KR101877019B1 - Smart Turn-onLLC Converter for ZVS(Zero-Voltage-Switching) - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 공진형 컨버터 방식으로 가장 각광받고 있는 LLC 공진형 컨버터에서 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터에 관한 것이다. 무엇보다 LLC 공진형 컨버터의 1차측 또는 2차측 전류센서의 전류 정보, 제1,2 분압저항으로 출력전압의 전압 정보 및 전류 연속 및 전류 불연속 검출부(CCM/DCM 검출부)로부터 변압기 스위치 전류 연속(CCM: Continuous CurrentMode) 및 전류 불연속(DCM: Discontinuous CurrentMode)의 정보를 검출하여 스마트(Smart)하게 영전압 스위칭을 할 수 있는 컨버터에 관한 것이다.The present invention relates to an LLC converter of a smart turn-on type for zero voltage switching in an LLC resonant converter, which is most popular in the resonant converter type. The current information of the primary side or secondary side current sensor of the LLC resonant converter, the voltage information of the output voltage to the first and second voltage dividing resistors, and the continuity of the transformer switch current from the current continuous and current discontinuity detecting portion (CCM / DCM detecting portion) (Continuous Current Mode) and DCM (Discontinuous Current Mode), thereby performing a smart zero voltage switching.
LLC 공진형 컨버터는 최근 전원공급장치로 가장 각광받고 있다. 무엇보다 변압기에서 누설 인덕터(Llk) - 자화 인덕터(Lm) - 공진 커패시터의 공진으로 인하여 안정적으로 영전압 스위칭[ZVS(Zero-Voltage-Switching)]이 이루어지는 장점이 있기에 다양한 전원공급장치로 활발하게 연구 및 적용이 되고 있다.LLC resonant converter is the most popular power supply in recent years. ZVS (Zero-Voltage-Switching) can be stably performed due to the resonance of the leakage inductor (Llk) - magnetizing inductor (Lm) - resonant capacitor in the transformer. And has been applied.
관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0004655호, 공개일 2018.01.12.(이하 [특허문헌1]이라함)에서는 하이브리드 풀브리지 LLC 컨버터 및 그 구동방법에 대하여 공개하였다. 상기 [특허문헌1]에서는 입력전압을 공급하는 입력 커패시터와 배터리 사이에 전엽 변환을 수행컨버터이며, 제1,2 풀브릿지 LLC 컨버터에서 제1,2 변압기의 입력단은 병렬로 연결되며 상기 제1,2 변압기의 출력단은 직렬로 연결된 것을 특징으로 한다.A related art prior art document discloses a hybrid full bridge LLC converter and a driving method thereof in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2018-0004655 and Publication Date 2018.01.12 (hereinafter referred to as "
또 다른 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0003122호, 공개일 2018.01.09.(이하 [특허문헌2]이라함)에서는 인터리브드 LLC 공진형 컨버터 및 그 제어방법을 제안하였다. 상기 [특허문허2]에서는 풀브리지 회로로 구성된 LLC 공진형 컨버터가 N개 병렬로 운전하며, 전력을 부하에 공급하는 공진형 컨버터 및 그 제어방식에 대하여 공개하였다.As another prior art, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2018-0003122, Publication Date 2018.01.09 (hereinafter referred to as "Patent Document 2") proposes an interleaved LLC resonant converter and a control method thereof. [Patent Reference 2] discloses a resonant converter that operates in parallel with N LLC resonant converters constituted by a full bridge circuit and supplies power to a load, and a control method thereof.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1304777호, 공고일 2013. 09. 05.(이하 [특허문헌1]이라함)에서는 넓은 입력전압 제어범위를 갖는 직류-직류 컨버터를 공개하였다. 상기 [특허문헌1]에서는 넓은 입력범위를 갖는 태양전지에서 발생된 전기에너지를 부하에 전달하기 위하여 인터리브드 플라이백 컨버터(Interleaved Flyback Converter)와 LLC 공진형 컨버터를 결합시켜 넓은 입력전압 범위에서 안정적인 출력 전압을 생성시키는 직류-직류 컨버터를 공개하였다.In addition, a DC-DC converter having a wide input voltage control range is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1304777, Announcement 2013. 09. 05 (hereinafter referred to as Patent Document 1).
하지만, 상기 [특허문헌1] 내지 [특허문헌3]에서는 LLC 공진형 컨버터를 제안하였지만, 부하에 가변에 따른 영전압 스위칭 범위를 확장시키지 못한 문제점이 있었다.However, although the LLC resonant converter is proposed in the
본 발명에서는 변압기에서 누설 인덕터(Llk) - 자화 인덕터(Lm) - 공진 커패시터의 공진가 공진하는 LLC 컨버터에서 1차측 또는 2차측 전류센서의 전류 정보, 제1,2 분압저항으로 출력전압의 전압 정보 및 전류 연속 및 전류 불연속 검출부(CCM/DCM 검출부)로부터 변압기 스위치 전류 연속(CCM: Continuous CurrentMode) 및 전류 불연속(DCM: Discontinuous CurrentMode)의 정보를 검출하여 스마트(Smart) 턴온(Turn on) 구동부(160)을 통하여 영전압 스위칭(Zero-Voltage-Switching)을 수행하는 컨버터를 제안하고자 한다.In the present invention, in the LLC converter in which the leakage inductor (Llk) - the magnetizing inductor (Lm) - resonant capacitor of the resonant capacitor resonates, current information of the primary or secondary current sensor, voltage information of the output voltage to the first and second voltage dividing resistors, A Smart turn-on
본 발명에서는 과제의 해결 수단을 위하여 (1)제1,2 분압저항으로부터 출력전압의 전압 정보를 검출 받아 출력전압 제어부(150)를 이용하여 출력전압을 제어하고, (2)LLC 공진형 컨버터의 1차측 또는 2차측 전류센서의 전류 정보를 검출 받아 전류 제어부(170)를 이용하여 전류를 제어하고, (3)스마트(Smart) 턴온(Turn on) 구동부(160)를 이용하여 주 스위치가 중부하(Heavy Load)만이 아니라 경부하(Light Load)에서도 영전압 스위칭(Zero-Voltage-Switching)을 수행하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.In order to solve the problems in the present invention, (1) the voltage information of the output voltage is detected from the first and second voltage dividing resistors and the output voltage is controlled using the
본 발명에서는 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터를 통하여 첫째, 부하(Load)가 중부하(Heavy Load)만이 아니라 경부하(Light Load)에서도 안정적으로 영전압 스위칭을 수행하여 효율이 증가하며, 둘째, 주 스위치에 흐르는 전류 연속(CCM: Continuous CurrentMode) 및 전류 불연속(DCM: Discontinuous CurrentMode)의 정보를 검출하여 항상 영전압 스위칭을 수행하는 상승된 효과가 있다.In the present invention, through the LLC converter of the smart turn-on type for zero voltage switching, first, the load is stable not only in the heavy load but also in the light load, the efficiency is increased by performing the zero voltage switching Second, there is an increased effect of always performing zero voltage switching by detecting information of a continuous current mode (CCM) and a discontinuous current mode (DCM) flowing in the main switch.
도 1은 기존의 일반적인 LED용 전원장치
도 2는 평균전류 제어방식의 입력단 역률개선컨버터
도 3은 피크전류 제어방식의 입력단 역률개선컨버터
도 4는 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터
도 5는 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터
도 6은 배전압(Voltage-Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터
도 7은 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터의 세부회로(제1 실시예)
도 8은 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터의 세부회로(제2 실시예)
도 9는 제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터의 세부회로(제1 실시예)
도 10은 제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터의 세부회로(제2 실시예)
도 11은 제안된 배전압(Voltage-Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터의 세부회로(제1 실시예)
도 12는 제안된 배전압(Voltage-Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터의 세부회로(제2 실시예)
도 13은 제안된 LLC 컨버터의 주요 파형
도 14는 제1 전압제어기 형태
도 15는 제2 전압제어기 형태1 shows a conventional LED power supply device
Fig. 2 is a graph showing the relationship between the average current-
Fig. 3 is a graph showing the relationship between the input power factor improving converter
FIG. 4 is a block diagram of a forward rectification type LLC converter
FIG. 5 is a block diagram of a full-bridge rectification type LLC converter
FIG. 6 is a circuit diagram of a voltage-Doubler rectification type LLC converter
7 is a detailed circuit (first embodiment) of the LLC converter of the proposed forward rectification type.
8 is a detailed circuit (second embodiment) of the LLC converter of the proposed forward rectification type.
9 is a detailed circuit (first embodiment) of the proposed LLC converter of the full-bridge rectification type.
10 is a detailed circuit (second embodiment) of the proposed LLC converter of a full-bridge rectification type.
11 is a detailed circuit diagram of the LLC converter of the proposed voltage-Doubler rectification method (first embodiment)
12 is a detailed circuit (second embodiment) of the LLC converter of the proposed voltage-Doubler rectification type.
13 is a graph showing the relationship between the main waveform of the proposed LLC converter
Figure 14 shows a first voltage controller type
15 shows a second voltage controller type
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 기존의 일반적인 LED용 전원장치를 나타낸다.1 shows a conventional power supply device for a general LED.
상기 기존의 일반적인 LED용 전원장치를 나타낸다. 교류전원(10)은 입력단 정류 다이오드(20)을 통하여 정류되며, 역률개선 컨버터부(100)와 DC-DC 컨버터부(120)에 의해서 LED 그룹(Group)(300)에 전원을 공급하는 것이 일반적이다.And shows the conventional power supply device for general LED. The
상기 역률개선 컨버터부(100)는 입력단에 제1 전류센서(41)와 상기 역률개선 컨버터부(100) 내부의 전류를 검출하는 제2 전류센서(42) 및 상기 역률개선 컨버터부(100)는 출력단 제1,2 분압저항(109,110)으로부터 전류 및 전압 정보를 바탕으로 역률개선 컨버터 제어부(103)는 상기 역률개선 컨버터부(100)의 스위치를 제어한다.The power factor improving
또한, DC-DC 컨버터부(120)의 출력단에 제3,4 분압저항(129,130) 및 제3 전류센서(43)로부터 상기 DC-DC 컨버터부(120)의 출력 전압 및 전류 정보를 검출하고, DC-DC 컨버터 제어부(123)를 통하여 상기 DC-DC 컨버터부(120)의 스위치를 제어한다.The output voltage and current information of the DC-
도 2는 평균전류 제어방식의 입력단 역률개선컨버터를 나타낸다. 평균전류 제어방식은 입력단에 제1 전류센서(41)와 역률개선 컨버터부(100)의 접지단에 흐르는 전류를 검출하는 제2 전류센서(42)로 전류정보를 검출하며, 출력전압을 검출하는 제1,2 분압저항(Rd1,Rd2)으로부터 출력 전압을 검출하며, 제1 전압 오차 비교기(54), 곱셈기(53) 및 제1 전류 오차 비교기(51)를 이용하여 입력전류(Ii)가 인덕터 전류(IL)에 평균전류(Iave)로 제어하는 역률개선 방법이다.2 shows an input power factor improving converter of an average current control type. In the average current control method, current information is detected by a first
도 3은 피크전류 제어방식의 입력단 역률개선컨버터를 나타낸다. 피크전류 제어방식은 입력단에 제1 전류센서(41)와 역률개선 컨버터부(100)의 역률개선 스위치(32) 하단에 흐르는 전류를 검출하는 제2 전류센서(42)로 전류정보를 검출하며, 출력전압을 검출하는 제1,2 분압저항(Rd1,Rd2)으로부터 출력 전압을 검출하며, 제2 전압 오차 비교기(64), 곱셈기(63) 및 제2 전류 오차 비교기(61)를 이용하여 입력전류(Ii)가 인덕터 전류(IL)에 피크값에 추종하도록 제어하는 역률개선 방법이다.3 shows an input power factor improving converter of a peak current control type. The peak current control method detects current information by a first
도 4는 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터를 나타낸다.4 shows an LLC converter of a forward rectification type.
상기 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(Llk)(207) - 변압기 1차측 권선(206-1)의 인덕터가 공진하며, 포워드 타입 정류부(310)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식이다.The LLC converter of the forward rectification type includes a resonant capacitor 205 -
도 5는 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터를 나타낸다.5 shows an LLC converter of a full-bridge rectification type.
상기 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(Llk)(207) - 변압기 1차측 권선(206-1)의 인덕터가 공진하며, 풀브리지 타입 정류부(320)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식이다.The LLC converter of the full bridge rectification type includes a resonant capacitor 205 -leakage inductor Llk (207) at both ends of a lower switch 203-3 of a half bridge switch 203 -a primary winding of a transformer The inductor of the LED group (Group 1) 206-1 resonates and supplies electric energy to the LED group (Group) 300 through the full bridge
도 6은 배전압(Voltage-Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터를 나타낸다.6 shows an LLC converter of a voltage-doubler rectification type.
상기 배전압(Voltage-Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(Llk)(207) - 변압기 1차측 권선(206-1)의 인덕터가 공진하며, 배전압 타입 정류부(330)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식이다.The LLC converter of the voltage-Doubler rectification type includes a resonant capacitor 205 -leakage inductor Llk (207) at both ends of a lower switch (203-3) of the half bridge switch (203) The inductor of the LED group (Group 1) 206-1 is resonated, and the electric energy is supplied to the LED group (Group) 300 through the double voltage
도 7은 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터의 세부회로(제1 실시예)를 나타낸다.7 shows a detailed circuit (first embodiment) of the LLC converter of the proposed forward rectification type.
상기 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(Llk)(207) - 변압기 1차측 권선(206-1)의 인덕터가 공진하며, 포워드 타입 정류부(310)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식이다.The LLC converter of the proposed forward rectification type includes a resonant capacitor 205 -leakage inductor Llk (207) and a transformer primary winding (207) at both ends of a lower switch (203-3) of a half bridge switch 206-1 are resonated and electric energy is supplied to the
무엇보다 주 스위치가 중부하(Heavy Load)만이 아니라 경부하(Light Load)에서도 영전압 스위칭(Zero-Voltage-Switching)을 위하여 제1,2 분압저항(145,146)으로부터 출력전압의 전압 정보를 검출 받아 출력전압 제어부(150)를 이용하여 출력전압을 제어한다.The main switch detects the voltage information of the output voltage from the first and second
무엇보다 상기 출력전압 제어부(150)는 제1 전압 제어이득(Z1)와 제2 전압 제어이득(Z2)의 비율로 오차를 증폭하며, 전압 오차 비교기의 출력전압(Vea)이 출력된다. 또한, 변압기 3차측 권선(206-3)과 연결된 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)를 통하여 하부 스위치(203-3)에 전류가 연속적인 흐름(CCM: Continuous CurrentMode) 아니면 전류가 불연속적인 흐름(DCM: Discontinuous CurrentMode)의 정보를 검출하게 된다. 상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력(A 점의 신호)은 스마트 턴온 구동부(160)의 제2 AND 게이트(174)로 입력된다.The
또한, 상기 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터의 1차측 전류센서(143)에서 검출된 전류 정보를 바탕으로 전류검출 저항(Rs)(172) 및 전류 비교기(171)를 통하여 스마트 턴온 구동부(160)의 RS 플립플롭(173)으로 입력된다.Further, on the basis of the current information detected by the primary side
상기 RS 플립플롭(173)의 출력은 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 제1 AND 게이트(183)의 제1 NOT 게이트(183-1)로 입력된다. 또한, 제1,2 저항(178,179)을 통하고, 스마트 턴온 비교기(177)의 (+)단자로 입력되며, 출력전압 제어부(150)의 전압 오차 비교기의 출력전압(Vea)은 상기 스마트 턴온 비교기(177)의 (-)단자로 입력된다.The output of the
상기 스마트 턴온 비교기(177)의 출력과 상기 제1 AND 게이트(183)의 제1 NOT 게이트(183-1)로 입력된 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)가 상기 제1 AND 게이트(183)로 입력되어 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력(B 점의 신호)은 제2 AND 게이트(174)의 제2 NOT 게이트(174-1)로 입력된다.The output of the smart turn-on
상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력(A 점의 신호)은 제2 AND 게이트(174)의 제2 NOT 게이트(174-1)로 입력되며, 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력(B 점의 신호)은 상기 제2 AND 게이트(174)를 통하여 출력(C 점의 신호)을 발생시킨다. 상기 제2 AND 게이트(174)를 통하여 출력(C 점의 신호)은 D 플립플롭(175)의 출력(D 점의 신호)을 발생시킨다. 또한 상기 D 플립플롭(175)의 출력(D 점의 신호)은 딜레이(Delay) 회로(176)를 통하여 출력(E 점의 신호)을 발생시킨다.The output (signal at point A) of the current continuous and current discontinuity detection (CCM / DCM detection)
상기 전류 비교기(171)의 출력과 상기 딜레이(Delay) 회로(176)를 통하여 출력(E 점의 신호)은 RS 플립플롭(173)을 통하여 최종적으로 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)를 발생시킨다.The output of the
또한 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 게이트 구동부(190)의 버퍼(Buffer)(191)를 통하여 하부 스위치(203-3)를 구성시키며, 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 게이트 구동부(190)의 인버터(Inverter)(192)를 통하여 상부 스위치(203-1)를 구동시키는 것을 기술적 특징으로 한다.The lower switch gate signal Vg1 constitutes a lower switch 203-3 through a
도 8은 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터의 세부회로(제2 실시예)를 나타낸다.8 shows a detailed circuit (second embodiment) of the LLC converter of the proposed forward rectification type.
상기 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(Llk)(207) - 변압기 1차측 권선(206-1)의 인덕터가 공진하며, 포워드 타입 정류부(310)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식이다.The LLC converter of the proposed forward rectification type includes a resonant capacitor 205 -leakage inductor Llk (207) and a transformer primary winding (207) at both ends of a lower switch (203-3) of a half bridge switch 206-1 are resonated and electric energy is supplied to the
무엇보다 주 스위치가 중부하(Heavy Load)만이 아니라 경부하(Light Load)에서도 영전압 스위칭(Zero-Voltage-Switching)을 위하여 제1,2 분압저항(145,146)으로부터 출력전압의 전압 정보를 검출 받아 출력전압 제어부(150)를 이용하여 출력전압을 제어한다.The main switch detects the voltage information of the output voltage from the first and second
무엇보다 상기 출력전압 제어부(150)는 제1 전압 제어이득(Z1)와 제2 전압 제어이득(Z2)의 비율로 오차를 증폭하며, 전압 오차 비교기의 출력전압(Vea)이 출력된다. 또한, 변압기 3차측 권선(206-3)과 연결된 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)를 통하여 하부 스위치(203-3)에 전류가 연속적인 흐름(CCM: Continuous CurrentMode) 아니면 전류가 불연속적인 흐름(DCM: Discontinuous CurrentMode)의 정보를 검출하게 된다. 상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력(A 점의 신호)은 스마트 턴온 구동부(160)의 제2 AND 게이트(174)로 입력된다.The
또한, 상기 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터의 2차측 전류센서(144)에서 검출된 전류 정보를 바탕으로 전류검출 저항(Rs)(172) 및 전류 비교기(171)를 통하여 스마트 턴온 구동부(160)의 RS 플립플롭(173)으로 입력된다.In addition, based on the current information detected by the secondary side
상기 RS 플립플롭(173)의 출력은 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 제1 AND 게이트(183)의 제1 NOT 게이트(183-1)로 입력된다. 또한, 제1,2 저항(178,179)을 통하고, 스마트 턴온 비교기(177)의 (+)단자로 입력되며, 출력전압 제어부(150)의 전압 오차 비교기의 출력전압(Vea)은 상기 스마트 턴온 비교기(177)의 (-)단자로 입력된다.The output of the
상기 스마트 턴온 비교기(177)의 출력과 상기 제1 AND 게이트(183)의 제1 NOT 게이트(183-1)로 입력된 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)가 상기 제1 AND 게이트(183)로 입력되어 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력(B 점의 신호)은 제2 AND 게이트(174)의 제2 NOT 게이트(174-1)로 입력된다.The output of the smart turn-on
상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력(A 점의 신호)은 제2 AND 게이트(174)의 제2 NOT 게이트(174-1)로 입력되며, 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력(B 점의 신호)은 상기 제2 AND 게이트(174)를 통하여 출력(C 점의 신호)을 발생시킨다. 상기 제2 AND 게이트(174)를 통하여 출력(C 점의 신호)은 D 플립플롭(175)의 출력(D 점의 신호)을 발생시킨다. 또한 상기 D 플립플롭(175)의 출력(D 점의 신호)은 딜레이(Delay) 회로(176)를 통하여 출력(E 점의 신호)을 발생시킨다.The output (signal at point A) of the current continuous and current discontinuity detection (CCM / DCM detection)
상기 전류 비교기(171)의 출력과 상기 딜레이(Delay) 회로(176)를 통하여 출력(E 점의 신호)은 RS 플립플롭(173)을 통하여 최종적으로 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)를 발생시킨다.The output of the
또한 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 게이트 구동부(190)의 버퍼(Buffer)(191)를 통하여 하부 스위치(203-3)를 구성시키며, 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 게이트 구동부(190)의 인버터(Inverter)(192)를 통하여 상부 스위치(203-1)를 구동시키는 것을 기술적 특징으로 한다.The lower switch gate signal Vg1 constitutes a lower switch 203-3 through a
도 9는 제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터의 세부회로(제1 실시예)를 나타낸다.9 shows a detailed circuit (first embodiment) of the proposed full-bridge rectification type LLC converter.
상기 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(Llk)(207) - 변압기 1차측 권선(206-1)의 인덕터가 공진하며, 풀브리지 타입 정류부(320)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식이다.The LLC converter of the full bridge rectification type includes a resonant capacitor 205 -leakage inductor Llk (207) at both ends of a lower switch 203-3 of a half bridge switch 203 -a primary winding of a transformer The inductor of the LED group (Group 1) 206-1 resonates and supplies electric energy to the LED group (Group) 300 through the full bridge
무엇보다 주 스위치가 중부하(Heavy Load)만이 아니라 경부하(Light Load)에서도 영전압 스위칭(Zero-Voltage-Switching)을 위하여 제1,2 분압저항(145,146)으로부터 출력전압의 전압 정보를 검출 받아 출력전압 제어부(150)를 이용하여 출력전압을 제어한다.The main switch detects the voltage information of the output voltage from the first and second
무엇보다 상기 출력전압 제어부(150)는 제1 전압 제어이득(Z1)와 제2 전압 제어이득(Z2)의 비율로 오차를 증폭하며, 전압 오차 비교기의 출력전압(Vea)이 출력된다. 또한, 변압기 3차측 권선(206-3)과 연결된 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)를 통하여 하부 스위치(203-3)에 전류가 연속적인 흐름(CCM: Continuous CurrentMode) 아니면 전류가 불연속적인 흐름(DCM: Discontinuous CurrentMode)의 정보를 검출하게 된다. 상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력(A 점의 신호)은 스마트 턴온 구동부(160)의 제2 AND 게이트(174)로 입력된다.The
또한, 상기 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터의 1차측 전류센서(143)에서 검출된 전류 정보를 바탕으로 전류검출 저항(Rs)(172) 및 전류 비교기(171)를 통하여 스마트 턴온 구동부(160)의 RS 플립플롭(173)으로 입력된다.Further, on the basis of the current information detected by the primary side
상기 RS 플립플롭(173)의 출력은 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 제1 AND 게이트(183)의 제1 NOT 게이트(183-1)로 입력된다. 또한, 제1,2 저항(178,179)을 통하고, 스마트 턴온 비교기(177)의 (+)단자로 입력되며, 출력전압 제어부(150)의 전압 오차 비교기의 출력전압(Vea)은 상기 스마트 턴온 비교기(177)의 (-)단자로 입력된다.The output of the
상기 스마트 턴온 비교기(177)의 출력과 상기 제1 AND 게이트(183)의 제1 NOT 게이트(183-1)로 입력된 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)가 상기 제1 AND 게이트(183)로 입력되어 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력(B 점의 신호)은 제2 AND 게이트(174)의 제2 NOT 게이트(174-1)로 입력된다.The output of the smart turn-on
상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력(A 점의 신호)은 제2 AND 게이트(174)의 제2 NOT 게이트(174-1)로 입력되며, 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력(B 점의 신호)은 상기 제2 AND 게이트(174)를 통하여 출력(C 점의 신호)을 발생시킨다. 상기 제2 AND 게이트(174)를 통하여 출력(C 점의 신호)은 D 플립플롭(175)의 출력(D 점의 신호)을 발생시킨다. 또한 상기 D 플립플롭(175)의 출력(D 점의 신호)은 딜레이(Delay) 회로(176)를 통하여 출력(E 점의 신호)을 발생시킨다.The output (signal at point A) of the current continuous and current discontinuity detection (CCM / DCM detection)
상기 전류 비교기(171)의 출력과 상기 딜레이(Delay) 회로(176)를 통하여 출력(E 점의 신호)은 RS 플립플롭(173)을 통하여 최종적으로 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)를 발생시킨다.The output of the
또한 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 게이트 구동부(190)의 버퍼(Buffer)(191)를 통하여 하부 스위치(203-3)를 구성시키며, 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 게이트 구동부(190)의 인버터(Inverter)(192)를 통하여 상부 스위치(203-1)를 구동시키는 것을 기술적 특징으로 한다.The lower switch gate signal Vg1 constitutes a lower switch 203-3 through a
도 10은 제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터의 세부회로(제2 실시예)를 나타낸다.10 shows a detailed circuit (second embodiment) of the proposed LLC converter of a full-bridge rectification type.
상기 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(Llk)(207) - 변압기 1차측 권선(206-1)의 인덕터가 공진하며, 풀브리지 타입 정류부(320)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식이다.The LLC converter of the full bridge rectification type includes a resonant capacitor 205 -leakage inductor Llk (207) at both ends of a lower switch 203-3 of a half bridge switch 203 -a primary winding of a transformer The inductor of the LED group (Group 1) 206-1 resonates and supplies electric energy to the LED group (Group) 300 through the full bridge
무엇보다 주 스위치가 중부하(Heavy Load)만이 아니라 경부하(Light Load)에서도 영전압 스위칭(Zero-Voltage-Switching)을 위하여 제1,2 분압저항(145,146)으로부터 출력전압의 전압 정보를 검출 받아 출력전압 제어부(150)를 이용하여 출력전압을 제어한다.The main switch detects the voltage information of the output voltage from the first and second
무엇보다 상기 출력전압 제어부(150)는 제1 전압 제어이득(Z1)와 제2 전압 제어이득(Z2)의 비율로 오차를 증폭하며, 전압 오차 비교기의 출력전압(Vea)이 출력된다. 또한, 변압기 3차측 권선(206-3)과 연결된 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)를 통하여 하부 스위치(203-3)에 전류가 연속적인 흐름(CCM: Continuous CurrentMode) 아니면 전류가 불연속적인 흐름(DCM: Discontinuous CurrentMode)의 정보를 검출하게 된다. 상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력(A 점의 신호)은 스마트 턴온 구동부(160)의 제2 AND 게이트(174)로 입력된다.The
또한, 상기 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터의 2차측 전류센서(144)에서 검출된 전류 정보를 바탕으로 전류검출 저항(Rs)(172) 및 전류 비교기(171)를 통하여 스마트 턴온 구동부(160)의 RS 플립플롭(173)으로 입력된다.In addition, based on the current information detected by the secondary side
상기 RS 플립플롭(173)의 출력은 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 제1 AND 게이트(183)의 제1 NOT 게이트(183-1)로 입력된다. 또한, 제1,2 저항(178,179)을 통하고, 스마트 턴온 비교기(177)의 (+)단자로 입력되며, 출력전압 제어부(150)의 전압 오차 비교기의 출력전압(Vea)은 상기 스마트 턴온 비교기(177)의 (-)단자로 입력된다.The output of the
상기 스마트 턴온 비교기(177)의 출력과 상기 제1 AND 게이트(183)의 제1 NOT 게이트(183-1)로 입력된 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)가 상기 제1 AND 게이트(183)로 입력되어 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력(B 점의 신호)은 제2 AND 게이트(174)의 제2 NOT 게이트(174-1)로 입력된다.The output of the smart turn-on
상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력(A 점의 신호)은 제2 AND 게이트(174)의 제2 NOT 게이트(174-1)로 입력되며, 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력(B 점의 신호)은 상기 제2 AND 게이트(174)를 통하여 출력(C 점의 신호)을 발생시킨다. 상기 제2 AND 게이트(174)를 통하여 출력(C 점의 신호)은 D 플립플롭(175)의 출력(D 점의 신호)을 발생시킨다. 또한 상기 D 플립플롭(175)의 출력(D 점의 신호)은 딜레이(Delay) 회로(176)를 통하여 출력(E 점의 신호)을 발생시킨다.The output (signal at point A) of the current continuous and current discontinuity detection (CCM / DCM detection)
상기 전류 비교기(171)의 출력과 상기 딜레이(Delay) 회로(176)를 통하여 출력(E 점의 신호)은 RS 플립플롭(173)을 통하여 최종적으로 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)를 발생시킨다.The output of the
또한 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 게이트 구동부(190)의 버퍼(Buffer)(191)를 통하여 하부 스위치(203-3)를 구성시키며, 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 게이트 구동부(190)의 인버터(Inverter)(192)를 통하여 상부 스위치(203-1)를 구동시키는 것을 기술적 특징으로 한다.The lower switch gate signal Vg1 constitutes a lower switch 203-3 through a
도 11은 제안된 배전압(Voltage-Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터의 세부회로(제1 실시예)를 나타낸다.11 shows a detailed circuit (first embodiment) of the LLC converter of the proposed voltage-Doubler rectification type.
상기 배전압(Voltage-Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(Llk)(207) - 변압기 1차측 권선(206-1)의 인덕터가 공진하며, 배전압 타입 정류부(330)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식이다.The LLC converter of the voltage-Doubler rectification type includes a resonant capacitor 205 -leakage inductor Llk (207) at both ends of a lower switch (203-3) of the half bridge switch (203) The inductor of the LED group (Group 1) 206-1 is resonated, and the electric energy is supplied to the LED group (Group) 300 through the double voltage
무엇보다 주 스위치가 중부하(Heavy Load)만이 아니라 경부하(Light Load)에서도 영전압 스위칭(Zero-Voltage-Switching)을 위하여 제1,2 분압저항(145,146)으로부터 출력전압의 전압 정보를 검출 받아 출력전압 제어부(150)를 이용하여 출력전압을 제어한다.The main switch detects the voltage information of the output voltage from the first and second
무엇보다 상기 출력전압 제어부(150)는 제1 전압 제어이득(Z1)와 제2 전압 제어이득(Z2)의 비율로 오차를 증폭하며, 전압 오차 비교기의 출력전압(Vea)이 출력된다. 또한, 변압기 3차측 권선(206-3)과 연결된 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)를 통하여 하부 스위치(203-3)에 전류가 연속적인 흐름(CCM: Continuous CurrentMode) 아니면 전류가 불연속적인 흐름(DCM: Discontinuous CurrentMode)의 정보를 검출하게 된다. 상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력(A 점의 신호)은 스마트 턴온 구동부(160)의 제2 AND 게이트(174)로 입력된다.The
또한, 상기 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터의 1차측 전류센서(143)에서 검출된 전류 정보를 바탕으로 전류검출 저항(Rs)(172) 및 전류 비교기(171)를 통하여 스마트 턴온 구동부(160)의 RS 플립플롭(173)으로 입력된다.Further, on the basis of the current information detected by the primary side
상기 RS 플립플롭(173)의 출력은 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 제1 AND 게이트(183)의 제1 NOT 게이트(183-1)로 입력된다. 또한, 제1,2 저항(178,179)을 통하고, 스마트 턴온 비교기(177)의 (+)단자로 입력되며, 출력전압 제어부(150)의 전압 오차 비교기의 출력전압(Vea)은 상기 스마트 턴온 비교기(177)의 (-)단자로 입력된다.The output of the
상기 스마트 턴온 비교기(177)의 출력과 상기 제1 AND 게이트(183)의 제1 NOT 게이트(183-1)로 입력된 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)가 상기 제1 AND 게이트(183)로 입력되어 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력(B 점의 신호)은 제2 AND 게이트(174)의 제2 NOT 게이트(174-1)로 입력된다.The output of the smart turn-on
상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력(A 점의 신호)은 제2 AND 게이트(174)의 제2 NOT 게이트(174-1)로 입력되며, 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력(B 점의 신호)은 상기 제2 AND 게이트(174)를 통하여 출력(C 점의 신호)을 발생시킨다. 상기 제2 AND 게이트(174)를 통하여 출력(C 점의 신호)은 D 플립플롭(175)의 출력(D 점의 신호)을 발생시킨다. 또한 상기 D 플립플롭(175)의 출력(D 점의 신호)은 딜레이(Delay) 회로(176)를 통하여 출력(E 점의 신호)을 발생시킨다.The output (signal at point A) of the current continuous and current discontinuity detection (CCM / DCM detection)
상기 전류 비교기(171)의 출력과 상기 딜레이(Delay) 회로(176)를 통하여 출력(E 점의 신호)은 RS 플립플롭(173)을 통하여 최종적으로 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)를 발생시킨다.The output of the
또한 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 게이트 구동부(190)의 버퍼(Buffer)(191)를 통하여 하부 스위치(203-3)를 구성시키며, 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 게이트 구동부(190)의 인버터(Inverter)(192)를 통하여 상부 스위치(203-1)를 구동시키는 것을 기술적 특징으로 한다.The lower switch gate signal Vg1 constitutes a lower switch 203-3 through a
도 12는 제안된 배전압(Voltage-Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터의 세부회로(제2 실시예)를 나타낸다.12 shows a detailed circuit (second embodiment) of the LLC converter of the proposed voltage-Doubler rectification type.
상기 배전압(Voltage-Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(Llk)(207) - 변압기 1차측 권선(206-1)의 인덕터가 공진하며, 배전압 타입 정류부(330)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식이다.The LLC converter of the voltage-Doubler rectification type includes a resonant capacitor 205 -leakage inductor Llk (207) at both ends of a lower switch (203-3) of the half bridge switch (203) The inductor of the LED group (Group 1) 206-1 is resonated, and the electric energy is supplied to the LED group (Group) 300 through the double voltage
무엇보다 주 스위치가 중부하(Heavy Load)만이 아니라 경부하(Light Load)에서도 영전압 스위칭(Zero-Voltage-Switching)을 위하여 제1,2 분압저항(145,146)으로부터 출력전압의 전압 정보를 검출 받아 출력전압 제어부(150)를 이용하여 출력전압을 제어한다.The main switch detects the voltage information of the output voltage from the first and second
무엇보다 상기 출력전압 제어부(150)는 제1 전압 제어이득(Z1)와 제2 전압 제어이득(Z2)의 비율로 오차를 증폭하며, 전압 오차 비교기의 출력전압(Vea)이 출력된다. 또한, 변압기 3차측 권선(206-3)과 연결된 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)를 통하여 하부 스위치(203-3)에 전류가 연속적인 흐름(CCM: Continuous CurrentMode) 아니면 전류가 불연속적인 흐름(DCM: Discontinuous CurrentMode)의 정보를 검출하게 된다. 상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력(A 점의 신호)은 스마트 턴온 구동부(160)의 제2 AND 게이트(174)로 입력된다.The
또한, 상기 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터의 2차측 전류센서(144)에서 검출된 전류 정보를 바탕으로 전류검출 저항(Rs)(172) 및 전류 비교기(171)를 통하여 스마트 턴온 구동부(160)의 RS 플립플롭(173)으로 입력된다.In addition, based on the current information detected by the secondary side
상기 RS 플립플롭(173)의 출력은 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 제1 AND 게이트(183)의 제1 NOT 게이트(183-1)로 입력된다. 또한, 제1,2 저항(178,179)을 통하고, 스마트 턴온 비교기(177)의 (+)단자로 입력되며, 출력전압 제어부(150)의 전압 오차 비교기의 출력전압(Vea)은 상기 스마트 턴온 비교기(177)의 (-)단자로 입력된다.The output of the
상기 스마트 턴온 비교기(177)의 출력과 상기 제1 AND 게이트(183)의 제1 NOT 게이트(183-1)로 입력된 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)가 상기 제1 AND 게이트(183)로 입력되어 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력(B 점의 신호)은 제2 AND 게이트(174)의 제2 NOT 게이트(174-1)로 입력된다.The output of the smart turn-on
상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력(A 점의 신호)은 제2 AND 게이트(174)의 제2 NOT 게이트(174-1)로 입력되며, 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력(B 점의 신호)은 상기 제2 AND 게이트(174)를 통하여 출력(C 점의 신호)을 발생시킨다. 상기 제2 AND 게이트(174)를 통하여 출력(C 점의 신호)은 D 플립플롭(175)의 출력(D 점의 신호)을 발생시킨다. 또한 상기 D 플립플롭(175)의 출력(D 점의 신호)은 딜레이(Delay) 회로(176)를 통하여 출력(E 점의 신호)을 발생시킨다.The output (signal at point A) of the current continuous and current discontinuity detection (CCM / DCM detection)
상기 전류 비교기(171)의 출력과 상기 딜레이(Delay) 회로(176)를 통하여 출력(E 점의 신호)은 RS 플립플롭(173)을 통하여 최종적으로 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)를 발생시킨다.The output of the
또한 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 게이트 구동부(190)의 버퍼(Buffer)(191)를 통하여 하부 스위치(203-3)를 구성시키며, 상기 하부 스위치 게이트 신호(Vg1)는 게이트 구동부(190)의 인버터(Inverter)(192)를 통하여 상부 스위치(203-1)를 구동시키는 것을 기술적 특징으로 한다.The lower switch gate signal Vg1 constitutes a lower switch 203-3 through a
도 13은 제안된 LLC 컨버터의 주요 파형을 나타낸다.13 shows the main waveform of the proposed LLC converter.
- A 점의 신호 : 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력 - Signal at point A: Current continuous and current discontinuity detection (CCM / DCM detection) Output of
- B 점의 신호 : 제1 AND 게이트(183)의 출력 - Signal at point B: The output of the first AND
- C 점의 신호 : 제2 AND 게이트(174)를 통하여 출력 - signal at point C: output via the second AND
- D 점의 신호 : 플립플롭(175)의 출력 - Signal at point D: The output of the flip-
- E 점의 신호 : 딜레이(Delay) 회로(176)를 통하여 출력 - signal at E point: output through a
상기 A 점의 신호는 하부 스위치(203-3)에 전류(isw)가 불연속적인 흐름(DCM: Discontinuous CurrentMode)에서 신호가 발생하며, 특히 상기 하부 스위치(203-3)의 전압(VDS)이 입력전압(Vin)이하에서 신호가 발생되며, 최종적으로 상기 E 점의 신호는 상기 하부 스위치(203-3)가 턴온(Turn on)되는 시작이 되는 시점이다.The signal of the point A is generated in a DCM (discontinuous current mode) in which a current (isw) is discontinuous in the lower switch 203-3. Particularly, the voltage (VDS) A signal is generated at a voltage (Vin) or lower, and finally, the signal at the point E is a point at which the lower switch 203-3 starts to turn on.
무엇보다 상기 하부 스위치(203-3)에 전류(isw)가 (-)로 전류의 흐름이 발생할 경우, 상기 하부 스위치(203-3)가 턴온(Turn on)시키는 것을 기술적 특징으로 한다. 상기 하부 스위치(203-3)의 역병렬 다이오드(203-4)에 전류가 흐를 때 상기 하부 스위치(203-3)가 턴온(Turn on)하기 때문에 상기 하부 스위치(203-3)의 드레인(Drain)과 소스(Source) 사이의 전위가 영(0)이기 때문에 영전압 스위칭(ZVS: Zero-Voltage-Switching)이 항상 안정적으로 되는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다.The lower switch 203-3 is turned on when a current flows in the lower switch 203-3 with a current (isw) of negative (-). Since the lower switch 203-3 is turned on when a current flows through the antiparallel diode 203-4 of the lower switch 203-3, the drain of the lower switch 203-3 ZVS (zero-voltage-switching) is always stable because the potential between the source and the source is zero.
도 14는 제1 전압제어기 형태를 나타내며, 도 15는 제2 전압제어기 형태를 나타낸다.Fig. 14 shows the first voltage controller type, and Fig. 15 shows the second voltage controller type.
상기 제1 전압제어기(도 14)는 제1 제어이득(Z1)은 제1 제어저항(R1) 및 제1 커패시터(C1)가 병렬로 연결되며, 상기 제1 제어저항(R1) 및 제1 커패시터(C1)와 직렬로 제2 제어저항(R2)로 구성되며, 제2 제어이득(Z2)은 제11 제어저항(R11)과 제11 제어 커패시터(C11)가 직렬로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 한다.In the first voltage controller (FIG. 14), the first control resistance Z1 is connected in parallel to the first control resistor R1 and the first capacitor C1, and the first control resistance R1 and the first capacitor C1 are connected in parallel. And the second control resistance Z2 is constituted by connecting the eleventh control resistor R11 and the eleventh control capacitor C11 in series with the first control capacitor C1 in series with the second control resistor R2. do.
상기 제2 전압제어기(도 15)는 제1 제어이득(Z1)은 제1 제어저항(R1)과 병렬로 제2 제어저항(R2) 및 제1 커패시터(C1)로 구성되며, 제2 제어이득(Z2)은 제11 제어저항(R11)과 제11 제어 커패시터(C11)가 직렬로 연결되며, 상기 제11 제어저항(R11)과 제11 제어 커패시터(C11)와 병렬로 제12 제어 커패시터(C12)가 배치되어 구성되는 것을 특징으로 한다.In the second voltage controller (FIG. 15), the first control gain Z1 is composed of a second control resistor R2 and a first capacitor C1 in parallel with the first control resistor R1, The eleventh control resistor R11 and the eleventh control capacitor C11 are connected in series and the twelfth control capacitor R11 and the eleventh control capacitor C11 are connected in parallel to the twelfth control capacitor C12 ) Are arranged in the same manner as the first embodiment.
따라서 본 발명에서는 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터에 있어서, 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)로 구성된 하프브리지 스위치(203); 상기 하부 스위치(203-3)의 드레인(Drain) 및 소스(Source) 단자 사이에 위치하는 공진 커패시터(205) 및 변압기 1차측 권선(206-1); 변압기 2차측 권선(206-2)에 연결된 정류부; 상기 정류부로부터 출력된 전력을 공급받는 부하(Load); 상기 LED 그룹(Group)(300)의 출력 전압을 검출 받는 제1,2 분압저항(145,146); 상기 제1,2 분압저항(145,146)으로부터 출력전압의 전압 정보를 검출 받아 출력전압을 제어하는 출력전압 제어부(150); 하부 스위치(203-3)에 전류가 연속적인 흐름(CCM: Continuous CurrentMode) 아니면 전류가 불연속적인 흐름(DCM: Discontinuous CurrentMode)의 정보를 검출하는 변압기 3차측 권선(206-3)과 연결된 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141); 상기 LLC 컨버터의 1차측 또는 2차측 전류센서(143,144)에서 검출된 전류 정보 및 상기 출력전압 제어부(150)의 출력(Vea)이 입력되는 전류 비교기(171); 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1) 및 상기 출력전압 제어부(150)의 출력(Vea)이 입력되는 스마트 턴온 비교기(177); 상기 스마트 턴온 비교기(177)의 출력 및 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1)가 반전되어 입력되는 제1 AND 게이트(183); 상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력 및 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력 신호가 반전되어 입력되는 제2 AND 게이트(174); 상기 제2 AND 게이트(174)의 출력이 입력되는 D 플립플롭(175); 상기 D 플립플롭(175)의 출력을 지연(Delay)시키는 딜레이(Delay) 회로(176); 상기 전류 비교기(171)의 출력 및 상기 딜레이(Delay) 회로(176)의 출력이 입력되어 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1)를 발생시키는 RS 플립플롭(173)을 포함하는 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터를 제안하고자 한다.Therefore, in the present invention, the LLC converter of the smart turn-on type for zero voltage switching includes a half bridge switch 203 composed of an upper switch 203-1 and a lower switch 203-3; A resonant capacitor 205 and a transformer primary winding 206-1 located between a drain and a source terminal of the lower switch 203-3; A rectifying part connected to the transformer secondary winding 206-2; A load (Load) supplied with power output from the rectifying unit; A first and a second voltage dividing resistors 145 and 146 for detecting an output voltage of the LED group 300; An output voltage controller 150 for detecting the voltage information of the output voltage from the first and second voltage dividing resistors 145 and 146 and controlling the output voltage; Current continuous connected to the transformer tertiary winding 206-3 for detecting information of a continuous current mode (CCM) or a discontinuous current mode (DCM) in the lower switch 203-3, Current discontinuity detection (CCM / DCM detection) comparator 141; A current comparator 171 to which the current information detected by the primary or secondary current sensors 143 and 144 of the LLC converter and the output Vea of the output voltage controller 150 are input; A smart turn-on comparator 177 receiving the gate signal Vg1 of the lower switch 203-3 and the output Vea of the output voltage controller 150; A first AND gate 183 for inverting the output of the smart turn-on comparator 177 and the gate signal Vg1 of the lower switch 203-3; A second AND gate 174 for inverting the output of the current continuous and current discontinuity detection (CCM / DCM detection) comparator 141 and the output signal of the first AND gate 183; A D flip-flop 175 to which the output of the second AND gate 174 is input; A delay circuit 176 for delaying the output of the D flip-flop 175; And an RS flip-flop 173 for receiving the output of the current comparator 171 and the output of the delay circuit 176 to generate a gate signal Vg1 of the lower switch 203-3 We propose a smart turn-on LLC converter for zero voltage switching.
본 발명은 이 분야의 통상의 지식을 가진자가 다양한 변형에 의하여 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터에 적용시킬 수 있으며, 기술적으로 용이하게 변형시키는 기술의 범주도 본 특허의 권리범위에 속하는 것으로 인정해야 할 것이다.The present invention can be applied to a smart turn-on type LLC converter for zero voltage switching by a person skilled in the art by a variety of modifications, and the scope of the technology that easily transforms the technology is also within the scope of the present patent .
10 : 교류전원(Vac)
20 : 입력단 정류 다이오드
31 : 역률개선 인덕터
32 : 역률개선 스위치
33 : 역률개선 다이오드
34 : 역률개선 컨버터의 출력 커패시터
41 : 제1 전류센서
42 : 제2 전류센서
43 : 제3 전류센서
44 : 뱅크(Bank) 커패시터
50 : 평균전류 제어기
51 : 제1 전류 오차 비교기
52 : 역률개선 컨버터의 게이트 신호 발생을 위한 비교기
53 : 곱셈기
54 : 제1 전압 오차 비교기
55 : 제1 전류센서의 전류검출 이득(1/K)
56 : 제1 전류센서의 전류검출 이득(Rs)
60 : 피크전류 제어기
61 : 제2 전류 오차 비교기
62 : RS 플립플롭
63 : 곱셈기
64 : 제2 전압 오차 비교기
65 : 제1 전류센서의 전류검출 이득(1/K)
100 : 역률개선 컨버터부
101 : 역률개선 컨버터 전력회로부
102 : 역률개선 컨버터 게이트 구동회로
103 : 역률개선 컨버터 제어부
104 : 역률개선 컨버터의 게이트 신호 발생부
105 : 역률개선 컨버터의 출력전압 검출부
106 : 제1 전류 검출부
107 : 제2 전류 검출부
109 : 제1 분압저항
110 : 제2 분압저항
120 : DC-DC 컨버터부
121 : DC-DC 컨버터 전력회로부
122 : DC-DC 컨버터 게이트 구동회로
123 : DC-DC 컨버터 제어부
124 : DC-DC 컨버터의 게이트 신호 발생부
125 : DC-DC 컨버터의 출력전압 검출부
126 : 제3 전류 검출부
129 : 제3 분압저항
130 : 제4 분압저항
140 : 전류 연속 및 전류 불연속 검출부(CCM/DCM 검출부)
141 : 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기
143 : 1차측 전류센서
144 : 2차측 전류센서
145 : 제1 분압저항
146 : 제2 분압저항
150 : 출력전압 제어부
151 : 출력전압 비교기
160 : 스마트(Smart) 턴온(Turn on) 구동부
170 : 전류 제어부
171 : 전류 비교기
172 : 전류검출 저항(Rs)
173 : RS 플립플롭
174 : 제2 AND 게이트
174-1 : 제2 NOT 게이트
175 : D 플립플롭
176 : 딜레이(Delay) 회로
177 : 스마트 턴온 비교기
178 : 제1 저항
179 : 제2 저항
180 : 제어 다이오드
181 : 제너 다이오드
183 : 제1 AND 게이트
183-1 : 제1 NOT 게이트
190 : 게이트 구동부
191 : 버퍼(Buffer)
192 : 인버터(Inverter)
203 : 하프브리지 스위치
203-1 : 상부 스위치
203-2 : 상부 스위치의 역병렬 다이오드
203-3 : 하부 스위치
203-4 : 하부 스위치의 역병렬 다이오드
205 : 공진 커패시터
206 : 변압기
206-1 : 변압기 1차측 권선
206-2 : 변압기 2차측 권선
206-3 : 변압기 3차측 권선
207 : 누설인덕터(Llk)
300 : LED 그룹(Group)
301 : 제1 LED 그룹
302 : 제2 LED 그룹
303 : 제3 LED 그룹
310 : 포워드 타입 정류부
311 : 포워드 타입 정류부의 제1 정류 다이오드
312 : 포워드 타입 정류부의 제2 정류 다이오드
313 : 포워드 타입 정류부의 출력 인덕터
314 : 포워드 타입 정류부의 출력 커패시터
320 : 풀브리지 타입 정류부
321 : 풀브리지 타입 정류부의 제1 정류 다이오드
322 : 풀브리지 타입 정류부의 제2 정류 다이오드
323 : 풀브리지 타입 정류부의 제3 정류 다이오드
324 : 풀브리지 타입 정류부의 제4 정류 다이오드
325 : 풀브리지 타입 정류부의 출력 커패시터
330 : 배전압 타입 정류부
331 : 배전압 타입 정류부의 제1 정류 다이오드
332 : 배전압 타입 정류부의 제2 정류 다이오드
333 : 배전압 타입 정류부의 제1 출력 커패시터
334 : 배전압 타입 정류부의 제2 출력 커패시터
A : A 점의 신호
B : B 점의 신호
C : C 점의 신호
D : D 점의 신호
E : E 점의 신호
C1 : 제1 제어커패시터
C11 : 제11 제어커패시터
C12 : 제12 제어커패시터
Iave : 평균전류
Ii : 입력전류
IL : 역률개선 인덕터의 전류
iref : 기준 전류
isw : 제1 스위치 전류
isec : 정류 다이오드
PWM : 펄스폭 변조신호
R1 : 제1 제어저항
R2 : 제2 제어저항
R11 : 제11 제어저항
Rd1 : 제1 분압저항
Rd2 : 제2 분압저항
t : 시간
t0 : 제0 시간
t1 : 제1 시간
t2 : 제2 시간
t3 : 제3 시간
t4 : 제4 시간
t5 : 제5 시간
t6 : 제6 시간
TD : 시간 딜레이
TOFF : 오프시간
TOFFmin : 최소오프시간
TON : 온시간
Vcc : 제어전압
VDS : 스위치 양단 전압
Vea : 전압 오차 비교기의 출력전압
Vg1 : 하부 스위치 게이트 신호
Vg2 : 상부 스위치 게이트 신호
Vin : 입력전압
Vo : 출력전압
Vref : 기준 전압
Z1 : 제1 전압 제어이득
Z2 : 제2 전압 제어이득
Z11 : 제1 전류 제어이득
Z22 : 제2 전류 제어이득10: AC power (Vac)
20: input rectifier diode
31: Power factor improving inductor
32: Power factor improvement switch
33: Power Factor Correction Diode
34: Output capacitor of power factor improving converter
41: first current sensor
42: second current sensor
43: third current sensor
44: Bank Capacitor
50: Average current controller
51: first current error comparator
52: Comparator for Gate Signal Generation of Power Factor Correction Converter
53: multiplier
54: first voltage error comparator
55: Current detection gain of the first current sensor (1 / K)
56: Current detection gain (Rs) of the first current sensor
60: Peak current controller
61: second current error comparator
62: RS flip-flop
63: multiplier
64: second voltage error comparator
65: Current detection gain of the first current sensor (1 / K)
100: Power factor improving converter section
101: Power factor improving converter power circuit
102: Power Factor Correction Converter Gate Driver Circuit
103: Power factor improving converter control section
104: Gate signal generator of the power factor improving converter
105: Output voltage detector of the power factor improving converter
106: first current detector
107: second current detector
109: First partial pressure resistance
110: Second partial pressure resistance
120: DC-DC converter unit
121: DC-DC converter power circuit
122: DC-DC converter gate drive circuit
123: DC-DC converter control section
124: Gate signal generator of the DC-DC converter
125: Output voltage detector of DC-DC converter
126: a third current detector
129: Third partial pressure resistance
130: Fourth partial pressure resistance
140: Current continuity and current discontinuity detection unit (CCM / DCM detection unit)
141: Current continuous and current discontinuity detection (CCM / DCM detection) comparator
143: Primary side current sensor
144: Secondary current sensor
145: First partial pressure resistance
146: Second partial pressure resistance
150: Output voltage control section
151: Output voltage comparator
160: Smart Turn-on driving part
170:
171: Current comparator
172: current detection resistor (Rs)
173: RS flip-flop
174: second AND gate
174-1: second NOT gate
175: D flip-flop
176: Delay circuit
177: Smart turn-on comparator
178: first resistance
179: Second resistance
180: Control diode
181: Zener diode
183: first AND gate
183-1: first NOT gate
190: Gate driver
191: Buffer
192: Inverter
203: half bridge switch
203-1: upper switch
203-2: Reverse polarity diode of upper switch
203-3: Lower switch
203-4: reverse parallel diode of the lower switch
205: resonant capacitor
206: Transformer
206-1: Primary winding of transformer
206-2: Transformer secondary winding
206-3: Transformer tertiary winding
207: Leakage inductor (Llk)
300: LED group (Group)
301: first LED group
302: second LED group
303: Third LED group
310: Forward type rectifying part
311: a first rectifying diode of the forward type rectifying part
312: second rectifying diode of the forward type rectifying part
313: Output inductor of forward type rectifier
314: Output capacitor of forward type rectifier
320: Full bridge type rectifying part
321: a first rectifying diode of a full bridge type rectifying part
322: a second rectifying diode of the full bridge type rectifying part
323: a third rectifying diode of the full bridge type rectifying part
324: a fourth rectifying diode of the full bridge type rectifying part
325: Output capacitor of the full bridge type rectifying part
330: Voltage type rectifier
331: first rectification diode of the double voltage type rectifying part
332: second rectifying diode of the double voltage type rectifying part
333: a first output capacitor of the double voltage type rectifying part
334: second output capacitor of the double voltage type rectifying part
A: Signal at point A
B: Signal of point B
C: Signal at point C
D: Signal at point D
E: Signal at E point
C1: first control capacitor
C11: Eleventh control capacitor
C12: Twelfth control capacitor
Iave: Average current
Ii: Input current
IL: current of power factor improving inductor
iref: Reference current
isw: 1st switch current
isec: rectifier diode
PWM: pulse width modulated signal
R1: first control resistance
R2: second control resistance
R11: eleventh control resistance
Rd1: first partial pressure resistance
Rd2: Second partial pressure resistance
t: time
t0: Time 0
t1: 1st time
t2: the second time
t3: the third hour
t4: the fourth hour
t5: the fifth hour
t6: the sixth hour
TD: Time Delay
TOFF: Off time
TOFFmin: minimum off time
TON: ON time
Vcc: Control voltage
VDS: voltage across switch
Vea: Output voltage of voltage error comparator
Vg1: lower switch gate signal
Vg2: upper switch gate signal
Vin: Input voltage
Vo: Output voltage
Vref: Reference voltage
Z1: first voltage control gain
Z2: second voltage control gain
Z11: First current control gain
Z22: Second current control gain
Claims (12)
상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)로 구성된 하프브리지 스위치(203);
상기 하부 스위치(203-3)의 드레인(Drain) 및 소스(Source) 단자 사이에 위치하는 공진 커패시터(205) 및 변압기 1차측 권선(206-1);
변압기 2차측 권선(206-2)에 연결된 포워드 타입 정류부(310);
상기 포워드 타입 정류부(310)로부터 출력된 전력을 공급받는 부하(Load);
상기 부하(Load)의 출력 전압을 검출 받는 제1,2 분압저항(145,146);
상기 제1,2 분압저항(145,146)으로부터 출력전압의 전압 정보를 검출 받아 출력전압을 제어하는 출력전압 제어부(150);
하부 스위치(203-3)에 전류가 연속적인 흐름(CCM: Continuous CurrentMode) 아니면 전류가 불연속적인 흐름(DCM: Discontinuous CurrentMode)의 정보를 검출하는 변압기 3차측 권선(206-3)과 연결된 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141);
상기 LLC 컨버터의 1차측 또는 2차측 전류센서(143,144)에서 검출된 전류 정보 및 상기 출력전압 제어부(150)의 출력(Vea)이 입력되는 전류 비교기(171);
상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1) 및 상기 출력전압 제어부(150)의 출력(Vea)이 입력되는 스마트 턴온 비교기(177);
상기 스마트 턴온 비교기(177)의 출력 및 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1)가 반전되어 입력되는 제1 AND 게이트(183);
상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력 및 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력 신호가 반전되어 입력되는 제2 AND 게이트(174);
상기 제2 AND 게이트(174)의 출력이 입력되는 D 플립플롭(175);
상기 D 플립플롭(175)의 출력을 지연(Delay)시키는 딜레이(Delay) 회로(176);
상기 전류 비교기(171)의 출력 및 상기 딜레이(Delay) 회로(176)의 출력이 입력되어 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1)를 발생시키는 RS 플립플롭(173)을 포함하는 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터A smart turn-on LLC converter for zero voltage switching,
A half bridge switch 203 composed of an upper switch 203-1 and a lower switch 203-3;
A resonant capacitor 205 and a transformer primary winding 206-1 located between a drain and a source terminal of the lower switch 203-3;
A forward type rectifier 310 connected to the transformer secondary winding 206-2;
A load (Load) supplied with power output from the forward type rectifier 310;
First and second voltage dividing resistors 145 and 146 for detecting the output voltage of the load;
An output voltage controller 150 for detecting the voltage information of the output voltage from the first and second voltage dividing resistors 145 and 146 and controlling the output voltage;
Current continuous connected to the transformer tertiary winding 206-3 for detecting information of a continuous current mode (CCM) or a discontinuous current mode (DCM) in the lower switch 203-3, Current discontinuity detection (CCM / DCM detection) comparator 141;
A current comparator 171 to which the current information detected by the primary or secondary current sensors 143 and 144 of the LLC converter and the output Vea of the output voltage controller 150 are input;
A smart turn-on comparator 177 receiving the gate signal Vg1 of the lower switch 203-3 and the output Vea of the output voltage controller 150;
A first AND gate 183 for inverting the output of the smart turn-on comparator 177 and the gate signal Vg1 of the lower switch 203-3;
A second AND gate 174 for inverting the output of the current continuous and current discontinuity detection (CCM / DCM detection) comparator 141 and the output signal of the first AND gate 183;
A D flip-flop 175 to which the output of the second AND gate 174 is input;
A delay circuit 176 for delaying the output of the D flip-flop 175;
And an RS flip-flop 173 for receiving the output of the current comparator 171 and the output of the delay circuit 176 to generate a gate signal Vg1 of the lower switch 203-3 Smart turn-on LLC converter for zero voltage switching
상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)로 구성된 하프브리지 스위치(203);
상기 하부 스위치(203-3)의 드레인(Drain) 및 소스(Source) 단자 사이에 위치하는 공진 커패시터(205) 및 변압기 1차측 권선(206-1);
변압기 2차측 권선(206-2)에 연결된 풀브리지 타입 정류부(320);
상기 풀브리지 타입 정류부(320)로부터 출력된 전력을 공급받는 부하(Load);
상기 부하(Load)의 출력 전압을 검출 받는 제1,2 분압저항(145,146);
상기 제1,2 분압저항(145,146)으로부터 출력전압의 전압 정보를 검출 받아 출력전압을 제어하는 출력전압 제어부(150);
하부 스위치(203-3)에 전류가 연속적인 흐름(CCM: Continuous CurrentMode) 아니면 전류가 불연속적인 흐름(DCM: Discontinuous CurrentMode)의 정보를 검출하는 변압기 3차측 권선(206-3)과 연결된 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141);
상기 LLC 컨버터의 1차측 또는 2차측 전류센서(143,144)에서 검출된 전류 정보 및 상기 출력전압 제어부(150)의 출력(Vea)이 입력되는 전류 비교기(171);
상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1) 및 상기 출력전압 제어부(150)의 출력(Vea)이 입력되는 스마트 턴온 비교기(177);
상기 스마트 턴온 비교기(177)의 출력 및 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1)가 반전되어 입력되는 제1 AND 게이트(183);
상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력 및 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력 신호가 반전되어 입력되는 제2 AND 게이트(174);
상기 제2 AND 게이트(174)의 출력이 입력되는 D 플립플롭(175);
상기 D 플립플롭(175)의 출력을 지연(Delay)시키는 딜레이(Delay) 회로(176);
상기 전류 비교기(171)의 출력 및 상기 딜레이(Delay) 회로(176)의 출력이 입력되어 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1)를 발생시키는 RS 플립플롭(173)을 포함하는 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터A smart turn-on LLC converter for zero voltage switching,
A half bridge switch 203 composed of an upper switch 203-1 and a lower switch 203-3;
A resonant capacitor 205 and a transformer primary winding 206-1 located between a drain and a source terminal of the lower switch 203-3;
A full bridge type rectifying part 320 connected to the transformer secondary winding 206-2;
A load (Load) supplied with power output from the full bridge type rectifying unit 320;
First and second voltage dividing resistors 145 and 146 for detecting the output voltage of the load;
An output voltage controller 150 for detecting the voltage information of the output voltage from the first and second voltage dividing resistors 145 and 146 and controlling the output voltage;
Current continuous connected to the transformer tertiary winding 206-3 for detecting information of a continuous current mode (CCM) or a discontinuous current mode (DCM) in the lower switch 203-3, Current discontinuity detection (CCM / DCM detection) comparator 141;
A current comparator 171 to which the current information detected by the primary or secondary current sensors 143 and 144 of the LLC converter and the output Vea of the output voltage controller 150 are input;
A smart turn-on comparator 177 receiving the gate signal Vg1 of the lower switch 203-3 and the output Vea of the output voltage controller 150;
A first AND gate 183 for inverting the output of the smart turn-on comparator 177 and the gate signal Vg1 of the lower switch 203-3;
A second AND gate 174 for inverting the output of the current continuous and current discontinuity detection (CCM / DCM detection) comparator 141 and the output signal of the first AND gate 183;
A D flip-flop 175 to which the output of the second AND gate 174 is input;
A delay circuit 176 for delaying the output of the D flip-flop 175;
And an RS flip-flop 173 for receiving the output of the current comparator 171 and the output of the delay circuit 176 to generate a gate signal Vg1 of the lower switch 203-3 Smart turn-on LLC converter for zero voltage switching
상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)로 구성된 하프브리지 스위치(203);
상기 하부 스위치(203-3)의 드레인(Drain) 및 소스(Source) 단자 사이에 위치하는 공진 커패시터(205) 및 변압기 1차측 권선(206-1);
변압기 2차측 권선(206-2)에 연결된 배전압 타입 정류부(330);
상기 배전압 타입 정류부(330);로부터 출력된 전력을 공급받는 부하(Load);
상기 부하(Load)의 출력 전압을 검출 받는 제1,2 분압저항(145,146);
상기 제1,2 분압저항(145,146)으로부터 출력전압의 전압 정보를 검출 받아 출력전압을 제어하는 출력전압 제어부(150);
하부 스위치(203-3)에 전류가 연속적인 흐름(CCM: Continuous CurrentMode) 아니면 전류가 불연속적인 흐름(DCM: Discontinuous CurrentMode)의 정보를 검출하는 변압기 3차측 권선(206-3)과 연결된 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141);
상기 LLC 컨버터의 1차측 또는 2차측 전류센서(143,144)에서 검출된 전류 정보 및 상기 출력전압 제어부(150)의 출력(Vea)이 입력되는 전류 비교기(171);
상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1) 및 상기 출력전압 제어부(150)의 출력(Vea)이 입력되는 스마트 턴온 비교기(177);
상기 스마트 턴온 비교기(177)의 출력 및 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1)가 반전되어 입력되는 제1 AND 게이트(183);
상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력 및 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력 신호가 반전되어 입력되는 제2 AND 게이트(174);
상기 제2 AND 게이트(174)의 출력이 입력되는 D 플립플롭(175);
상기 D 플립플롭(175)의 출력을 지연(Delay)시키는 딜레이(Delay) 회로(176);
상기 전류 비교기(171)의 출력 및 상기 딜레이(Delay) 회로(176)의 출력이 입력되어 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1)를 발생시키는 RS 플립플롭(173)을 포함하는 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터A smart turn-on LLC converter for zero voltage switching,
A half bridge switch 203 composed of an upper switch 203-1 and a lower switch 203-3;
A resonant capacitor 205 and a transformer primary winding 206-1 located between a drain and a source terminal of the lower switch 203-3;
A double voltage type rectifying part 330 connected to the transformer secondary side winding 206-2;
A load (Load) supplied with the power output from the double voltage type rectifier (330);
First and second voltage dividing resistors 145 and 146 for detecting the output voltage of the load;
An output voltage controller 150 for detecting the voltage information of the output voltage from the first and second voltage dividing resistors 145 and 146 and controlling the output voltage;
Current continuous connected to the transformer tertiary winding 206-3 for detecting information of a continuous current mode (CCM) or a discontinuous current mode (DCM) in the lower switch 203-3, Current discontinuity detection (CCM / DCM detection) comparator 141;
A current comparator 171 to which the current information detected by the primary or secondary current sensors 143 and 144 of the LLC converter and the output Vea of the output voltage controller 150 are input;
A smart turn-on comparator 177 receiving the gate signal Vg1 of the lower switch 203-3 and the output Vea of the output voltage controller 150;
A first AND gate 183 for inverting the output of the smart turn-on comparator 177 and the gate signal Vg1 of the lower switch 203-3;
A second AND gate 174 for inverting the output of the current continuous and current discontinuity detection (CCM / DCM detection) comparator 141 and the output signal of the first AND gate 183;
A D flip-flop 175 to which the output of the second AND gate 174 is input;
A delay circuit 176 for delaying the output of the D flip-flop 175;
And an RS flip-flop 173 for receiving the output of the current comparator 171 and the output of the delay circuit 176 to generate a gate signal Vg1 of the lower switch 203-3 Smart turn-on LLC converter for zero voltage switching
상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)로 구성된 하프브리지 스위치(203);
상기 하부 스위치(203-3)의 드레인(Drain) 및 소스(Source) 단자 사이에 위치하는 공진 커패시터(205) 및 변압기 1차측 권선(206-1);
변압기 2차측 권선(206-2)으로부터 출력된 전력을 공급받는 부하(Load);
상기 부하(Load)의 출력 전압을 검출 받는 제1,2 분압저항(145,146);
상기 제1,2 분압저항(145,146)으로부터 출력전압의 전압 정보를 검출 받아 출력전압을 제어하는 출력전압 제어부(150);
하부 스위치(203-3)에 전류가 연속적인 흐름(CCM: Continuous CurrentMode) 아니면 전류가 불연속적인 흐름(DCM: Discontinuous CurrentMode)의 정보를 검출하는 변압기 3차측 권선(206-3)과 연결된 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141);
상기 LLC 컨버터의 1차측 또는 2차측 전류센서(143,144)에서 검출된 전류 정보 및 상기 출력전압 제어부(150)의 출력(Vea)이 입력되는 전류 비교기(171);
상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1) 및 상기 출력전압 제어부(150)의 출력(Vea)이 입력되는 스마트 턴온 비교기(177);
상기 스마트 턴온 비교기(177)의 출력 및 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1)가 반전되어 입력되는 제1 AND 게이트(183);
상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력 및 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력 신호가 반전되어 입력되는 제2 AND 게이트(174);
상기 제2 AND 게이트(174)의 출력이 입력되는 D 플립플롭(175);
상기 D 플립플롭(175)의 출력을 지연(Delay)시키는 딜레이(Delay) 회로(176);
상기 전류 비교기(171)의 출력 및 상기 딜레이(Delay) 회로(176)의 출력이 입력되어 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1)를 발생시키는 RS 플립플롭(173)을 포함하는 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터A smart turn-on LLC converter for zero voltage switching,
A half bridge switch 203 composed of an upper switch 203-1 and a lower switch 203-3;
A resonant capacitor 205 and a transformer primary winding 206-1 located between a drain and a source terminal of the lower switch 203-3;
A load (Load) supplied with power output from the transformer secondary winding 206-2;
First and second voltage dividing resistors 145 and 146 for detecting the output voltage of the load;
An output voltage controller 150 for detecting the voltage information of the output voltage from the first and second voltage dividing resistors 145 and 146 and controlling the output voltage;
Current continuous connected to the transformer tertiary winding 206-3 for detecting information of a continuous current mode (CCM) or a discontinuous current mode (DCM) in the lower switch 203-3, Current discontinuity detection (CCM / DCM detection) comparator 141;
A current comparator 171 to which the current information detected by the primary or secondary current sensors 143 and 144 of the LLC converter and the output Vea of the output voltage controller 150 are input;
A smart turn-on comparator 177 receiving the gate signal Vg1 of the lower switch 203-3 and the output Vea of the output voltage controller 150;
A first AND gate 183 for inverting the output of the smart turn-on comparator 177 and the gate signal Vg1 of the lower switch 203-3;
A second AND gate 174 for inverting the output of the current continuous and current discontinuity detection (CCM / DCM detection) comparator 141 and the output signal of the first AND gate 183;
A D flip-flop 175 to which the output of the second AND gate 174 is input;
A delay circuit 176 for delaying the output of the D flip-flop 175;
And an RS flip-flop 173 for receiving the output of the current comparator 171 and the output of the delay circuit 176 to generate a gate signal Vg1 of the lower switch 203-3 Smart turn-on LLC converter for zero voltage switching
상기 부하(Load)는 LED 그룹(Group)(300)인 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터The method according to any one of claims 1 to 4,
And the load is an LED group 300. The smart turn-on LLC converter
상기 게이트 신호(Vg1)는 게이트 구동부(190)의 인버터(Inverter)(192)를 통하여 하프브리지 상부 스위치(203-1)를 구동하며;
상기 게이트 신호(Vg1)는 게이트 구동부(190)의 버퍼(Buffer)(191)를 통하여 하프브리지 하부 스위치(203-3)를 구동시키는 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터The method according to any one of claims 1 to 4,
The gate signal Vg1 drives the half bridge upper switch 203-1 through an inverter 192 of the gate driver 190;
And the gate signal Vg1 drives the half bridge lower switch 203-3 through a buffer 191 of the gate driver 190. The LLC switch of the smart turn-
상기 출력전압 제어부(150)의 출력전압 비교기(151)는 상기 부하(Load)의 출력 전압과 기준 전압(Vref)의 오차를 제1 전압 제어이득(Z1)과 제2 전압 제어이득(Z2)의 비율로 증폭하여 출력하는 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터The method according to claim 6,
The output voltage comparator 151 of the output voltage controller 150 compares the error between the output voltage of the load and the reference voltage Vref with the first voltage control gain Z1 and the second voltage control gain Z2 Rate converter for a zero-voltage switching.
상기 출력전압 비교기(151)에서 제1 전압 제어이득(Z1)은 제1 제어저항(R1) 및 제1 커패시터(C1)가 병렬로 연결되며, 상기 제1 제어저항(R1) 및 제1 커패시터(C1)와 직렬로 제2 제어저항(R2)로 구성되며;
제2 전압 제어이득(Z2)은 제11 제어저항(R11) 및 제11 제어 커패시터(C11)가 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터 The method of claim 7,
The first voltage control gain Z1 of the output voltage comparator 151 is determined by the first control resistance R1 and the first capacitor C1 connected in parallel and the first control resistance R1 and the first capacitor C1) and a second control resistor (R2) in series;
And the second voltage control gain Z2 is a serial turn-on type LLC converter for zero voltage switching, wherein the eleventh control resistor R11 and the eleventh control capacitor C11 are connected in series.
상기 출력전압 비교기(151)에서 제1 전압 제어이득(Z1)은 제1 제어저항(R1)과 병렬로 제2 제어저항(R2) 및 제1 커패시터(C1)로 구성되며;
제2 전압 제어이득(Z2)은 제11 제어저항(R11) 및 제11 제어 커패시터(C11)가 직렬로 연결되며, 상기 제11 제어저항(R11) 및 제11 제어 커패시터(C11)와 병렬로 제12 제어 커패시터(C12)가 배치되는 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터 The method of claim 7,
In the output voltage comparator 151, the first voltage control gain Z1 is composed of a second control resistor R2 and a first capacitor C1 in parallel with the first control resistor R1;
The second voltage control gain Z2 is controlled by controlling the eleventh control resistance R11 and the eleventh control capacitor C11 in series and in parallel with the eleventh control resistance R11 and the eleventh control capacitor C11. 12 control capacitor (C12) is arranged on the output side of the switch. A smart turn-on LLC converter
상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)로 구성된 하프브리지 스위치(203);
제1,2 분압저항(145,146)으로부터 LLC 컨버터 출력전압의 전압 정보를 검출 받아 출력전압을 제어하는 출력전압 제어부(150);
하부 스위치(203-3)에 전류가 연속적인 흐름(CCM: Continuous CurrentMode) 아니면 전류가 불연속적인 흐름(DCM: Discontinuous CurrentMode)의 정보를 검출하는 변압기 3차측 권선(206-3)과 연결된 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141);
상기 LLC 컨버터의 1차측 또는 2차측 전류센서(143,144)에서 검출된 전류 정보 및 상기 출력전압 제어부(150)의 출력(Vea)이 입력되는 전류 비교기(171);
상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1) 및 상기 출력전압 제어부(150)의 출력(Vea)이 입력되는 스마트 턴온 비교기(177);
상기 스마트 턴온 비교기(177)의 출력 및 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1)가 반전되어 입력되는 제1 AND 게이트(183);
상기 전류 연속 및 전류 불연속 검출(CCM/DCM 검출) 비교기(141)의 출력 및 상기 제1 AND 게이트(183)의 출력 신호가 반전되어 입력되는 제2 AND 게이트(174);
상기 제2 AND 게이트(174)의 출력이 입력되는 D 플립플롭(175);
상기 D 플립플롭(175)의 출력을 지연(Delay)시키는 딜레이(Delay) 회로(176);
상기 전류 비교기(171)의 출력 및 상기 딜레이(Delay) 회로(176)의 출력이 입력되어 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트 신호(Vg1)를 발생시키는 RS 플립플롭(173)을 포함하는 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터A smart turn-on LLC converter for zero voltage switching,
A half bridge switch 203 composed of an upper switch 203-1 and a lower switch 203-3;
An output voltage controller 150 for detecting the voltage information of the LLC converter output voltage from the first and second voltage dividing resistors 145 and 146 and controlling the output voltage;
Current continuous connected to the transformer tertiary winding 206-3 for detecting information of a continuous current mode (CCM) or a discontinuous current mode (DCM) in the lower switch 203-3, Current discontinuity detection (CCM / DCM detection) comparator 141;
A current comparator 171 to which the current information detected by the primary or secondary current sensors 143 and 144 of the LLC converter and the output Vea of the output voltage controller 150 are input;
A smart turn-on comparator 177 receiving the gate signal Vg1 of the lower switch 203-3 and the output Vea of the output voltage controller 150;
A first AND gate 183 for inverting the output of the smart turn-on comparator 177 and the gate signal Vg1 of the lower switch 203-3;
A second AND gate 174 for inverting the output of the current continuous and current discontinuity detection (CCM / DCM detection) comparator 141 and the output signal of the first AND gate 183;
A D flip-flop 175 to which the output of the second AND gate 174 is input;
A delay circuit 176 for delaying the output of the D flip-flop 175;
And an RS flip-flop 173 for receiving the output of the current comparator 171 and the output of the delay circuit 176 to generate a gate signal Vg1 of the lower switch 203-3 Smart turn-on LLC converter for zero voltage switching
상기 상부 스위치(203-1)의 역병렬 다이오드(203-2) 또는 하부 스위치(203-3)의 역병렬 다이오드(204-4)에 전류가 흐를 때, 영전압 스위칭 상태에서 상기 상부 스위치(203-1) 또는 상기 하부 스위치(203-3)를 턴온(Turn on)시키는 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터11. The method of claim 10,
When the current flows through the antiparallel diode 203-2 of the upper switch 203-1 or the antiparallel diode 204-4 of the lower switch 203-3, -1) or the lower switch (203-3) is turned on. The smart turn-on LLC converter
상기 스마트 턴온 비교기(177)의 (+) 입력 단자는 제어 다이오드(180) 및 제너 다이오드(181)가 연결되는 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 LLC 컨버터11. The method of claim 10,
The smart turn-on type LLC converter for zero voltage switching is connected to the positive input terminal of the smart turn-on comparator 177 through a control diode 180 and a zener diode 181.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180017694A KR101877019B1 (en) | 2018-02-13 | 2018-02-13 | Smart Turn-onLLC Converter for ZVS(Zero-Voltage-Switching) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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|---|---|---|---|
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| GRNT | Written decision to grant |