KR101968411B1 - Method and apparatus for controlling output voltage of resonant converter - Google Patents

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Abstract

공진형 컨버터의 출력전압을 제어하는 장치 및 방법에 연관되며, 보다 특정하게는 복수개의 출력을 갖는 공진형 컨버터의 출력전압을 제어하는 방법 및 장치에 연관된다. 일실시예에 따르면, 공진형 컨버터의 출력전압 제어 방법은 복수의 출력전압을 가지는 공진형 컨버터의 제1 출력전압 및 제2 출력전압을 센싱하는 단계, 제1 출력전압 및 제2 출력전압이 기 설정된 지령값과 다르면, 공진형 컨버터의 1차측에 포함된 스위칭 소자를 PFM 방식으로 제어하여 주파수를 조절하는 단계 및 제1 출력전압이 기 설정된 지령값과 다르면, 공진형 컨버터의 1차측에 포함된 스위칭 소자를 APWM 방식으로 제어하여 듀티비를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.To an apparatus and method for controlling the output voltage of a resonant converter, and more particularly to a method and apparatus for controlling the output voltage of a resonant converter having a plurality of outputs. According to one embodiment, an output voltage control method of a resonant converter includes sensing a first output voltage and a second output voltage of a resonant converter having a plurality of output voltages, sensing a first output voltage and a second output voltage, Controlling the switching elements included in the primary side of the resonance type converter by the PFM method to adjust the frequency if the command value is different from the set command value; and if the first output voltage is different from the preset command value, And controlling the duty ratio by controlling the switching element by the APWM method.

Description

공진형 컨버터의 출력전압 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING OUTPUT VOLTAGE OF RESONANT CONVERTER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an output voltage control method and apparatus for a resonant converter,

공진형 컨버터의 출력전압을 제어하는 장치 및 방법에 연관되며, 보다 특정하게는 복수개의 출력을 갖는 공진형 컨버터의 출력전압을 제어하는 방법 및 장치에 연관된다.To an apparatus and method for controlling the output voltage of a resonant converter, and more particularly to a method and apparatus for controlling the output voltage of a resonant converter having a plurality of outputs.

LLC 공진형 컨버터는 기존의 하드 스위칭 PWM 컨버터 및 비대칭 하프 브릿지 컨버터에 비해 작은 순환 에너지와 작은 턴오프 스위칭 손실을 가지고 경부하 시에도 소프트 스위칭을 유지할 수 있어 상대적으로 효율이 높다. 뿐만 아니라, 스위칭 손실이 낮은 소프트 스위칭에 의해 주파수를 높여도 상대적으로 높은 효율과 높은 전력 밀도를 얻을 수 있다.The LLC resonant converter is relatively efficient because it has small cycling energy and small turn-off switching loss compared to conventional hard-switching PWM converters and asymmetric half-bridge converters, while maintaining soft switching even at light loads. In addition, relatively high efficiency and high power density can be obtained even if the frequency is raised by soft switching with low switching loss.

일측에 따르면, 공진형 컨버터의 출력전압 제어 방법은 복수의 출력전압을 가지는 공진형 컨버터의 제1 출력전압 및 제2 출력전압을 센싱하는 단계, 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압이 기 설정된 지령값과 다르면, 상기 공진형 컨버터의 1차측에 포함된 스위칭 소자를 PFM 방식으로 제어하여 주파수를 조절하는 단계 및 상기 제1 출력전압이 기 설정된 지령값과 다르면, 상기 공진형 컨버터의 1차측에 포함된 스위칭 소자를 APWM 방식으로 제어하여 듀티비를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.According to one aspect, a method of controlling an output voltage of a resonant converter includes the steps of sensing a first output voltage and a second output voltage of a resonant converter having a plurality of output voltages, Controlling the switching elements included in the primary side of the resonance converter by a PFM method to adjust a frequency when the first output voltage is different from the set command value; And adjusting the duty ratio by controlling the switching elements included in the APWM method.

일실시예에 따르면, 상기 공진형 컨버터는 직렬 공진형 컨버터, LLC 공진형 컨버터, LCLC 공진형 컨버터 및 LCLCL 공진형 컨버터 중 어느 하나일 수 있다.According to one embodiment, the resonant converter may be any one of a series resonant converter, an LLC resonant converter, an LCLC resonant converter, and an LCLCL resonant converter.

다른 일실시예에 따르면, 상기 공진형 컨버터는 DC-DC 공진형 컨버터일 수 있다.According to another embodiment, the resonant converter may be a DC-DC resonant converter.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 PFM 방식으로 제어하는 단계는, 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압 간의 크로스-레귤레이션을 통해 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압을 제어할 수 있다.According to another embodiment, the step of controlling with the PFM scheme may control the first output voltage and the second output voltage through cross-regulation between the first output voltage and the second output voltage .

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 PFM 방식으로 제어하는 단계는, 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압의 가중 계수를 결정하고, 상기 크로스-레귤레이션을 통한 제어 시, 상기 가중 계수를 고려할 수 있다.According to another embodiment, the step of controlling with the PFM scheme may include determining a weighting factor of the first output voltage and the second output voltage, and considering the weighting factor when controlling through the cross-regulation have.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 APWM 방식으로 제어하는 단계는, 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압과 각각 연결되는 두 개의 상기 스위칭 소자의 각 상기 듀티비를 서로 비대칭하게 조절할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the step of controlling by the APWM method may adjust each of the duty ratios of the two switching elements connected to the first output voltage and the second output voltage asymmetrically with each other.

다른 일측에 따르면, 복수의 출력전압을 가지는 공진형 컨버터의 제1 출력전압 및 제2 출력전압을 제어하는 출력전압 제어 장치에 있어서, 출력전압 제어 장치는 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압이 기 설정된 지령값과 다르면, 상기 공진형 컨버터의 1차측에 포함된 스위칭 소자를 PFM 방식으로 제어하여 주파수를 조절하는 제1 제어부 및 상기 제1 출력전압이 기 설정된 지령값과 다르면, 상기 공진형 컨버터의 1차측에 포함된 스위칭 소자를 APWM 방식으로 제어하여 듀티비를 조절하는 제2 제어부를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an output voltage control apparatus for controlling a first output voltage and a second output voltage of a resonant converter having a plurality of output voltages, A first controller for controlling a switching element included in a primary side of the resonant converter by a PFM method to adjust a frequency if the first output voltage is different from the preset command value, And a second controller for controlling the duty ratio by controlling the switching elements included in the primary side of the converter by the APWM method.

일실시예에 따르면, 상기 공진형 컨버터는 직렬 공진형 컨버터, LLC 공진형 컨버터, LCLC 공진형 컨버터 및 LCLCL 공진형 컨버터 중 어느 하나일 수 있다.According to one embodiment, the resonant converter may be any one of a series resonant converter, an LLC resonant converter, an LCLC resonant converter, and an LCLCL resonant converter.

다른 일실시예에 따르면, 상기 공진형 컨버터는 DC-DC 공진형 컨버터일 수 있다.According to another embodiment, the resonant converter may be a DC-DC resonant converter.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 제어부는 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압 간의 크로스-레귤레이션을 통해 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압을 제어할 수 있다.According to another embodiment, the first control unit may control the first output voltage and the second output voltage through cross-regulation between the first output voltage and the second output voltage.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 제어부는, 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압의 가중 계수를 결정하고, 상기 크로스-레귤레이션을 통한 제어 시, 상기 가중 계수를 고려할 수 있다.According to another embodiment, the first control unit may determine a weighting coefficient of the first output voltage and the second output voltage, and may take the weighting factor into consideration in the control through the cross-regulation.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 제2 제어부는, 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압과 각각 연결되는 두 개의 상기 스위칭 소자의 각 상기 듀티비를 서로 비대칭하게 조절할 수 있다.According to another embodiment, the second control unit may adjust the duty ratios of the two switching elements connected to the first output voltage and the second output voltage asymmetrically with respect to each other.

도 1은 일실시예에 따른 공진형 컨버터의 출력전압 제어 장치 구성을 나타낸다.
도 2는 일실시예에 따라 공진형 컨버터의 출력전압에 대해 PFM 제어 시뮬레이션만을 수행한 출력전압 결과이다.
도 3은 일실시예에 따라 APWM 제어 시뮬레이션 수행 시 듀티 비에 따른 전압 이득의 변화를 나타낸다.
도 4는 일실시예에 따라 공진형 컨버터의 출력전압에 대해 PFM 제어 및 APWM 제어 시뮬레이션을 수행한 출력전압 결과이다.
도 5는 일실시예에 따라 기 정해지는 조건 하에 PFM 제어만을 수행한 경우 및 PFM 제어와 APWM 제어를 동시에 수행한 경우의 시뮬레이션 결과를 나타내는 표이다.1 shows a configuration of an output voltage control apparatus of a resonant converter according to an embodiment.
FIG. 2 is an output voltage result obtained by performing PFM control simulation only on the output voltage of the resonant converter according to one embodiment.
FIG. 3 illustrates a change in voltage gain according to a duty ratio when an APWM control simulation is performed according to an exemplary embodiment.
4 is an output voltage result obtained by performing PFM control and APWM control simulation on the output voltage of the resonant converter according to one embodiment.
FIG. 5 is a table showing simulation results when only PFM control is performed under predetermined conditions, and when PFM control and APWM control are simultaneously performed according to an embodiment.

이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 권리범위는 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the rights is not limited or limited by these embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.The terms used in the following description are chosen to be generic and universal in the art to which they are related, but other terms may exist depending on the development and / or change in technology, customs, preferences of the technician, and the like. Accordingly, the terminology used in the following description should not be construed as limiting the technical thought, but should be understood in the exemplary language used to describe the embodiments.

또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.Also, in certain cases, there may be a term chosen arbitrarily by the applicant, in which case the meaning of the detailed description in the corresponding description section. Therefore, the term used in the following description should be understood based on the meaning of the term, not the name of a simple term, and the contents throughout the specification.

도 1은 일실시예에 따른 공진형 컨버터의 출력전압 제어 장치 구성을 나타낸다.1 shows a configuration of an output voltage control apparatus of a resonant converter according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 일실시예에 따라 공진형 컨버터는 복수의 출력전압을 가질 수 있다. 또한, 일실시예에 따라 공진형 컨버터는 LLC 공진형 컨버터로서, 절연된 DC-DC 직렬 공진형 컨버터에 해당할 수 있다.Referring to FIG. 1, according to one embodiment, the resonant converter may have a plurality of output voltages. Also, according to one embodiment, the resonant converter is an LLC resonant converter, and may correspond to an isolated DC-DC series resonant converter.

LLC 공진형 컨버터의 출력전압 제어는, 출력전압의 지령 전압에 대한 오차를 측정하여 오차가 0이 되도록 주파수를 바꾸는 방식인 Pulse Frequency Modulation(PFM)에 의해 수행될 수 있다.The output voltage control of the LLC resonant converter can be performed by Pulse Frequency Modulation (PFM), which is a method of measuring the error of the output voltage with respect to the command voltage and changing the frequency so that the error becomes zero.

복수의 출력전압을 가지는 LLC 공진형 컨버터에서 도 1과 같이 출력전압이 2개인 경우, 다중 출력 궤환(Multiple Output Feedback) 방식으로 출력전압을 제어하게 되면 많은 경우 출력전압 오차를 가지게 된다. 이러한 출력전압 오차를 제어하기 위한 방법으로 2차측에 Regulator를 추가적으로 장착하여 출력전압을 제어하는 방법이 있으나, 이는 2차측에 추가적인 소자를 붙임으로써 제작 단가를 높일 수 있고 전력 변환 효율을 떨어뜨릴 수 있다.In an LLC resonant converter having a plurality of output voltages, if the output voltage is 2 as shown in FIG. 1, if the output voltage is controlled by a multiple output feedback method, an output voltage error will often be obtained. As a method to control the output voltage error, there is a method of controlling the output voltage by additionally adding a regulator to the secondary side. However, by attaching an additional element to the secondary side, the manufacturing cost can be increased and the power conversion efficiency can be lowered .

이에, 도 1과 같이 제1 제어부에서 PFM 제어를 수행하고, 제2 제어부에서 APWM(Asymmetric Pulse Width Modulation) 제어를 수행하여 복수의 출력전압을 정밀하게 제어할 수 있다. 이러한 제어 방법은 추가적인 Regulator의 부착을 필요로 하지 않아 제작 단가를 낮출 수 있으며, 기존의 컨버터에 대해 LLC 공진형 컨버터의 상대적으로 보다 더 정밀한 제어를 유지하고, 상대적으로 더 높은 효율을 유지할 수 있다.As shown in FIG. 1, the first control unit performs PFM control, and the second control unit performs APWM (Asymmetric Pulse Width Modulation) control, thereby precisely controlling a plurality of output voltages. This control method does not require the addition of an additional regulator, which can lower fabrication costs and maintain relatively more precise control of the LLC resonant converter for existing converters, while maintaining relatively higher efficiency.

도 1을 참조하면, 제1 제어부는 제1 출력전압 및 제2 출력전압을 센싱하여 PFM 제어를 수행할 수 있고, 제2 제어부는 제1 출력전압을 센싱하여 APWM 제어를 수행할 수 있다. 도 1의 컨버터 회로도는 일실시예에 불과하며, 복수의 출력을 갖는 다양한 컨버터 회로도에 본 제어 방법이 적용될 수 있다.Referring to FIG. 1, the first control unit may perform the PFM control by sensing the first output voltage and the second output voltage, and the second control unit may perform the APWM control by sensing the first output voltage. The converter circuit diagram of Fig. 1 is only an embodiment, and the present control method can be applied to various converter circuit diagrams having a plurality of outputs.

도 2는 일실시예에 따라 공진형 컨버터의 출력전압에 대해 PFM 제어 시뮬레이션만을 수행한 출력전압 결과이다.FIG. 2 is an output voltage result obtained by performing PFM control simulation only on the output voltage of the resonant converter according to one embodiment.

도 2를 참조하면, LLC 공진형 컨버터의 두 개의 출력전압에 대해 PFM 제어를 수행한 경우의 출력전압 결과를 나타내며, Vout1은 제1 출력전압의 결과를 나타내고 Vout2는 제2 출력전압의 결과를 나타낸다. 도 2에 따르면, Vout1의 지령 전압은 20V이며, Vout2의 지령 전압은 10V이다.Referring to FIG. 2, there is shown an output voltage result when PFM control is performed on two output voltages of an LLC resonant converter, where Vout1 represents the result of the first output voltage and Vout2 represents the result of the second output voltage . According to Fig. 2, the command voltage of Vout1 is 20V and the command voltage of Vout2 is 10V.

도 2에 따르면, 2개의 출력전압(Vout1 및 Vout2)이 부하의 변동에 따라 변화하는 것으로 나타나며, 2개의 출력전압의 오차의 합이 0으로 나타나는 것을 알 수 있다. 이는 다음과 같은 수식으로 표현되는 PFM 제어의 결과이다.2, it can be seen that the two output voltages Vout1 and Vout2 vary according to the variation of the load, and the sum of the errors of the two output voltages appears to be zero. This is the result of the PFM control expressed by the following equation.

Figure 112017070773567-pat00001
Figure 112017070773567-pat00001

Figure 112017070773567-pat00002
Figure 112017070773567-pat00002

Figure 112017070773567-pat00003
Figure 112017070773567-pat00003

수학식 1 및 수학식 2를 참조하면 Hr(fs)는 전압이득을 나타내며, Vin은 입력 전압을 나타내고, n1 및 n2는 상수이다. Vo1,ref는 제1 출력전압에 대한 지령 전압을 나타내고, Vo2,ref는 제2 출력전압에 대한 지령 전압을 나타낸다. Vo1은 제1 출력전압을 나타내고, Vo2는 제2 출력전압을 나타내며, ΔVo1 및 ΔVo2는 제1 출력전압 및 제2 출력전압의 각각의 지령 전압에 대한 오차를 나타낸다.Referring to Equations (1) and (2), Hr (fs) denotes a voltage gain, Vin denotes an input voltage, and n1 and n2 are constants. Vo1 and ref denote command voltages for the first output voltage, and Vo2 and ref denote command voltages for the second output voltage. Vo1 represents a first output voltage, Vo2 represents a second output voltage, and [Delta] Vo1 and [Delta] Vo2 represent an error with respect to each command voltage of the first output voltage and the second output voltage.

이 때, 수학식 3을 참조하면, LLC 공진형 컨버터의 두 개의 출력전압에 대해 PFM 제어를 수행하는 경우 PFM 제어 시 기 정해지는 kw1 및 kw2의 상수와 ΔVo1 및 ΔVo2의 각각의 곱의 합이 0이 되도록 결과가 도출될 수 있다.Referring to Equation (3), when the PFM control is performed on two output voltages of the LLC resonant converter, the sum of the products of the constants of kw1 and kw2 determined by the PFM control and each of? Vo1 and? Vo2 is 0 The results can be derived.

PFM 제어는 1차측의 스위칭 주파수를 변화시켜 출력전압의 오차를 제어하며, Weight Factor(kw1 및 kw2)를 사용하여 Cross Regulation을 수행하여 출력전압 오차의 합이 0이 되도록 한다.The PFM control controls the error of the output voltage by changing the switching frequency of the primary side and cross regulation is performed using the weight factor (kw1 and kw2) so that the sum of the output voltage errors becomes zero.

이러한 PFM 제어로 인해, 도 2에서와 같이 제1 출력전압의 오차 및 제2 출력전압의 오차의 합(경우에 따라 kw1 및 kw2의 상수 값이 다른 경우에는 상수가 각각 곱해진 값의 합을 고려)이 0이 되도록 하는 제어 결과가 나타날 수 있다. 그 결과로, 일실시예에 따른 두 개의 출력전압 중 하나의 출력전압은 지령 전압보다 높게 나타나고, 하나의 출력전압은 지령 전압보다 낮게 나타날 수 있다.2, the sum of the error of the first output voltage and the error of the second output voltage (when the constants of kw1 and kw2 are different depending on the case, the sum of the products multiplied by the constants is considered Lt; RTI ID = 0.0 > 0 < / RTI > As a result, one output voltage of the two output voltages according to an exemplary embodiment may be higher than the command voltage, and one output voltage may be lower than the command voltage.

도 2를 참조하면, 부하 변동이 커짐에 따라 각 출력전압의 오차가 커지게 되며, 일실시예에 따른 LLC 공진형 컨버터의 두 개의 출력 간 부하 차이가 가장 클 때, 두 개의 출력전압의 오차는 최대가 될 수 있다.Referring to FIG. 2, as the load fluctuation increases, the error of each output voltage becomes large. When the load difference between the two outputs of the LLC resonant converter according to the embodiment is greatest, Can be maximum.

이와 같이, PFM 제어만으로는 제1 출력전압의 오차 및 제2 출력전압의 오차 각각이 0이 되도록 하는 것에 한계가 있으므로, 아래에서 설명하는 APWM 제어를 추가로 수행하여 각각의 출력전압의 오차를 0으로 만들 수 있다.As described above, the PFM control has a limitation in that the error of the first output voltage and the error of the second output voltage are each 0. Therefore, the APWM control described below is additionally performed to set the error of each output voltage to 0 Can be made.

도 3은 일실시예에 따라 APWM 제어 시뮬레이션 수행 시 듀티 비에 따른 전압 이득의 변화를 나타낸다.FIG. 3 illustrates a change in voltage gain according to a duty ratio when an APWM control simulation is performed according to an exemplary embodiment.

도 3을 참조하면, 일실시예에 따라 LLC 공진형 컨버터의 두 개의 출력전압에 대해 APWM 제어를 수행하는 경우 듀티 비의 변동에 따라 제1 출력전압 및 제2 출력전압의 전압 이득이 상보적으로 나타날 수 있다.Referring to FIG. 3, when the APWM control is performed on two output voltages of the LLC resonant converter according to one embodiment, the voltage gains of the first and second output voltages are complementarily .

일실시예에 따라, 두 개의 출력전압을 갖는 LLC 공진형 컨버터에 ?해 APWM 제어를 수행하는 경우, APWM 제어를 수행하는 도 1의 제2 제어부는, 제1 출력전압을 센싱하여, 제1 출력전압의 지령 전압과의 차이가 0이 아닌 경우, 두 개의 출력전압에 대한 각 스위치의 듀티 비를 비대칭적으로 변동시킬 수 있다.According to one embodiment, when performing APWM control on an LLC resonant converter having two output voltages, the second control unit of FIG. 1 performing APWM control senses the first output voltage, If the difference from the command voltage of the voltage is not zero, the duty ratio of each switch to the two output voltages can be varied asymmetrically.

각 스위치의 듀티 비가 비대칭적으로 변동함에 따라, 두 개의 출력전압 중 어느 하나의 전압 이득이 증가하면, 나머지 하나의 전압 이득은 감소할 수 있다.As the duty ratio of each switch fluctuates asymmetrically, if any one of the two output voltages increases, the other one voltage gain may decrease.

일실시예에 따라 두 개의 출력전압을 갖는 LLC 공진형 컨버터에 대하여 제1 제어부가 PFM 제어를 수행하여 두 개의 출력전압 중 어느 하나의 출력전압은 지령 전압보다 낮은 값을 갖고, 다른 하나의 출력전압은 지령 전압보다 높은 값을 갖는 경우, APWM 제어를 수행하는 제2 제어부가 센싱하는 출력전압의 오차가 0이 아니므로, 제2 제어부는 APWM 제어를 수행할 수 있다.According to one embodiment, the first control unit performs PFM control for an LLC resonant converter having two output voltages, so that one of the two output voltages has a lower value than the command voltage, and the other output voltage The second control unit can perform the APWM control because the error of the output voltage sensed by the second control unit performing APWM control is not zero.

APWM 제어를 통해, 두 개의 출력전압의 전압 이득은 서로 상보적으로 변화하며, 이러한 변화는 어느 하나의 출력전압 값을 높이고, 다른 하나의 출력전압 값을 낮출 수 있다. 이를 통해, PFM 제어를 수행한 결과 지령 전압보다 높은 값을 가졌던 출력전압의 값을 낮출 수 있고, 지령 전압보다 낮은 값을 가졌던 출력전압의 값을 상보적으로 높일 수 있다.Through the APWM control, the voltage gains of the two output voltages are complementary to each other, and this change can raise one output voltage value and lower the other output voltage value. As a result, the output voltage having a value higher than the command voltage can be lowered and the value of the output voltage having a value lower than the command voltage can be complementarily increased as a result of the PFM control.

이러한 PFM 제어와 APWM 제어의 사이클을 반복적으로 수행함으로써, 결과적으로 일실시예에 따른 LLC 공진형 컨버터의 두 개의 출력은 지령 전압과 일치하는 값으로 수렴할 수 있다.By repeatedly performing the cycle of PFM control and APWM control, as a result, the two outputs of the LLC resonant converter according to one embodiment can converge to values matching the command voltage.

도 4는 일실시예에 따라 공진형 컨버터의 출력전압에 대해 PFM 제어 및 APWM 제어 시뮬레이션을 수행한 출력전압 결과이다.4 is an output voltage result obtained by performing PFM control and APWM control simulation on the output voltage of the resonant converter according to one embodiment.

도 4를 참조하면, LLC 공진형 컨버터의 두 개의 출력전압에 대해 PFM 제어 및 APWM 제어를 모두 수행한 경우의 출력전압 결과를 나타내며, Vout1은 제1 출력전압의 결과를 나타내고 Vout2는 제2 출력전압의 결과를 나타낸다. 도 4에 따르면, Vout1의 지령 전압은 20V이며, Vout2의 지령 전압은 10V이다.Referring to FIG. 4, there is shown an output voltage result when both the PFM control and the APWM control are performed on two output voltages of the LLC resonant converter, Vout1 represents the result of the first output voltage, and Vout2 represents the second output voltage Lt; / RTI > According to Fig. 4, the command voltage of Vout1 is 20V and the command voltage of Vout2 is 10V.

도 4에 따르면, 부하의 변동에 따라 제1 출력전압 및 제2 출력전압이 상보적으로 변동하나 PFM 및 APWM 제어 수행에 따라 상보적으로 출력전압이 변화하여 지령 전압에 수렴하는 것으로 나타난다.Referring to FIG. 4, the first output voltage and the second output voltage are complementarily varied according to the variation of the load, but the output voltage is complementarily changed according to the execution of the PFM and APWM control, converging to the command voltage.

이와 같이 복수의 출력을 갖는 LLC 공진형 컨버터에 대해 PFM 및 APWM 제어를 수행함으로써 별도의 Regulator의 추가 없이 낮은 제작 단가와 높은 효율을 유지하며 출력전압이 지령 전압에 수렴하도록 제어할 수 있다.By performing the PFM and APWM control on the LLC resonant converter having a plurality of outputs as described above, the output voltage can be controlled to converge to the command voltage while maintaining a low manufacturing cost and high efficiency without adding a separate regulator.

도 5는 일실시예에 따라 기 정해지는 조건 하에 PFM 제어만을 수행한 경우 및 PFM 제어와 APWM 제어를 동시에 수행한 경우의 시뮬레이션 결과를 나타내는 표이다.FIG. 5 is a table showing simulation results when only PFM control is performed under predetermined conditions, and when PFM control and APWM control are simultaneously performed according to an embodiment.

도 5를 참조하면, PFM 제어만을 수행하는 경우, 제1 출력전압 및 제2 출력전압의 부하 조건을 각각 1A의 전류 및 7A의 전류로 가했을 때, 제1 출력전압의 지령 전압에 대한 오차는 5%로 나타났고, 제2 출력전압의 지령 전압에 대한 오차는 9%로 나타났다.5, when only the PFM control is performed, when the load conditions of the first output voltage and the second output voltage are respectively applied with the current of 1A and the current of 7A, the error with respect to the command voltage of the first output voltage is 5 %, And the error of the second output voltage with respect to the command voltage was 9%.

반면, 제1 출력전압 및 제2 출력전압의 부하 조건을 마찬가지로 각각 1A의 전류 및 7A의 전류로 가했을 때, 제1 출력전압 및 제2 출력전압에 대한 PFM 제어와 제1 출력전압에 대한 APWM 제어를 동시에 수행하는 경우, 제1 출력전압의 지령 전압에 대한 오차는 0.25%로 나타났고, 제2 출력전압의 지령 전압에 대한 오차는 0.3%로 나타났다.On the other hand, when the load conditions of the first output voltage and the second output voltage are similarly applied to the current of 1A and the current of 7A, the PFM control for the first output voltage and the second output voltage and the APWM control for the first output voltage The error of the first output voltage with respect to the command voltage was 0.25% and the error with respect to the command voltage of the second output voltage was 0.3%.

또한, 도 5를 참조하면, PFM 제어만을 수행하는 경우, 제1 출력전압 및 제2 출력전압의 부하 조건을 각각 6A의 전류 및 1A의 전류로 가했을 때, 제1 출력전압의 지령 전압에 대한 오차는 6.1%로 나타났고, 제2 출력전압의 지령 전압에 대한 오차는 8.8%로 나타났다.5, when only the PFM control is performed, when the load conditions of the first output voltage and the second output voltage are respectively applied with the current of 6A and the current of 1A, the error with respect to the command voltage of the first output voltage , And the error of the second output voltage with respect to the command voltage was 8.8%.

반면, 제1 출력전압 및 제2 출력전압의 부하 조건을 마찬가지로 각각 6A의 전류 및 1A의 전류로 가했을 때, 제1 출력전압 및 제2 출력전압에 대한 PFM 제어와 제1 출력전압에 대한 APWM 제어를 동시에 수행하는 경우, 제1 출력전압의 지령 전압에 대한 오차는 0.25%로 나타났고, 제2 출력전압의 지령 전압에 대한 오차는 0.3%로 나타났다.On the other hand, when the load conditions of the first output voltage and the second output voltage are similarly applied to the current of 6A and the current of 1A, the PFM control for the first output voltage and the second output voltage and the APWM control for the first output voltage The error of the first output voltage with respect to the command voltage was 0.25% and the error with respect to the command voltage of the second output voltage was 0.3%.

이와 같이, 복수의 출력전압을 갖는 LLC 공진형 컨버터의 각 출력전압에 대해 PFM 제어만을 수행하는 경우보다, PFM 제어와 APWM 제어를 동시에 수행하는 경우 지령 전압에 대한 오차가 복수의 출력전압 모두에서 감소하는 것을 확인할 수 있다.As described above, in the case where the PFM control and the APWM control are performed simultaneously with respect to each output voltage of the LLC resonant converter having a plurality of output voltages, the error with respect to the command voltage is reduced .

이러한 제어는 LLC 공진형 컨버터 뿐만 아니라, Series Resonant Converter, LLC Resonant Converter, LCLC Resonant Converter 및 LCLCL Resonant Converter 등이 복수의 출력을 갖는 경우에도, 복수의 출력전압의 지령 전압에 대한 오차가 0이 되도록 적용될 수 있다.This control is applied so that the error with respect to the command voltage of a plurality of output voltages becomes zero even when the LLC Resonant Converter, the Series Resonant Converter, the LLC Resonant Converter, the LCLC Resonant Converter, and the LCLCL Resonant Converter have a plurality of outputs .

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA) A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with reference to the drawings, various modifications and variations may be made by those skilled in the art. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (12)

복수의 출력전압을 가지는 공진형 컨버터의 제1 출력전압 및 제2 출력전압을 센싱하는 단계;
상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압이 기 설정된 지령값과 다르면, 상기 공진형 컨버터의 1차측에 포함된 스위칭 소자를 PFM 방식으로 제어하여 주파수를 조절하는 단계; 및
상기 제1 출력전압이 기 설정된 지령값과 다르면, 상기 공진형 컨버터의 1차측에 포함된 스위칭 소자를 APWM 방식으로 제어하여 듀티비를 조절하는 단계
를 포함하는 공진형 컨버터의 출력전압 제어 방법.Sensing a first output voltage and a second output voltage of a resonant converter having a plurality of output voltages;
Controlling a switching element included in a primary side of the resonant converter by a PFM method to adjust the frequency if the first output voltage and the second output voltage are different from a predetermined command value; And
Adjusting the duty ratio by controlling the switching elements included in the primary side of the resonant converter by an APWM method if the first output voltage is different from a preset command value
And the output voltage of the resonant converter. 제1항에 있어서,
상기 공진형 컨버터는 직렬 공진형 컨버터, LLC 공진형 컨버터, LCLC 공진형 컨버터 및 LCLCL 공진형 컨버터 중 어느 하나인 공진형 컨버터의 출력전압 제어 방법.The method according to claim 1,
Wherein the resonance type converter is any one of a series resonance type converter, an LLC resonance type converter, an LCLC resonance type converter, and an LCLCL resonance type converter. 제1항에 있어서,
상기 공진형 컨버터는 DC-DC 공진형 컨버터인 공진형 컨버터의 출력전압 제어 방법.The method according to claim 1,
Wherein the resonant converter is a DC-DC resonant converter, and the output voltage of the resonant converter is controlled. 제1항에 있어서,
상기 PFM 방식으로 제어하는 단계는,
상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압 간의 크로스-레귤레이션을 통해 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압을 제어하는 공진형 컨버터의 출력전압 제어 방법.The method according to claim 1,
The step of controlling by the PFM method includes:
And controlling the first output voltage and the second output voltage through cross-regulation between the first output voltage and the second output voltage. 제4항에 있어서,
상기 PFM 방식으로 제어하는 단계는,
상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압의 가중 계수를 결정하고,
상기 크로스-레귤레이션을 통한 제어 시, 상기 가중 계수를 고려하는 공진형 컨버터의 출력전압 제어 방법.5. The method of claim 4,
The step of controlling by the PFM method includes:
Determine a weighting factor of the first output voltage and the second output voltage,
Wherein the weight factor is taken into consideration in the control through the cross-regulation. 제1항에 있어서,
상기 APWM 방식으로 제어하는 단계는,
상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압과 각각 연결되는 두 개의 상기 스위칭 소자의 각 상기 듀티비를 서로 비대칭하게 조절하는 공진형 컨버터의 출력전압 제어 방법.The method according to claim 1,
The step of controlling by the APWM method includes:
Wherein the duty ratio of each of the two switching elements connected to the first output voltage and the second output voltage is adjusted asymmetrically with respect to each other. 복수의 출력전압을 가지는 공진형 컨버터의 제1 출력전압 및 제2 출력전압을 제어하는 출력전압 제어 장치에 있어서,
상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압이 기 설정된 지령값과 다르면, 상기 공진형 컨버터의 1차측에 포함된 스위칭 소자를 PFM 방식으로 제어하여 주파수를 조절하는 제1 제어부; 및
상기 제1 출력전압이 기 설정된 지령값과 다르면, 상기 공진형 컨버터의 1차측에 포함된 스위칭 소자를 APWM 방식으로 제어하여 듀티비를 조절하는 제2 제어부
를 포함하는 장치.1. An output voltage control device for controlling a first output voltage and a second output voltage of a resonant converter having a plurality of output voltages,
A first controller for controlling a switching element included in a primary side of the resonant converter by a PFM method to adjust a frequency if the first output voltage and the second output voltage are different from a predetermined command value; And
A second controller for controlling the duty ratio of the switching element included in the primary side of the resonance converter by an APWM method if the first output voltage is different from a preset command value,
/ RTI > 제7항에 있어서,
상기 공진형 컨버터는 직렬 공진형 컨버터, LLC 공진형 컨버터, LCLC 공진형 컨버터 및 LCLCL 공진형 컨버터 중 어느 하나인 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the resonant converter is one of a series resonant converter, an LLC resonant converter, an LCLC resonant converter, and an LCLCL resonant converter. 제7항에 있어서,
상기 공진형 컨버터는 DC-DC 공진형 컨버터인 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the resonant converter is a DC-DC resonant converter. 제7항에 있어서,
상기 제1 제어부는 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압 간의 크로스-레귤레이션을 통해 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압을 제어하는 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the first control unit controls the first output voltage and the second output voltage through cross-regulation between the first output voltage and the second output voltage. 제10항에 있어서,
상기 제1 제어부는,
상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압의 가중 계수를 결정하고,
상기 크로스-레귤레이션을 통한 제어 시, 상기 가중 계수를 고려하는 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the first control unit includes:
Determine a weighting factor of the first output voltage and the second output voltage,
Wherein said weighting factor is considered when controlling through said cross-regulation. 제7항에 있어서,
상기 제2 제어부는,
상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압과 각각 연결되는 두 개의 상기 스위칭 소자의 각 상기 듀티비를 서로 비대칭하게 조절하는 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the second control unit comprises:
Wherein the duty ratio of each of the two switching elements connected to the first output voltage and the second output voltage is adjusted asymmetrically with respect to each other.
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