KR101710911B1 - A non-isolated 3-level high step-up boost converter and control method thereof - Google Patents

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KR101710911B1
KR101710911B1 KR1020150125244A KR20150125244A KR101710911B1 KR 101710911 B1 KR101710911 B1 KR 101710911B1 KR 1020150125244 A KR1020150125244 A KR 1020150125244A KR 20150125244 A KR20150125244 A KR 20150125244A KR 101710911 B1 KR101710911 B1 KR 101710911B1
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차헌녕
강혜민
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경북대학교 산학협력단
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    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
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Abstract

A non-isolated three-level high boost converter which performs voltage conversion between two output load resistors connected to an input power source in series comprises: a switching unit which includes a plurality of switching elements turned on or off in accordance with a preset turn-on ratio, boosting input voltage supplied from the input power source, and transmitting the voltage to two output load resistors connected in series; and an inductor unit which includes an input inductor connected between the input power source and the switching unit, and storing or emitting the power received from the input power source in accordance with turning on/off the switching elements included in the switching unit, and a step-down inductor which receives input current flowing through the input inductor, and receives the input current distributed with the switching unit.

Description

비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터 및 그 구동방법{A NON-ISOLATED 3-LEVEL HIGH STEP-UP BOOST CONVERTER AND CONTROL METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a non-isolated 3-level high-boost boost converter and a driving method thereof,

본 발명은 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터 및 그 구동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 출력 전압 밸런싱 기능을 갖는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터 및 그 구동방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an unselected three-level high boosting boost converter and a driving method thereof, and more particularly, to a non-isolated three-level high boosting boost converter having a function of balancing an output voltage and a driving method thereof.

최근 화석연료의 고갈, 환경문제로 인해 풍력, 태양광 등을 이용한 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 한편, 신재생 에너지 모듈은 출력 전압이 낮고 출력 전압의 변동이 크다는 특성이 있다. 따라서, 신재생 에너지를 보다 효율적으로 이용하기 위해서는 낮은 입력 전압으로부터 높은 출력 전압을 얻기 위한 부스트 컨버터를 필요로 한다. Recently, due to depletion of fossil fuels and environmental problems, interest in renewable energy using wind power, solar power, etc. is increasing. On the other hand, the renewable energy module has a characteristic that the output voltage is low and the output voltage fluctuates greatly. Therefore, in order to use renewable energy more efficiently, a boost converter is required to obtain a high output voltage from a low input voltage.

도 1은 종래의 부스트 컨버터의 개략적인 회로도이다.1 is a schematic circuit diagram of a conventional boost converter.

도 1에 도시된 부스트 컨버터는 입력 전압(Vin)을 승압하여 출력할 수 있으며, 간단하게 구현할 수 있는 가장 기본적인 형태의 부스트 컨버터이다. 그러나, 도 1에 도시된 종래의 부스트 컨버터는 이론적으로는 무한대의 전압이득을 가지나, 인덕터(Lin)의 기생저항(ESR:Equivalent series resistance)에 의해 실제로는 전압이득에 한계가 있다. 또한, 스위칭 소자(S1, D1)의 전압과 전류 스트레스는 출력 전압과 입력 전류에 의해 결정되므로 고승압을 요구하는 경우 스위칭 소자(S1, D1)의 전압과 전류 스트레스가 증가한다는 단점이 있다. 따라서, 이러한 종래의 부스트 컨버터의 단점을 극복하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다. 대표적으로는, 도 2에 도시된 3-레벨 부스트 컨버터가 있다.The boost converter shown in FIG. 1 is a basic type boost converter that can boost the input voltage (V in ) and can be simply implemented. However, although the conventional boost converter shown in Fig. 1 has theoretically an infinite voltage gain, the voltage gain is actually limited by the equivalent series resistance (ESR) of the inductor L in . Since the voltage and current stress of the switching elements S 1 and D 1 are determined by the output voltage and the input current, the voltage and current stress of the switching elements S 1 and D 1 increase when a high voltage is required . Therefore, much research has been conducted to overcome the disadvantages of such a conventional boost converter. Typically, there is a three-level boost converter shown in Fig.

도 2는 종래의 3-레벨 부스트 컨버터의 개략적인 회로도이다.2 is a schematic circuit diagram of a conventional 3-level boost converter.

도 2에 도시된 3-레벨 부스트 컨버터는 종래의 2상 부스트 컨버터로부터 Duality 원리를 적용하여 구성할 수 있으며, 출력 회로는 전압 채배기(voltage multiplier)형태로 구성될 수 있다. 이러한, 3-레벨 부스트 컨버터는 도 1에 도시된 부스트 컨버터와 비교하여 스위칭 소자(S1, S2, D1, D2)가 받는 전압 스트레스가 절반으로 줄어든다는 장점이 있으나, 전압이득에 여전히 한계가 있다. 또한, 불평형 부하조건(R1≠R2)에서 두 출력 커패시터의 전압(Vc1,Vc2)에 차이가 발생하며, 이는 컨버터를 계통 연계를 위한 인버터에 연결한 경우, 중성점의 전압 변동 문제를 야기한다.The 3-level boost converter shown in FIG. 2 can be configured by applying the duality principle from a conventional two-phase boost converter, and the output circuit can be configured in the form of a voltage multiplier. The three-level boost converter has an advantage that the voltage stress to be applied to the switching elements S 1 , S 2 , D 1 , and D 2 is reduced by half compared with the boost converter shown in FIG. 1, There is a limit. In addition, there is a difference between the voltages of the two output capacitors (V c1 , V c2 ) at the unbalanced load condition (R 1 ≠ R 2 ). This is because, when the converter is connected to the inverter for grid connection, It causes.

따라서, 위와 같은 문제점을 해결하기 위해, 도 2에 도시된 3-레벨 부스트 컨버터보다 스위칭 소자의 전압 스트레스가 적고 높은 전압이득을 가지는 개선된 3-레벨 부스트 컨버터와 결합 인덕터를 사용한 3-레벨 부스트 컨버터 등이 제안되었다. 이러한 컨버터들은 도 2에 도시된 3-레벨 부스트 컨버터보다 2배 높은 전압이득을 가지며 스위칭 소자의 전압 및 전류 스트레스가 줄어든다는 장점이 있으나, 많은 스위칭 소자가 요구되며, 컨버터의 전체적인 사이즈와 비용이 증가한다는 단점이 있다. 또한, 불평형 부하조건에서의 출력 전압 불균형 문제는 여전히 해결하지 못한 상태이다.Therefore, in order to solve the above problems, an improved 3-level boost converter having a lower voltage stress and a higher voltage gain than the 3-level boost converter shown in FIG. 2 and a 3-level boost converter using a coupling inductor . Although these converters have a voltage gain twice as high as that of the three-level boost converter shown in FIG. 2 and reduce the voltage and current stress of the switching elements, many switching elements are required, and the overall size and cost of the converters are increased . In addition, the problem of output voltage imbalance under unbalanced load conditions remains unresolved.

본 발명의 일측면은 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터로서, 종래의 3-레벨 부스트 컨버터에 하나의 인덕터를 추가하여 불평형 부하 조건에서 출력 전압 밸런싱 기능을 갖는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터를 제공한다. One aspect of the present invention is an non-isolated three-level high-voltage boost converter, which includes an inductor to a conventional three-level boost converter to provide an output voltage balancing function in an unbalanced load condition, Lt; / RTI >

본 발명의 일측면은 입력 전원과 직렬로 연결된 두 개의 출력 부하 저항 사이에서 전압 변환을 수행하는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터에 있어서, 미리 설정된 턴온 시비율에 따라 턴온 또는 턴오프되어 상기 입력 전원으로부터 공급되는 입력 전압을 승압하여 상기 직렬로 연결된 두 개의 출력 부하 저항으로 전달하는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 스위칭부; 및 상기 입력 전원과 상기 스위칭부 사이에 연결되며, 상기 스위칭부에 포함되는 상기 복수의 스위칭 소자의 턴온 또는 턴오프에 따라 상기 입력 전원으로부터 공급받는 전원을 저장하거나 방출하는 입력 인덕터와, 상기 입력 인덕터를 통해 흐르는 입력 전류를 전달받되, 상기 스위칭부와 분배되는 상기 입력 전류를 전달받는 강압 인덕터를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an non-isolated three-level high-voltage boost converter for performing voltage conversion between two output load resistors connected in series with an input power source, A switching unit including a plurality of switching elements for stepping up an input voltage supplied from a power source and delivering the input voltage to the two output load resistors connected in series; And an input inductor connected between the input power source and the switching unit for storing or discharging a power supplied from the input power source in accordance with a turn-on or a turn-off of the plurality of switching elements included in the switching unit, And a step-down inductor that receives the input current flowing through the switching unit and receives the input current to be distributed to the switching unit.

한편, 상기 강압 인덕터를 통해 흐르는 전류는 상기 입력 인덕터를 통해 흐르는 상기 입력 전류의 절반 크기일 수 있다.Meanwhile, the current flowing through the step-down inductor may be half the size of the input current flowing through the input inductor.

또한, 상기 두 개의 출력 부하 저항과 각각 병렬로 연결되는 제1 출력 커패시터 및 제2 출력 커패시터를 포함하는 출력 커패시터부를 더 포함할 수 있다.The output capacitor unit may further include a first output capacitor and a second output capacitor connected in parallel with the two output load resistors.

또한, 상기 스위칭부에 포함되는 복수의 스위칭소자는, 상기 입력 전원과 상기 입력 인덕터 사이에 연결되는 제1 스위치; 상기 제1 스위치와 상기 강압 인덕터 사이에 연결되는 제2 스위치; 상기 강압 인덕터와 상기 제1 출력 커패시터 사이에 연결되는 제1 다이오드; 및 상기 제2 스위치와 상기 제2 출력 커패시터 사이에 연결되는 제2 다이오드를 포함할 수 있다.The plurality of switching elements included in the switching unit may include: a first switch connected between the input power source and the input inductor; A second switch connected between the first switch and the step-down inductor; A first diode coupled between the step-down inductor and the first output capacitor; And a second diode coupled between the second switch and the second output capacitor.

또한, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는, 한 주기 동안 동일한 턴온 시비율을 가질 수 있다.Further, the first switch and the second switch may have the same turn-on rate for one period.

또한, 상기 제2 스위치는 상기 제1 스위치와 반 주기의 지연 시간을 가지고 턴온 또는 턴오프될 수 있다.In addition, the second switch may be turned on or off with a delay time of a half period with the first switch.

또한, 상기 출력 커패시터부는, 상기 스위칭부에 포함되는 상기 복수의 스위칭 소자의 턴온 또는 턴오프에 따라 변환된 상기 입력 전압을 공급받고, 각각 병렬로 연결된 상기 출력 부하 저항으로 전달할 수 있다.The output capacitor unit may receive the input voltage converted according to the turn-on or turn-off of the plurality of switching elements included in the switching unit, and may transfer the input voltage to the output load resistor connected in parallel.

한편, 본 발명의 다른 측면은 입력 전원과 제1 출력 부하 저항과 병렬로 연결되는 제1 출력 커패시터 및 제2 출력 부하 저항과 병렬로 연결되는 제2 출력 커패시터 사이에 연결되는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 스위칭부; 및 상기 입력 전원과 연결되는 입력 인덕터와 상기 입력 인덕터와 연결되어 상기 입력 인덕터를 통해 흐르는 입력 전류를 전달받되, 상기 스위칭부와 분배되는 상기 입력 전류를 전달받는 강압 인덕터를 포함하는 인덕터부를 포함하는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터의 구동방법에 있어서, 복수의 동작 모드에 기반한 상기 스위칭부에 포함되는 복수의 스위칭 소자의 턴온 또는 턴오프에 따라 상기 입력 인덕터 또는 상기 강압 인덕터에 상기 입력 전원으로부터 공급되는 전원을 저장시키거나, 상기 강압 인덕터와 상기 제1 출력 커패시터 또는 상기 제2 출력 커패시터의 폐회로를 형성하여 상기 제1 출력 커패시터 또는 상기 제2 출력 커패시터로 상기 입력 전원으로부터 공급되는 입력 전압을 승압하여 전달한다.Another aspect of the present invention includes a first output capacitor connected in parallel with an input power supply and a first output load resistor, and a plurality of switching elements connected between a second output capacitor connected in parallel with a second output load resistor ; And an inductor part connected to the input inductor and connected to the input inductor to receive an input current flowing through the input inductor and to receive the input current to be distributed to the switching part, A method of driving a three-level high boosting boost converter, comprising the steps of: supplying power from the input power source to the input inductor or the step-down inductor in accordance with turn-on or turn-off of a plurality of switching elements included in the switching unit based on a plurality of operation modes; Or a closed circuit of the first output capacitor or the second output capacitor to raise the input voltage supplied from the input power source to the first output capacitor or the second output capacitor .

한편, 상기 복수의 동작 모드는, 제1 동작 모드 내지 제4 동작 모드를 포함하고, 상기 스위칭부에 포함되는 상기 복수의 스위칭 소자는, 상기 입력 전원과 상기 입력 인덕터 사이에 연결되는 제1 스위치; 상기 제1 스위치와 상기 강압 인덕터 사이에 연결되는 제2 스위치; 상기 강압 인덕터와 상기 제1 출력 커패시터 사이에 연결되는 제1 다이오드; 및 상기 제2 스위치와 상기 제2 출력 커패시터 사이에 연결되는 제2 다이오드를 포함하며, 상기 제1 동작 모드 및 상기 제3 동작 모드는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 턴온, 상기 제1 다이오드 및 상기 제2 다이오드의 턴오프에 따른 동작모드이고, 상기 제2 동작 모드는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 다이오드의 턴온, 상기 제2 스위치 및 상기 제1 다이오드의 턴오프에 따른 동작모드이고, 상기 제4 동작 모드는, 상기 제2 스위치 및 상기 제1 다이오드의 턴온, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 다이오드의 턴오프에 따른 동작 모드일 수 있다.Meanwhile, the plurality of operation modes include a first operation mode to a fourth operation mode, and the plurality of switching elements included in the switching unit include: a first switch connected between the input power source and the input inductor; A second switch connected between the first switch and the step-down inductor; A first diode coupled between the step-down inductor and the first output capacitor; And a second diode coupled between the second switch and the second output capacitor, wherein the first mode of operation and the third mode of operation comprise a first mode in which the first switch and the second switch are turned on, Off state of the first diode and the second diode, and the second operation mode is an operation mode in accordance with the turn-off of the first switch and the second diode, the operation mode according to the turn- And the fourth operation mode may be an operation mode according to the turn-on of the second switch and the first diode, the turn-off of the first switch, and the second diode.

또한, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는, 한 주기 동안 동일한 턴온 시비율을 가지며 턴온 또는 턴오프될 수 있다.Further, the first switch and the second switch have the same turn-on rate for one period and can be turned on or off.

또한, 상기 제2 스위치는, 상기 제1 스위치와 반 주기의 지연 시간을 가지고 턴온 또는 턴오프될 수 있다.Further, the second switch may be turned on or off with a delay time of a half period with the first switch.

또한, 상기 제1 동작 모드 및 상기 제3 동작 모드에 기반하여, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 턴온, 상기 제1 다이오드 및 상기 제2 다이오드는 턴오프되면, 상기 입력 인덕터를 통해 흐르는 입력 전류는 상기 제1 스위치와 상기 강압 인덕터로 나누어져 전달될 수 있다.Also, based on the first operation mode and the third operation mode, when the first switch and the second switch are turned on, the first diode and the second diode are turned off, an input The current can be divided and transmitted to the first switch and the step-down inductor.

또한, 상기 제2 동작 모드에 기반하여, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 다이오드는 턴온, 상기 제2 스위치 및 상기 제1 다이오드는 턴오프되면, 상기 입력 인덕터를 통해 흐르는 입력 전류는 상기 제1 스위치와 상기 강압 인덕터로 나누어져 전달되고, 상기 강압 인덕터를 통해 흐르는 전류는 상기 제2 다이오드를 통해 상기 제2 출력 커패시터는 충전시키고, 상기 제1 출력 커패시터는 상기 제1 출력 부하 저항을 통해 방전시킬 수 있다.Also, based on the second mode of operation, when the first switch and the second diode are turned on, the second switch and the first diode are turned off, an input current flowing through the input inductor is switched to the first switch And the current flowing through the step-down inductor charges the second output capacitor through the second diode, and the first output capacitor is discharged through the first output load resistor have.

또한, 상기 제4 동작 모드에 기반하여, 상기 제2 스위치 및 상기 제1 다이오드는 턴온, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 다이오드는 턴오프되면, 상기 입력 인덕터를 통해 흐르는 입력 전류는 상기 강압 인덕터와 상기 제1 다이오드로 나누어져 전달되고, 상기 제1 다이오드를 통해 흐르는 전류는 상기 제1 출력 커패시터는 충전시키고, 상기 제2 출력 커패시터는 상기 제2 출력 부하 저항을 통해 방전시킬 수 있다.Also, when the second switch and the first diode are turned on, the first switch and the second diode are turned off, the input current flowing through the input inductor is switched to the inductor The current flowing through the first diode may be charged by the first output capacitor, and the second output capacitor may be discharged through the second output load resistor.

또한, 상기 강압 인덕터를 통해 흐르는 전류는, 상기 입력 전류의 절반 크기일 수 있다.Also, the current flowing through the step-down inductor may be a half of the input current.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 종래의 3-레벨 부스트 컨버터에 하나의 인덕터를 추가함으로써, 높은 전압이득을 달성할 수 있으며, 스위칭 소자들의 전압 및 전류 스트레스가 줄어들고, 2개의 출력 부하 저항의 불평형 조건에서의 출력 전압 불균형 문제를 해결할 수 있다.According to one aspect of the present invention described above, by adding one inductor to a conventional three-level boost converter, a high voltage gain can be achieved, voltage and current stress of the switching elements are reduced, The problem of the output voltage unbalance in the unbalanced condition can be solved.

도 1은 종래의 부스트 컨버터의 개략적인 회로도이다.
도 2는 종래의 3-레벨 부스트 컨버터의 개략적인 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터의 개략적인 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터의 제1 동작 모드 내지 제4 동작 모드에서 각 소자에 흐르는 전류 또는 각 소자에 걸리는 전압에 대한 그래프이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 다른 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터의 제1 동작 모드 내지 제4 동작 모드를 설명하기 위한 회로도이다. 1 is a schematic circuit diagram of a conventional boost converter.
2 is a schematic circuit diagram of a conventional 3-level boost converter.
3 is a schematic circuit diagram of an isolated 3-level high boosting boost converter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing currents flowing through the respective elements or voltages applied to the elements in the first to fourth operation modes of the non-isolated three-level high-voltage boost converter according to the embodiment of the present invention.
5 to 8 are circuit diagrams for explaining the first to fourth operation modes of the non-isolated three-level high-voltage boost converter according to the embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터의 개략적인 회로도이다.3 is a schematic circuit diagram of an isolated 3-level high boosting boost converter according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터는 인덕터부(110), 스위칭부(120) 및 출력 커패시터부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.3, the non-isolated three-level high-voltage boost converter may include an inductor unit 110, a switching unit 120, and an output capacitor unit 130. Referring to FIG.

인덕터부(110)는 입력 인덕터(111)와 강압 인덕터(112)를 포함할 수 있다. The inductor unit 110 may include an input inductor 111 and a step-down inductor 112.

입력 인덕터(111)의 일단은 입력 전원(200)과 연결되고 타단은 제1 노드(a)와 연결될 수 있다. 여기서, 제1 노드(a)에는 제1 스위치(121)와 제3 노드(c)가 연결될 수 있으며, 제3 노드(c)에는 강압 인덕터(112)의 일단과 제1 다이오드(123)의 일단이 연결될 수 있다. 다시 말하면, 입력 인덕터(111)의 일단은 입력 전원(200)과 연결되고, 타단은 병렬로 연결된 제1 스위치(121), 강압 인덕터(112) 및 제1 다이오드(123)와 연결될 수 있다. One end of the input inductor 111 may be connected to the input power source 200 and the other end may be connected to the first node a. The first node 121 and the third node c may be connected to the first node a and the third node c may have one end of the step-down inductor 112 and one end of the first diode 123, Can be connected. In other words, one end of the input inductor 111 may be connected to the input power supply 200, and the other end may be connected to the first switch 121, the step-down inductor 112, and the first diode 123 connected in parallel.

따라서, 입력 인덕터(111)는 제1 스위치(121)의 스위칭 동작에 따라 입력 전원(200)으로부터 공급받는 전원을 저장하거나 방출할 수 있으며, 입력 인덕터(111)를 통해 흐르는 입력 전류(iLin)는 제1 노드(a)에서 제1 스위치(121) 및 강압 인덕터(112)로 분배되어 전달되거나, 제3 노드(c)에서 강압 인덕터(112) 및 제1 다이오드(123)로 분배되어 전달될 수 있다.Accordingly, the input inductor 111 can store or emit the power supplied from the input power source 200 according to the switching operation of the first switch 121, and the input current i Lin flowing through the input inductor 111, Is distributed or transferred from the first node (a) to the first switch 121 and the step-down inductor 112 or is distributed from the third node (c) to the step-down inductor 112 and the first diode 123 .

강압 인덕터(112)의 일단은 제3 노드(c)와 연결되고 타단은 제2 스위치(122)와 연결될 수 있다. 여기서, 제3 노드(c)에는 상술한 바와 같이 제1 노드(a)와 제1 다이오드(123)의 일단이 연결될 수 있으며, 제1 노드(a)에는 입력 인덕터(111)의 타단과 제1 스위치(121)의 일단이 연결될 수 있다. 다시 말하면, 강압 인덕터(112)의 일단은 병렬로 연결된 입력 인덕터(111), 제1 스위치(121) 및 제1 다이오드(123)와 연결될 수 있으며, 타단은 제2 스위치(122)와 연결될 수 있다. One end of the step-down inductor 112 may be connected to the third node (c) and the other end may be connected to the second switch 122. The first node a may be connected to one end of the first node a and the first node a may be connected to the third node c through the other end of the input inductor 111, One end of the switch 121 may be connected. In other words, one end of the step-down inductor 112 may be connected to the input inductor 111, the first switch 121 and the first diode 123 connected in parallel and the other end may be connected to the second switch 122 .

따라서, 강압 인덕터(112)에는 제1 스위치(121)와 제1 다이오드(123)의 스위칭 동작에 따라 입력 인덕터(111)를 통해 흐르는 입력 전류(iLin)가 제1 노드(a) 또는 제3 노드(c)에서 나누어져서 전달될 수 있다. 즉, 강압 인덕터(112)에는 제1 노드(a) 또는 제3 노드(c)에 의해 나누어진 입력 전류(iLin)가 전달되어, 입력 전류(iLin)의 절반 크기의 전류가 흐를 수 있다. Therefore, the input current i Lin flowing through the input inductor 111 according to the switching operation of the first switch 121 and the first diode 123 is inputted to the step-down inductor 112 at the first node (a) Can be divided and transmitted at the node (c). That is, the input current i Lin divided by the first node (a) or the third node (c) is transferred to the step-down inductor 112 so that a current of half the input current i Lin can flow .

스위칭부(120)는 제1 스위치(121), 제2 스위치(122), 제1 다이오드(123) 및 제2 다이오드(124)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)는 도 3에 도시된 바와 같이 MOSFET 스위치로 마련될 수 있으며, 제1 다이오드(123) 및 제2 다이오드(124)는 다이오드로 마련될 수 있다.The switching unit 120 may include a first switch 121, a second switch 122, a first diode 123, and a second diode 124. Here, the first switch 121 and the second switch 122 may be provided as MOSFET switches as shown in FIG. 3, and the first diode 123 and the second diode 124 may be provided with diodes have.

제1 스위치(121)의 드레인 단자는 제1 노드(a)와 연결되고, 소스 단자는 입력 전원(200)과 연결될 수 있다. 여기서, 제1 노드(a)에는 상술한 바와 같이 입력 인덕터(111)의 타단과 제3 노드(c)가 연결될 수 있으며, 제3 노드(c)에는 강압 인덕터(112)의 일단과 제1 다이오드(123)의 애노드 단자가 연결될 수 있다. 다시 말하면, 제1 스위치(121)는 병렬로 연결된 입력 인덕터(111), 강압 인덕터(112) 및 제1 다이오드(123)와 연결될 수 있다.The drain terminal of the first switch 121 may be connected to the first node a, and the source terminal may be connected to the input power source 200. The other node of the input inductor 111 and the third node c may be connected to the first node a and the third node c may be connected to the one end of the step-down inductor 112, The anode terminal of the second transistor 123 may be connected. In other words, the first switch 121 may be connected to the input inductor 111, the step-down inductor 112 and the first diode 123 connected in parallel.

따라서, 제1 스위치(121)가 턴온되고, 제1 다이오드(123)는 턴오프되는 경우, 입력 인덕터(111)를 통해 흐르는 입력 전류(iLin)는 제1 노드(a)에서 나누어지고, 제1 스위치(121)가 턴오프되고, 제1 다이오드(123)는 턴온되는 경우 입력 인덕터(111)를 통해 흐르는 입력 전류(iLin)는 제3 노드(c)에서 나누어질 수 있다.Therefore, when the first switch 121 is turned on and the first diode 123 is turned off, the input current i Lin flowing through the input inductor 111 is divided at the first node a, 1 switch 121 is turned off and the input current i Lin flowing through the input inductor 111 when the first diode 123 is turned on may be divided at the third node c.

제2 스위치(122)의 드레인 단자는 강압 인덕터(112)의 타단과 연결되고, 소스 단자는 입력 전원(200)과 연결될 수 있다. 이때, 제2 스위치(122)의 드레인 단자와 강압 인덕터(112)의 타단 사이에는 제4 노드(d)가 마련될 수 있으며, 제4 노드(d)는 후술하는 제1 출력 커패시터(131)와 제2 출력 커패시터(132) 사이에 마련되는 제5 노드(f)와 연결될 수 있다.The drain terminal of the second switch 122 may be connected to the other terminal of the step-down inductor 112, and the source terminal may be connected to the input power source 200. A fourth node d may be provided between the drain terminal of the second switch 122 and the other terminal of the step-down inductor 112. The fourth node d may be connected to the first output capacitor 131 And may be connected to a fifth node f provided between the second output capacitors 132.

따라서, 제2 스위치(122)가 턴온되는 경우, 강압 인덕터(112)를 통해 흐르는 강압 전류(iLs)는 제2 스위치(122)를 통해 제5 노드(e)로 전달되고, 제2 스위치(122)가 턴오프되는 경우, 강압 인덕터(112)를 통해 흐르는 강압 전류(iLs)는 제4 노드(d)를 통해 제6 노드(f)로 전달되고, 제6 노드(f)에서 제1 출력 커패시터(131) 및 제2 출력 커패시터(132)로 나누어져 전달될 수 있다.Therefore, when the second switch 122 is turned on, the step-down current i Ls flowing through the step-down inductor 112 is transferred to the fifth node e through the second switch 122, 122 are turned off, the step-down current i Ls flowing through the step-down inductor 112 is transferred to the sixth node f through the fourth node d, The output capacitor 131, and the second output capacitor 132, respectively.

또한, 제1 다이오드(123)의 애노드는 제3 노드(c)와 연결되고 캐소드는 제1 출력 커패시터(131)와 연결될 수 있으며, 제2 다이오드(124)의 애노드는 제2 출력 커패시터(132)와 연결될 수 있으며, 캐소드는 제2 스위치(122)의 소스 단자와 연결될 수 있다.The anode of the first diode 123 may be coupled to the third node c and the cathode thereof may be coupled to the first output capacitor 131 and the anode of the second diode 124 may be coupled to the second output capacitor 132. [ And the cathode may be connected to the source terminal of the second switch 122. [

따라서, 제2 스위치(122), 제1 다이오드(123) 및 제4 다이오드(124)의 턴온 또는 턴오프에 따라 제1 출력 커패시터(131) 및 제2 출력 커패시터(132)에 입력 전원(200)으로부터 공급되는 에너지를 축적시키거나 방출시킬 수 있다.The input power 200 is supplied to the first output capacitor 131 and the second output capacitor 132 in accordance with the turn-on or turn-off of the second switch 122, the first diode 123 and the fourth diode 124, To < / RTI >

출력 커패시터부(130)는 직렬로 연결된 제1 출력 커패시터(131)와 제2 출력 커패시터(132)를 포함할 수 있다.The output capacitor unit 130 may include a first output capacitor 131 and a second output capacitor 132 connected in series.

제1 출력 커패시터(131)와 제2 출력 커패시터(132) 사이에는 제6 노드(f)가 마련될 수 있으며, 제6 노드(f)는 강압 인덕터(112)와 제2 스위치(122) 사이에 마련되는 제4 노드(d)와 연결될 수 있다.A sixth node f may be provided between the first output capacitor 131 and the second output capacitor 132 and the sixth node f may be provided between the step-down inductor 112 and the second switch 122 And may be connected to the fourth node d provided.

또한, 제1 출력 커패시터(131)의 일단은 제1 다이오드(123)의 캐소드와 연결되고, 타단은 제6 노드(f)와 연결되며, 제2 출력 커패시터(132)의 일단은 제6 노드(f)와 연결되고, 타단은 제2 다이오드(124)의 애노드와 연결될 수 있다.One end of the first output capacitor 131 is connected to the cathode of the first diode 123 and the other end is connected to the sixth node f and one end of the second output capacitor 132 is connected to the sixth node f and the other end may be connected to the anode of the second diode 124. [

또한, 제1 출력 커패시터(131) 및 제2 출력 커패시터(132)는 제1 출력 부하 저항(310) 및 제2 출력 부하 저항(320)과 각각 병렬로 연결될 수 있다.In addition, the first output capacitor 131 and the second output capacitor 132 may be connected in parallel with the first output load resistor 310 and the second output load resistor 320, respectively.

따라서, 상술한 바와 같이, 제1 출력 커패시터(131) 및 제2 출력 커패시터(132)는 제2 스위치(122), 제1 다이오드(123) 및 제4 다이오드(124)의 턴온 또는 턴오프에 따라 입력 전원(200)으로부터 공급되는 에너지가 축적되거나 방전될 수 있으며, 제1 출력 커패시터(131) 및 제2 출력 커패시터(132)에 축적되었던 에너지는 방전되는 경우, 제1 출력 부하 저항(310) 및 제2 출력 부하 저항(320)으로 공급될 수 있다.Thus, as described above, the first output capacitor 131 and the second output capacitor 132 are turned on or off according to the turn-on or turn-off of the second switch 122, the first diode 123 and the fourth diode 124 The energy supplied from the input power supply 200 can be accumulated or discharged and the energy stored in the first output capacitor 131 and the second output capacitor 132 is discharged when the first output load resistor 310 and And may be supplied to the second output load resistor 320.

이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 비절연형 3-레벨 고승압 컨버터는 입력 전원(200)으로부터 입력 전압(Vin)을 공급받아, 부스트 방식으로 변환하여 직렬로 연결된 제1 출력 부하 저항(310) 및 제2 출력 부하 저항(320)으로 전달하여 출력 전압(Vo)을 얻을 수 있다.The non-isolated three-level high-voltage step-up converter according to an embodiment of the present invention receives the input voltage V in from the input power source 200, converts the input voltage V in to a boost mode, 310 and the second output load resistor 320 to obtain the output voltage V o .

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 비절연형 3-레벨 고승압 컨버터는 도 2에 도시된 종래의 3-레벨 부스트 컨버터에 하나의 인덕터, 즉, 강압 인덕터(112)가 추가된 형태로서, 강압 인덕터(112)에 흐르는 전류(iLs)는 입력 인덕터(111)를 통해 흐르는 입력 전류(iLin)의 절반 크기이므로, 높은 전압이득을 달성할 수 있으며, 스위칭부(120)에 포함되는 4개의 스위칭 소자(121,122,123,124)의 전압 및 전류 스트레스가 줄어들고, 2개의 출력 부하 저항(310,320)의 불평형 조건에서의 출력 전압 불균형 문제를 해결할 수 있다. In this case, the non-isolated three-level high-voltage step-up converter according to the embodiment of the present invention is formed by adding one inductor to the conventional three-level boost converter shown in FIG. 2, that is, a step-down inductor 112, Since the current i Ls flowing through the inductor 112 is half the size of the input current i Lin flowing through the input inductor 111, a high voltage gain can be achieved, and four The voltage and current stresses of the switching elements 121, 122, 123, and 124 can be reduced and the problem of output voltage imbalance in the unbalanced condition of the two output load resistors 310 and 320 can be solved.

이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비절연형 3-레벨 고승압 컨버터의 구체적인 구동방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a specific driving method of the non-isolated three-level high-voltage step-up converter according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

본 발명의 일 실시예에 따른 비절연형 3-레벨 고승압 컨버터의 구동방법은 입력 전원(200)으로부터 제1 전압(또는 입력 전압)을 입력 받고, 제1 동작 모드 내지 제4 동작 모드를 기반으로 제1 전압을 제2 전압(또는 출력 전압)으로 변환할 수 있다. The high voltage step-up converter according to one embodiment of the present invention includes a first voltage (or an input voltage) input from the input power source 200, and a first operation mode to a fourth operation mode The first voltage can be converted to the second voltage (or the output voltage).

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 비절연형 3-레벨 고승압 컨버터는 복수의 동작 모드에 기반한 스위칭부(120)에 포함되는 복수의 스위칭 소자(121,122,123,124)의 턴온 또는 턴오프에 따라 입력 인덕터(111) 또는 강압 인덕터(112)에 입력 전원(200)으로부터 공급되는 에너지를 저장시키거나, 강압 인덕터(112)와 제1 출력 커패시터(131) 또는 제2 출력 커패시터(132)의 폐회로를 형성하여 제1 출력 커패시터(131) 또는 제2 출력 커패시터(132)로 입력 전원(200)으로부터 공급되는 입력 전압을 승압하여 전달할 수 있다.In other words, the non-isolated three-level high-voltage step-up converter according to the embodiment of the present invention is configured such that a plurality of switching elements 121, 122, 123, and 124 included in the switching unit 120 based on a plurality of operation modes are turned on or off, The inductor 112 or the first output capacitor 131 or the second output capacitor 132 is formed in the step-down inductor 112 or the step-down inductor 112 by storing the energy supplied from the input power supply 200, The input voltage supplied from the input power supply 200 can be stepped up to the first output capacitor 131 or the second output capacitor 132 and transmitted.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비절연형 3-레벨 고승압 컨버터의 제1 동작 모드 내지 제4 동작 모드에서 각 소자에 흐르는 전류 또는 각 소자에 걸리는 전압에 대한 그래프이고, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비절연형 3-레벨 고승압 컨버터의 제1 동작 모드 내지 제4 동작 모드를 설명하기 위한 회로도이다. 도 5 내지 도 8에서 점선은 전류가 흐르지 않는 구간을 의미한다. 4 is a graph showing a current flowing through each element or a voltage applied to each element in the first to fourth operation modes of the non-isolated three-level high-voltage step-up converter according to the embodiment of the present invention, 8 is a circuit diagram for explaining the first to fourth operation modes of the non-isolated three-level high-voltage step-up converter according to the embodiment of the present invention. 5 to 8, the dotted line means a section in which no current flows.

도 4를 참조하면, 제1 스위치(121)와 제2 스위치(122)는 한 주기(Ts) 동안 동일한 턴온 시비율(D)을 가지며, 제2 스위치(122)는 제1 스위치(121)와 반 주기(Ts/2)의 지연 시간을 가지고 동작할 수 있다.4, the first switch 121 and the second switch 122 have the same turn-on duty ratio D for one period T s , and the second switch 122 has the first switch 121, And a delay time of a half period (T s / 2).

먼저, 도 5를 참조하면, 제1 동작 모드[t0~t1]는 제1 스위치(121)와 제2 스위치(122)가 모두 턴온 상태이며, 제1, 2 다이오드(123, 124)는 턴오프 상태이다. 따라서, 제1 동작 모드에서는 입력 인덕터(111)에는 입력 전원(200)으로부터 공급되는 에너지가 저장될 수 있다. 또한, 입력 인덕터(111)의 전류(iLin)는 제1 접점(a)에서 나누어져 일부는 제1 스위치(121)를 통해 환류하고, 나머지는 강압 인덕터(112)와 제2 스위치(122)로 흐를 수 있다. 이때, 입력 인덕터(111)에 걸리는 전압은 입력 전압(Vin)과 같으며, 강압 인덕터(112)에 걸리는 전압은 “0”이 될 수 있다. 또한, 제1 동작 모드에서 강압 인덕터(112)에는 t0에서 강압 인덕터(112)에 흐르는 전류와 일정한 크기의 전류가 흐르며, 입력 인덕터(111)에 흐르는 전류는 아래 수학식 1을 이용하여 구할 수 있다.First, 5, the first operation mode [t 0 ~ t 1] comprises a first switch 121 and second switch 122 are both turned on and the first and second diodes 123 and 124 are Off state. Accordingly, in the first operation mode, the energy supplied from the input power source 200 can be stored in the input inductor 111. [ The current i.sub.in1 of the input inductor 111 is divided at the first contact a and part of the current flows through the first switch 121 and the remaining current flows through the inductor 112 and the second switch 122, Lt; / RTI > At this time, the voltage applied to the input inductor 111 is equal to the input voltage (V in ), and the voltage applied to the step-down inductor 112 may be " 0 ". In addition, in the first operation mode, the step-down inductor 112 flows a current with a constant magnitude current flowing through the step-down inductor 112 at t 0, the current flowing through the input inductor 111 may be derived using the equation (1) below have.

Figure 112015086073598-pat00001
Figure 112015086073598-pat00001

수학식 1에서 iLin(t) 는 제1 동작 모드에서 입력 인덕터(111)에 흐르는 전류를 의미하고, iLin(t0)는 t0에서 입력 인덕터(111)에 흐르는 전류, Vin는 입력 전원(200)으로부터 공급되는 입력 전압, Lin은 입력 인덕터(111)의 인덕턴스를 의미한다.I Lin (t) in Equation 1 means a current flowing in the input inductor 111 in the first operation mode, i Lin (t 0 ) means a current flowing in the input inductor 111 at t 0 , V in denotes an input voltage supplied from the input power source 200, and L in denotes an inductance of the input inductor 111.

이후, 도 6을 참조하면, 제2 동작 모드[t1~t2]는 제1 스위치(121)는 턴온 상태를 유지하고, 제2 스위치(122)는 턴오프되고, 제1 다이오드(123)는 턴오프 상태를 유지하고, 제2 다이오드(124)는 턴온된다. 따라서, 입력 인덕터(111)의 전류(iLin)는 제1 접점(a)에서 나누어져 일부는 제1 스위치(121)을 통해 환류하고, 나머지는 강압 인덕터(112)와 제2 다이오드(124)를 통해 제2 출력 커패시터(132)를 충전시킬 수 있다. 또한, 제1 출력 커패시터(131)에 저장된 에너지는 방출되어 제1 출력 부하 저항(310)으로 전달될 수 있다. 이때, 입력 인덕터(111)에 걸리는 전압은 입력 전압(Vin)과 같으며, 강압 인덕터(112)에 걸리는 전압은 제2 출력 커패시터(132)에 걸리는 전압(Vc2)과 동일할 수 있다. 또한, 제2 동작 모드에서 입력 인덕터(111)와 강압 인덕터(112)에 흐르는 전류는 각각 아래 수학식 2 및 수학식 3을 이용하여 구할 수 있다.Thereafter, 6, the second operation mode [t 1 ~ t 2] is the first switch 121 maintains a turned-ON state, and the second switch 122 is turned off and the first diode (123) The second diode 124 is turned on. Therefore, the current i Lin of the input inductor 111 is divided at the first contact a, a part thereof is refluxed through the first switch 121, and the remainder flows through the step-down inductor 112 and the second diode 124, The second output capacitor 132 can be charged through the second output capacitor 132. In addition, the energy stored in the first output capacitor 131 may be discharged and transferred to the first output load resistor 310. [ At this time, the voltage applied to the input inductor 111 is equal to the input voltage V in , and the voltage applied to the step-down inductor 112 may be equal to the voltage V c2 applied to the second output capacitor 132. Also, in the second operation mode, the currents flowing through the input inductor 111 and the step-down inductor 112 can be obtained using the following equations (2) and (3), respectively.

Figure 112015086073598-pat00002
Figure 112015086073598-pat00002

수학식 2에서 iLin(t)는 제2 동작 모드에서 입력 인덕터(111)에 흐르는 전류를 의미하고, iLin(t1)는 t1에서 입력 인덕터(111)에 흐르는 전류, Vin는 입력 전원(200)으로부터 공급되는 입력 전압, Lin 은 입력 인덕터(111)의 인덕턴스를 의미한다.I Lin (t) in equation (2) is a second sense current flowing through the input inductor (111) in the operating mode and, i Lin (t 1) is the current flowing through the input inductor 111 at t 1, V in is the input The input voltage supplied from the power supply 200, L in, is the inductance of the input inductor 111.

Figure 112015086073598-pat00003
Figure 112015086073598-pat00003

수학식 3에서 iLs(t) 는 제2 동작 모드에서 강압 인덕터(112)에 흐르는 전류를 의미하고, iLs(t1)는 t1에서 강압 인덕터(112)에 흐르는 전류, VC2는 제2 출력 커패시터(132)에 걸리는 전압, Ls은 강압 인덕터(112)의 인덕턴스를 의미한다.In Equation 3 i Ls (t) is a second sense current flowing through the step-down inductor 112 in the active mode, and i Ls (t 1) is the current, V C2 in t 1 flowing through the step-down inductor 112 is the 2 output capacitor 132, and L s denotes the inductance of the step-down inductor 112.

이후, 도 7을 참조하면, 제3 동작 모드[t2~t3]는 제1 동작 모드와 같이 제1 스위치(121)와 제2 스위치(122)가 모두 턴온 상태이며, 제1, 2 다이오드(123, 124)는 턴오프 상태이다. 7, in the third operation mode [t 2 to t 3 ], the first switch 121 and the second switch 122 are both turned on as in the first operation mode, and the first and second diodes (123, 124) are turned off.

따라서, 제3 동작 모드에서는 제1 동작 모드와 같이 입력 인덕터(111)에 입력 전원(200)으로부터 공급되는 에너지가 저장될 수 있다. 또한, 입력 인덕터(111)의 전류(iLin)는 제1 접점(a)에서 나누어져 일부는 제1 스위치(121)을 통해 환류하고, 나머지는 강압 인덕터(112)와 제2 스위치(122)로 흐를 수 있다. 이때, 입력 인덕터(111)에 걸리는 전압은 입력 전압(Vin)과 같으며, 강압 인덕터(112)에 걸리는 전압은 “0”이 될 수 있다. 또한, 제3 동작 모드에서 강압 인덕터(112)에는 t2에서 강압 인덕터(112)에 흐르는 전류와 일정한 전류가 흐르며, 입력 인덕터(111)에 흐르는 전류는 아래 수학식 4를 이용하여 구할 수 있다.Accordingly, in the third operation mode, the energy supplied from the input power source 200 to the input inductor 111 can be stored as in the first operation mode. The current i Lin of the input inductor 111 is divided at the first contact a and part of the current flows through the first switch 121 and the remaining current flows through the step-down inductor 112 and the second switch 122, Lt; / RTI > At this time, the voltage applied to the input inductor 111 is equal to the input voltage (V in ), and the voltage applied to the step-down inductor 112 may be " 0 ". Also, in the third operation mode, the current flowing in the step-down inductor 112 and the constant current flow from the t 2 to the step-down inductor 112, and the current flowing in the input inductor 111 can be obtained using the following equation (4).

Figure 112015086073598-pat00004
Figure 112015086073598-pat00004

수학식 4에서 iLin(t) 는 제3 동작 모드에서 입력 인덕터(111)에 흐르는 전류를 의미하고, iLin(t2)는 t2에서 입력 인덕터(111)에 흐르는 전류, Vin는 입력 전원(100)으로부터 공급되는 입력 전압, Lin은 입력 인덕터(111)의 인덕턴스를 의미한다.I Lin (t) in Equation (4) is a third sense the current flowing through the input inductor (111) in the operating mode and, i Lin (t 2) is the current flowing through the input inductor 111 at t 2, V in is the input The input voltage supplied from the power supply 100, L in , means the inductance of the input inductor 111.

이후, 도 8을 참조하면, 제4 동작 모드[t3~t4]는 제1 스위치(121)는 턴오프되고, 제2 스위치(122)는 턴온 상태를 유지하며, 제1 다이오드(123)는 턴온되고, 제2 다이오드(124)는 턴오프 상태를 유지한다.8, in the fourth operation mode [t 3 to t 4 ], the first switch 121 is turned off, the second switch 122 is turned on, and the first diode 123 is turned on, And the second diode 124 maintains the turn-off state.

따라서, 입력 인덕터(111)의 전류(iLin)는 제3 접점(c)에서 나누어져, 일부는 강압 인덕터(112)와 제2 스위치(122)를 통해 환류하고, 나머지는 제1 다이오드(123)를 통해 제1 출력 커패시터(131)를 충전시킬 수 있다. 또한, 제2 출력 커패시터(132)에 저장된 에너지는 제2 출력 부하 저항(320)으로 전달될 수 있다. 이때, 입력 인덕터(111)에 걸리는 전압은 입력 전압(Vin)에서 제1 출력 커패시터(131)에 걸리는 전압(VC1)을 뺀 크기과 같으며, 강압 인덕터(112)에 걸리는 전압은 제1 출력 커패시터(131)에 걸리는 전압(Vc1)과 동일할 수 있다. 또한, 제4 동작 모드에서 입력 인덕터(111)와 강압 인덕터(112)에 흐르는 전류는 각각 아래 수학식 5 및 수학식 6을 이용하여 구할 수 있다.The current i.sub.in1 of the input inductor 111 is divided at the third contact c and part of the current flows through the step-down inductor 112 and the second switch 122 and the remaining current flows through the first diode 123 To charge the first output capacitor 131 through the first output capacitor. In addition, the energy stored in the second output capacitor 132 may be transferred to the second output load resistor 320. The voltage across the input inductor 111 is equal to the input voltage V in minus the voltage V C1 across the first output capacitor 131 and the voltage across the inductor 112 is equal to the first output May be the same as the voltage (V c1 ) applied to the capacitor 131. In the fourth operation mode, the currents flowing through the input inductor 111 and the step-down inductor 112 can be obtained using the following equations (5) and (6), respectively.

Figure 112015086073598-pat00005
Figure 112015086073598-pat00005

수학식 5에서 iLin(t) 는 제4 동작 모드에서 입력 인덕터(111)에 흐르는 전류를 의미하고, iLin(t3)는 t3에서 입력 인덕터(111)에 흐르는 전류, VC1은 제1 출력 커패시터(131)에 걸리는 전압, Vin는 입력 전원(200)으로부터 공급되는 입력 전압, Lin은 입력 인덕터(111)의 인덕턴스를 의미한다.I Lin (t) in equation (5) comprises a fourth sense the current flowing through the input inductor (111) in the active mode, and i Lin (t 3) is a current, V C1 flowing through the input inductor 111 at t 3 is the 1 denotes a voltage applied to the output capacitor 131, V in denotes an input voltage supplied from the input power source 200, and L in denotes an inductance of the input inductor 111.

Figure 112015086073598-pat00006
Figure 112015086073598-pat00006

수학식 6에서 iLs(t) 는 제4 동작 모드에서 강압 인덕터(112)에 흐르는 전류를 의미하고, iLs(t3)는 t3에서 강압 인덕터(112)에 흐르는 전류, VC1는 제1 출력 커패시터(131)에 걸리는 전압, Ls은 강압 인덕터(112)의 인덕턴스를 의미한다.In Equation 6 i Ls (t) is the fourth sense the current flowing through the step-down inductor 112 from the operation mode, i Ls (t 3) is current at t 3 flowing through the step-down inductor 112, V C1 is the 1 is the voltage across the output capacitor 131, and L s is the inductance of the step-down inductor 112.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 3-레벨 고승압 컨버터와 도 2에 도시된 종래의 3-레벨 고승압 컨버터를 비교하여 개선된 효과를 설명할 수 있다. Hereinafter, an improved effect can be described by comparing a three-level high-voltage step-up converter according to an embodiment of the present invention with a conventional three-level high-voltage step-up converter shown in FIG.

먼저, 아래의 표 1은 도 2에 도시된 종래의 3-레벨 고승압 컨버터와 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 3-레벨 고승압 컨버터에 포함되는 스위칭 소자들의 전압과 전류 스트레스에 대한 비교표이다.First, Table 1 below shows voltage and current stresses of the conventional three-level high-voltage step-up converter shown in FIG. 2 and the switching elements included in the three-level high-voltage step-up converter according to an embodiment of the present invention shown in FIG. .

Figure 112015086073598-pat00007
Figure 112015086073598-pat00007

일반적으로, 정상 상태에서 차지 밸런스(Charge balance) 조건에 의해 제1 출력 커패시터(131)와 제2 출력 커패시터(132)에 흐르는 전류의 한주기 평균은 “0”이 된다. 따라서, 이와 같은 특징을 이용하면, 강압 인덕터(112)에 흐르는 전류의 크기는 아래의 수학식 7과 같다.In general, the one-period average of the currents flowing through the first output capacitor 131 and the second output capacitor 132 becomes " 0 " due to the charge balance condition in the steady state. Therefore, using this characteristic, the magnitude of the current flowing through the step-down inductor 112 is expressed by Equation (7) below.

Figure 112015086073598-pat00008
Figure 112015086073598-pat00008

Figure 112015086073598-pat00009
Figure 112015086073598-pat00009

Figure 112015086073598-pat00010
Figure 112015086073598-pat00010

수학식 7에서 IO는 출력 전류, D는 제1 스위치(121)와 제2 스위치(122)의 턴온 시비율, Ts는 제1 스위치(121)와 제2 스위치(122)의 한 주기를 의미하고, Iin은 입력 인덕터(111)에 흐르는 전류, ILs는 강압 인덕터(112)에 흐르는 전류를 의미한다.I O In the Equation (7) is one period of the output current, D is the first switch 121 and second switch 122 turn-on duty ratio, T s is the first switch 121 and second switch 122 of the I in denotes a current flowing in the input inductor 111, and I Ls denotes a current flowing in the step-down inductor 112.

수학식 7에 의해 스위칭부(120)에서 제2 스위치(122)를 제외한 나머지 스위칭 소자에 흐르는 최대 전류는 Iin/2이다. 따라서, 표 1과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 3-레벨 고승압 컨버터에 포함되는 스위칭부(120)는 도 2에 도시된 종래의 3-레벨 고승압 컨버터와 비교하면, 제1 다이오드(123)의 전압 스트레스가 종래의 3-레벨 고승압 컨버터보다 2배 높으나, 제2 스위치(122)를 제외한 나머지 스위칭 소자들의 전류 스트레스가 절반으로 감소한 것을 확인할 수 있다. Equation (7) indicates that the maximum current flowing to the other switching elements except for the second switch 122 in the switching unit 120 is I in / 2. Therefore, as shown in Table 1, the switching unit 120 included in the 3-level high-voltage step-up converter according to the embodiment of the present invention is different from the conventional 3-level high step-up converter shown in FIG. 2 in that the first diode 123 are two times higher than those of the conventional three-level high-voltage step-up converter, the current stress of the remaining switching elements except for the second switch 122 is reduced to half.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 3-레벨 고승압 컨버터는 강압 인덕터(112)를 추가함으로써 스위칭부(120)에 포함되는 스위칭 소자들의 전압 스트레스 및 전류 스트레스를 개선할 수 있다.That is, the three-level high-voltage step-up converter according to an embodiment of the present invention can improve voltage stress and current stress of the switching elements included in the switching unit 120 by adding the step-down inductor 112.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 3-레벨 고승압 컨버터는 종래의 3-레벨 고승압 컨버터와 달리 출력 전압의 불평형을 개선할 수 있다.Also, the 3-level boost converter according to an embodiment of the present invention can improve the unbalance of the output voltage unlike the conventional 3-level boost converter.

일반적으로, 정상 상태에서 플럭스 밸런스(Flux balance) 조건에 의해 입력 인덕터(111)와 강압 인덕터(112)에 걸리는 전압의 한주기 평균은 “0”이 된다. 따라서, 이와 같은 특징을 이용하면, 제1 출력 커패시터(131)와 제2 출력 커패시터(132)에 걸리는 전압의 관계는 아래의 수학식 8과 같다.In general, the one-period average of the voltages applied to the input inductor 111 and the step-down inductor 112 is " 0 " due to the flux balance condition in the steady state. Therefore, using this characteristic, the relationship between the voltages applied to the first output capacitor 131 and the second output capacitor 132 is expressed by Equation (8) below.

Figure 112015086073598-pat00011
Figure 112015086073598-pat00011

Figure 112015086073598-pat00012
Figure 112015086073598-pat00012

수학식 8에서, VC1은 제1 출력 커패시터(131)에 걸리는 전압, VC2는 제2 출력 커패시터(132)에 걸리는 전압을 의미하고, D는 제1 스위치(121)와 제2 스위치(122)의 턴온 시비율, Ts는 제1 스위치(121)와 제2 스위치(122)의 한 주기를 의미한다.In Equation 8, V C1 denotes a voltage applied to the first output capacitor 131, V C2 denotes a voltage applied to the second output capacitor 132, and D denotes a first switch 121 and a second switch 122 ), T s means one period of the first switch 121 and the second switch 122. [

수학식 8에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 3-레벨 고승압 컨버터는 추가적인 제어나 전압 균형 회로가 없어도, 강압 인덕터(112)를 추가함에 따라 제1 출력 부하 저항(310) 및 제2 출력 부하 저항(320)이 불평형 상태(R1≠R2)인 경우에도, 제1 출력 커패시터(131)와 제2 출력 커패시터(132)에 걸리는 전압은 평형 상태를 유지할 수 있다.According to Equation (8), the three-level high-voltage step-up converter according to an embodiment of the present invention includes the first output load resistor 310 and the second output load resistor 310 as the addition of the step-down inductor 112, The voltage across the first output capacitor 131 and the second output capacitor 132 can maintain the equilibrium state even when the output load resistor 320 is in an unbalanced state (R 1 ? R 2 ).

마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 3-레벨 고승압 컨버터는 종래의 3-레벨 고승압 컨버터보다 높은 전압 이득을 달성할 수 있다.Finally, the three-level high-voltage step-up converter according to an embodiment of the present invention can achieve a higher voltage gain than the conventional three-level high-voltage step-up converter.

정상 상태에서 입력 인덕터(111)의 플럭스 밸런스(Flux balance) 조건에 따르면, 제1 출력 커패시터(131)와 제2 출력 커패시터(132)에 걸리는 전압과 입력 인덕터(111)에 걸리는 전압의 관계는 아래의 수학식 9와 같다.According to the flux balance condition of the input inductor 111 in the steady state, the relationship between the voltage across the first output capacitor 131 and the second output capacitor 132 and the voltage across the input inductor 111 is (9) "

Figure 112015086073598-pat00013
Figure 112015086073598-pat00013

Figure 112015086073598-pat00014
Figure 112015086073598-pat00014

수학식 9에서 VC1은 제1 출력 커패시터(131)에 걸리는 전압, VC2는 제2 출력 커패시터(132)에 걸리는 전압, Vin은 입력 인덕터(111)에 걸리는 전압을 의미하고, D는 제1 스위치(121)와 제2 스위치(122)의 턴온 시비율, Ts는 제1 스위치(121)와 제2 스위치(122)의 한 주기를 의미한다.In Equation (9), V C1 denotes a voltage applied to the first output capacitor 131, V C2 denotes a voltage applied to the second output capacitor 132, V in denotes a voltage applied to the input inductor 111, 1 turn-on ratio of the switch 121 and the second switch 122, T s means one cycle of the first switch 121 and the second switch 122.

여기에서, 수학식 8에 따르면 VC1=VC2 이며, 출력 전압 Vo은 제1 출력 커패시터(131)걸리는 전압(VC1)과 제2 출력 커패시터(132)에 걸리는 전압(VC2)의 합이므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 3-레벨 고승압 컨버터의 전압이득은 아래의 수학식 10과 같다.According to Equation (8), V C1 = V C2 and the output voltage Vo is the sum of the voltage V C1 applied to the first output capacitor 131 and the voltage V C2 applied to the second output capacitor 132 The voltage gain of the 3-level high-voltage step-up converter according to an embodiment of the present invention is expressed by Equation 10 below.

Figure 112015086073598-pat00015
Figure 112015086073598-pat00015

수학식 10에서, Vo 는 출력 전압, Vin은 입력 인덕터(111)에 걸리는 전압을 의미하고, VC1은 제1 출력 커패시터(131)에 걸리는 전압, VC2는 제2 출력 커패시터(132)에 걸리는 전압을 의미하며, D는 는 제1 스위치(121)와 제2 스위치(122)의 턴온 시비율을 의미한다.In equation 10, V o is the output voltage, V in is a voltage applied to the input inductor 111 and, V C1 is the voltage, V C2 across the first output capacitor 131 is a second output capacitor 132 And D represents the turn-on application ratio of the first switch 121 and the second switch 122. [0050] FIG.

수학식 10에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3-레벨 고승압 컨버터는 종래의 3-레벨 고승압 컨버터와 동일한 시비율(D)을 갖는 경우, 2배 더 높은 전압 이득을 달성할 수 있음을 확인할 수 있다.According to Equation (10), a three-level high-voltage step-up converter according to an embodiment of the present invention can attain a voltage gain twice as high as the conventional three-level high-voltage step-up converter with the same duty ratio (D) .

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.

110: 인덕터부
120: 스위칭부
130: 출력 커패시터부
200: 입력 전원
310: 제1 출력 부하 저항
320: 제2 출력 부하 저항110: Inductor part
120:
130: Output capacitor unit
200: Input power
310: first output load resistance
320: Second output load resistance

Claims (15)

입력 전원과 직렬로 연결된 두 개의 출력 부하 저항 사이에서 전압 변환을 수행하는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터에 있어서,
미리 설정된 턴온 시비율에 따라 턴온 또는 턴오프되어 상기 입력 전원으로부터 공급되는 입력 전압을 승압하여 상기 직렬로 연결된 두 개의 출력 부하 저항으로 전달하는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 스위칭부; 및
상기 입력 전원과 상기 스위칭부 사이에 연결되며, 상기 스위칭부에 포함되는 상기 복수의 스위칭 소자의 턴온 또는 턴오프에 따라 상기 입력 전원으로부터 공급받는 전원을 저장하거나 방출하는 입력 인덕터와, 상기 입력 인덕터를 통해 흐르는 입력 전류를 전달받되, 상기 스위칭부와 분배되는 상기 입력 전류를 전달받는 강압 인덕터를 포함하는 인덕터부를 포함하되,
상기 강압 인덕터를 통해 흐르는 전류는,
상기 입력 인덕터를 통해 흐르는 상기 입력 전류의 절반 크기인 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터.A non-isolated 3-level high-voltage boost converter for performing a voltage conversion between an input power supply and two output load resistors connected in series,
A switching unit including a plurality of switching elements that are turned on or off according to a predetermined turn-on duty ratio to boost the input voltage supplied from the input power source and deliver the voltage to the two output load resistors connected in series; And
An input inductor connected between the input power source and the switching unit and configured to store or discharge power supplied from the input power source in accordance with the turn-on or turn-off of the plurality of switching devices included in the switching unit; And an inductor unit including a step-down inductor that receives the input current flowing through the switching unit and receives the input current to be distributed to the switching unit,
The current flowing through the step-down inductor
Wherein the input current is half the magnitude of the input current flowing through the input inductor. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 두 개의 출력 부하 저항과 각각 병렬로 연결되는 제1 출력 커패시터 및 제2 출력 커패시터를 포함하는 출력 커패시터부를 더 포함하는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터.The method according to claim 1,
Further comprising an output capacitor portion including a first output capacitor and a second output capacitor connected in parallel with the two output load resistors, respectively. 제3항에 있어서,
상기 스위칭부에 포함되는 복수의 스위칭소자는,
상기 입력 전원과 상기 입력 인덕터 사이에 연결되는 제1 스위치;
상기 제1 스위치와 상기 강압 인덕터 사이에 연결되는 제2 스위치;
상기 강압 인덕터와 상기 제1 출력 커패시터 사이에 연결되는 제1 다이오드; 및
상기 제2 스위치와 상기 제2 출력 커패시터 사이에 연결되는 제2 다이오드를 포함하는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터.The method of claim 3,
A plurality of switching elements included in the switching unit,
A first switch coupled between the input power source and the input inductor;
A second switch connected between the first switch and the step-down inductor;
A first diode coupled between the step-down inductor and the first output capacitor; And
And a second diode connected between the second switch and the second output capacitor. 제4항에 있어서,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는,
한 주기 동안 동일한 턴온 시비율을 갖는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터.5. The method of claim 4,
Wherein the first switch and the second switch comprise:
A non-isolated 3-level boost converter with the same turn-on rate for one cycle. 제4항에 있어서,
상기 제2 스위치는 상기 제1 스위치와 반 주기의 지연 시간을 가지고 턴온 또는 턴오프되는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터.5. The method of claim 4,
And the second switch is turned on or off with a delay time of a half period with the first switch. 제3항에 있어서,
상기 출력 커패시터부는,
상기 스위칭부에 포함되는 상기 복수의 스위칭 소자의 턴온 또는 턴오프에 따라 변환된 상기 입력 전압을 공급받고, 각각 병렬로 연결된 상기 출력 부하 저항으로 전달하는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터.The method of claim 3,
Wherein the output capacitor unit comprises:
Wherein the input voltage is converted according to the turn-on or turn-off of the plurality of switching elements included in the switching unit, and the converted input voltage is transferred to the output load resistors connected in parallel. 입력 전원과 제1 출력 부하 저항과 병렬로 연결되는 제1 출력 커패시터 및 제2 출력 부하 저항과 병렬로 연결되는 제2 출력 커패시터 사이에 연결되는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 스위칭부; 및 상기 입력 전원과 연결되는 입력 인덕터와 상기 입력 인덕터와 연결되어 상기 입력 인덕터를 통해 흐르는 입력 전류를 전달받되, 상기 스위칭부와 분배되는 상기 입력 전류를 전달받는 강압 인덕터를 포함하는 인덕터부를 포함하는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터의 구동방법에 있어서,
복수의 동작 모드에 기반한 상기 스위칭부에 포함되는 복수의 스위칭 소자의 턴온 또는 턴오프에 따라 상기 입력 인덕터 또는 상기 강압 인덕터에 상기 입력 전원으로부터 공급되는 전원을 저장시키거나,
상기 강압 인덕터와 상기 제1 출력 커패시터 또는 상기 제2 출력 커패시터의 폐회로를 형성하여 상기 제1 출력 커패시터 또는 상기 제2 출력 커패시터로 상기 입력 전원으로부터 공급되는 입력 전압을 승압하여 전달하는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터의 구동방법.A switching unit including a first output capacitor connected in parallel to the input power supply and the first output load resistor, and a plurality of switching elements connected between the second output capacitor and the second output load resistor in parallel; And an inductor part connected to the input inductor and connected to the input inductor to receive an input current flowing through the input inductor and to receive the input current to be distributed to the switching part, A method of driving a three-level high boosting boost converter comprising the steps of:
The power source supplied from the input power source is stored in the input inductor or the step-down inductor in accordance with the turn-on or turn-off of the plurality of switching elements included in the switching unit based on the plurality of operation modes,
And a third output capacitor connected between the first output capacitor and the second output capacitor to form a closed circuit of the step-down inductor and the first output capacitor or the second output capacitor to step up the input voltage supplied from the input power supply to the first output capacitor or the second output capacitor, Up boost converter. 제8항에 있어서,
상기 복수의 동작 모드는, 제1 동작 모드, 제2 동작 모드, 제3 동작 모드 및 제4 동작 모드를 포함하고,
상기 스위칭부에 포함되는 상기 복수의 스위칭 소자는, 상기 입력 전원과 상기 입력 인덕터 사이에 연결되는 제1 스위치; 상기 제1 스위치와 상기 강압 인덕터 사이에 연결되는 제2 스위치; 상기 강압 인덕터와 상기 제1 출력 커패시터 사이에 연결되는 제1 다이오드; 및 상기 제2 스위치와 상기 제2 출력 커패시터 사이에 연결되는 제2 다이오드를 포함하며,
상기 제1 동작 모드 및 상기 제3 동작 모드는,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 턴온, 상기 제1 다이오드 및 상기 제2 다이오드의 턴오프에 따른 동작모드이고,
상기 제2 동작 모드는,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 다이오드의 턴온, 상기 제2 스위치 및 상기 제1 다이오드의 턴오프에 따른 동작모드이고,
상기 제4 동작 모드는,
상기 제2 스위치 및 상기 제1 다이오드의 턴온, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 다이오드의 턴오프에 따른 동작 모드인 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터의 구동방법.9. The method of claim 8,
Wherein the plurality of operation modes include a first operation mode, a second operation mode, a third operation mode, and a fourth operation mode,
The plurality of switching elements included in the switching unit may include: a first switch connected between the input power source and the input inductor; A second switch connected between the first switch and the step-down inductor; A first diode coupled between the step-down inductor and the first output capacitor; And a second diode coupled between the second switch and the second output capacitor,
Wherein the first operation mode and the third operation mode comprise:
The first switch and the second switch being turned on, the first diode and the second diode being turned off,
The second mode of operation comprises:
The first switch and the second diode are turned on, the second switch and the first diode are turned off,
The fourth mode of operation comprises:
Wherein the first mode is a mode in which the first switch is turned on, the second switch is turned on, the first switch is turned on, and the second diode is turned off. 제9항에 있어서,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는,
한 주기 동안 동일한 턴온 시비율을 가지며 턴온 또는 턴오프되는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터의 구동방법.10. The method of claim 9,
Wherein the first switch and the second switch comprise:
A method of driving an non-isolated three-level high-boost boost converter having the same turn-on duty ratio for one cycle and turning on or off. 제9항에 있어서,
상기 제2 스위치는,
상기 제1 스위치와 반 주기의 지연 시간을 가지고 턴온 또는 턴오프되는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터의 구동방법.10. The method of claim 9,
Wherein the second switch comprises:
And the first switch is turned on or off with a delay time of a half period. 제9항에 있어서,
상기 제1 동작 모드 및 상기 제3 동작 모드에 기반하여, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 턴온, 상기 제1 다이오드 및 상기 제2 다이오드는 턴오프되면,
상기 입력 인덕터를 통해 흐르는 입력 전류는 상기 제1 스위치와 상기 강압 인덕터로 나누어져 전달되는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터의 구동방법.10. The method of claim 9,
Wherein the first switch and the second switch are turned on, the first diode and the second diode are turned off, based on the first operation mode and the third operation mode,
And the input current flowing through the input inductor is divided into the first switch and the step-down inductor, and is transmitted to the step-down inductor. 제9항에 있어서,
상기 제2 동작 모드에 기반하여, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 다이오드는 턴온, 상기 제2 스위치 및 상기 제1 다이오드는 턴오프되면,
상기 입력 인덕터를 통해 흐르는 입력 전류는 상기 제1 스위치와 상기 강압 인덕터로 나누어져 전달되고,
상기 강압 인덕터를 통해 흐르는 전류는 상기 제2 다이오드를 통해 상기 제2 출력 커패시터는 충전시키고, 상기 제1 출력 커패시터는 상기 제1 출력 부하 저항을 통해 방전시키는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터의 구동방법. 10. The method of claim 9,
Wherein, based on the second mode of operation, when the first switch and the second diode are turned on, the second switch and the first diode are turned off,
An input current flowing through the input inductor is divided into the first switch and the step-down inductor,
A high-voltage step-up converter that charges the second output capacitor through the second diode and discharges the first output capacitor through the first output load resistor, Way. 제9항에 있어서,
상기 제4 동작 모드에 기반하여, 상기 제2 스위치 및 상기 제1 다이오드는 턴온, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 다이오드는 턴오프되면,
상기 입력 인덕터를 통해 흐르는 입력 전류는 상기 강압 인덕터와 상기 제1 다이오드로 나누어져 전달되고,
상기 제1 다이오드를 통해 흐르는 전류는 상기 제1 출력 커패시터는 충전시키고, 상기 제2 출력 커패시터는 상기 제2 출력 부하 저항을 통해 방전시키는 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터의 구동방법.10. The method of claim 9,
Wherein, based on the fourth mode of operation, the second switch and the first diode are turned on, the first switch and the second diode are turned off,
An input current flowing through the input inductor is divided into the step-down inductor and the first diode,
Wherein the current flowing through the first diode charges the first output capacitor and the second output capacitor discharges through the second output load resistor. 제8항에 있어서,
상기 강압 인덕터를 통해 흐르는 전류는,
상기 입력 전류의 절반 크기인 비절연형 3-레벨 고승압 부스트 컨버터의 구동방법.9. The method of claim 8,
The current flowing through the step-down inductor
Wherein the input current is half the size of the input current.
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