KR101891343B1 - Low voltage DC-DC converter for vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 저전압 직류전원변환장치에 관한 것으로, 상기 발명은 사전에 설정된 출력전압지령값과 내장된 PWM S/W 카운터모듈을 이용하여 PWM 스위칭신호를 생성하여 출력하는 LDC제어기; 및 상기 LDC제어기로부터 입력된 PWM 스위칭신호에 의해 스위칭되는 복수 개의 파워 스위칭소자들을 이용하여 외부로부터 입력된 직류 고전압을 교류 고전압으로 변환하는 1차측 모스펫부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 본 발명은 종래 1차측 모스펫부의 스위칭신호를 생성하는 FB-ZVS 신호발생 전용IC 등을 포함한 PWM발생회로를 LDC제어기를 이용하여 소프트웨어적으로 구현함으로써 제조원가를 절감할 수 있고 풀 디지털화를 구현할 수 있다.The present invention relates to a low voltage direct current power converter for a vehicle, and more particularly, to an LDC controller for generating and outputting a PWM switching signal using a preset output voltage command value and a built-in PWM S / W counter module. And a primary MOSFET for converting a direct current high voltage input from the outside into an AC high voltage using a plurality of power switching elements switched by a PWM switching signal input from the LDC controller. Accordingly, the present invention realizes a PWM generation circuit including a dedicated FB-ZVS signal generation IC for generating a switching signal of the primary side MOSFET, by using an LDC controller, thereby reducing the manufacturing cost and realizing full digitization have.

Description

차량용 저전압 직류전원변환장치{Low voltage DC-DC converter for vehicle}Technical Field [0001] The present invention relates to a low voltage DC-DC converter for a vehicle,

본 발명은 차량용 저전압 직류전원변환장치에 관한 것으로, 구체적으로 고속 PWM스위칭 방법을 개선하여 제조원가의 절감 및 풀 디지털 제어를 구현하기 위한 차량용 저전압 직류전원변환장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a low voltage direct current power converter for a vehicle, and more particularly, to a low voltage direct current power converter for a vehicle for improving manufacturing cost and full digital control by improving a high speed PWM switching method.

도 1은 종래 차량용 저전압 직류전원변환장치(Low voltage DC-DC Converter, 이하 LDC라 칭함)의 개략적인 회로도로서, 도 1에 도시된 LDC(10)는 차량의 고전압 배터리 입력전압을 저전압으로 변환하여 차량 전장부하에 전력을 공급한다.1 is a schematic circuit diagram of a conventional low voltage DC-DC converter (hereinafter referred to as LDC). The LDC 10 shown in FIG. 1 converts a high-voltage battery input voltage of a vehicle to a low voltage And supplies electric power to the vehicle electric field load.

도 1을 참조하면, LDC(10)는 고전압 배터리로부터 고전압(Vin)을 입력받아 LDC제어기(미 도시)의 출력전압지령에 따라 발생된 PWM 스위칭신호에 의해 1차측 모스펫부(12)의 파워 스위칭소자(FET)를 구동하여 변압기(14)의 1차측 입력전류를 제어한다. 그리고 변압기(14)의 2차측은 턴수비에 맞게 출력전류가 발생되고 2차측의 다이오드 정류기 및 평활 기능을 수행하는 커패시터를 거쳐 출력전압(Vout)을 생성한다.Referring to FIG. 1, the LDC 10 receives a high voltage Vin from a high voltage battery and receives a PWM switching signal generated according to an output voltage command of an LDC controller (not shown) And controls the primary side input current of the transformer 14 by driving the element (FET). The secondary side of the transformer 14 generates an output current according to the turn ratio and generates the output voltage Vout through a diode rectifier on the secondary side and a capacitor performing a smoothing function.

LDC(10)는 전력변환을 위해 스위칭 능력이 수백 KHz 급의 고속 파워 스위칭소자(FET)를 적용하고, 파워 스위칭소자를 구동하기 위하여 고효율 고속 PWM 스위칭 방법인 풀브리지 페이져 쉬프트 영전압 스위칭(Full-bridge phase shift zero voltage switching, 이하 FB-ZVS라 칭함) 기법을 사용한다.The LDC 10 employs a high-speed power switching device (FET) with switching capability of several hundreds of kilohertz for switching power, and a full-bridge phased-shift zero voltage switching (High- bridge phase shift zero voltage switching (hereinafter referred to as FB-ZVS) technique.

즉 종래 LDC는 FB-ZVS 신호발생 전용소자(IC)를 포함한 PWM 발생회로에 의해 LDC제어기(미 도시)의 출력전압지령에 따라 도 1에 도시된 1차측 모스펫부(12)의 각 파워 스위칭소자(FET)를 스위칭하기 위한 고속 PWM 스위칭 신호(S1+, S1-, S2+, S2-)를 발생한다.That is, in the conventional LDC, a PWM generating circuit including a FB-ZVS signal generating device (IC) supplies power to each power switching device (not shown) of the primary MOSFET 12 in accordance with an output voltage command of an LDC controller (S1 +, S1-, S2 +, S2-) for switching the FETs.

PWM발생회로는 일반적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 출력전압 지령회로, 출력전압 센싱회로, 출력전류 센싱회로, FB-ZVS 신호발생 전용IC와 같은 아날로그 회로들에 의해 구현된다. 마이컴과 같은 LDC제어기에서 출력전압 지령회로로 지령이 인가되면 출력전압 센싱회로에 의해 비교되어 FB-ZVS 신호발생 전용IC로 입력하기 위한 제어신호가 생성된다.The PWM generating circuit is generally implemented by analog circuits such as an output voltage command circuit, an output voltage sensing circuit, an output current sensing circuit, and an FB-ZVS signal generating IC, as shown in Fig. When a command is applied to the output voltage command circuit in an LDC controller such as a microcomputer, a control signal for inputting to the FB-ZVS signal generation IC is generated by being compared by the output voltage sensing circuit.

FB-ZVS 신호발생 전용IC는 입력된 제어신호에 의해 1차측 모스펫부(12)의 파워 스위칭소자(FET)를 구동하기 위한 PWM 스위칭신호(S1+, S1-, S2+, S2-) 4개를 생성한다.The FB-ZVS signal generating IC generates four PWM switching signals (S1 +, S1-, S2 +, S2-) for driving the power switching element (FET) of the primary side MOSFET 12 by the input control signal do.

그러나 종래 LDC(10)에서 PWM 스위칭신호를 발생하는 FB-ZVS 신호발생 전용IC는 고가의 부품으로 제조단가를 올리는 주요 원인이 되고 있다.However, the FB-ZVS signal generating IC, which generates the PWM switching signal in the conventional LDC 10, is a major cause of raising the manufacturing cost due to the expensive parts.

또한 FB-ZVS 신호발생 전용IC 등을 포함한 PWM발생회로는 아날로그 회로로서 최근 풀 디지털 제어의 구현에 따라 이를 대체하기 위한 수단이 요구되고 있으나, 아직 이에 대한 개발은 미흡한 실정이다.In addition, the PWM generation circuit including the FB-ZVS signal generation IC is an analog circuit, and a means for replacing the PWM generation circuit has been recently required according to the implementation of the full digital control, but the development thereof is insufficient.

본 발명의 목적은 종래 1차측 모스펫부의 스위칭신호를 생성하는 FB-ZVS 신호발생 전용IC 등을 포함한 PWM발생회로를 마이컴을 이용하여 소프트웨어적으로 구현함으로써 제조원가를 절감할 수 있고 풀 디지털화를 더욱 용이하게 구현할 수 있는 차량용 저전압 직류전원변환장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a PWM generating circuit including a FB-ZVS signal generating IC for generating a switching signal of a conventional primary side MOSFET unit by software using a microcomputer, thereby reducing manufacturing cost and facilitating full digitalization Voltage low-voltage direct-current power source for a vehicle.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량용 저전압 직류전원변환장치에 관한 것으로, 본 차량용 저전압 직류전원변환장치는 사전에 설정된 출력전압지령값과 내장된 PWM S/W 카운터모듈을 이용하여 PWM 스위칭신호를 생성하여 출력하는 LDC제어기; 및 상기 LDC제어기로부터 입력된 PWM 스위칭신호에 의해 스위칭되는 복수 개의 파워 스위칭소자들을 이용하여 외부로부터 입력된 직류 고전압을 교류 고전압으로 변환하는 1차측 모스펫부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a low voltage direct current power converter for a vehicle, comprising: a low voltage direct current power converter for a vehicle, the PWM direct current power converter comprising: An LDC controller for generating and outputting; And a primary MOSFET for converting a direct current high voltage input from the outside into an AC high voltage using a plurality of power switching elements switched by a PWM switching signal input from the LDC controller.

상기 파워 스위칭소자들은 풀브리지(full bridge) 방식으로 4개의 FET 소자로 마련되고, 상기 PWM 스위칭신호는 FB-ZVS(Full-bridge phase shift zero voltage switching) 스위칭신호일 수 있다.The power switching devices are provided with four FET devices in a full bridge mode, and the PWM switching signal may be a full-bridge phase shift zero voltage switching (FB-ZVS) switching signal.

상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트의 주기는 상기 PWM 스위칭신호의 주기와 일치하고, 상기 PWM 스위칭신호의 듀티는 50%일 수 있다.The period of the count of the PWM S / W counter module coincides with the period of the PWM switching signal, and the duty of the PWM switching signal may be 50%.

여기서, 상기 LDC제어기는, 상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트의 주기에 동기하도록 상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트의 최대값인 'Ts', 상기 출력전압지령값인 'Vref' 및 상기 1차측 모스펫부로 입력된 입력전압인 'Vdc'을 이용하여, 상기 PWM 스위칭신호인 'S1+', 'S1-', 'S2+' 및 'S2-'를 발생하기 위한 PWM 신호 발생모듈을 더 구비할 수 있다.Here, the LDC controller sets the maximum value 'Ts' of the count of the PWM S / W counter module, 'Vref', which is the output voltage command value, and '1', which is the maximum value of the count of the PWM S / W counter module, S1 ', S2 +, and S2- by using the input voltage Vdc input to the side-side MOSFET as the PWM switching signals. have.

상기 PWM 신호 발생모듈은, 상기 'S1+'가 상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트 '0'~'(Ts/2)-1' 범위에서 온(ON) 신호이고 '(Ts/2)'~'Ts-1' 범위에서 오프(OFF) 신호이고, '(Ts/2)-1'~'(Ts/2)'범위에서 온(ON) 신호의 주기로 발생되며, 상기 'S2-'가 상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트 '0'~'a-1' 범위에서 오프(OFF) 신호이고 'a-1'~'b-1' 범위에서 온(ON) 신호이며 다시 'b-1'~'Ts-1' 범위에서 오프(OFF) 신호의 주기로 발생되고, 상기 'S1+'가 상기 'S1-'의 위상을 반대로 하는 것에 의해 발생되고 상기 'S2+'가 상기 'S2-'의 위상을 반대로 하는 것에 의해 발생되며, 상기 a는 수식 '(Ts/2) - (Ts/2)*(Vref/Vdc)'에 의해 산출되고, 상기 b는 수식 'Ts - (Ts/2)*(Vref/Vdc)'에 의해 산출될 수 있다.S1 + 'is an ON signal in the range of count' 0 'to' Ts / 2 '-1' of the PWM S / W counter module, and '(Ts / 2) (OFF) signal in the range of 'Ts-1' and is generated in the cycle of the ON signal in the range of '(Ts / 2) -1' to '(Ts / 2)', (OFF) signal in the range of count '0' ~ 'a-1' of PWM S / W counter module and ON signal in the range of 'a-1' ~'b- S2 + 'is generated by a period of an OFF signal in a range of' Ts-1 ',' S1 + 'is generated by reversing the phase of' S1- ' (Ts / 2) * (Vref / Vdc) ', and b is calculated by the following equation: Ts - (Ts / 2) * (Vref / Vdc) '.

또한 상기 PWM 신호 발생모듈은, 상기 입력전압(Vdc)과 이에 대응하는 입력전류 및 상기 1차측 모스펫부로부터 출력되는 출력전압 및 출력전류를 감지하여, 상기 감지결과 센싱 상태에 이상이 있는 경우 알람을 발생하고 상기 PWM 신호 발생모듈의 동작을 비활성화할 수 있다.The PWM signal generating module senses an input voltage Vdc, an input current corresponding thereto, an output voltage and an output current output from the primary side MOSFET, and outputs an alarm when the detection result sensing state is abnormal And may deactivate the operation of the PWM signal generating module.

이와 같이, 본 발명은 종래 1차측 모스펫부의 스위칭신호를 생성하는 FB-ZVS 신호발생 전용IC 등을 포함한 PWM발생회로를 LDC제어기를 이용하여 소프트웨어적으로 구현함으로써 제조원가를 절감할 수 있고 풀 디지털화를 구현할 수 있다.As described above, according to the present invention, a PWM generation circuit including a dedicated FB-ZVS signal generating IC for generating a switching signal of a primary side MOSFET is implemented in a software manner using an LDC controller, thereby reducing manufacturing cost and implementing full digitization .

도 1은 종래 차량용 저전압 직류전원변환장치의 개략적인 회로도이다.
도 2는 종래 PWM 발생회로의 개략적인 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치의 LDC제어기의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치의 동작을 설명하기 위한 제어절차도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.1 is a schematic circuit diagram of a conventional low voltage direct current power supply for a vehicle.
2 is a schematic circuit diagram of a conventional PWM generation circuit.
3 is a block diagram of an LDC controller of a low voltage direct current power converter for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a control procedure diagram for explaining the operation of the low voltage DC power converting apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 is a waveform diagram for explaining the operation of the low voltage DC power converting apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치에 대하여 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a low voltage direct current power supply for a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치의 LDC제어기의 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치는 LDC제어기(10)가 1차측 모스펫부로 PWM 스위칭신호(S1+, S1-, S2+, S2-)를 출력한다.3 is a block diagram of an LDC controller of a low voltage direct current power converter for a vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the LDC controller 10 outputs the PWM switching signals S1 +, S1-, S2 +, and S2- to the primary side MOSFET unit in the low voltage DC power conversion apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치는 1차측 모스펫부에 의해 변환된 교류전압을 감압하는 변압기와 변압기에 의해 감압된 교류전압을 직류전압으로 변환하여 출력하는 2차측 정류부를 구비할 수 있다.The vehicle low voltage DC power supply apparatus according to the present embodiment may include a transformer for reducing the AC voltage converted by the primary side MOSFET and a secondary rectifier for converting the AC voltage reduced by the transformer to a DC voltage and outputting the DC voltage .

1차측 모스펫부는 LDC제어기(10)로부터 입력된 PWM 스위칭신호(S1+, S1-, S2+, S2-)에 의해 스위칭되는 복수 개의 파워 스위칭소자(FET)들을 이용하여 고전압 배터리로부터 입력된 직류 고전압(Vin)을 교류 고전압으로 변환한다. The primary side MOSFET is connected to the DC high voltage Vin input from the high voltage battery using a plurality of power switching elements FETs switched by the PWM switching signals S1 +, S1-, S2 +, S2- input from the LDC controller 10 ) To AC high voltage.

여기서, 파워 스위칭소자들은 FB-ZVS(Full-bridge phase shift zero voltage switching) 스위칭신호에 의해 스위칭되는 풀브리지(full bridge) 방식으로 4개의 FET 소자로 마련될 수 있다.Here, the power switching devices may be provided with four FET devices in a full bridge mode, which is switched by a full-bridge phase shift zero voltage switching (FB-ZVS) switching signal.

LDC제어기(10)는 사전에 설정된 출력전압지령값과 내장된 PWM S/W 카운터모듈(12)을 이용하여 PWM 스위칭신호(S1+, S1-, S2+, S2-)를 생성하여 1차측 모스펫부로 출력한다.The LDC controller 10 generates the PWM switching signals S1 +, S1-, S2 +, S2- by using the preset output voltage command value and the built-in PWM S / W counter module 12 and outputs it to the primary- do.

도 3을 참조하면, LDC제어기(10)는 PWM S/W 카운터모듈(12)과 PWM 신호 발생모듈(14)로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 3, the LDC controller 10 may include a PWM S / W counter module 12 and a PWM signal generating module 14.

PWM S/W 카운터모듈(12)은 카운트의 주기가 도 5에 도시된 바와 같이 PWM 스위칭신호(S1+, S1-, S2+, S2-)의 주기와 일치하도록 카운트의 최대값인 'Ts'를 설정하여, PWM 스위칭신호(S1+, S1-, S2+, S2-)를 카운트의 주기에 동기 시킬 수 있다. 예를 들면 카운트의 주기인 'Ts'를 100 KHz 주파수에 해당되는 PWM 발생 주기에 일치시킨다.The PWM S / W counter module 12 sets the maximum value of the count 'Ts' so that the cycle of the count matches the cycle of the PWM switching signals (S1 +, S1-, S2 +, S2-) , The PWM switching signals (S1 +, S1-, S2 +, S2-) can be synchronized with the cycle of counting. For example, 'Ts', the count period, is matched to the PWM generation period corresponding to the 100 KHz frequency.

도 5의 맨 위측 그래프에 나타난 바와 같이, PWM S/W 카운터모듈(12)은, 최대값이 'Ts'로서 'Ts'에 도달할 때까지 상승 카운트을 수행하며, 'Ts'에 도달한 경우, 리셋되어 '0'부터 카운트된다.As shown in the top graph of FIG. 5, the PWM S / W counter module 12 performs the rising count until the maximum value reaches 'Ts' as 'Ts', and when 'Ts' Reset and counted from '0'.

PWM 신호 발생모듈(14)은 PWM S/W 카운터모듈(12)의 카운트의 주기에 동기하도록 카운트의 최대값인 'Ts', 출력전압지령값인 'Vref' 및 1차측 모스펫부로 입력된 입력전압인 'Vdc'을 이용하여, PWM 스위칭신호인 'S1+', 'S1-', 'S2+' 및 'S2-'를 발생하여 1차측 모스펫부로 출력한다.The PWM signal generation module 14 generates a PWM signal by setting the maximum value Ts, the output voltage command value Vref, and the input voltage Vout input to the primary side MOSFET to be synchronized with the count period of the PWM S / W counter module 12, S1 + ', S1 + S2 +, and S2 +, which are PWM switching signals, and outputs them to the primary side mosfet unit using' Vdc '.

여기서, PWM 스위칭신호인 FB-ZVS 의 'S1+', 'S1-', 'S2+' 및 'S2-'의 발생에 대해 구체적으로 설명한다.Here, generation of 'S1 +', 'S1-', 'S2 +' and 'S2-' of the FB-ZVS as the PWM switching signal will be described in detail.

본 실시예에서는, PWM 스위칭신호인 'S1+' 및 'S2-'를 먼저 생성하고, 생성된 'S1+' 및 'S2-'의 위상을 반대로 하여 각각 'S1-' 및 'S2+' 신호를 생성한다.In the present embodiment, the PWM switching signals 'S1 +' and 'S2-' are first generated and the generated signals S1 and S2- are reversed to generate S1 and S2 + signals, respectively .

PWM 스위칭신호인 'S1+'은, 도 5의 맨 위에 도시된 PWM S/W 카운터모듈(12)의 카운트의 주기에 동기하여 발생된다. 구체적으로 'S1+'은, PWM S/W 카운터모듈(12)의 카운트 '0'~'(Ts/2)-1' 범위에서 온(ON) 신호이고 '(Ts/2)'~'Ts-1' 범위에서 오프(OFF) 신호의 주기로 발생된다.The PWM switching signal 'S1 +' is generated in synchronization with the cycle of the count of the PWM S / W counter module 12 shown at the top of FIG. Specifically, 'S1 +' is an ON signal in the range of count '0' to 'Ts / 2' -1 'of the PWM S / W counter module 12 and' (Ts / 2) 1 " range. ≪ / RTI >

PWM 스위칭신호인 'S2-'는, 도 5의 맨 위에 도시된 PWM S/W 카운터모듈(12)의 카운트의 주기에 동기하여 발생된다. 구체적으로 'S2-'는, PWM S/W 카운터모듈(12)의 카운트 '0'~'a-1' 범위에서 오프(OFF) 신호이고 'a-1'~'b-1' 범위에서 온(ON) 신호이며 다시 'b-1'~'Ts-1' 범위에서 오프(OFF) 신호의 주기로 발생된다. The PWM switching signal 'S2-' is generated in synchronization with the cycle of the count of the PWM S / W counter module 12 shown at the top of FIG. Specifically, 'S2-' is an OFF signal in the range of counts '0' to 'a-1' of the PWM S / W counter module 12 and is in the range of 'a-1' (OFF) signal in the range of 'b-1' to 'Ts-1'.

여기서, a는 도 5를 참조하면, 수식 '(Ts/2) - (Ts/2)*(Vref/Vdc)'에 의해 산출될 수 있고, b는 수식 'Ts - (Ts/2)*(Vref/Vdc)'에 의해 산출될 수 있다.5, a can be calculated by the formula '(Ts / 2) - (Ts / 2) * (Vref / Vdc)' and b can be calculated by the formula Ts - Vref / Vdc) '.

PWM 신호 발생모듈(14)은 전술한 바와 같이 생성된 'S1+'가 'S2-'의 위상을 반대로 하여 각각 'S1-', 'S2+' 신호를 생성함으로써, PWM 스위칭신호인 'S1+', 'S1-', 'S2+' 및 'S2-'를 발생하여, 이를 1차측 모스펫부로 출력한다. 이에 의해 도 5의 맨 아래의 도시된 바와 같은 부하구동전압 'Vab'의 파형을 얻을 수 있다.The PWM signal generating module 14 generates the PWM switching signals' S1 + 'and' S1 + 'by generating' S1- 'and' S2 + 'signals by reversing the phase of' S2 + S1- ',' S2 + 'and' S2- ', and outputs it to the primary side mosfet unit. As a result, the waveform of the load driving voltage 'Vab' as shown at the bottom of FIG. 5 can be obtained.

또한 PWM 신호 발생모듈(14)은, 입력전압(Vdc)과 이에 대응하는 입력전류 및 1차측 모스펫부(110)로부터 출력되는 출력전압 및 출력전류를 감지하여, 감지결과 센싱 상태에 이상이 있는 경우 알람을 발생하고 PWM 신호 발생모듈(14)의 동작을 비활성화할 수 있다.The PWM signal generating module 14 detects the input voltage Vdc, the input current corresponding thereto, and the output voltage and the output current output from the primary side MOSFET 110, and when the detection result sensing state is abnormal An alarm can be generated and the operation of the PWM signal generating module 14 can be deactivated.

이하에서는, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the low voltage direct current power supply for vehicle according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

먼저, LDC제어기(10)는 구동과 함께, 타이머 인터럽트 서비스 루틴을 시작하고(S405), 1차측 모스펫부(110)로 입력되는 입력전압(Vdc), 입력전류 그리고 1차측 모스펫부(110)로부터 출력되는 출력전압 및 출력전류를 감지한다(S410).First, the LDC controller 10 starts driving the timer interrupt service routine (S405), and starts the timer interrupt service routine from the input voltage Vdc input to the primary-side MOSFET 110 and the input current from the primary-side MOSFET 110 The output voltage and the output current are detected (S410).

다음, LDC제어기(10)는 S410단계에서 감지된 결과를 이용하여, 센싱 상태의 이상여부를 체크하고(S415), 이 체크여부를 통해 알람여부를 판단하며(S420), 판단 결과 알람 상태로 판단된 경우 본 제어절차를 종료한다.Next, the LDC controller 10 checks whether the sensing state is abnormal (S415) using the result detected in step S410, and determines whether or not there is an alarm through the check or not (S420) The control procedure is terminated.

S420단계의 판단결과, 알람 상태가 아닌 것으로 판단한 경우, LDC제어기(10)는 1차측 모스펫부(110)의 제어를 위한 출력전압지령값인 'Vref'를 설정한다(S425).If it is determined in step S420 that the current state is not the alarm state, the LDC controller 10 sets the output voltage command value 'Vref' for controlling the primary side MOSFET 110 (S425).

다음. LDC제어기(10)는 위에서 설정된 'Vref'를 이용하여 FB-ZVS 스위칭신호(S1+, S1-, S2+, S2-)를 계산하고(S430), 1차측 모스펫부(110)의 파워 스위칭소자로 출력한다(S435). S435단계에서 출력된 FB-ZVS 스위칭신호에 의해 1차측 모스펫부(110)의 파워 스위칭소자는 스위칭되어 직류전원을 교류전원으로 변환한다(S440).next. The LDC controller 10 calculates the FB-ZVS switching signals S1 +, S1-, S2 + and S2- using the above-described 'Vref' (S430) (S435). The power switching device of the primary-side MOSFET 110 is switched by the FB-ZVS switching signal outputted in step S435 to convert the DC power into the AC power (S440).

이와 같이, 본 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치는 종래 아날로그 방식의 PWM 발생회로의 기능을 마이컴 형태의 LDC제어기에 의해 동작할 수 있는 단순한 형태의 소프트웨어 로직을 통해 구현함으로써 부품 수 감소에 의한 제조원가의 절감을 실현할 수 있고, 종래 PWM 발생회로의 디지털화를 구현할 수 있다.As described above, the low voltage DC power supply for vehicle according to the present embodiment implements the function of the PWM generation circuit of the conventional analog type through the simple software logic that can be operated by the microcomputer type LDC controller, The manufacturing cost can be reduced, and the conventional PWM generation circuit can be digitized.

10: LDC 제어기
12: PWM S/W 카운터 모듈
14: PWM 신호 발생모듈10: LDC controller
12: PWM S / W counter module
14: PWM signal generating module

Claims (6)

차량용 저전압 직류전원변환장치에 있어서,
사전에 설정된 출력전압지령값과 내장된 PWM S/W 카운터모듈을 이용하여 PWM 스위칭신호를 생성하여 출력하는 LDC제어기; 및
상기 LDC제어기로부터 입력된 PWM 스위칭신호에 의해 스위칭되는 복수 개의 파워 스위칭소자들을 이용하여 외부로부터 입력된 직류 고전압을 교류 고전압으로 변환하는 1차측 모스펫부;를 포함하며,
상기 파워 스위칭소자들은 풀브리지(full bridge) 방식으로 4개의 FET 소자로 마련되고, 상기 PWM 스위칭신호는 FB-ZVS(Full-bridge phase shift zero voltage switching) 스위칭신호이고,
상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트의 주기는 상기 PWM 스위칭신호의 주기와 일치하고, 상기 PWM 스위칭신호의 듀티는 50%이고,
상기 LDC제어기는,
상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트의 주기에 동기하도록 상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트의 최대값인 'Ts', 상기 출력전압지령값인 'Vref' 및 상기 1차측 모스펫부로 입력된 입력전압인 'Vdc'을 이용하여, 상기 PWM 스위칭신호인 'S1+', 'S1-', 'S2+' 및 'S2-'를 발생하기 위한 PWM 신호 발생모듈을 더 구비하며,
상기 PWM 신호 발생모듈은,
상기 'S1+'가 상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트 '0'~'(Ts/2)-1' 범위에서 온(ON) 신호이고 '(Ts/2)'~'Ts-1' 범위에서 오프(OFF) 신호이고, '(Ts/2)-1'~'(Ts/2)'범위에서 온(ON) 신호의 주기로 발생되며, 상기 'S2-'가 상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트 '0'~'a-1' 범위에서 오프(OFF) 신호이고 'a-1'~'b-1' 범위에서 온(ON) 신호이며 다시 'b-1'~'Ts-1' 범위에서 오프(OFF) 신호의 주기로 발생되고, 상기 'S1+'가 상기 'S1-'의 위상을 반대로 하는 것에 의해 발생되고 상기 'S2+'가 상기 'S2-'의 위상을 반대로 하는 것에 의해 발생되며,
상기 a는 수식 '(Ts/2) - (Ts/2)*(Vref/Vdc)'에 의해 산출되고, 상기 b는 수식 'Ts - (Ts/2)*(Vref/Vdc)'에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 차량용 저전압 직류전원변환장치.A low-voltage direct-current power converter for a vehicle,
An LDC controller for generating and outputting a PWM switching signal using a preset output voltage command value and a built-in PWM S / W counter module; And
And a primary side MOSFET for converting a DC high voltage input from the outside into an AC high voltage using a plurality of power switching elements switched by a PWM switching signal inputted from the LDC controller,
Wherein the power switching elements are provided with four FET elements in a full bridge manner, the PWM switching signal is a full-bridge phase shift zero voltage switching (FB-ZVS) switching signal,
Wherein the count period of the PWM S / W counter module coincides with the period of the PWM switching signal, the duty of the PWM switching signal is 50%
Wherein the LDC controller comprises:
Ts', which is a maximum value of the count of the PWM S / W counter module, 'Vref', which is an output voltage command value, and an input voltage input to the primary side MOSFET, And a PWM signal generating module for generating the PWM switching signals 'S1 +', 'S1-', 'S2 +' and 'S2-' using 'Vdc'
The PWM signal generating module includes:
1 + 'is a signal in the range of' 0 'to' (Ts / 2) -1 'of the PWM S / W counter module and' Is generated in a cycle of an ON signal in the range of (Ts / 2) -1 'to (Ts / 2)', and 'S2-' is an OFF signal of the PWM S / W counter module (OFF) signal in the range of count '0' to 'a-1' and an ON signal in the range of 'a-1' to 'b-1' S2 + 'is generated by reversing the phase of the' S1- 'and the' S2 + 'is generated by reversing the phase of the S2-
The value a is calculated by the formula '(Ts / 2) - (Ts / 2) * (Vref / Vdc)' and the value b is calculated by the formula Ts - (Ts / 2) * (Vref / Vdc) Voltage DC power supply for vehicle. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 PWM 신호 발생모듈은, 상기 입력전압(Vdc)과 이에 대응하는 입력전류 및 상기 1차측 모스펫부로부터 출력되는 출력전압 및 출력전류를 감지하여, 상기 감지결과 센싱 상태에 이상이 있는 경우 알람을 발생하고 상기 PWM 신호 발생모듈의 동작을 비활성화 하는 것을 특징으로 하는 차량용 저전압 직류전원변환장치.The apparatus according to claim 1, wherein the PWM signal generation module detects an input voltage (Vdc), an input current corresponding thereto, and an output voltage and an output current output from the primary side MOSFET, The control unit generates an alarm and inactivates the operation of the PWM signal generating module.
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