KR101796376B1 - The method and apparatus which bus converter operation with variable switching frequency employing llc converter - Google Patents
The method and apparatus which bus converter operation with variable switching frequency employing llc converter Download PDFInfo
- Publication number
- KR101796376B1 KR101796376B1 KR1020160035152A KR20160035152A KR101796376B1 KR 101796376 B1 KR101796376 B1 KR 101796376B1 KR 1020160035152 A KR1020160035152 A KR 1020160035152A KR 20160035152 A KR20160035152 A KR 20160035152A KR 101796376 B1 KR101796376 B1 KR 101796376B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- voltage
- frequency
- llc converter
- converter
- switching frequency
- Prior art date
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
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
-
- 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
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0006—Arrangements for supplying an adequate voltage to the control circuit of converters
-
- 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
- H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
- H02M1/0054—Transistor switching losses
- H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
-
- 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
- H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation
-
- 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
-
- H02M2001/0006—
-
- H02M2001/0058—
-
- H02M2001/0064—
-
- 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
-
- Y02B70/1433—
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치는 LLC 컨버터의 스위칭주파수의 추정을 위하여 사용될 제 1 전압과 제 2 전압을 연산하는 동작 탐지부, 동작 탐지기에 의한 연산의 결과값을 필터링하기 위한 필터부, 필터부에 의하여 필터링된 결과값과 기준전압을 연산하기 위한 연산부, 연산부를 통하여 획득된 전압에 기초하여 스위칭주파수를 추정하기 위한 스위칭주파수 추정부 및 스위칭주파수 추정부에 의하여 추정된 스위칭주파수를 LLC 컨버터로 인가하기 위한 주파수 변조부를 통하여 넓은 입출력전압 범위에서도 LLC 컨버터에서의 검출된 정보로 실시간 제어를 수행함으로써, 스위칭주파수가 공진주파수를 추종할 수 있도록 한다.An apparatus for operating a bus converter using an LLC converter according to an exemplary embodiment of the present invention may include an operation detecting unit for calculating a first voltage and a second voltage to be used for estimating a switching frequency of an LLC converter, A calculation unit for calculating a resultant value filtered by the filter unit and a reference voltage, a switching frequency estimating unit for estimating a switching frequency based on the voltage obtained through the calculating unit, and a switching unit The switching frequency can follow the resonance frequency by performing real-time control with the detected information in the LLC converter even in a wide input / output voltage range through a frequency modulation unit for applying the switching frequency estimated by the frequency estimating unit to the LLC converter .
Description
본 발명은 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치 및 구동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소프트 스위칭이 가능하고 가변주파수로 동작하는 버스 컨버터를 이용하여 실효 전류가 최소가 되는 동작이 가능하도록 스위칭 주파수를 결정하는 장치 및 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for operating a bus converter using an LLC converter at a variable frequency, and more particularly, to a system and method for operating a bus converter using an LLC converter, And more particularly, to a device and a driving method for determining a switching frequency.
공진형 컨버터는 전기에너지를 특정 공진주파수로 공진시켜 출력 측으로 에너지를 전달하는 컨버터이다. 이러한 공진형 컨버터 중 LLC 컨버터는 직렬공진컨버터(Series Resonant Converter, SRC)의 출력전압 제어를 위하여 넓은 스위칭 주파수 변동문제와 병렬공진컨버터(Parallel Resonant Converter: PRC)의 순환전류가 크다는 단점들을 개선함으로써 높은 효율과 스위칭 노이즈 저감 효과에 의해 중용량급에서 널리 사용되고 있다. 일반적으로 버스 컨버터는 입력 단에 비절연형 컨버터가 삽입되며, 출력 단은 50%의 고정 시비율과 고정주파수로 동작하는 절연형 컨버터가 사용된다. 출력 단의 1차 측은 하프 브릿지(Half-bridge) 또는 풀 브릿지(Full-bridge) 형태가 사용되어, 직류전압을 교류전압으로 가변하여 변압기를 통한 2차 측으로의 에너지 전달이 가능토록 하며, 변압기의 권선비(turn ratio)로 출력전압 이 결정되는 구조이다. 따라서 출력 단에 적용 가능한 컨버터는 제한적이며 그 중 LLC 공진형 컨버터는 타 컨버터와 비교 시, 여러 장점이 존재함에 따라, 가장 적합한 회로 중 하나이다.A resonant converter is a converter that resonates electric energy with a specific resonant frequency and transfers energy to the output side. Of these resonant type converters, the LLC converter improves disadvantages of a wide switching frequency variation problem and a large circulating current of a parallel resonant converter (PRC) in order to control the output voltage of a series resonant converter (SRC) It is widely used in medium capacity class due to efficiency and switching noise reduction effect. In general, the bus converter has a non-isolated converter inserted at the input stage, and an isolated converter operated at fixed frequency with a fixed duty ratio of 50% at the output stage. Half-bridge or full-bridge type is used as the primary side of the output stage, and it is possible to transfer the energy to the secondary side through the transformer by changing the DC voltage to the AC voltage. The output voltage is determined by the turn ratio. Therefore, the converter applicable to the output stage is limited, and LLC resonant converter is one of the most suitable circuit as it has many advantages compared with other converters.
그 장점으로, 영역-2에서 동작할 때 전 부하범위에서 1차 측 스위치들의 턴-온(turn-on)시점에 드레인-소스(drain source)에 인가된 전압을 0으로 만들어 스위칭 손실을 줄이는 영전압-스위칭(Zero Voltage Switching)이 가능하며, 턴-오프(turn-off)시점에서도 영전류-스위칭(Zero Current Switching)에 근접한 상태로 스위치가 오프(off)되어 스위칭 손실이 작다는 점이 존재한다. 또한, 2차 측 정류 다이오드에서도 턴-오프시의 손실이 작기 때문에 고주파수 동작의 가능으로 전력밀도 증가에 용이하다. The advantage is that when operating in region-2, the voltage applied to the drain-source at the turn-on time of the primary-side switches in the full load range is made zero to reduce the switching loss There is a possibility that voltage-switching (Zero Voltage Switching) is possible and the switch is turned off in a state close to Zero Current Switching even at the time of turn-off and the switching loss is small . Also, since the secondary side rectifying diode has a small loss at the time of turn-off, it is easy to increase the power density due to the high frequency operation.
그러나 영역-2은 공진 주파수보다 스위칭 주파수가 더 낮은 구간으로, 이 때에는 영역-1 구간에서의 동작 시보다 전원 소자에 흐르는 실효전류 값이 크므로 도통 손실의 증가를 유발한다. 그러므로 영역-1과 영역-2의 교차지점인 공진주파수와 스위칭 주파수가 동일한 시점에서 동작 시키는 것이 최적동작이다. However, region-2 has a lower switching frequency than the resonance frequency. In this case, the effective current flowing through the power supply element is larger than that during operation in the region-1 region. Therefore, it is the optimum operation to operate at the point of time when the resonance frequency and the switching frequency, which are the intersections of the area-1 and the area-2, are the same.
기존 방식에서는 LLC 컨버터가 버스 컨버터로서 고정 시비율 및 고정주파수로 동작하는 기술이 상용화 되었다(대한민국 등록특허공보 제10-1031217호). 그러나 상기 방식은 공진탱크라 불리는 공진을 유도하는 소자들의 허용오차로 인해 예상과는 달리 최적동작이 불가할 가능성이 있다. 허용오차는 단순한 공정상의 오차뿐만 아니라 동작상의 온도 변화에 의해서도 발현되며, 이로 인해, 소프트-스위칭이 불가능한 영역 또는 실효전류가 커서 도통 손실이 큰 지점에서 출력전압이 제어될 수 있다는 단점이 있다. In the conventional method, a technology in which the LLC converter operates as a fixed-rate and fixed-frequency bus converter is commercialized (Korean Patent Registration No. 10-1031217). However, in this method, there is a possibility that optimum operation may not be realized unexpectedly due to the tolerance of resonance inducing devices called resonance tanks. The tolerance is expressed not only by a simple process error but also by a temperature change in operation. This has the disadvantage that the output voltage can be controlled at a region where the soft-switching is impossible or at a point where the conduction loss is large because the effective current is large.
따라서 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터는 기존 컨버터의 장점을 유지하면서, 동시에 공진 탱크 소자들의 허용오차에 대하여도 최적동작이 가능하도록 하는 기술이 필요하다.Therefore, the bus converter using the LLC converter needs a technology that can maintain the advantages of the conventional converter while at the same time enabling the optimal operation of the tolerance of the resonant tank elements.
본 발명은 전술한 문제점에 대한 대응 방안으로써, 공진주파수를 결정하는 공진탱크 소자의 허용오차가 존재하는 상황에서도 실효전류가 최소화되는 최적의 동작이 가능하도록 하여 LLC 버스 컨버터의 효율을 증가시키는 기술을 제공하고자 한다.As a countermeasure against the above-mentioned problem, the present invention provides a technique for increasing the efficiency of the LLC bus converter by making it possible to perform optimal operation in which the effective current is minimized even in the presence of the tolerance of the resonance tank element for determining the resonance frequency .
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치가 제공될 수 있다. In order to accomplish the above object, the present invention can provide an apparatus for operating a bus converter using an LLC converter at a variable frequency.
본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치는 LLC 컨버터의 스위칭주파수의 추정을 위하여 사용될 제 1 전압과 제 2 전압을 연산하는 동작 탐지부, 동작 탐지기에 의한 연산의 결과값을 필터링하기 위한 필터부, 필터부에 의하여 필터링된 결과값과 기준전압을 연산하기 위한 연산부, 연산부를 통하여 획득된 전압에 기초하여 스위칭주파수를 추정하기 위한 스위칭주파수 추정부 및 스위칭주파수 추정부에 의하여 추정된 스위칭주파수를 LLC 컨버터로 인가하기 위한 주파수 변조부를 포함할 수 있다.An apparatus for operating a bus converter using an LLC converter according to an exemplary embodiment of the present invention may include an operation detecting unit for calculating a first voltage and a second voltage to be used for estimating a switching frequency of an LLC converter, A calculation unit for calculating a resultant value filtered by the filter unit and a reference voltage, a switching frequency estimating unit for estimating a switching frequency based on the voltage obtained through the calculating unit, and a switching unit And a frequency modulator for applying the switching frequency estimated by the frequency estimator to the LLC converter.
이때 스위칭주파수는 LLC 컨버터의 실효전류가 최소가 되도록 하는 주파수이고, LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치는 추정된 스위칭주파수에 따라 LLC 컨버터의 주 스위치가 동작될 수 있다.At this time, the switching frequency is a frequency that makes the effective current of the LLC converter minimum, and a device for operating the bus converter using the LLC converter at a variable frequency can operate the main switch of the LLC converter according to the estimated switching frequency.
본 발명을 일 실시예에 따른 LLC 컨버터는 공진 인덕터와 공진 커패시터를 포함하는 공진탱크, 공진탱크로의 입력 전압의 공급 또는 차단을 위한 복수개의 주 스위치들 및 1차측 권선과 2차측 권선을 포함하는 주 변압기를 포함할 수 있고, 복수개의 주 스위치들에는 제 1 스위치 및 제 2 스위치가 포함할 수 있다.An LLC converter according to an embodiment of the present invention includes a resonant tank including a resonant inductor and a resonant capacitor, a plurality of main switches for supplying or blocking an input voltage to the resonant tank, and a primary winding and a secondary winding A main transformer, and a plurality of main switches may include a first switch and a second switch.
또한, 주 변압기에는 제 1 전압과 제 2 전압을 측정하기 위한 제 3 권선의 보조회로가 연결 가능할 수 있다.The main transformer may be connected to an auxiliary circuit of a third winding for measuring the first voltage and the second voltage.
본 발명의 일 실시예에 따른 보조회로는 다이오드를 포함하는 반파정류회로 또는 복수개의 다이오드들이 포함되어 구성된 전파정류회로를 포함할 수 있고, 주 변압기의 2차측에 포함된 제 1 다이오드 또는 제 2 다이오드의 양 단 전압의 차에 비례하는 전압이 제 3 권선의 양 단으로 전달되며, 제 3 권선의 전압에 기초하여 제 1 전압 및 제 2 전압이 측정될 수 있다.The auxiliary circuit according to an embodiment of the present invention may include a half-wave rectifying circuit including a diode or a full-wave rectifying circuit including a plurality of diodes, and the first diode or the second diode included in the secondary side of the main transformer A voltage proportional to the difference between both ends of the voltage is transmitted to both ends of the third winding, and the first voltage and the second voltage can be measured based on the voltage of the third winding.
본 발명의 일 실시예에 따른 보조회로가 연결되지 않는 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치의 제 1 전압은 주 변압기의 2차측에 포함된 제 1 다이오드 또는 제 2 다이오드의 전압 측정값일 수 있고, 제 2 전압은 주 변압기의 출력 전압 측정값일 수 있으며, 제 1 전압, 제 2 전압 및 기준전압에 기초하여 스위칭주파수가 추정될 수 있다.The first voltage of the apparatus for operating the bus converter using the LLC converter in which the auxiliary circuit according to the embodiment of the present invention is not connected is operated at a variable frequency is the voltage of the first diode or the second diode included in the secondary side of the main transformer, The second voltage may be an output voltage measurement of the main transformer, and the switching frequency may be estimated based on the first voltage, the second voltage, and the reference voltage.
또한, 주 변압기의 2차측 구조는 한 주기 내에서 두 번의 전기에너지를 전달할 수 있는 Double-Ended 방식일 수 있다.Also, the secondary structure of the main transformer may be a double-ended type that can transfer two electrical energy within one cycle.
본 발명의 다른 실시예로 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 방법이 제공될 수 있다.In another embodiment of the present invention, a method for operating a bus converter using an LLC converter at a variable frequency can be provided.
본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 방법은 LLC 컨버터의 스위칭주파수의 추정을 위하여 사용될 제 1 전압과 제 2 전압을 연산하는 단계, 연산의 결과값을 필터링하는 단계, 필터링된 결과값과 기준전압을 연산하는 단계, 연산을 통하여 획득된 전압에 기초하여 스위칭주파수를 추정하는 단계 및 추정된 스위칭주파수를 LLC 컨버터로 인가하기 위하여 주파수를 변조하는 단계를 포함할 수 있다.A method for operating a bus converter using an LLC converter according to an exemplary embodiment of the present invention at a variable frequency includes calculating a first voltage and a second voltage to be used for estimating a switching frequency of an LLC converter, Calculating a filtered result and a reference voltage, estimating a switching frequency based on the voltage obtained through the operation, and modulating the frequency to apply the estimated switching frequency to the LLC converter can do.
이 때 스위칭주파수는 LLC 컨버터의 실효전류가 최소가 되도록 하는 주파수이고, 추정된 스위칭주파수에 따라 LLC 컨버터의 주 스위치가 동작될 수 있다. The switching frequency is the frequency at which the effective current of the LLC converter is minimized, and the main switch of the LLC converter can be operated according to the estimated switching frequency.
한편, 본 발명의 일 실시예로써, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.Meanwhile, as an embodiment of the present invention, a computer-readable recording medium on which a program for causing the computer to execute the above-described method may be provided.
본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터를 이용하여 가변주파수로 동작하는 버스 컨버터를 이용하면, 넓은 입출력전압 범위에서도 LLC 컨버터에서의 검출된 정보로 실시간 제어를 수행함으로써 스위칭주파수가 공진주파수를 추종할 수 있도록 한다. By using the LLC converter according to an embodiment of the present invention and using a bus converter operating at a variable frequency, real-time control can be performed with the detected information in the LLC converter even in a wide input / output voltage range so that the switching frequency follows the resonant frequency .
또한, 본 발명은 연산을 위하여 2차 측의 정보를 1차 측으로 전달할 필요가 없기 때문에 제어의 정확성이 향상되고 소자의 비용 및 부피의 증가가 없으며, 제어 알고리즘도 단순하다는 장점이 있다. In addition, the present invention has an advantage that the accuracy of the control is improved, the cost and the volume of the device are not increased, and the control algorithm is simple, since the information of the secondary side need not be transmitted to the primary side for the calculation.
또한, 출력전압 정보를 최적동작 탐지기에 인가하여, 초기동작 및 출력전압의 가변에도 동일한 효과를 볼 수 있으며, 실시간 제어를 수행하여 최적동작을 위한 기존 시행착오를 통한 데이터가 요구되지 않는 장점이 있다. In addition, by applying the output voltage information to the optimum motion detector, the same effect can be obtained even in the initial operation and the variable of the output voltage, and data is not required through the trial and error for the optimum operation by performing the real time control .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 LLC 컨버터를 이용하여 가변주파수로 동작 가능한 버스 컨버터의 블록다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터의 예시적인 회로도 및 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치의 블록다이어그램을 나타낸다.
도 3은 반파정류회로가 연결된 보조회로(a)와 전파정류회로가 연결된 보조회로(b)의 예시적인 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 보조회로가 생략된 LLC 컨버터를 이용하여 가변주파수로 동작하는 버스 컨버터의 예시적인 회로도 및 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치의 블록다이어그램을 나타낸다.
도 5는 스위칭 주파수에 따른 2차 측 정류 다이오드의 전류파형을 도시한다.
도 6a는 공진주파수가 스위칭주파수보다 높을 때 종래 기술에 따른 주요 파형을 나타내고, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치가 적용된 경우의 주요 파형을 나타낸다.
도 7a는 공진주파수가 스위칭주파수보다 낮을 때 종래 기술에 따른 주요 파형을 나타내고, 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치가 적용된 경우의 주요 파형을 나타낸다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터를 이용하여 가변주파수로 동작하는 버스컨버터의 블록도를 나타내고, 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터를 이용하여 가변주파수로 동작하는 버스 컨버터의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
1 is a block diagram of a bus converter operable at a variable frequency using an LLC converter in accordance with an embodiment of the present invention.
2 shows an exemplary circuit diagram of an LLC converter according to one embodiment of the present invention and a block diagram of an apparatus for operating a bus converter using an LLC converter at a variable frequency.
3 is an exemplary circuit diagram of an auxiliary circuit (b) to which a half-wave rectifying circuit is connected and a full-wave rectifying circuit is connected.
4 is an exemplary circuit diagram of a bus converter operating at a variable frequency using an LLC converter with an auxiliary circuit omitted in accordance with an embodiment of the present invention and a block diagram of an apparatus for operating a bus converter using an LLC converter at a variable frequency .
5 shows the current waveform of the secondary side rectifying diode according to the switching frequency.
FIG. 6A shows the main waveform according to the prior art when the resonance frequency is higher than the switching frequency, and FIG. 6B shows the main waveform when the apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 7A shows the main waveform according to the prior art when the resonance frequency is lower than the switching frequency, and FIG. 7B shows the main waveform when the apparatus according to the embodiment of the present invention is applied.
FIG. 8A is a block diagram of a bus converter operating at a variable frequency using an LLC converter according to an embodiment of the present invention. FIG. 8B is a block diagram schematically showing an internal structure of an LLC converter according to an embodiment of the present invention. .
9 is a flowchart illustrating a method of driving a bus converter operating at a variable frequency using an LLC converter according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. The terms used in this specification will be briefly described and the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Also, in certain cases, there may be a term selected arbitrarily by the applicant, in which case the meaning thereof will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term, not on the name of a simple term, but on the entire contents of the present invention.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자를 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다. When an element is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements, without departing from the spirit or scope of the present invention. Also, the terms "part," " module, "and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software . In addition, when a part is referred to as being "connected" to another part throughout the specification, it includes not only "directly connected" but also "connected with other part in between".
LLC 컨버터는 입력전압 대 출력전압 비율과 부하전류가 변동될 시에 스위칭 주파수를 가변하여 출력전압이 정전압이 되도록 제어할 수 있다. 부하전류가 작을 경우에는 스위칭주파수가 공진탱크의 주파수보다 높아져 전기에너지의 전달을 감소시키며, 반대의 경우에는 스위칭주파수가 공진탱크의 주파수보다 낮아짐에 따라 전기에너지의 전달을 증가시키며 제어할 수 있다.The LLC converter can control the output voltage to be a constant voltage by varying the switching frequency when the input voltage to output voltage ratio and the load current fluctuate. When the load current is low, the switching frequency is higher than that of the resonant tank to reduce the transfer of electric energy. In the opposite case, the switching frequency is lower than the resonant tank frequency.
명세서 전체에서 "영역-1"은 공진주파수보다 스위칭 주파수가 더 높은 구간을 의미하고, "영역-2"는 공진주파수보다 스위칭 주파수가 더 낮은 구간을 의미한다.In the specification, "region-1" means a section in which the switching frequency is higher than resonance frequency, and "region-2" means section in which the switching frequency is lower than resonance frequency.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 LLC 컨버터를 이용하여 가변주파수로 동작 가능한 버스 컨버터의 블록다이어그램을 나타낸다. 1 shows a block diagram of a bus converter operable at a variable frequency using an LLC converter in accordance with an embodiment of the present invention.
출력전압(Vout)은 버스 컨버터의 앞 단(예컨대, 입력단)에서 제어를 하여 일정한 전압을 유지하도록 하며, 출력 측 어플리케이션(예컨대, 부하 연결 상태 등)에 따라 추가적으로 출력전류도 제어될 수 있다. 컨버터의 제어부(Control Module)는 스위칭주파수와 공진주파수의 차이 정도를 검출할 수 있는 신호와 출력전압과의 내부 연산으로 실효전류가 최소가 되도록 하는 스위칭주파수를 고정 시비율로 출력할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치로 지칭될 수도 있다. The output voltage V out is controlled at the front end (e.g., input end) of the bus converter to maintain a constant voltage, and the output current can additionally be controlled according to the output side application (e.g., load connection state, etc.). The control module of the converter can internally calculate the output voltage and the signal capable of detecting the difference between the switching frequency and the resonance frequency, thereby outputting the switching frequency that minimizes the effective current at a fixed ratio. The controller according to an embodiment of the present invention may be referred to as an apparatus for operating a bus converter using an LLC converter at a variable frequency.
도 5는 스위칭 주파수에 따른 2차 측 정류 다이오드의 전류파형을 도시한다.5 shows the current waveform of the secondary side rectifying diode according to the switching frequency.
도 5는 전기에너지가 출력 측으로 전달되는 시간이 상이하더라도 출력전류는 동일해야 하므로 전류의 첨두치가 각기 다르게 되어 생기는 파형이다. 스위칭주파수가 공진탱크(6100)의 공진주파수와 같을 경우에는 점선의 파형을 보이며, 공진주파수보다 더 작은 경우에는 실선의 파형을 보이게 된다.5 is a waveform that is generated when the peak value of the current is different because the output current should be the same even when the electric energy is transferred to the output side at different times. When the switching frequency is equal to the resonance frequency of the
각각의 전류 첨두치 X1과 X2는 다음과 같이 구할 수 있다.Each current peak value X 1 and X 2 can be obtained as follows.
따라서, 실효전류와 전류 첨두치가 비례하므로, 영역-2에 위치하게 될 때에는 도통손실이 증가될 수 있다.Therefore, since the effective current and the current peak value are proportional, the conduction loss can be increased when it is located in the region-2.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터의 예시적인 회로도 및 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치의 블록다이어그램을 나타내고, 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터를 이용하여 가변주파수로 동작하는 버스컨버터의 블록도를 나타내고, 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.FIG. 2 shows an exemplary circuit diagram of an LLC converter according to an embodiment of the present invention and a block diagram of an apparatus for operating a bus converter using an LLC converter at a variable frequency, and FIG. 8A is a block diagram of an LLC FIG. 8B is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of an LLC converter according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 2 및 도 8a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치는 LLC 컨버터(6000)의 스위칭주파수의 추정을 위하여 사용될 제 1 전압과 제 2 전압을 연산하는 동작 탐지부(1000), 동작 탐지기에 의한 연산의 결과값을 필터링하기 위한 필터부(2000), 필터부(2000)에 의하여 필터링된 결과값과 기준전압을 연산하기 위한 연산부(3000), 연산부(3000)를 통하여 획득된 전압에 기초하여 스위칭주파수를 추정하기 위한 스위칭주파수 추정부(4000) 및 스위칭주파수 추정부(4000)에 의하여 추정된 스위칭주파수를 LLC 컨버터(6000)로 인가하기 위한 주파수 변조부(5000)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 8A, an apparatus for operating a bus converter using an LLC converter according to an exemplary embodiment of the present invention at a variable frequency includes a first voltage to be used for estimating a switching frequency of the
도 8b를 참조하면, LLC 컨버터(6000)는 인덕터와 커패시터로 구성된 공진탱크(6100), 입력전압을 연결 또는 차단 목적으로 삽입된 주 스위치(6200), 절연 및 승/강압 목적의 주 변압기 및 정류 목적의 다이오드로 구성될 수 있다.8B, the
이 때 스위칭주파수는 LLC 컨버터(6000)의 실효전류가 최소가 되도록 하는 주파수이고, LLC 컨버터(6000)를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치는 추정된 스위칭주파수에 따라 LLC 컨버터(6000)의 주 스위치(6200)가 동작될 수 있다.At this time, the switching frequency is a frequency that makes the effective current of the
본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터는 공진 인덕터와 공진 커패시터를 포함하는 공진탱크(6100), 공진탱크(6100)로의 입력 전압의 공급 또는 차단을 위한 복수개의 주 스위치(6200)들 및 1차측 권선과 2차측 권선을 포함하는 주 변압기를 포함할 수 있고, 복수개의 주 스위치(6200)들에는 제1스위치(6210) 및 제2스위치(6220)가 포함할 수 있다.An LLC converter according to an embodiment of the present invention includes a
또한, 주 변압기에는 제 1 전압과 제 2 전압을 측정하기 위한 제 3 권선의 보조회로(7000)가 연결될 수 있다.Also, the
LLC 컨버터(6000)에서 주 스위치 M1 (6200)이 온(on)되면 입력 측 전류는 주 변압기의 1차 측 코일에 인가되어 자기장이 형성된다. 이로 인해 2차 측 코일에 자기장이 유도되며, 2차 코일에 유도된 전류는 2차 측 다이오드(D1)가 온(on)이 됨에 따라 자화 인덕턴스 전류가 출력전압에 의해 선형적으로 증가하며, 공진 인덕터의 전류(ILr)와 자화 인덕턴스의 전류(ILm)의 차이만큼 권수비(turn ratio)에 의해 출력 측으로 전기에너지가 전달된다. 주 스위치 M1 (6200)이 오프(off)되면 교번 동작하는 주 스위치 M2(6200)가 온(on) 되며, 2차 측에서는 타 다이오드(D2)가 도통되어 상기 방식과 동일한 동작을 수행할 수 있다.When the
2차 측 주 변압기의 양단 전압(Vsec1,Vsec2) 또는 보조회로(7000)에 위치한 변압기의 양단 전압(Vtr)은 최적동작 시, 절대 값이 출력전압과 비례하는 값으로 고정되며 주 스위치(6200)의 동작에 따라 변압기 특성상 구형파의 교류전압이 형성될 수 있다. The voltage at both ends (V sec1 , V sec2 ) of the secondary main transformer or the voltage across both ends (V tr ) of the transformer located at the
주 스위치 M1 또는 M2(6200, 6210, 6220)가 온(ON)인 상황에서 공진 인덕터와 공진 커패시터에 의한 공진전류가 0A에 도달하는 상황이 존재할 경우, 추가적인 도통손실을 야기하는 조건인 2차 측의 다이오드(D1 또는 D2)가 모두 턴-오프 되며 다이오드의 접합-커패시턴스와 1차 측의 공진탱크(6100) 소자가 공진을 하게 되어, 주 변압기에서도 출력전압에서 2차 측에 위치한 다이오드의 역전압의 차이가 관측되어 이를 통해 최적동작 달성 여부에 대한 확인이 가능할 수 있다.If there is a situation in which the resonance inductance of the resonant inductor and the resonant capacitor reaches 0A under the condition that the main switch M 1 or
도 3은 (a)반파 정류회로(7100)가 연결된 보조회로(7000)와 (b)전파 정류회로(7200)가 연결된 보조회로(7000)의 예시적인 회로도이다.3 is an exemplary circuit diagram of an
본 발명의 일 실시예에 따른 보조회로(7000)는 다이오드를 포함하는 반파 정류회로(7100) 또는 4개의 다이오드들이 포함되어 구성된 전파 정류회로(7200)를 포함할 수 있고, 주 변압기의 2차측에 포함된 제1다이오드(6310) 또는 제2다이오드(6320)의 양 단 전압의 차에 비례하는 전압이 제 3 권선의 양 단으로 전달되며, 제 3 권선의 전압에 기초하여 제 1 전압 및 제 2 전압이 측정될 수 있다.The
보조회로(7000)는 2차 측의 각 다이오드(D1 또는 D2)(6310, 6320)) 양 단 전압의 차에 비례하는 전압이 보조 권선 양 단(Vtr)으로 전달되며, 보조회로(7000) 변압기의 제3권선전압(Vtr)은 다이오드(Dtr) 또는 4개의 다이오드(Dtr1, Dtr2, Dtr3, Dtr4)로 정류회로(7100 또는 7200)를 구성하여 전파시켜 비교대상이 양의 전압이 되도록 하며, 저항(Rpeak)과 커패시터(Cpeak)를 활용한 첨두치검출기(Peak Detector)회로(7110, 7120)의 전압(Vpeak)을 통하여 출력전압을 간접적으로 알 수 있다.The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 보조회로(7000)가 생략된 LLC 컨버터를 이용하여 가변주파수로 동작하는 버스 컨버터의 예시적인 회로도 및 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치의 블록다이어그램을 나타낸다.4 is an exemplary circuit diagram of a bus converter operating at a variable frequency using an LLC converter in which the
본 발명의 일 실시예에 따른 보조회로(7000)가 연결되지 않는 LLC 컨버터(6000)를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치의 제1전압은 주 변압기의 2차측에 포함된 제1다이오드(6310) 또는 제2다이오드(6320)의 전압 측정값일 수 있고, 제2전압은 주 변압기의 출력 전압 측정값일 수 있으며, 제1전압, 제2전압 및 기준전압에 기초하여 스위칭주파수가 추정될 수 있다.The first voltage of the device for operating the bus converter using the
이 때, 2차 측의 다이오드 양 단의 전압이 2배의 출력전압으로 유지되는 시간이 각각 반주기가 되도록 스위칭 주파수를 제어하여 공진시간을 제거함으로써 공진주파수를 추종할 수 있고, 이를 활용하여 최적동작탐지기(Optimal Operation Detection)에서는 입력된 두 전압을 비교기를 이용하여 구형파의 출력신호를 내보낸다.At this time, the resonance frequency can be tracked by eliminating the resonance time by controlling the switching frequency so that the voltage at both ends of the secondary side diode is kept at twice the output voltage, so that the resonance frequency can be tracked. In the detector (Optimal Operation Detection), a square wave output signal is outputted by using a comparator.
비교기 출력은 필터부(2000)를 거쳐 직류전압으로 변환시키며, 출력된 직류전압은 비교기의 최대 출력 전압의 1/2배인 Vduty *를 추종하도록 피드백을 걸어주게 된다. 이는 다이오드 D1을 통해 흐르는 전류의 시간이 공진주기의 1/2배가 되도록 제어하는 것을 의미하며, 자연스럽게 다이오드 D2도 동일한 시간동안 전류가 흐르도록 한다. 최종적으로는 주파수 변조부(5000)에서 펄스-주파수변조(PFM: Pulse Frequency Modulation)로 주 스위치(6200)를 구동시키며, 전기에너지가 출력 측으로 충분히 전달되어 정상상태로 진입하면 LLC 컨버터(6000)는 고정주파수 및 고정 시비율로 버스컨버터처럼 동작하게 된다.The comparator output is converted into a DC voltage via the
본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터(6000)를 이용하여 가변주파수로 동작하는 버스 컨버터의 주 변압기의 2차측 구조는 한 주기 내에서 두 번의 전기에너지를 전달할 수 있는 Double-Ended 방식일 수 있으나, 이에 한정하지 않고 다른 형태로 특정 전압(예컨대, Vsignal, Vout 등)을 검출하여 적용할 수 있다.The secondary structure of the main transformer of the bus converter operating at the variable frequency using the
도 6a는 공진주파수가 스위칭주파수보다 높을 때 종래 기술에 따른 주요 파형을 나타내고, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치가 적용된 경우의 주요 파형을 나타낸다. 도 7a는 공진주파수가 스위칭주파수보다 낮을 때 종래 기술에 따른 주요 파형을 나타내고, 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치가 적용된 경우의 주요 파형을 나타낸다.FIG. 6A shows the main waveform according to the prior art when the resonance frequency is higher than the switching frequency, and FIG. 6B shows the main waveform when the apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 7A shows the main waveform according to the prior art when the resonance frequency is lower than the switching frequency, and FIG. 7B shows the main waveform when the apparatus according to the embodiment of the present invention is applied.
도 6a를 참조하면, 공진주파수가 스위칭주파수보다 높을 때에는 2차 측의 다이오드에 흐르는 전류가 0A에 도달한 후, 반대쪽 다이오드가 도통하게 되므로 소프트 커뮤테이션(soft commutation) 효과를 볼 수 있다. 그러나 전력전달이 이뤄지지 않는 구간 동안 주 스위치(6200)에서는 자화 인덕턴스의 전류량만큼 순환전류에 의한 도통 손실이 증가되며, 2차 측 다이오드에서의 실효전류도 증가하게 되어 도통손실을 야기할 수 있다. 반대로 도 7a를 참조하면, 공진주파수가 스위칭주파수보다 작을 때에는 주 스위치(6200)에서의 순환전류에 의한 도통 손실을 최소화할 수 있으나, 턴-오프 시에 흐르는 전류 크기가 크기 때문에 스위칭 손실이 증가한다. 또한 2차 측 다이오드에서도 하드 커뮤테이션(hard commutation)이 발생되어 다이오드의 역회복 손실을 유발할 수 있다.Referring to FIG. 6A, when the resonance frequency is higher than the switching frequency, a soft commutation effect can be obtained since the current flowing through the diode on the secondary side reaches 0A and the diode on the opposite side is conductive. However, in the
본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터를 이용하여 가변주파수로 동작하는 버스 컨버터에 의하면 소자의 허용오차가 존재하더라도 실시간 제어를 수행하여 공진주파수와 동일한 스위칭주파수로 LLC 컨버터(6000)를 동작시켜 도 6(b) 또는 도 7(b)의 파형과 같이 도통 손실과 스위칭 손실이 최소화될 수 있다.According to the bus converter operating at the variable frequency using the LLC converter according to the embodiment of the present invention, the
도 9은 LLC 컨버터(6000)를 이용하여 가변주파수로 동작하는 버스 컨버터의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of driving a bus converter operating at a variable frequency using the
본 발명의 다른 실시예로 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 방법이 제공될 수 있다.In another embodiment of the present invention, a method for operating a bus converter using an LLC converter at a variable frequency can be provided.
본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 방법은 LLC 컨버터(6000)의 스위칭주파수의 추정을 위하여 사용될 제 1 전압과 제 2 전압을 연산하는 단계(S1000), 연산의 결과값을 필터링하는 단계(S2000), 필터링된 결과값과 기준전압을 연산하는 단계(S3000), 연산을 통하여 획득된 전압에 기초하여 스위칭주파수를 추정하는 단계(S4000) 및 추정된 스위칭주파수를 LLC 컨버터(6000)로 인가하기 위하여 주파수를 변조하는 단계(S5000)를 포함할 수 있다.A method for operating a bus converter using an LLC converter according to an exemplary embodiment of the present invention at a variable frequency includes a step S1000 of calculating a first voltage and a second voltage to be used for estimating a switching frequency of the
본 발명의 일 실시예에 따른 방법과 관련하여서는 전술한 장치에 대한 내용이 적용될 수 있다. 따라서, 방법과 관련하여, 전술한 장치에 대한 내용과 동일한 내용에 대하여는 설명을 생략하였다.The contents of the above-described apparatus can be applied in connection with the method according to an embodiment of the present invention. Therefore, the description of the same contents as those of the above-mentioned apparatus has been omitted in connection with the method.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. One embodiment of the present invention may also be embodied in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as program modules, being executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer-readable medium may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes any information delivery media, including computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
1000: 동작 탐지부
2000: 필터부
3000: 연산부
4000: 스위칭주파수 추정부
5000: 주파수 변조부
6000: LLC 컨버터
6100: 공진탱크
6200: 주 스위치
6210: 제1스위치
6220: 제2스위치
6310: 제1다이오드
6320: 제2다이오드
7000: 보조회로
7100: 반파 정류회로
7200: 전파 정류회로
7110, 7120: 첨두치 검출기 회로1000: motion detection unit
2000:
3000:
4000: Switching frequency estimating unit
5000: frequency modulation section
6000: LLC Converter
6100: resonance tank
6200: Main switch
6210: First switch
6220: Second switch
6310: First diode
6320: Second diode
7000: Auxiliary circuit
7100: Half-wave rectification circuit
7200: Full wave rectification circuit
7110, 7120: peak detector circuit
Claims (11)
상기 LLC 컨버터의 스위칭주파수의 추정을 위하여 사용될 제 1 전압과 제 2 전압을 연산하는 동작 탐지부;
상기 동작 탐지부에 의한 연산의 결과값을 필터링하기 위한 필터부;
상기 필터부에 의하여 필터링된 결과값과 기준전압을 연산하기 위한 연산부;
상기 연산부를 통하여 획득된 전압에 기초하여 상기 스위칭주파수를 추정하기 위한 스위칭주파수 추정부; 및
상기 스위칭주파수 추정부에 의하여 추정된 스위칭주파수를 상기 LLC 컨버터로 인가하기 위한 주파수 변조부;를 포함하고,
상기 LLC 컨버터는 1차측 권선과 2차측 권선을 포함하는 주 변압기를 포함하며,
상기 스위칭주파수는 상기 LLC 컨버터의 실효전류가 최소가 되도록 하는 주파수이고,
상기 제 1 전압은 상기 주 변압기의 2차측에 포함된 제 1 다이오드 또는 제 2 다이오드의 전압 측정값이고, 상기 제 2 전압은 상기 주 변압기의 출력 전압 측정값이며,
상기 제 1 전압, 제 2 전압 및 상기 기준전압에 기초하여 상기 스위칭주파수가 추정되고, 상기 추정된 스위칭주파수에 따라 상기 LLC 컨버터의 주 스위치가 동작되는 것을 특징으로 하는 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치.
An apparatus for operating a bus converter using an LLC converter at a variable frequency,
An operation detecting unit for calculating a first voltage and a second voltage to be used for estimating the switching frequency of the LLC converter;
A filter unit for filtering a result of the operation by the motion detection unit;
A calculation unit for calculating a resultant value filtered by the filter unit and a reference voltage;
A switching frequency estimating unit for estimating the switching frequency based on the voltage obtained through the calculating unit; And
And a frequency modulator for applying the switching frequency estimated by the switching frequency estimator to the LLC converter,
The LLC converter includes a main transformer including a primary winding and a secondary winding,
Wherein the switching frequency is a frequency at which the effective current of the LLC converter is minimized,
Wherein the first voltage is a voltage measurement value of a first diode or a second diode included in a secondary side of the main transformer and the second voltage is an output voltage measurement value of the main transformer,
Wherein the switching frequency is estimated based on the first voltage, the second voltage and the reference voltage, and the main switch of the LLC converter is operated according to the estimated switching frequency. Frequency.
상기 LLC 컨버터는,
공진 인덕터와 공진 커패시터를 포함하는 공진탱크; 및
상기 공진탱크로의 입력 전압의 공급 또는 차단을 위한 복수개의 주 스위치들을 포함하고,
상기 복수개의 주 스위치들에는 제 1 스위치 및 제 2 스위치가 포함되며,
상기 주 변압기에는 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압을 측정하기 위한 제 3 권선의 보조회로가 연결 가능한 것을 특징으로 하는 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치.
The method according to claim 1,
The LLC converter includes:
A resonance tank including a resonance inductor and a resonance capacitor; And
And a plurality of main switches for supplying or interrupting an input voltage to the resonant tank,
Wherein the plurality of main switches include a first switch and a second switch,
And an auxiliary circuit of a third winding for measuring the first voltage and the second voltage may be connected to the main transformer.
상기 보조회로는 다이오드를 포함하는 반파정류회로 또는 복수개의 다이오드들이 포함되어 구성된 전파정류회로를 포함하고,
상기 주 변압기의 2차측에 포함된 제 1 다이오드 또는 제 2 다이오드의 양 단 전압의 차에 비례하는 전압이 상기 제 3 권선의 양 단으로 전달되며, 상기 제 3 권선의 전압에 기초하여 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압이 측정되는 것을 특징으로 하는 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the auxiliary circuit includes a half-wave rectifying circuit including a diode or a full-wave rectifying circuit including a plurality of diodes,
Wherein a voltage proportional to a difference between both terminals of a first diode or a second diode included in a secondary side of the main transformer is transferred to both ends of the third winding, And the second voltage is measured. A device for operating a bus converter using an LLC converter, the variable converter comprising:
상기 주 변압기의 2차측 구조는 한 주기 내에서 두 번의 전기에너지를 전달할 수 있는 Double-Ended 방식인 것을 특징으로 하는 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the secondary structure of the main transformer is a double-ended type that can transfer two electrical energy within one cycle. The apparatus for operating a bus converter using an LLC converter at a variable frequency.
상기 LLC 컨버터의 스위칭주파수의 추정을 위하여 사용될 제 1 전압과 제 2 전압을 연산하는 단계;
상기 연산의 결과값을 필터링하는 단계;
상기 필터링된 결과값과 기준전압을 연산하는 단계;
상기 연산을 통하여 획득된 전압에 기초하여 상기 스위칭주파수를 추정하는 단계; 및
상기 추정된 스위칭주파수를 상기 LLC 컨버터로 인가하기 위하여 주파수를 변조하는 단계;를 포함하고,
상기 LLC 컨버터는 1차측 권선과 2차측 권선을 포함하는 주 변압기를 포함하며,
상기 스위칭주파수는 상기 LLC 컨버터의 실효전류가 최소가 되도록 하는 주파수이고,
상기 제 1 전압은 상기 주 변압기의 2차측에 포함된 제 1 다이오드 또는 제 2 다이오드의 전압 측정값이고, 상기 제 2 전압은 상기 주 변압기의 출력 전압 측정값이며,
상기 제 1 전압, 제 2 전압 및 상기 기준전압에 기초하여 상기 스위칭주파수가 추정되고, 상기 추정된 스위칭주파수에 따라 상기 LLC 컨버터의 주 스위치가 동작되는 것을 특징으로 하는 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 방법.
A method for operating a bus converter using an LLC converter at a variable frequency,
Computing a first voltage and a second voltage to be used for estimation of the switching frequency of the LLC converter;
Filtering the result of the operation;
Calculating the filtered result value and a reference voltage;
Estimating the switching frequency based on the voltage obtained through the operation; And
Modulating the frequency to apply the estimated switching frequency to the LLC converter,
The LLC converter includes a main transformer including a primary winding and a secondary winding,
Wherein the switching frequency is a frequency at which the effective current of the LLC converter is minimized,
Wherein the first voltage is a voltage measurement value of a first diode or a second diode included in a secondary side of the main transformer and the second voltage is an output voltage measurement value of the main transformer,
Wherein the switching frequency is estimated based on the first voltage, the second voltage and the reference voltage, and the main switch of the LLC converter is operated according to the estimated switching frequency. Frequency.
상기 LLC 컨버터는,
공진 인덕터와 공진 커패시터를 포함하는 공진탱크; 및
상기 공진탱크로의 입력 전압의 공급 또는 차단을 위한 복수개의 주 스위치들을 포함하고,
상기 복수개의 주 스위치들에는 제 1 스위치 및 제 2 스위치가 포함되며,
상기 주 변압기에는 상기 제 1 전압과 상기 제 2 전압을 측정하기 위한 제 3 권선의 보조회로가 연결 가능한 것을 특징으로 하는 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 방법.
The method according to claim 6,
The LLC converter includes:
A resonance tank including a resonance inductor and a resonance capacitor; And
And a plurality of main switches for supplying or interrupting an input voltage to the resonant tank,
Wherein the plurality of main switches include a first switch and a second switch,
Wherein the main transformer is connected to an auxiliary circuit of a third winding for measuring the first voltage and the second voltage.
상기 보조회로는 다이오드를 포함하는 반파정류회로 또는 4개의 다이오드들이 포함되어 구성된 전파정류회로를 포함하고,
상기 주 변압기의 2차측에 포함된 제 1 다이오드 또는 제 2 다이오드의 양 단 전압의 차에 비례하는 전압이 상기 제 3 권선의 양 단으로 전달되며, 상기 제 3 권선의 전압에 기초하여 상기 제 1 전압 및 상기 제 2 전압이 측정되는 것을 특징으로 하는 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the auxiliary circuit includes a half-wave rectifying circuit including a diode or a full-wave rectifying circuit including four diodes,
Wherein a voltage proportional to a difference between both terminals of a first diode or a second diode included in a secondary side of the main transformer is transferred to both ends of the third winding, And the second voltage is measured. A method for operating a bus converter using an LLC converter at a variable frequency.
상기 주 변압기의 2차측 구조는 한 주기 내에서 두 번의 전기에너지를 전달할 수 있는 Double-Ended 방식인 것을 특징으로 하는 LLC 컨버터를 이용한 버스 컨버터를 가변주파수로 동작시키기 위한 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the secondary structure of the main transformer is a double-ended type in which two electrical energy can be transmitted within one cycle. The method for operating a bus converter using an LLC converter at a variable frequency.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160035152A KR101796376B1 (en) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | The method and apparatus which bus converter operation with variable switching frequency employing llc converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160035152A KR101796376B1 (en) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | The method and apparatus which bus converter operation with variable switching frequency employing llc converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20170110854A KR20170110854A (en) | 2017-10-12 |
KR101796376B1 true KR101796376B1 (en) | 2017-12-01 |
Family
ID=60141299
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020160035152A KR101796376B1 (en) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | The method and apparatus which bus converter operation with variable switching frequency employing llc converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101796376B1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI671984B (en) * | 2018-11-14 | 2019-09-11 | 群光電能科技股份有限公司 | Power supply device |
JP7273661B2 (en) * | 2019-09-02 | 2023-05-15 | 株式会社東芝 | Electric vehicle power supply |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015055139A1 (en) | 2013-10-17 | 2015-04-23 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Apparatus and method for high efficiency resonant converters |
-
2016
- 2016-03-24 KR KR1020160035152A patent/KR101796376B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015055139A1 (en) | 2013-10-17 | 2015-04-23 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Apparatus and method for high efficiency resonant converters |
US20150109824A1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | Futurewei Technologies, Inc. | Apparatus and Method for High Efficiency Resonant Converters |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
A.K.S. Bhat et al. "Analysis and Design of a Parallel Resonant Converter with the Resonating Capacitor on a Tertiary Winding". IEEE. 1993. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20170110854A (en) | 2017-10-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9973094B2 (en) | Power converter and power conversion method | |
US9294001B2 (en) | Power converter with dead-time control function | |
US8625311B2 (en) | Switching power supply apparatus including a plurality of switching elements | |
US9577546B2 (en) | Power converter with self-driven synchronous rectifier control circuitry | |
US8988901B2 (en) | Switching power supply device | |
JP4671019B2 (en) | Multi-output DC-DC converter | |
CN103178719B (en) | Multi-voltage power supply | |
KR102116705B1 (en) | Converter and driving method thereof | |
US20170288554A1 (en) | Power Converter And Power Conversion Method | |
US5508904A (en) | Switching regulator having superimposing chopping-wave voltage forming circuit | |
US8335092B2 (en) | Isolated switching power supply apparatus | |
US11955894B2 (en) | Quasi-resonant auto-tuning controller | |
CN103580493A (en) | Novel high power converter architecture | |
US8416597B2 (en) | Control device for rectifiers of switching converters | |
CN103580492A (en) | Novel high power converter architecture | |
US9935547B2 (en) | System and method for a switched-mode power supply | |
US20060062024A1 (en) | Switching power supply | |
US20170155325A1 (en) | Resonant power supply device | |
JP5194600B2 (en) | Switching power supply | |
KR101796376B1 (en) | The method and apparatus which bus converter operation with variable switching frequency employing llc converter | |
TWI828647B (en) | Active clamp circuit and power apparatus | |
KR101492620B1 (en) | Phase-shift full-bridge converter | |
TWI411214B (en) | Quasi-resonant systems and methods with multi-mode control | |
KR20120010636A (en) | Boost converter | |
US11594948B2 (en) | Reduced power consumption for LLC resonant converter under light load |
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 |