 스너버 커패시터(Cs1)는 전압 스파이크 현상을 전압 저장, 방전을 통해 완충할 수 있다.
스너버 커패시터(CS1)가 충전 동작을 하는 경우, 스너버 커패시터(CS1)와 제2 스너버 다이오드(Ds2)는 직렬로 연결되며, 정류 회로(27)에 의해 정류된 전압을 안정화시키는 출력 인덕터(Lo)와 병렬로 연결될 수 있다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 전원 장치의 시계열적 동작에 관한 회로도이다.
먼저 도 2를 참조하면, 제1 스위칭 소자(SW1)와 제4 스위칭 소자(SW4)가 턴-온(turn-on) 상태에 있어서 입력 전원인 직류 전원에 의해 변압기(24)의 1차측 코일(25)에 전압이 인가되고 있다.
구체적으로, 제1 스위칭 소자(SW1)가 턴-온되기 이전에 제2 스위칭 소자(SW2)와 제4 스위칭 소자(SW4)가 턴-온 상태라면, 스너버 커패시터(CS1)에 이전에 충전되어 있던 전압에 의해 흐르는 2차측 코일(26)로의 전류 흐름에 의해 제2 스위칭 소자(SW2)와 제4 스위칭 소자(SW4) 그리고 1차측 코일(25)로 구성되는 하나의 폐쇄 회로 내에서 유도 전류가 인가되어 흐른다. 이 때, 제3 다이오드(D3)와 제4 다이오드(D4)가 도통 상태에 있다. 그러다가 제1 스위칭 소자(SW1)가 턴-온되면 입력 전원에서 변압기(24)의 1차측 코일(25)로 전압이 유기가 된다. 1차측 코일(25)로 전압이 유기되면 권선비(N1/N2)에 따라 2차측 코일(26)에도 전압이 유기된다.
도 3과 같이, 2차측 코일(26)에 전압이 유기되면 제3 다이오드(D3)의 캐소드 측과 제1 다이오드(D1)의 애노드 측에 (+)전압이 걸리고, 제4 다이오드(D4)의 캐소드 측과 제2 다이오드(D2) 애노드 측에 (-)전압이 걸려서 제2 다이오드(D2) 및 제3 다이오드(D3)로는 전류가 도통되지 않고, 제1 다이오드(D1) 및 제4 다이오드(D4)로만 전류가 도통된다. 스너버 커패시터(Cs1)에 충전되어 있던 전압에 의해, 제4 다이오드(D4)를 통해 도통되는 전류 중 제1 다이오드(D1)로 빠져나가는 전류를 제외한 전류가 제1 스너버 다이오드(Ds1)를 통해 도통된다. 스너버 커패시터(Cs1)에 충전되어 있던 전압이 방전됨에 따라 제1 스너버 다이오드(Ds1)를 통해 흐르던 전류의 양이 감소하면서, 상대적으로 제1 다이오드(D1)로 흐르는 전류의 크기가 증가된다.
도 4와 같이, 스너버 커패시터(Cs1)에 충전되어 있던 전압이 모두 방전됨에 따라 제1 스너버 다이오드(Ds1)로 유입되는 전류는 0이되며, 이때 스너버 커패시터(Cs1), 제1 스너버 다이오드(Ds1) 및 제2 스너버 다이오드(Ds2)로 유입되는 전류는 0이된다.
도 5를 참조하면, 제4 스위칭 소자(SW4)가 턴-오프되면, 정류 회로(27)의 정측 출력단(28)에서 스파이크 전압이 발생된다. 스파이크 전압이 발생되면, 스너버 커패시터(Cs1)는 충전 동작을 시작할 수 있다. 충전 동작이 시작되면 스너버 커패시터(CS1)에서 제2 스너버 다이오드(Ds2) 쪽으로 전류가 흐르며, 따라서 출력 커패시터(Co)에는 출력 인덕터(Lo)를 지나는 전류와 제2 스너버 다이오드(Ds2)를 지나는 전류가 흐르게 된다. 제2 스너버 다이오드(Ds2)에 흐르는 전류는 스너버 커패시터(Cs1)의 충전 전류와 동일하다.
도 6을 참조하면, 제4 스위칭 소자(SW4)가 턴오프되고, 제3 스위칭 소자(SW3)가 턴온되어, 1차측 코일(25)을 포함하는 환류 구간이 발생된다. 이는 출력 인덕터(Lo)에서 전류를 유지하려하고, 변압기(24)를 통해 1차측 코일(25)에 유도 전류가 발생되기 때문이다. 이 후, 제1 스위칭 소자(SW1)가 턴오프되고, 제2 스위칭 소자(SW2)가 턴온되면, 1차측 코일(25)에는 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제4 스위칭 소자(SW4)가 턴온되었을 때와는 반대 방향의 전압이 인가된다. 2차측 코일(26)에 유기되는 전압의 방향에 따라 제2 다이오드(D2)와 제3 다이오드(D3)가 도통되며, 제1 다이오드(D1)의 전류는 점점 감소되어 0이 된다. 또한, 스너버 커패시터(Cs1)에 충전된 전압이 방전됨에 따라 제2 다이오드(D2)를 흐르는 전류의 크기가 증가하고, 제1 스너버 다이오드(Ds1)를 통해 흐르는 전류는 감소된다. 즉, 도 3 및 도 4에 설명된 단계가 되며, 이 후 동일한 과정이 반복 수행된다.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스너버 회로를 포함하는 경우와 포함하지 않는 경우에 대한 실험 데이터를 그래프로 도시한 도면이다.
도 7a는 스위칭 전원 장치(50)에 본 발명의 일 실시예에 따른 스너버 회로(30)를 포함하고 있지 않은 경우의 1차측 스위치 전류 및 2차측 다이오드 전압의 변동을 도시하고 있으며, 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스너버 회로(30)를 포함하는 경우의 1차측 스위치 전류 및 2차측 다이오드 전압의 변동을 도시하고 있다. 1차측 스위치 전류는 변압기(24) 1차측 권선에 연결된 스위치들에 흐르는 전류이며, 2차측 다이오드 전압은 변압기(24) 2차측 권선에 연결된 다이오드들에 걸리는 전압을 말한다.
도 7a에 도시된 바와 같이 정류 회로(27)의 정측 출력단(28)에 공진형 스파이크 전압이 발생하여 1000V에 육박하는 전압이 나타난다. 또한, 변압기(24)의 1차측의 풀 브릿지 회로(22)에도 전류가 정상 상태에 도달하지 못하고 계속적으로 공진이 발생한다. 따라서 스위칭 소자들 및 다이오드들이 파괴될 수 있다. 반면에 스너버 회로(30)를 구비한 스위칭 전원 장치(50)의 경우 도 7b에 도시된 바와 같이 정류 회로(27)의 정측 출력단(28)에는 스파이크 전압이 발생하지 않으며, 변압기(24)의 1차측의 풀 브릿지 회로(22)에 흐르는 전류도 공진이 발생하지 않는다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1 : 배터리 충전 장치 10 : AC/DC 컨버터
20 : DC/DC 컨버터 30 : 스너버 회로
50 : 스위칭 전원 장치

Claims (13)

  1. 복수의 스위칭 소자들을 포함하는 풀-브릿지 회로;
    1차측 코일 및 2차측 코일을 포함하며 상기 1차측 코일이 상기 풀-브릿지 회로의 출력단에 연결된 변압기; 및
    복수의 다이오드들을 포함하며 상기 2차측 코일에 접속되어 상기 2차측 코일로부터 출력되는 전압을 정류하는 정류 회로를 포함하는 DC/DC 컨버터; 및
    상기 2차측 코일의 중간 지점에 연결되는 제1 스너버 다이오드, 상기 제1 스너버 다이오드와 직렬로 연결되어 출력 커패시터의 일단과 연결되는 제2 스너버 다이오드 및 상기 제1 스너버 다이오드와 상기 제2 스너버 다이오드 사이의 노드와 상기 정류 회로의 정측(positive side) 출력단 사이에 연결되는 스너버 커패시터를 포함하는 스너버 회로를 포함하는,
    스위칭 전원 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스위칭 소자는 서로 직렬 연결된 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자를 포함하는 제1 스위칭 부 및 서로 직렬 연결된 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자를 포함하는 제2 스위칭 부를 포함하고,
    상기 제1 스위칭 부와 상기 제2 스위칭 부는 병렬 연결되며,
    상기 제1 스위칭 소자와 상기 제3 스위칭 소자는 상부 암을 형성하고, 상기 제2 스위칭 소자와 상기 제4 스위칭 소자는 하부 암을 형성하며,
    상기 1차측 코일의 일단은 상기 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자 사이의 제1 노드에 연결되고, 상기 1차측 코일의 타단은 상기 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자 사이의 제2 노드에 연결되는,
    스위칭 전원 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정류 회로에 포함된 복수의 다이오드들은 서로 직렬 연결된 제1 다이오드와 제3 다이오드를 포함하는 제1 다이오드 부 및 서로 직렬 연결된 제2 다이오드와 제4 다이오드를 포함하는 제2 다이오드 부를 포함하고,
    상기 제1 다이오드 부와 상기 제2 다이오드 부는 병렬 연결되며,
    상기 제1 다이오드와 상기 제2 다이오드는 상부 암을 형성하고, 상기 제3 다이오드와 상기 제4 다이오드는 하부 암을 형성하며,
    상기 2차측 코일의 일단은 상기 제1 다이오드와 제3 다이오드 사이의 제3 노드에 연결되고, 상기 2차측 코일의 타단은 상기 제2 다이오드와 제4 다이오드 사이의 제4 노드에 연결되는,
    스위칭 전원 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 소자들의 개폐에 따라 상기 1차측 코일에 전압이 인가되면, 상기 스너버 커패시터의 충전 전압이 감소하고, 상기 제1 스너버 다이오드에 흐르는 전류가 감소하는,
    스위칭 전원 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 소자들의 개폐에 따라 상기 1차측 코일에 전압이 인가된 후, 상기 2차측 코일 및 상기 정류 회로가 정상 상태가 되면, 상기 제1 스너버 다이오드, 상기 제2 스너버 다이오드 및 상기 스너버 커패시터는 개방 상태인,
    스위칭 전원 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 정류 회로의 정측 출력단에서 발생되는 스파이크 전압은 상기 스너버 커패시터에 저장되는,
    스위칭 전원 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스너버 다이오드의 애노드는 상기 2차측 코일의 중간 지점에 연결되고, 상기 제1 스너버 다이오드의 캐소드는 제2 스너버 다이오드의 애노드 및 상기 스너버 커패시터의 일단과 연결되며,
    제2 스너버 다이오드의 캐소드는 상기 출력 커패시터의 일단과 연결되고,
    상기 스너버 커패시터의 타단은 상기 정류 회로의 정측 출력단과 연결되는,
    스위칭 전원 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스너버 커패시터가 충전 동작을 하는 경우, 상기 스너버 커패시터와 상기 제2 스너버 다이오드는 직렬 연결되어, 상기 정류 회로에 의해 정류된 전압을 안정화시키는 출력 인덕터와 병렬로 연결되는,
    스위칭 전원 장치.
  9. 제1 스위칭 소자와 제 2 스위칭 소자의 제1 직렬 연결 및 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자의 제2 직렬 연결을 포함하는 풀-브릿지 회로;
    1차측 코일 및 2차측 코일을 포함하며, 상기 1차측 코일의 일단은 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자 사이에 연결되고, 상기 1차측 코일의 타단은 상기 제3 스위칭 소자와 상기 제4 스위칭 소자 사이에 연결되는 변압기;
    제1 다이오드와 제3 다이오드의 제3 직렬 연결 및 제2 다이오드와 제4 다이오드의 제4 직렬 연결을 포함하고, 상기 2차측 코일에 접속되어 상기 2차측 코일로부터 출력되는 전압을 정류하는 정류 회로; 및
    상기 2차측 코일의 중간 지점에 연결되는 제1 스너버 다이오드, 상기 제1 스너버 다이오드와 직렬로 연결되어 출력 커패시터의 일단과 연결되는 제2 스너버 다이오드 및 상기 제1 스너버 다이오드와 상기 제2 스너버 다이오드 사이의 노드와 상기 정류 회로의 정측(positive side) 출력단 사이에 연결되는 스너버 커패시터를 포함하는 스너버 회로를 포함하고,
    상기 제1 직렬 연결과 제2 직렬 연결 및 상기 제3 직렬 연결과 제4 직렬 연결은 각각 서로 병렬로 연결되며,
    상기 제1 스위칭 소자와 제3 스위칭 소자 및 상기 제1 다이오드와 제2 다이오드는 쌍을 이루어 각각 상부 암을 형성하며, 상기 제2 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자 및 상기 제3 다이오드와 제4 다이오드는 쌍을 이루어 각각 하부 암을 형성하고,
    상기 2차측 코일의 일단은 상기 제1 다이오드와 제2 다이오드 사이에 연결되고, 상기 2차측 코일의 타단은 상기 제3 다이오드와 제4 다이오드 사이에 연결되는,
    스위칭 전원 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자만 턴-온(turn-on) 되는 경우, 상기 제3 다이오드 및 상기 제4 다이오드가 도통되어 상기 제3 다이오드 및 상기 제4 다이오드를 도통하는 전류가 상기 제1 스너버 다이오드로 흐르며,
    상기 제2 스위칭 소자가 턴-오프(turn-off)되고, 상기 제1 스위칭 소자가 턴-온되면 상기 제1 다이오드 및 상기 제4 다이오드가 도통되고, 상기 제1 스너버 커패시터의 충전 전압이 감소하면서 동시에 상기 제1 스너버 다이오드를 도통하는 전류의 양이 감소하고,
    상기 제1 스너버 다이오드를 도통하는 전류의 양이 감소하다가 상기 제1 스너버 다이오드가 단락되며, 상기 스너버 커패시터의 충전이 시작되면 상기 제2 스너버 다이오드가 도통되는,
    스위칭 전원 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 스너버 다이오드가 도통되며 상기 스너버 커패시터의 충전이 완료되면, 상기 제4 스위칭 소자는 턴-오프되고 상기 제3 스위칭 소자가 턴-온되어 상기 1차측 코일에 유도된 전류가 환류하는,
    스위칭 전원 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자만 턴-온(turn-on) 되는 경우, 상기 제1 다이오드 및 상기 제2 다이오드가 도통되며,
    상기 제1 스위칭 소자가 턴-오프(turn-off)되고, 상기 제2 스위칭 소자가 턴-온되면 상기 제2 다이오드 및 상기 제3 다이오드가 도통되고, 상기 제1 스너버 커패시터의 충전 전압이 감소하면서 동시에 상기 제1 스너버 다이오드를 도통하는 전류의 양이 감소하고,
    상기 제1 스너버 다이오드를 도통하는 전류의 양이 감소하다가 상기 제1 스너버 다이오드가 단락되며, 상기 스너버 커패시터의 충전이 시작되면 상기 제2 스너버 다이오드가 도통되는,
    스위칭 전원 장치.
  13. 복수의 스위칭 소자들을 포함하는 풀-브릿지 회로;
    1차측 코일 및 2차측 코일을 포함하며 상기 1차측 코일이 상기 풀-브릿지 회로의 출력단에 연결된 변압기;
    복수의 다이오드들을 포함하며 상기 2차측 코일에 접속되어 상기 2차측 코일로부터 출력되는 전압을 정류하는 정류 회로를 포함하는 DC/DC 컨버터;
    상기 2차측 코일의 중간 지점에 연결되는 제1 스너버 다이오드, 상기 제1 스너버 다이오드와 직렬로 연결되어 출력 커패시터의 일단과 연결되는 제2 스너버 다이오드 및 상기 제1 스너버 다이오드와 상기 제2 스너버 다이오드 사이의 노드와 상기 정류 회로의 정측(positive side) 출력단 사이에 연결되는 스너버 커패시터를 포함하는 스너버 회로; 및
    교류 전원에 연결되어 교류 전원을 직류 전원으로 정류하고, 정류된 직류 전원을 상기 DC/DC 컨버터의 입력단에 공급하는 AC/DC 컨버터를 포함하는,
    배터리 충전 장치.
KR1020130120886A 2013-10-10 2013-10-10 스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치 KR101558662B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130120886A KR101558662B1 (ko) 2013-10-10 2013-10-10 스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치
DE102013225507.1A DE102013225507B4 (de) 2013-10-10 2013-12-10 Schaltnetzteil und Batterieladegerät mit demselben
US14/103,634 US9240698B2 (en) 2013-10-10 2013-12-11 Switching power supply device and battery charger including the same
CN201310722128.4A CN104578741A (zh) 2013-10-10 2013-12-24 开关电源装置和包括该开关电源装置的电池充电器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130120886A KR101558662B1 (ko) 2013-10-10 2013-10-10 스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150042375A KR20150042375A (ko) 2015-04-21
KR101558662B1 true KR101558662B1 (ko) 2015-10-08

Family

ID=52738089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130120886A KR101558662B1 (ko) 2013-10-10 2013-10-10 스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9240698B2 (ko)
KR (1) KR101558662B1 (ko)
CN (1) CN104578741A (ko)
DE (1) DE102013225507B4 (ko)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014188985A1 (ja) * 2013-05-21 2014-11-27 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
JP6184529B2 (ja) * 2014-02-05 2017-08-23 三菱電機株式会社 車載充電器、車載充電器におけるサージ抑制方法
EP3120434B1 (en) * 2014-03-17 2019-05-08 Meta System S.p.A. Power supply stage of an electric appliance, in particular a battery charger for charging batteries of electric vehicles
KR101704181B1 (ko) * 2015-04-02 2017-02-07 현대자동차주식회사 차량용 충전기
FR3035282B1 (fr) * 2015-04-15 2018-05-11 Valeo Siemens Eautomotive France Sas Chargeur de batterie, installation electrique et vehicule automobile
US9966781B2 (en) 2015-12-28 2018-05-08 Silicon Laboratories Inc. Apparatus for battery charger with controlled charge current and associated methods
US10063084B2 (en) 2015-12-28 2018-08-28 Silicon Laboratories Inc. Apparatus for digital battery charger and associated methods
KR102220335B1 (ko) * 2016-05-23 2021-02-26 한국전자기술연구원 변압기 2차측 전압 파이크를 감소시키는 ｄｃ/ｄｃ컨버터
CN105978355B (zh) * 2016-07-01 2018-09-25 深圳硅山技术有限公司 一种电动汽车车载dc/dc装置
KR102699790B1 (ko) * 2016-11-25 2024-08-29 현대자동차주식회사 차량 및 차량용 직류-직류 변환기
KR102453825B1 (ko) * 2017-10-18 2022-10-13 현대자동차주식회사 직류-직류 컨버터
KR102009911B1 (ko) * 2017-11-13 2019-08-13 인하대학교 산학협력단 고효율 다중 출력 직류 변환기
KR101980021B1 (ko) * 2017-12-27 2019-05-17 인하대학교 산학협력단 비대칭 파워링 구간을 갖는 고효율 다중 출력 컨버터
KR102049840B1 (ko) * 2018-03-07 2019-11-28 인하대학교 산학협력단 낮은 자화 전류 오프셋을 갖는 zvs 액티브 클램프 다중 출력 컨버터
KR102010698B1 (ko) * 2018-04-05 2019-08-13 인하대학교 산학협력단 하나의 인덕터를 가진 다중 출력 컨버터
US11404872B2 (en) 2019-04-30 2022-08-02 JBT AeroTech Corporation Airport electric vehicle charging system
US11081968B2 (en) * 2019-06-12 2021-08-03 Delta Electronics, Inc. Isolated boost converter
US20230101334A1 (en) * 2020-03-09 2023-03-30 Apro Co., Ltd Zero-voltage discharge circuit device
KR102315046B1 (ko) * 2020-09-01 2021-10-20 (주)에이프로 영전압 방전 장치
JP2022138710A (ja) * 2021-03-10 2022-09-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Ｄｃ－ｄｃコンバータおよび車両
KR102347126B1 (ko) * 2021-09-14 2022-01-05 주식회사 휘온 순간정전 보상형의 절연 전원공급 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003070248A (ja) 2001-08-24 2003-03-07 Fuji Electric Co Ltd スイッチング電源回路
JP2006211878A (ja) 2005-01-31 2006-08-10 Tdk Corp スイッチング電源装置
JP2011041387A (ja) 2009-08-10 2011-02-24 Fuji Electric Systems Co Ltd 直流−直流変換回路

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4953068A (en) * 1989-11-08 1990-08-28 Unisys Corporation Full bridge power converter with multiple zero voltage resonant transition switching
US5781419A (en) * 1996-04-12 1998-07-14 Soft Switching Technologies, Inc. Soft switching DC-to-DC converter with coupled inductors
JPH09285126A (ja) 1996-04-18 1997-10-31 Fuji Electric Co Ltd 半導体整流装置のスナバ回路
US6002596A (en) * 1998-10-09 1999-12-14 Lucent Technologies Inc. Modular power supply having an input and output module and method of operation thereof
US6115271A (en) * 1999-10-04 2000-09-05 Mo; Chan Ho Simon Switching power converters with improved lossless snubber networks
CN101860217A (zh) 2010-06-11 2010-10-13 哈尔滨工业大学 具有双边缓冲网络的zvs全桥三电平变换器
CN201904730U (zh) * 2010-12-28 2011-07-20 天津电气传动设计研究所 新型高压隔离电源
JP5716411B2 (ja) 2011-01-20 2015-05-13 トヨタ自動車株式会社 車両用電力供給システム
JP2012175819A (ja) 2011-02-22 2012-09-10 Toyota Motor Corp 車両の電源システム
JP5314724B2 (ja) 2011-03-03 2013-10-16 株式会社日立製作所 直流電源装置
JP5472183B2 (ja) * 2011-03-31 2014-04-16 株式会社デンソー スイッチング電源装置
CN102158105B (zh) * 2011-04-14 2013-01-23 北京交通大学 高功率因数双向单级全桥变换器及其控制方法
CN102412715B (zh) 2011-12-07 2014-11-05 杭州中恒电气股份有限公司 一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003070248A (ja) 2001-08-24 2003-03-07 Fuji Electric Co Ltd スイッチング電源回路
JP2006211878A (ja) 2005-01-31 2006-08-10 Tdk Corp スイッチング電源装置
JP2011041387A (ja) 2009-08-10 2011-02-24 Fuji Electric Systems Co Ltd 直流−直流変換回路

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150042375A (ko) 2015-04-21
DE102013225507B4 (de) 2024-08-29
CN104578741A (zh) 2015-04-29
US9240698B2 (en) 2016-01-19
DE102013225507A1 (de) 2015-04-16
US20150102765A1 (en) 2015-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101558662B1 (ko) 스위칭 전원 장치 및 이를 포함하는 배터리 충전 장치
US10833594B2 (en) System and method of controlling a power converter having an LC tank coupled between a switching network and a transformer winding
US9705411B2 (en) Soft-switched bidirectional buck-boost converters
US9490694B2 (en) Hybrid resonant bridgeless AC-DC power factor correction converter
US8891254B2 (en) Power converter and battery charger using the same
TWI489748B (zh) Power supply
US20150180350A1 (en) Resonant bidirectional converter, uninterruptible power supply apparatus, and control method
TWI467909B (zh) DC-DC converters and vehicles
KR101288230B1 (ko) 전기 차량용 배터리 충전 장치
CN1797921B (zh) 低输出电压的有源钳位正向变换器的同步整流器驱动电路
EP3255771A1 (en) Bidirectional dc-dc convertor
JP2017192286A (ja) 電力変換装置
CN103929074A (zh) 单级交流/直流变换器
CN1479441B (zh) 电力再生电路及电力变换装置
KR102122651B1 (ko) 센터탭과 연결된 클램프 회로를 이용한 새로운 위상천이 풀-브릿지 컨버터
JP2001224172A (ja) 電力変換装置
KR102485477B1 (ko) 저전압 직류변환장치
KR101622139B1 (ko) 풀브리지 컨버터와 llc 컨버터의 출력이 직렬 결합된 컨버터
US8363432B2 (en) DC-DC converter circuit
KR101558770B1 (ko) 차량용 충전 장치
KR102479366B1 (ko) 배터리 충전 장치 및 제어 방법
WO2011161728A1 (ja) スイッチング電源装置およびこれを用いた電源システム、電子装置
CN113315384A (zh) 一种互补有源钳位软开关推挽变换器及其调制方法
JP2002078323A (ja) 電源装置
KR102076577B1 (ko) 양방향 직류-직류 컨버터

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180928

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190926

Year of fee payment: 5