KR101991129B1 - Synchronous low voltage dc-dc converter - Google Patents

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KR101991129B1 KR1020120080917A KR20120080917A KR101991129B1 KR 101991129 B1 KR101991129 B1 KR 101991129B1 KR 1020120080917 A KR1020120080917 A KR 1020120080917A KR 20120080917 A KR20120080917 A KR 20120080917A KR 101991129 B1 KR101991129 B1 KR 101991129B1
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Abstract

본 발명은 동기형 저전압 직류직류컨버터에 관한 것으로, 상기 발명은 제1 PWM스위칭신호에 의해 스위칭되는 1차측 모스펫모듈; 제2 PWM스위칭신호에 의해 스위칭되는 2차측 모스펫모듈; 펄스트랜스에 의해 변압된 PWM신호에 의해 상기 제1 및 제2 PWM스위칭신호를 생성하기 위한 가변생성기; 및 상기 1차측 모스펫모듈의 입력단에서 측정된 출력전류의 값이 사전에 정해진 임계값 보다 작은 경우 주변압부와 펄스트랜스의 자속밀도값에 기초하여 제1 및 제2 PWM스위칭신호의 주파수를 조정하고, 조정된 가변주파수에 대응하여 상기 제1 및 제2 PWM스위칭신호를 생성하여 상기 1차측 및 상기 2차측 모스펫모듈로 제공하도록 상기 가변생성기를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 본 발명은 부하의 높고 낮음에 따라 스위칭 주파수를 가변하여 저전압부하 영역에서의 스위칭 손실을 줄임으로써 전체적인 전력변환효율을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a synchronous low voltage direct current (DC) direct current converter, which comprises: a primary side MOSFET module switched by a first PWM switching signal; A secondary side MOSFET module switched by a second PWM switching signal; A variable generator for generating the first and second PWM switching signals by a PWM signal transformed by a pulse transformer; And adjusting the frequencies of the first and second PWM switching signals based on the magnetic flux density values of the peripheral pressure portion and the pulse transformer when the value of the output current measured at the input terminal of the primary side MOSFET module is smaller than a predetermined threshold value, And a controller for generating the first and second PWM switching signals corresponding to the adjusted variable frequency and controlling the variable generator to provide the first and second PWM switching signals to the primary side and the secondary side MOSFET module. Accordingly, the present invention can improve the overall power conversion efficiency by reducing the switching loss in the low-voltage load region by varying the switching frequency according to the high and low loads.

Description

동기형 저전압 직류직류 컨버터{SYNCHRONOUS LOW VOLTAGE DC-DC CONVERTER}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synchronous low voltage direct current (DC) direct current converter,

본 발명은 차량에 이용되는 저전압 직류-직류 컨버터에 관한 것으로, 구체적으로는 동기형 저전압 직류직류컨버터에 관한 것이다.The present invention relates to a low-voltage DC-DC converter used in a vehicle, and more particularly, to a synchronous low-voltage DC-DC converter.

차량 등은 보통 고압의 직류전원을 저압의 직류전원으로 낮추기 위한 동기형 저전압 직류직류컨버터를 구비하고 있다. 종래 동기형 저전압 직류직류컨버터는 DA변환을 위한 1차측 MOSFET와 출력단의 정류를 위한 2차측 MOSFET를 적용한다.The vehicle and the like usually have a synchronous low voltage DC direct current converter for lowering the high voltage direct current power to the low voltage direct current power. Conventional synchronous low-voltage dc dc converters apply a primary-side MOSFET for DA conversion and a secondary-side MOSFET for rectifying the output stage.

그러나 종래 동기형 저전압 직류직류컨버터는 일반적으로 부하의 높고 낮음에 관계없이 사전에 정해진 고정된 주파수를 기반으로 1차측 및 2차측 MOSFET의 스위칭을 수행하기 때문에 저부하 영역에서는 불필요한 고속 스위칭에 의한 손실이 발생하는 문제가 있다.However, conventional synchronous low-voltage dc dc converters generally perform switching of the primary and secondary MOSFETs based on a predetermined fixed frequency irrespective of whether the load is high or low, so that a loss due to unnecessary high- There is a problem that arises.

KR 10-2012-0021140 A, 2012. 03. 08, 도면 1KR 10-2012-0021140 A, 2012. 03. 08, drawing 1

본 발명의 목적은 부하의 높고 낮음에 따라 스위칭 주파수를 가변함으로써 저전압부하 영역에서의 스위칭 손실을 줄임으로써 전체적인 전력변환효율을 향상시킬 수 있는 동기형 저전압 직류직류컨버터를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a synchronous low voltage DC direct current converter capable of improving the overall power conversion efficiency by reducing the switching loss in the low voltage load region by varying the switching frequency according to the load high and low.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른, 차량에 이용되는 동기형 저전압 직류직류컨버터는, 외부로부터 입력된 제1 PWM스위칭신호에 의해 스위칭되는 복수 개의 제1 스위칭소자들을 이용하여 외부로부터 입력된 직류 고전압을 교류 고전압으로 변환하는 1차측 모스펫모듈; 상기 1차측 모스펫모듈에 의해 변환된 교류 고전압이 주변압부에 의해 변압된 경우, 외부로부터 입력된 제2 PWM스위칭신호에 의해 스위칭되는 복수개의 제2 스위칭소자들을 이용하여 상기 주변압부에 의해 변압된 전압을 정류하여 부하에 공급하는 2차측 모스펫모듈; 외부의 제어에 대응하여 발생된 PWM신호를 변압하기 위한 펄스트랜스를 포함하고, 상기 펄스트랜스에 의해 변압된 PWM신호에 의해 상기 제1 및 제2 PWM스위칭신호를 생성하기 위한 가변생성기; 및 상기 1차측 모스펫모듈의 입력단에서 측정된 출력전류의 값이 사전에 정해진 임계값 보다 작은 경우 상기 주변압부와 상기 펄스트랜스의 자속밀도값에 기초하여 상기 사전에 정해진 임계값 이상인 경우에 비하여 상기 제1 및 제2 PWM스위칭신호의 주파수가 낮아지도록 조정하고, 상기 조정된 가변주파수에 대응하여 상기 제1 및 제2 PWM스위칭신호를 생성하여 상기 1차측 및 상기 2차측 모스펫모듈로 제공하도록 상기 가변생성기를 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a synchronous low-voltage DC direct-current converter for use in a vehicle, comprising: a plurality of first switching elements, which are switched by a first PWM switching signal input from the outside, A primary side MOSFET module for converting the inputted DC high voltage into AC high voltage; When the AC high voltage converted by the primary side MOSFET module is transformed by the peripheral pressure portion, a voltage converted by the peripheral pressure portion using a plurality of second switching elements switched by a second PWM switching signal inputted from the outside, A secondary side MOSFET module for rectifying and supplying the rectified voltage to the load; A variable generator for generating the first and second PWM switching signals by a PWM signal transformed by the pulse transformer, the pulse generator including a pulse transformer for transforming a PWM signal generated in response to an external control; And a magnetic flux density value of the pulse transformer when the value of the output current measured at the input terminal of the primary side MOSFET module is smaller than a predetermined threshold value, 1 and the second PWM switching signal so as to generate the first and second PWM switching signals corresponding to the adjusted variable frequency and to provide the first and second PWM switching signals to the primary side and the secondary side MOSFET module, And a controller for controlling the controller.

상기 1차측 모스펫모듈은 제1 스위칭소자들이 4개의 MOSFET으로 이루어진 풀브리지(Full-Bridge) 회로를 포함할 수 있다. 상기 2차측 모스펫모듈에서 제2 스위칭소자들은 2개의 MOSFET소자로 이루어질 수 있다.The primary side MOSFET module may include a full-bridge circuit in which the first switching elements are four MOSFETs. In the secondary side MOSFET module, the second switching elements may be composed of two MOSFET elements.

상기 제어기에서, 상기 조정된 가변주파수는 상기 주변압부와 상기 펄스트랜스의 자속밀도값이 포화되지 않는 영역에서 정해질 수 있다. 또한 상기 조정된 가변주파수는 상기 주변압부와 상기 펄스트랜스의 자속밀도값이 포화되지 않는 영역에서 정해진 자속포화주파수에 안전마진값을 더하여 정해질 수 있다.In the controller, the adjusted variable frequency may be determined in a region where the magnetic flux density values of the peripheral pressure portion and the pulse transformer are not saturated. The adjusted variable frequency may be determined by adding a safe margin value to a flux saturation frequency determined in a region where the magnetic flux density values of the peripheral pressure portion and the pulse transformer are not saturated.

상기 제어기는 상기 1차측 모스펫모듈의 입력단에서 측정된 출력전류의 값이 사전에 정해진 임계값 이상이거나 상기 동기형 저전압 직류직류컨버터에 의해 이미 가변제어절차가 수행 중인 경우에는 상기 출력전류의 값을 측정하는 초기상태를 유지할 수 있다.Wherein the controller measures a value of the output current when the value of the output current measured at the input terminal of the primary side MOSFET module is equal to or greater than a predetermined threshold value or the variable control procedure is already performed by the synchronous low voltage DC DC converter It is possible to maintain the initial state.

상기 제어기는 상기 측정된 출력전류의 값이 사전에 정해진 임계값 보다 작고 상기 동기형 저전압 직류직류컨버터에 의해 가변제어절차가 수행 중이 아닌 경우, 상기 제1 및 제2 PWM스위칭신호의 주파수를 조정하기 전에, 상기 1차측 모스펫모듈과 상기 2차측 모스펫모듈을 정지시킬 수 있다. 또한 상기 제어기는 상기 1차측 모스펫모듈과 상기 2차측 모스펫모듈을 정지시킨 후 상기 제1 및 제2 PWM스위칭신호의 주파수를 조정하기 위한 상기 제1 및 제2 PWM스위칭신호 주기의 조정연산을 수행할 수 있다.Wherein the controller adjusts the frequency of the first and second PWM switching signals when the measured output current value is less than a predetermined threshold and the variable control procedure is not being performed by the synchronous low voltage DC direct converter It is possible to stop the primary side MOSFET module and the secondary side MOSFET module before. Further, the controller may perform the adjustment operation of the first and second PWM switching signal periods for adjusting the frequencies of the first and second PWM switching signals after stopping the primary side MOSFET module and the secondary side MOSFET module .

이와 같이, 본 발명은 측정된 출력전류에 대응하여 1차측 모스펫모듈과 2차측 모스펫모듈의 구동을 위한 PWM스위칭신호의 주파수를 변경함으로써 저부하 영역에서의 스위칭 손실을 줄일 수 있어, 전체적인 전력변환 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, by changing the frequency of the PWM switching signal for driving the primary MOSFET module and the secondary MOSFET module in response to the measured output current, the switching loss in the low load region can be reduced, Can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기형 저전압 직류직류컨버터의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기형 저전압 직류직류컨버터의 제어절차도이다.1 is a circuit diagram of a synchronous low-voltage DC direct-current converter according to an embodiment of the present invention.
2 is a control flowchart of a synchronous low-voltage DC direct-current converter according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 동기형 저전압 직류직류컨버터에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기형 저전압 직류직류컨버터의 회로도이다.Hereinafter, a synchronous low-voltage DC direct-current converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a circuit diagram of a synchronous low-voltage DC direct-current converter according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 동기형 저전압 직류직류컨버터(1)는 1차측 모스펫모듈(20), 2차측 모스펫모듈(30), 가변생성기(40), 제어기(50)로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 1, the synchronous low voltage DC converter 1 may include a primary side MOSFET module 20, a secondary side MOSFET module 30, a variable generator 40, and a controller 50.

1차측 모스펫모듈(20)은 가변생성기(40)로부터 입력된 제1 PWM스위칭신호에 의해 스위칭되는 복수 개의 제1 스위칭소자들(22)로 이루어져, 고전압 배터리(10)로부터 입력되는 직류 고전압을 교류 고전압으로 변환할 수 있다.The primary side MOSFET module 20 includes a plurality of first switching elements 22 that are switched by a first PWM switching signal input from the variable generator 40 to convert a direct current high voltage input from the high voltage battery 10 into alternating current It can be converted to a high voltage.

제1 스위칭소자들(22)은 제1 PWM스위칭신호에 의해 스위칭되는 4개의 MOSFET소자로 구성된 풀브리지(Full-Bridge) 회로를 포함할 수 있다.The first switching elements 22 may include a full-bridge circuit composed of four MOSFET elements that are switched by a first PWM switching signal.

2차측 모스펫모듈(30)은 1차측 모스펫모듈(20)에 의해 변환된 교류 고전압이 주변압부(32)에 의해 변압된 경우, 가변생성기(40)로부터 입력된 제2 PWM스위칭신호에 의해 스위칭되는 복수개의 제2 스위칭소자들(34)을 이용하여 주변압부(32)에 의해 변압된 전압을 정류하여 부하에 공급한다.The secondary side MOSFET module 30 is switched by the second PWM switching signal inputted from the variable generator 40 when the AC high voltage converted by the primary side MOSFET module 20 is transformed by the peripheral pressure portion 32 The voltage transformed by the peripheral pressure portion 32 is rectified by using the plurality of second switching elements 34 and supplied to the load.

제2 스위칭소자들(34)은 제2 PWM스위칭신호에 의해 스위칭되는 2개의 MOSFET소자로 구성될 수 있다. 2개의 MOSFET소자에 의해 정류된 전압은 인덕턴스소자 L1(36) 및 커패시턴스소자 Cout(38)에 의해 평활되어 부하로 제공될 수 있다.The second switching elements 34 may be composed of two MOSFET elements which are switched by the second PWM switching signal. The voltage rectified by the two MOSFET elements can be smoothed by the inductance element L1 36 and the capacitance element Cout 38 and supplied to the load.

가변생성기(40)는 제어기(50)의 제어에 대응하여 발생된 PWM신호를 변압하기 위한 펄스트랜스(도시되지 않음)를 포함하고, 펄스트랜스에 의해 변압된 PWM신호에 의해 제1 및 제2 PWM스위칭신호를 생성하여 1차측 모스펫모듈(20) 및 2차측 모스펫모듈(30)로 출력한다.The variable generator 40 includes a pulse transformer (not shown) for transforming the PWM signal generated in response to the control of the controller 50, and the PWM signal transformed by the pulse transformer converts the first and second PWM And outputs the switching signal to the primary side MOSFET module 20 and the secondary side MOSFET module 30. [

제어기(50)는 1차측 모스펫모듈(20)의 입력단에서 측정된 출력전류의 값이 사전에 정해진 임계값 보다 작은 경우 주변압부(32)와 펄스트랜스(도시되지 않음)의 자속밀도값에 기초하여 제1 및 제2 PWM스위칭신호의 주파수를 조정하고, 이 조정된 가변주파수에 대응하여 제1 및 제2 PWM스위칭신호가 생성되어 1차측 모스펫모듈(20)과 2차측 모스펫모듈(30)로 제공되도록 가변생성기(40)를 제어한다.The controller 50 determines whether the output current of the primary side MOSFET module 20 is smaller than the predetermined threshold value based on the magnetic flux density values of the peripheral pressure section 32 and the pulse transformer (not shown) The first and second PWM switching signals are generated corresponding to the adjusted variable frequency and supplied to the primary side MOSFET module 20 and the secondary side MOSFET module 30 So as to control the variable generator 40 in such a manner.

제어기(50)는 출력전류를 센싱하고, 출력전류의 값을 임계값과 비교함으로써 저부하 제어여부를 판단하는 전력제어부(52)와 포화자속밀도값을 계산하여 가변주파수를 선정하는 주파수제어부(54)로 구분될 수 있다.The controller 50 includes a power control unit 52 for sensing the output current and comparing the value of the output current with a threshold value to determine whether to control the low load and a frequency control unit 54 for calculating a saturated magnetic flux density value to select a variable frequency ).

위에서 언급한 조정된 가변주파수는 주변압부(32)와 펄스트랜스(도시되지 않음)의 자속밀도값이 포화되지 않는 영역에서 정해질 수 있다.The above-mentioned adjusted variable frequency can be determined in a region where the magnetic flux density values of the peripheral pressure portion 32 and the pulse transformer (not shown) are not saturated.

즉 다음 수학식 1로부터 주변압부(32)와 펄스트랜스(도시되지 않음)의 자속밀도값이 포화되지 않는 영역에서 정해진 자속포화주파수(fsw)를 계산할 수 있다. ΔB는 자속밀도 포화값이고, Vi는 입력측 전압, Dmax는 최대 듀티값, Np는 턴수, Ae는 코어의 유효단면적, fsw는 자속포화주파수를 의미한다. ΔB는 일반적으로 변압기의 코어 재질에 따라 값이 변경된다.The flux saturation frequency fsw determined in the region where the magnetic flux density values of the peripheral pressure portion 32 and the pulse transformer (not shown) are not saturated can be calculated from the following Equation 1. ? B is the flux density saturation value, Vi is the input voltage, Dmax is the maximum duty value, Np is the number of turns, Ae is the effective cross-sectional area of the core, and fsw is the flux saturation frequency. ΔB generally changes depending on the core material of the transformer.

Figure 112012059303355-pat00001
Figure 112012059303355-pat00001

가변주파수는 위에서 계산된 자속포화주파수(fsw)에 안전마진값, 대략 자속포화주파수(fsw)의 15%를 더하여 정해질 수 있다.The variable frequency can be determined by adding the safety margin value, about 15% of the flux saturation frequency fsw, to the flux saturation frequency fsw calculated above.

예를 들면, 가변주파수는 1차측 모스펫모듈(20)의 입력단에서 측정된 출력전류의 값이 30A 이상인 경우 100kHz로 정해질 수 있고, 30A 미만인 경우 100kHz 미만의 영역에서 정해질 수 있다.For example, the variable frequency may be set to 100 kHz when the output current measured at the input terminal of the primary side MOSFET module 20 is 30 A or more, and may be set to be less than 100 kHz when the output current is less than 30 A.

이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 동기형 저전압 직류직류컨버터(1)의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the synchronous low-voltage DC direct-current converter 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

먼저, 제어기(50)는 고정주파수에 의해 동기형 저전압 직류직류컨버터(1)의 동작이 수행되는 동안 1차측 모스펫모듈(20)의 직류입력단에서 출력된 출력전류의 값을 측정하고(S205), 이 측정된 출력전류의 값이 사전에 정해진 임계값, 예를 들면 30A 이상인 경우(S210) 본 실시예에 따른 동기형 저전압 직류직류컨버터(1)의 가변제어절차가 이미 수행된 상태인지 판단한다(S215).First, the controller 50 measures the output current value output from the DC input terminal of the primary side MOSFET module 20 while the operation of the synchronous low voltage DC converter 1 is performed by the fixed frequency (S205) If the measured output current value is equal to or greater than a predetermined threshold value, for example, 30 A (S210), it is determined whether the variable control procedure of the synchronous low voltage DC / DC converter 1 according to the present embodiment is already performed S215).

S215단계의 판단결과 동기형 저전압 직류직류컨버터(1)의 가변제어절차가 이미 수행 중인 경우, 제어기(50)는 S205단계로 돌아가 1차측 모스펫모듈(20)의 직류입력단에서 출력된 출력값을 측정한다.If it is determined in step S215 that the variable control procedure of the synchronous low-voltage DC-DC converter 1 is already performed, the controller 50 returns to step S205 and measures the output value output from the DC input terminal of the primary-side MOSFET module 20 .

S215단계의 판단결과 동기형 저전압 직류직류컨버터(1)의 가변제어절차가 수행 중이 아닌 경우, 제어기(50)는 이미 고정주파수에 의해 동작 중인 1차측 모스펫모듈(20)과 2차측 모스펫모듈(30)을 정지시킨다(S220).If it is determined in step S215 that the variable control procedure of the synchronous low-voltage DC direct-current converter 1 is not under way, the controller 50 controls the primary side MOSFET module 20 and the secondary side MOSFET module 30 (S220).

다음, 제어기(50)는 1차측 모스펫모듈(20)과 2차측 모스펫모듈(30)을 정지시킨 후 제1 및 제2 PWM스위칭신호의 주파수를 조정하기 위한 제1 및 제2 PWM스위칭신호 주기의 조정연산을 수행한다(S225).Next, the controller 50 stops the first-side MOSFET module 20 and the second-side MOSFET module 30 and then turns off the first and second PWM switching signal cycles for adjusting the frequencies of the first and second PWM switching signals An adjustment operation is performed (S225).

다음, 제어기(50)는 주변압부(32)와 펄스트랜스(도시되지 않음)의 자속밀도값이 포화되는 영역을 판단함으로써(S230), 주변압부(32)와 펄스트랜스(도시되지 않음)의 자속밀도값이 포화되지 않는 영역에서 자속포화주파수(fsw)를 계산할 수 있다.Next, the controller 50 determines whether or not the magnetic flux density values of the peripheral pressure portion 32 and the pulse transformer (not shown) are saturated (S230) The flux saturation frequency fsw can be calculated in an area where the density value is not saturated.

다음, 제어기(50)는 이와 같이 계산된 자속포화주파수(fsw)에 안전마진값을 더하여 제1 및 제2 PWM스위칭신호의 조정을 위한 가변주파수를 계산할 수 있다(S235). 안전마진값은 대략 자속포화주파수(fsw)의 15%로 정해질 수 있다.Next, the controller 50 may calculate a variable frequency for adjustment of the first and second PWM switching signals by adding the safe margin value to the thus calculated flux saturation frequency fsw (S235). The safety margin value can be set to approximately 15% of the flux saturation frequency fsw.

다음, 제어기(50)는 계산된 가변주파수를 이용하여 2차측 모스펫모듈(30)의 구동을 위한 PWM신호를 인가할 수 있다(S240). 즉 제어기(50)는 S235단계에서 조정된 가변주파수에 대응하여 제2 PWM스위칭신호가 생성되어 1차측 모스펫모듈(20)로 제공되도록 가변생성기(40)를 제어한다.Next, the controller 50 may apply the PWM signal for driving the secondary side MOSFET module 30 using the calculated variable frequency (S240). That is, the controller 50 controls the variable generator 40 so that a second PWM switching signal is generated corresponding to the adjusted variable frequency in step S235 and is provided to the primary side MOSFET module 20. [

다음, 제어기(50)는 계산된 가변주파수를 이용하여 2차측 모스펫모듈(30)의 구동을 위한 PWM신호를 인가할 수 있다(S240). 즉 제어기(50)는 S235단계에서 조정된 가변주파수에 대응하여 제2 PWM스위칭신호를 생성하여 2차측 모스펫모듈(30)로 제공하도록 가변생성기(40)를 제어한다.Next, the controller 50 may apply the PWM signal for driving the secondary side MOSFET module 30 using the calculated variable frequency (S240). That is, the controller 50 controls the variable generator 40 to generate a second PWM switching signal corresponding to the adjusted variable frequency in step S235 and provide the second PWM switching signal to the secondary side MOSFET module 30. [

다음, 제어기(50)는 계산된 가변주파수를 이용하여 1차측 모스펫모듈(20)의 구동을 위한 PWM신호를 인가할 수 있다(S245). 즉 제어기(50)는 S235단계에서 조정된 가변주파수에 대응하여 제1 PWM스위칭신호를 생성하여 1차측 모스펫모듈(20)로 제공하도록 가변생성기(40)를 제어한다. 가변생성기(40)로부터 제공된 제1 및 제2 PWM스위칭신호에 의해 1차측 모스펫모듈(20) 및 2차측 모스펫모듈(30)의 저부하 제어가 수행될 수 있다.Next, the controller 50 may apply the PWM signal for driving the primary side MOSFET module 20 using the calculated variable frequency (S245). That is, the controller 50 controls the variable generator 40 to generate a first PWM switching signal corresponding to the adjusted variable frequency in step S235 and provide the first PWM switching signal to the primary side MOSFET module 20. [ The low-load control of the primary-side MOSFET module 20 and the secondary-side MOSFET module 30 can be performed by the first and second PWM switching signals provided from the variable generator 40. [

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 동기형 저전압 직류직류컨버터(1)는 측정된 출력전류에 대응하여 1차측 모스펫모듈(20)과 2차측 모스펫모듈(30)의 구동을 위한 PWM스위칭신호의 주파수를 변경함으로써 저부하 영역에서의 스위칭 손실을 줄일 수 있어, 전체적인 전력변환 효율을 향상할 수 시킬 수 있다.The synchronous low voltage DC direct converter 1 according to the embodiment of the present invention is capable of outputting the PWM switching signal for driving the primary side MOSFET module 20 and the secondary side MOSFET module 30 corresponding to the measured output current By changing the frequency, the switching loss in the low load region can be reduced, and the overall power conversion efficiency can be improved.

1: 동기형 저전압 직류직류컨버터
10: 고전압 배터리
20: 1차측 모스펫모듈
22: 제1 스위칭소자들
30: 2차측 모스펫모듈
32: 주변압기
34: 제2 스위칭소자들
36: 리액턴스소자
38: 컨덕턴스소자
40: 가변생성기
50: 제어기
52: 전력제어부
54: 주파수제어부1: Synchronous low voltage DC direct current converter
10: High voltage battery
20: Primary side MOSFET module
22: First switching elements
30: secondary side MOSFET module
32: Main transformer
34: second switching elements
36: reactance element
38: conductance element
40: variable generator
50:
52:
54:

Claims (8)

외부로부터 입력된 제1 PWM스위칭신호에 의해 스위칭되는 복수 개의 제1 스위칭소자들을 이용하여 외부로부터 입력된 직류 고전압을 교류 고전압으로 변환하는 1차측 모스펫모듈;
상기 1차측 모스펫모듈에 의해 변환된 교류 고전압이 주변압부에 의해 변압된 경우, 외부로부터 입력된 제2 PWM스위칭신호에 의해 스위칭되는 복수개의 제2 스위칭소자들을 이용하여 상기 주변압부에 의해 변압된 전압을 정류하여 부하에 공급하는 2차측 모스펫모듈;
외부의 제어에 대응하여 발생된 PWM신호를 변압하기 위한 펄스트랜스를 포함하고, 상기 펄스트랜스에 의해 변압된 PWM신호에 의해 상기 제1 및 제2 PWM스위칭신호를 생성하기 위한 가변생성기; 및
상기 1차측 모스펫모듈의 입력단에서 측정된 출력전류의 값이 사전에 정해진 임계값 보다 작은 경우 상기 주변압부와 상기 펄스트랜스의 자속밀도값에 기초하여 상기 사전에 정해진 임계값 이상인 경우에 비하여 상기 제1 및 제2 PWM스위칭신호의 주파수가 낮아지도록 조정하고, 상기 조정된 가변주파수에 대응하여 상기 제1 및 제2 PWM스위칭신호를 생성하여 상기 1차측 및 상기 2차측 모스펫모듈로 제공하도록 상기 가변생성기를 제어하는 제어기를 포함하며,
상기 제어기에서, 상기 조정된 가변주파수는 상기 주변압부와 상기 펄스트랜스의 자속밀도값이 포화되지 않는 영역에서 정해지며,
상기 제어기에서, 상기 조정된 가변주파수는 상기 주변압부와 상기 펄스트랜스의 자속밀도값이 포화되지 않는 영역에서 정해진 자속포화주파수에 안전마진값을 더하여 정해지며,
상기 자속밀도값은 코어재질에 따라 값이 변경되는 것을 특징으로 하는 차량에 이용되는 동기형 저전압 직류직류컨버터.A first side MOSFET module for converting a DC high voltage input from the outside into an AC high voltage using a plurality of first switching elements switched by an externally input first PWM switching signal;
When the AC high voltage converted by the primary side MOSFET module is transformed by the peripheral pressure portion, a voltage converted by the peripheral pressure portion using a plurality of second switching elements switched by a second PWM switching signal inputted from the outside, A secondary side MOSFET module for rectifying and supplying the rectified voltage to the load;
A variable generator for generating the first and second PWM switching signals by a PWM signal transformed by the pulse transformer, the pulse generator including a pulse transformer for transforming a PWM signal generated in response to an external control; And
When the value of the output current measured at the input terminal of the primary side MOSFET module is smaller than a predetermined threshold value, the magnetic flux density value of the peripheral pressure portion and the pulse transformer is higher than the predetermined threshold value, And to generate the first and second PWM switching signals corresponding to the adjusted variable frequency to provide the first and second PWM switching signals to the primary side and the secondary side MOSFET module, And a control unit for controlling the control unit,
In the controller, the adjusted variable frequency is determined in a region where the magnetic flux density values of the peripheral pressure portion and the pulse transformer are not saturated,
In the controller, the adjusted variable frequency is determined by adding a safe margin value to a flux saturation frequency determined in a region where the magnetic flux density values of the peripheral pressure portion and the pulse transformer are not saturated,
Wherein the magnetic flux density value is changed in accordance with a material of the core. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제1항에 있어서,
상기 1차측 모스펫모듈은 제1 스위칭소자들이 4개의 MOSFET으로 이루어진 풀브리지(Full-Bridge) 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량에 이용되는 동기형 저전압 직류직류컨버터.The method according to claim 1,
Wherein the primary side MOSFET module includes a full-bridge circuit in which the first switching elements are composed of four MOSFETs. 제1항에 있어서,
상기 2차측 모스펫모듈에서 제2 스위칭소자들은 2개의 MOSFET소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량에 이용되는 동기형 저전압 직류직류컨버터.The method according to claim 1,
Wherein the second switching elements in the secondary side MOSFET module are comprised of two MOSFET elements. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 1차측 모스펫모듈의 입력단에서 측정된 출력전류의 값이 사전에 정해진 임계값 이상이거나 상기 동기형 저전압 직류직류컨버터에 의해 이미 가변제어절차가 수행 중인 경우에는 상기 출력전류의 값을 측정하는 초기상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 차량에 이용되는 동기형 저전압 직류직류컨버터.The method according to claim 1,
Wherein the controller measures a value of the output current when the value of the output current measured at the input terminal of the primary side MOSFET module is equal to or greater than a predetermined threshold value or the variable control procedure is already performed by the synchronous low voltage DC DC converter Of the DC-DC converter (10). 제6항에 있어서,
상기 제어기는 상기 측정된 출력전류의 값이 사전에 정해진 임계값 보다 작고 상기 동기형 저전압 직류직류컨버터에 의해 가변제어절차가 수행 중이 아닌 경우, 상기 제1 및 제2 PWM스위칭신호의 주파수를 조정하기 전에, 상기 1차측 모스펫모듈과 상기 2차측 모스펫모듈을 정지시키는 것을 특징으로 하는 차량에 이용되는 동기형 저전압 직류직류컨버터.The method according to claim 6,
Wherein the controller adjusts the frequency of the first and second PWM switching signals when the measured output current value is less than a predetermined threshold and the variable control procedure is not being performed by the synchronous low voltage DC direct converter Wherein said primary side MOSFET module and said secondary side MOSFET module are stopped before said primary side MOSFET module and said secondary side MOSFET module are stopped. 제7항에 있어서,
상기 제어기는 상기 1차측 모스펫모듈과 상기 2차측 모스펫모듈을 정지시킨 후 상기 제1 및 제2 PWM스위칭신호의 주파수를 조정하기 위한 상기 제1 및 제2 PWM스위칭신호 주기의 조정연산을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량에 이용되는 동기형 저전압 직류직류컨버터.8. The method of claim 7,
The controller may perform the adjustment operation of the first and second PWM switching signal periods for adjusting the frequencies of the first and second PWM switching signals after stopping the primary side MOSFET module and the secondary side MOSFET module A synchronous low voltage direct current (DC) converter for use in a vehicle.
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