KR102033478B1 - Active Clamp Forward Converter And Method Of Driving The Same - Google Patents

Active Clamp Forward Converter And Method Of Driving The Same Download PDF

Info

Publication number
KR102033478B1
KR102033478B1 KR1020180025669A KR20180025669A KR102033478B1 KR 102033478 B1 KR102033478 B1 KR 102033478B1 KR 1020180025669 A KR1020180025669 A KR 1020180025669A KR 20180025669 A KR20180025669 A KR 20180025669A KR 102033478 B1 KR102033478 B1 KR 102033478B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
output
inductor
switch
terminal
transformer
Prior art date
Application number
KR1020180025669A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190105296A (en
Inventor
김재국
이범석
Original Assignee
인하대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인하대학교 산학협력단 filed Critical 인하대학교 산학협력단
Priority to KR1020180025669A priority Critical patent/KR102033478B1/en
Publication of KR20190105296A publication Critical patent/KR20190105296A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102033478B1 publication Critical patent/KR102033478B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33538Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only of the forward type
    • H02M3/33546Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only of the forward type with automatic control of the output voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 발명은, 입력전압의 고전위단자에 연결되는 클램핑커패시터 및 제1인덕터와; 상기 입력전압의 저전위단자에 연결되는 제1스위치와; 상기 클램핑커패시터와 상기 제1스위치 사이에 연결되는 제2스위치와; 상기 제1인덕터와 상기 제1스위치 사이에 연결되는 제2인덕터와; 상기 제2인덕터에 병렬 연결되는 변압기와; 상기 변압기에 연결되는 제1 내지 제4다이오드와; 상기 변압기에 연결되는 제1 및 제2출력인덕터와; 상기 제1출력인덕터에 연결되고 제1출력전압을 출력하는 제1출력커패시터 및 제1출력저항과; 상기 제2출력인덕터에 연결되는 제3스위치 및 제5다이오드와; 상기 제5다이오드에 연결되고 제2출력전압을 출력하는 제2출력커패시터 및 제2출력저항을 포함하는 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터를 제공한다.The present invention provides a clamping capacitor and a first inductor connected to a high potential terminal of an input voltage; A first switch connected to the low potential terminal of the input voltage; A second switch connected between the clamping capacitor and the first switch; A second inductor connected between the first inductor and the first switch; A transformer connected to the second inductor in parallel; First to fourth diodes connected to the transformer; First and second output inductors coupled to the transformer; A first output capacitor and a first output resistor connected to the first output inductor and outputting a first output voltage; A third switch and a fifth diode connected to the second output inductor; A multi-output double-ended active clamp forward converter is connected to the fifth diode and includes a second output capacitor and a second output resistor.

Description

액티브 클램프 포워드 컨버터 및 그 구동방법 {Active Clamp Forward Converter And Method Of Driving The Same}Active Clamp Forward Converter And Method Of Driving The Same

본 발명은 액티브 클램프 포워드 컨버터에 관한 것으로, 특히 변압기의 2차측을 병렬로 구성함으로써, 출력인덕터의 전류가 감소되고 출력다이오드의 전압이 제한되어 효율이 향상되는 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터 및 그 구동방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active clamp forward converter, and in particular, by configuring the secondary side of the transformer in parallel, the output of the output inductor is reduced and the voltage of the output diode is limited, thereby improving efficiency. It relates to a driving method.

최근 차량안전과 자율주행기술의 발전으로 차량이 필요로 하는 전력은 해마다 증가하고 있다.Recently, with the development of vehicle safety and autonomous driving technology, the power required by the vehicle is increasing year by year.

또한, 이산화탄소 배출규제로 인하여 연비개선을 위한 마일드 하이브리드(mild hybrid) 차량 개발이 진행 중이다. In addition, the development of a mild hybrid vehicle for fuel efficiency improvement is underway due to carbon dioxide emission restrictions.

이에 따라, 기존의 14V보다 높은 48V의 출력전압을 갖는 차량용 전기시스템이 연구 개발되고 있는데, 특히 저전압 DC-DC 컨버터(low voltage DC-DC converter: LDC)의 출력전압인 14V와 새롭게 요구되는 출력전압인 48V를 동시에 출력하는 DC-DC 컨버터가 주목 받고 있다. Accordingly, a vehicle electric system having an output voltage of 48V higher than the existing 14V has been researched and developed. In particular, an output voltage of 14V and a newly required output voltage of a low voltage DC-DC converter (LDC) Attention is drawn to DC-DC converters that simultaneously output 48V.

그리고, 높은 전력밀도를 요구하는 저전압 DC-DC 컨버터(LDC)로서, 영전압 스위칭(zero voltage switching: ZVS)이 가능하며 스위치의 개수와 출력 인덕터의 크기를 줄일 수 있는 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(doubled-ended active clamp forward converter)가 널리 사용되고 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다. In addition, as a low voltage DC-DC converter (LDC) that requires high power density, zero voltage switching (ZVS) is possible, and a double-ended active clamp forward converter that reduces the number of switches and the size of the output inductor ( Doubled-ended active clamp forward converter) is widely used, which will be described with reference to the drawings.

도 1은 종래의 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터를 도시한 회로도이고, 도 2는 종래의 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 다수의 신호의 파형도이다. 1 is a circuit diagram illustrating a conventional multiple output double ended active clamp forward converter, and FIG. 2 is a waveform diagram of a plurality of signals of a conventional multiple output double ended active clamp forward converter.

도 2에서, 입력전압(Vi)은 360V이고, 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)은 각각 14V(1.2kW) 및 48V(600W)이고, 제3게이트-소스 전압(Vgs3)과 제1 및 제2출력인덕터전류(Ilo1, Ilo2)는 알아보기 쉽도록 1/2 배율로 변경한 그래프이다.In FIG. 2, the input voltage Vi is 360V, the first and second output voltages Vo1 and Vo2 are 14V (1.2kW) and 48V (600W), respectively, and the third gate-source voltage Vgs3 and the third voltage. The first and second output inductor currents Ilo1 and Ilo2 are graphs changed at 1/2 magnification for easy understanding.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(10)는 입력전압(Vi)을 이용하여 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)을 생성한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the conventional multiple output double-ended active clamp forward converter 10 generates the first and second output voltages Vo1 and Vo2 using the input voltage Vi.

이를 위하여, 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(10)는, 제1 내지 제3스위치(S1, S2, S3), 클램핑커패시터(Cc), 제1 및 제2인덕터(L1, L2), 변압기(T), 제1 내지 제3다이오드(D1, D2, D3), 제1 및 제2출력인덕터(Lo1, Lo2), 제1 및 제2출력커패시터(Co1, Co2), 제1 및 제2출력저항(Ro1, Ro2)을 포함하는데, 제1 및 제2스위치(S1, S2), 클램핑커패시터(Cc), 제1 및 제2인덕터(L1, L2)는 변압기(T)의 1차측을 구성하고, 제1 내지 제3다이오드(D1, D2, D3), 제1 및 제2출력인덕터(Lo1, Lo2), 제1 및 제2출력커패시터(Co1, Co2), 제1 및 제2출력저항(Ro1, Ro2), 제3스위치(S3)는 변압기(T)의 2차측을 구성한다. To this end, the multi-output double-ended active clamp forward converter 10 includes the first to third switches S1, S2, and S3, the clamping capacitor Cc, the first and second inductors L1 and L2, and a transformer ( T), first to third diodes D1, D2 and D3, first and second output inductors Lo1 and Lo2, first and second output capacitors Co1 and Co2, and first and second output resistors. (Ro1, Ro2), the first and second switches (S1, S2), the clamping capacitor (Cc), the first and second inductors (L1, L2) constitute the primary side of the transformer (T), First to third diodes D1, D2, and D3, first and second output inductors Lo1 and Lo2, first and second output capacitors Co1 and Co2, and first and second output resistors Ro1, Ro2) and the third switch S3 constitute the secondary side of the transformer T.

메인스위치인 제1스위치(S1)는, 입력전압(Vi)과 제2인덕터(L2) 사이에 연결되고, 제1게이트-소스 전압(Vgs1)에 따라 입력전압(Vi)과 제2인덕터(L2)의 전기적 연결을 스위칭 하며, 제1드레인-소스 전압(Vds1)이 인가되는 제1스위치(S1)의 채널에는 제1스위치전류(Is1)가 흐른다.The first switch S1, which is the main switch, is connected between the input voltage Vi and the second inductor L2, and according to the first gate-source voltage Vgs1, the input voltage Vi and the second inductor L2. The first switch current Is1 flows through the channel of the first switch S1 to which the first drain-source voltage Vds1 is applied.

여기서, 턴-오프 상태의 제1스위치(S1)의 제1드레인-소스 전압(Vds1)은 입력전압(Vi)과 커패시터전압(Vc)의 합(Vds1~(Vi+Vc))으로 유지(clamping)된다. Here, the first drain-source voltage Vds1 of the first switch S1 in the turn-off state is clamped to the sum Vds1 to (Vi + Vc) of the input voltage Vi and the capacitor voltage Vc. )do.

보조스위치인 제2스위치(S2)는, 클램핑커패시터(Cc)와 제2인덕터(L2) 사이에 연결되고, 제2게이트-소스 전압(Vgs2)에 따라 클램핑커패시터(Cc)와 제2인덕터(L2)의 전기적 연결을 스위칭 하며, 제2드레인-소스 전압(Vds2)이 인가되는 제2스위치(S2)의 채널에는 제2스위치전류(Is2)가 흐른다. The second switch S2, which is an auxiliary switch, is connected between the clamping capacitor Cc and the second inductor L2, and according to the second gate-source voltage Vgs2, the clamping capacitor Cc and the second inductor L2. The second switch current Is2 flows through the channel of the second switch S2 to which the second drain-source voltage Vds2 is applied.

클램핑커패시터(Cc)는, 제1인덕터(L1)와 제2스위치(S2) 사이에 연결되고, 제1인덕터(L1)의 인덕터 에너지를 커패시터전압(Vc)으로 저장하고, 저장된 커패시터전압(Vc)에 대응되는 클램핑 에너지를 제2인덕터(L2)로 출력한다.The clamping capacitor Cc is connected between the first inductor L1 and the second switch S2, stores the inductor energy of the first inductor L1 as the capacitor voltage Vc, and stores the stored capacitor voltage Vc. And outputs clamping energy corresponding to the second inductor L2.

누설인덕터인 제1인덕터(L1)는, 입력전압(Vi) 및 클램핑커패시터(Cc)와 제2인덕터(L2) 사이에 연결되는데, 변압기(T)의 1차측 일단에 연결되어 변압기(T)의 누설(leakage) 자속에 따른 누설 에너지를 저장하거나 출력한다.The first inductor L1, which is a leakage inductor, is connected between the input voltage Vi and the clamping capacitor Cc and the second inductor L2. The first inductor L1 is connected to one end of the primary side of the transformer T so as to be connected to the transformer T. Leakage Stores or outputs leakage energy due to magnetic flux.

자화인덕터인 제2인덕터(L2)는, 제1 및 제2스위치(S1, S2)와 제1인덕터(L1) 사이에 연결되는데, 변압기(T)의 1차측 양단에 연결되어 변압기(T)의 상호(mutual) 자속에 따른 자화 에너지를 저장하거나 출력한다.The second inductor L2, which is a magnetization inductor, is connected between the first and second switches S1 and S2 and the first inductor L1, and is connected to both ends of the primary side of the transformer T to connect the first inductor L1. Stores or outputs magnetization energy according to mutual magnetic flux.

변압기(T)는, 제2인덕터(L2)와 제1 및 제2다이오드(D1, D2) 사이에 연결되고, 제1 및 제2인덕터(L1, L2)에 저장된 누설 에너지 및 자화 에너지를 상이한 변압기전압으로 변환하여 출력한다.The transformer T is connected between the second inductor L2 and the first and second diodes D1 and D2, and the transformer T has different leakage energy and magnetization energy stored in the first and second inductors L1 and L2. Convert it to voltage and output it.

제1 및 제2다이오드(D1, D2)는, 각각 변압기(T)의 2차측 양단에 연결되고, 변압기(T)로부터 출력되는 변압기전압을 정류(rectifying) 하는데, 제1 및 제2다이오드(D1, D2)에는 각각 제1 및 제2다이오드전류(Id1, Id2)가 흐른다.The first and second diodes D1 and D2 are connected to both ends of the secondary side of the transformer T, respectively, and rectify the transformer voltage output from the transformer T. The first and second diodes D1 are connected to each other. , D2) flows first and second diode currents Id1 and Id2, respectively.

제1출력인덕터(Lo1)의 일단은 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 음극단자에 연결되고, 제1출력커패시터(Co1) 및 제1출력저항(Ro1)은 제1출력인덕터(Lo1)의 타단과 변압기(T)의 2차측 중성점 사이에 연결되는데, 제1출력인덕터(Lo1), 제1출력커패시터(Co1) 및 제1출력저항(Ro1)은 제1출력전압(Vo1)을 출력한다.One end of the first output inductor Lo1 is connected to the negative terminals of the first and second diodes D1 and D2, and the first output capacitor Co1 and the first output resistor Ro1 are connected to the first output inductor Lo1. Is connected between the other end of the and the secondary neutral point of the transformer (T), the first output inductor (Lo1), the first output capacitor (Co1) and the first output resistor (Ro1) outputs the first output voltage (Vo1). do.

제2출력인덕터(Lo2)의 일단은 제1출력인덕터(Lo1)의 타단에 연결되고, 제3다이오드(D3)는 제2출력인덕터(Lo2)의 타단에 연결되고, 제2출력커패시터(Co2) 및 제2출력저항(Ro2)은 제2출력인덕터(Lo2)의 타단에 연결되는데, 제2출력인덕터(Lo2), 제2출력커패시터(Co2) 및 제2출력저항(Ro2)은 제2출력전압(Vo2)을 출력한다.One end of the second output inductor Lo2 is connected to the other end of the first output inductor Lo1, the third diode D3 is connected to the other end of the second output inductor Lo2, and the second output capacitor Co2 And a second output resistor Ro2 is connected to the other end of the second output inductor Lo2, wherein the second output inductor Lo2, the second output capacitor Co2, and the second output resistor Ro2 are connected to the second output voltage. Outputs (Vo2).

제3스위치(S3)는 제2출력인덕터(Lo2)의 타단과 변압기(T)의 2차측 중성점 사이에 연결되고, 제3게이트-소스 전압(Vgs3)에 따라 제2출력인덕터(Lo2)와 변압기(T)의 2차측 중성점의 전기적 연결을 스위칭 하며, 제3드레인-소스 전압(Vds3)이 인가되는 제3스위치(S3)의 채널에는 제3스위치전류(Is3)가 흐른다.The third switch S3 is connected between the other end of the second output inductor Lo2 and the neutral side of the secondary side of the transformer T, and according to the third gate-source voltage Vgs3, the second output inductor Lo2 and the transformer The third switch current Is3 flows through the channel of the third switch S3 to which the third drain-source voltage Vds3 is applied, while switching the electrical connection of the neutral side of the secondary side T.

이러한 종래의 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(10)에서는, 제1스위치(S1)가 턴-온(turn-on) 되고 제2스위치(S2)가 턴-오프(turn-off) 되는 제1시간구간(TP1) 동안, 변압기(T)의 1차측은 입력전압(Vi), 변압기(T), 제1스위치(S1)로 이어지는 전류경로를 형성하여 제1 및 제2인덕터(L1, L2)의 제1 및 제2인덕터전류(Il1, Il2)가 증가하고, 변압기(T)의 2차측은 제1다이오드(D1)에 제1다이오드전류(Id1)가 흐르는 파워링(powering) 모드로 동작한다.In this conventional multiple output double ended active clamp forward converter 10, a first switch S1 is turned on and a second switch S2 is turned off. During the time period TP1, the primary side of the transformer T forms a current path leading to the input voltage Vi, the transformer T, and the first switch S1 so that the first and second inductors L1, L2. The first and second inductor currents Il1 and Il2 increase, and the secondary side of the transformer T operates in a powering mode in which the first diode current Id1 flows through the first diode D1. .

그리고, 제1스위치(S1)가 턴-오프 되고 제2스위치(S2)가 턴-온 되는 제2시간구간(TP2) 동안, 변압기(T)의 1차측은 커패시터전압(Vc), 변압기(T), 제2스위치(S2)로 이어지는 전류경로를 형성하여 제1 및 제2인덕터(L1, L2)의 제1 및 제2인덕터전류(Il1, Il2)가 감소하고, 변압기(T)는 리셋(reset) 되고, 변압기(T)의 2차측은 제2다이오드(D2)에 제2다이오드전류(Id2)가 흐르는 파워링 모드로 동작한다.In addition, during the second time interval TP2 when the first switch S1 is turned off and the second switch S2 is turned on, the primary side of the transformer T is the capacitor voltage Vc and the transformer T. ), A current path leading to the second switch S2 is formed so that the first and second inductor currents Il and Il2 of the first and second inductors L1 and L2 decrease, and the transformer T resets. After the reset, the secondary side of the transformer T operates in a powering mode in which the second diode current Id2 flows through the second diode D2.

또한, 제3스위치(S3)가 턴-온 되는 제3시간구간(TP3) 동안, 변압기(T)의 2차측의 제2출력인덕터(Lo2)는 빌드-업(build-up) 되고, 제3스위치(S3)가 턴-오프 되는 제4시간구간(TP4) 동안, 변압기(T)의 2차측은 제3다이오드(D3)에 제3다이오드전류(Id3)가 흐르는 파워링 모드로 동작한다.In addition, during the third time interval TP3 when the third switch S3 is turned on, the second output inductor Lo2 on the secondary side of the transformer T is built up, and the third During the fourth time interval TP4 when the switch S3 is turned off, the secondary side of the transformer T operates in a powering mode in which the third diode current Id3 flows through the third diode D3.

그런데, 종래의 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(10)에서는, 제1출력전압(Vo1)을 거쳐 제2출력전압(Vo2)이 출력되기 때문에 제1출력인덕터(Lo1)의 제1출력인덕터전류(Ilo1)는 제1 및 제2출력저항(Ro1, Ro2)의 제1 및 제2부하전류의 합이 되고, 그 결과 제2출력전압(Vo2)의 영향으로 제1출력인덕터(Lo1)의 부담이 증가하는 문제가 있다.However, in the conventional multi-output double-ended active clamp forward converter 10, since the second output voltage Vo2 is outputted through the first output voltage Vo1, the first output inductor current of the first output inductor Lo1. Ilo1 is the sum of the first and second load currents of the first and second output resistors Ro1 and Ro2, and as a result, the burden of the first output inductor Lo1 is affected by the second output voltage Vo2. There is a growing problem.

그리고, 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 제1 및 제2다이오드전압(Vd1, Vd2)은 변압기(T)의 1차측 제2인덕터(L2)의 양단 전압과 변압기(T)의 권선비에 의하여 결정되는데, 제1 및 제2다이오드(D1, D2)에서는 기생커패시터의 존재에 의하여 공진이 크게 발생하고, 그 결과 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 제1 및 제2다이오드전압(Vd1, Vd2)이 증가하여 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 전압 스트레스(stress)가 증가하는 문제가 있다.In addition, the first and second diode voltages Vd1 and Vd2 of the first and second diodes D1 and D2 may have voltages at both ends of the primary inductor L2 of the transformer T and the winding ratio of the transformer T. In the first and second diodes D1 and D2, resonance occurs largely due to the presence of parasitic capacitors. As a result, the first and second diode voltages of the first and second diodes D1 and D2 are increased. There is a problem in that the voltage stress of the first and second diodes D1 and D2 is increased due to an increase in Vd1 and Vd2.

본 발명은, 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 변압기의 2차측의 제1 및 제2출력인덕터를 병렬로 구성함으로써, 제1출력인덕터의 전류가 감소되어 제1출력인덕터의 부감이 감소되고 효율이 향상되는 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, by configuring the first and second output inductors on the secondary side of the transformer in parallel, the current of the first output inductor is reduced to reduce the overhead of the first output inductor An object of the present invention is to provide a multi-output double-ended active clamp forward converter with improved efficiency and a driving method thereof.

그리고, 본 발명은, 변압기의 2차측의 제1 및 제2다이오드에 클램핑 다이오드인 제3 및 제4다이오드를 각각 연결함으로써, 제1 및 제2다이오드의 전압이 제한되어 제1 및 제2다이오드의 전압 스트레스가 감소되고 효율이 향상되는 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터 및 그 구동방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention connects the third and fourth diodes, which are clamping diodes, to the first and second diodes on the secondary side of the transformer, respectively, thereby limiting the voltages of the first and second diodes. Another object of the present invention is to provide a multi-output double-ended active clamp forward converter and a method of driving the same, which reduce voltage stress and improve efficiency.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 입력전압의 고전위단자에 연결되는 클램핑커패시터 및 제1인덕터와; 상기 입력전압의 저전위단자에 연결되는 제1스위치와; 상기 클램핑커패시터와 상기 제1스위치 사이에 연결되는 제2스위치와; 상기 제1인덕터와 상기 제1스위치 사이에 연결되는 제2인덕터와; 상기 제2인덕터에 병렬 연결되는 변압기와; 상기 변압기에 연결되는 제1 내지 제4다이오드와; 상기 변압기에 연결되는 제1 및 제2출력인덕터와; 상기 제1출력인덕터에 연결되고 제1출력전압을 출력하는 제1출력커패시터 및 제1출력저항과; 상기 제2출력인덕터에 연결되는 제3스위치 및 제5다이오드와; 상기 제5다이오드에 연결되고 제2출력전압을 출력하는 제2출력커패시터 및 제2출력저항을 포함하는 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, the clamping capacitor and the first inductor connected to the high potential terminal of the input voltage; A first switch connected to the low potential terminal of the input voltage; A second switch connected between the clamping capacitor and the first switch; A second inductor connected between the first inductor and the first switch; A transformer connected to the second inductor in parallel; First to fourth diodes connected to the transformer; First and second output inductors coupled to the transformer; A first output capacitor and a first output resistor connected to the first output inductor and outputting a first output voltage; A third switch and a fifth diode connected to the second output inductor; A multi-output double-ended active clamp forward converter is connected to the fifth diode and includes a second output capacitor and a second output resistor.

그리고, 상기 제1 및 제2출력인덕터는 상기 변압기의 중성점에 병렬로 연결될 수 있다.The first and second output inductors may be connected in parallel to the neutral point of the transformer.

또한, 상기 제3 및 제4다이오드는, 각각 상기 제1 및 제2다이오드에 연결되어 상기 제1 및 제2다이오드의 음극단자의 전압을 상기 제2출력전압 이하로 제한할 수 있다.In addition, the third and fourth diodes may be connected to the first and second diodes, respectively, to limit the voltage of the negative terminal of the first and second diodes to be equal to or less than the second output voltage.

그리고, 상기 제1 및 제2다이오드의 양극단자는 상기 제1출력커패시터 및 상기 제1출력저항의 제2단자, 상기 제3스위치의 소스, 상기 제2출력커패시터 및 상기 제2출력저항의 제2단자에 연결되고, 상기 제1다이오드의 음극단자 및 상기 제3다이오드의 양극단자는 상기 변압기의 제2출력단자에 연결되고, 상기 제2다이오드의 음극단자 및 상기 제4다이오드의 양극단자는 상기 변압기의 제1출력단자에 연결되고, 상기 제3 및 제4다이오드의 음극단자는 상기 제5다이오드의 음극단자, 상기 제2출력커패시터 및 상기 제2출력저항의 제1단자에 연결될 수 있다.The anode terminals of the first and second diodes include the first output capacitor and the second terminal of the first output resistor, the source of the third switch, the second output capacitor and the second terminal of the second output resistor. A cathode terminal of the first diode and an anode terminal of the third diode are connected to a second output terminal of the transformer, and a cathode terminal of the second diode and an anode terminal of the fourth diode are connected to the first terminal of the transformer. The negative terminal of the third and fourth diodes may be connected to an output terminal, and the negative terminal of the fifth diode, the second output capacitor, and the first terminal of the second output resistor.

또한, 상기 제1출력인덕터의 제1단자는 상기 변압기의 중성점에 연결되고, 상기 제1출력인덕터의 제2단자는 상기 제1출력커패시터 및 상기 제1출력저항의 제1단자에 연결되고, 상기 제2출력인덕터의 제2단자는 상기 변압기의 중성점에 연결되고, 상기 제2출력인덕터의 제2단자는 상기 제3스위치의 드레인 및 상기 제5다이오드의 양극단자에 연결되고, 상기 제5다이오드의 음극단자는 상기 제2출력커패시터 및 상기 제2출력저항의 제1단자에 연결될 수 있다.In addition, a first terminal of the first output inductor is connected to the neutral point of the transformer, a second terminal of the first output inductor is connected to the first terminal of the first output capacitor and the first output resistor, The second terminal of the second output inductor is connected to the neutral point of the transformer, the second terminal of the second output inductor is connected to the positive terminal of the drain and the fifth diode of the third switch, The negative electrode terminal may be connected to the second output capacitor and the first terminal of the second output resistor.

그리고, 상기 제1스위치는, 제1게이트-소스 전압에 따라 상기 입력전압과 상기 제2인덕터의 전기적 연결을 스위칭 하고, 상기 제2스위치는, 제2게이트-소스 전압에 따라 상기 클램핑커패시터와 상기 제2인덕터의 전기적 연결을 스위칭 하고, 상기 제3스위치는, 제3게이트-소스 전압에 따라 상기 제2출력인덕터와 상기 제1 및 제2다이오드의 전기적 연결을 스위칭 할 수 있다.The first switch switches the electrical connection between the input voltage and the second inductor according to a first gate-source voltage, and the second switch includes the clamping capacitor and the second gate-source voltage. The electrical connection of the second inductor is switched, and the third switch may switch the electrical connection of the second output inductor and the first and second diodes according to a third gate-source voltage.

한편, 본 발명은, 제1 내지 제3스위치, 클램핑커패시터, 제1 및 제2인덕터, 변압기, 제1 내지 제5다이오드, 제1 및 제2출력인덕터, 제1 및 제2출력커패시터, 제1 및 제2출력저항을 포함하는 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 구동방법에 있어서, 제1시간구간 동안, 상기 제1 및 제2스위치를 각각 턴-온(turn-on) 및 턴-오프(turn-off) 하여, 입력전압, 상기 변압기, 상기 제1스위치로 이어지는 전류경로를 형성하는 단계와; 제2시간구간 동안, 상기 제1 및 제2스위치를 각각 턴-오프 및 턴-온하여, 상기 클램핑커패시터의 커패시터전압, 상기 변압기, 상기 제2스위치로 이어지는 전류경로를 형성하는 단계와; 상기 제1시간구간 전체와 중첩하고 상기 제2시간구간의 선단 일부와 중첩하는 제3시간구간 동안, 상기 제3스위치를 턴-온 하여, 상기 변압기, 상기 제2출력인덕터, 상기 제3스위치, 상기 제1 및 제2다이오드로 이어지는 전류경로를 형성하는 단계와; 상기 제4시간구간의 후단 일부와 중첩하는 제4시간구간 동안, 상기 제3스위치를 턴-오프 하여, 상기 변압기, 상기 제2출력인덕터, 상기 제5다이오드, 상기 제2출력커패시터 및 상기 제2출력저항, 상기 제1 및 제2다이오드로 이어지는 전류경로를 형성하는 단계를 포함하는 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 구동방법을 제공한다.On the other hand, the present invention, the first to third switches, clamping capacitors, first and second inductors, transformers, first to fifth diodes, first and second output inductors, first and second output capacitors, the first And a second output resistor, wherein the multiple output double-ended active clamp forward converter includes: turning on the first and second switches during the first time period; turn-off to form a current path leading to an input voltage, said transformer, and said first switch; During the second time period, turning off and on the first and second switches, respectively, to form a current path leading to the capacitor voltage of the clamping capacitor, the transformer, and the second switch; During the third time period overlapping the entire first time period and overlapping a portion of the tip of the second time period, the third switch is turned on, so that the transformer, the second output inductor, the third switch, Forming a current path leading to the first and second diodes; During the fourth time period overlapping a part of the rear end of the fourth time period, the third switch is turned off, so that the transformer, the second output inductor, the fifth diode, the second output capacitor and the second A method of driving a multi-output double-ended active clamp forward converter comprising forming an output resistance and a current path leading to the first and second diodes.

본 발명은, 변압기의 2차측의 제1 및 제2출력인덕터를 병렬로 구성함으로써, 제1출력인덕터의 전류가 감소되어 제1출력인덕터의 부감이 감소되고 효율이 향상되는 효과를 갖는다.The present invention has the effect that by configuring the first and second output inductors on the secondary side of the transformer in parallel, the current of the first output inductor is reduced to reduce the overhead of the first output inductor and improve the efficiency.

그리고, 본 발명은, 변압기의 2차측의 제1 및 제2다이오드에 클램핑 다이오드인 제3 및 제4다이오드를 각각 연결함으로써, 제1 및 제2다이오드의 전압이 제한되어 제1 및 제2다이오드의 전압 스트레스가 감소되고 효율이 향상되는 효과를 갖는다. In addition, the present invention connects the third and fourth diodes, which are clamping diodes, to the first and second diodes on the secondary side of the transformer, respectively, thereby limiting the voltages of the first and second diodes. The voltage stress is reduced and the efficiency is improved.

도 1은 종래의 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터를 도시한 회로도.
도 2는 종래의 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 다수의 신호의 파형도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터를 도시한 회로도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 다수의 신호의 파형도.
1 is a circuit diagram illustrating a conventional multiple output double ended active clamp forward converter.
2 is a waveform diagram of multiple signals of a conventional multiple output double ended active clamp forward converter.
3 is a circuit diagram illustrating a multiple output double ended active clamp forward converter in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a waveform diagram of multiple signals of a multiple output double ended active clamp forward converter in accordance with an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터를 도시한 회로도이다. 3 is a circuit diagram illustrating a multiple output double ended active clamp forward converter according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)는 입력전압(Vi)을 이용하여 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)을 생성한다.As shown in FIG. 3, the multiple output double ended active clamp forward converter 110 according to an embodiment of the present invention generates the first and second output voltages Vo1 and Vo2 using the input voltage Vi. .

이를 위하여, 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)는, 제1 내지 제3스위치(S1, S2, S3), 클램핑커패시터(Cc), 제1 및 제2인덕터(L1, L2), 변압기(T), 제1 내지 제5다이오드(D1, D2, D3, D4, D5), 제1 및 제2출력인덕터(Lo1, Lo2), 제1 및 제2출력커패시터(Co1, Co2), 제1 및 제2출력저항(Ro1, Ro2)을 포함하는데, 제1 및 제2스위치(S1, S2), 클램핑커패시터(Cc), 제1 및 제2인덕터(L1, L2)는 변압기(T)의 1차측을 구성하고, 제1 내지 제5다이오드(D1, D2, D3, D4, D5), 제1 및 제2출력인덕터(Lo1, Lo2), 제1 및 제2출력커패시터(Co1, Co2), 제1 및 제2출력저항(Ro1, Ro2), 제3스위치(S3)는 변압기(T)의 2차측을 구성한다. To this end, the multi-output double-ended active clamp forward converter 110 includes the first to third switches S1, S2, and S3, the clamping capacitor Cc, the first and second inductors L1 and L2, and a transformer ( T), first to fifth diodes D1, D2, D3, D4, D5, first and second output inductors Lo1, Lo2, first and second output capacitors Co1, Co2, first and second The second output resistor (Ro1, Ro2), the first and second switches (S1, S2), the clamping capacitor (Cc), the first and second inductors (L1, L2) are the primary side of the transformer (T) The first to fifth diodes (D1, D2, D3, D4, D5), the first and second output inductors (Lo1, Lo2), the first and second output capacitors (Co1, Co2), the first And the second output resistors Ro1 and Ro2 and the third switch S3 constitute the secondary side of the transformer T.

제1 내지 제3스위치(S1, S2, S3)는 트랜지스터(transistor) 일 수 있다.The first to third switches S1, S2, and S3 may be transistors.

메인스위치인 제1스위치(S1)는, 입력전압(Vi)과 제2인덕터(L2) 사이에 연결되고, 제1게이트-소스 전압(Vgs1)에 따라 입력전압(Vi)과 제2인덕터(L2)의 전기적 연결을 스위칭 하며, 제1드레인-소스 전압(Vds1)이 인가되는 제1스위치(S1)의 채널에는 제1스위치전류(Is1)가 흐른다.The first switch S1, which is the main switch, is connected between the input voltage Vi and the second inductor L2, and according to the first gate-source voltage Vgs1, the input voltage Vi and the second inductor L2. The first switch current Is1 flows through the channel of the first switch S1 to which the first drain-source voltage Vds1 is applied.

예를 들어, 제1스위치(S1)가 네거티브(N) 타입 트랜지스터인 경우, 제1스위치(S1)의 게이트는 제1게이트-소스 전압(Vgs1)에 연결되고, 제1스위치(S1)의 소스는 입력전압(Vi)의 저전위단자에 연결되고, 제1스위치(S1)의 드레인은 제2스위치(S2)의 소스, 제2인덕터(L2)의 제2단자, 변압기(T)의 제2입력단자에 연결된다.For example, when the first switch S1 is a negative N type transistor, the gate of the first switch S1 is connected to the first gate-source voltage Vgs1 and the source of the first switch S1 is used. Is connected to the low potential terminal of the input voltage (Vi), the drain of the first switch (S1) is the source of the second switch (S2), the second terminal of the second inductor (L2), the second of the transformer (T) It is connected to the input terminal.

여기서, 턴-오프 상태의 제1스위치(S1)의 제1드레인-소스 전압(Vds1)은 입력전압(Vi)과 커패시터전압(Vc)의 합(Vds1~(Vi+Vc))으로 유지(clamping)된다. Here, the first drain-source voltage Vds1 of the first switch S1 in the turn-off state is clamped to the sum Vds1 to (Vi + Vc) of the input voltage Vi and the capacitor voltage Vc. )do.

보조스위치인 제2스위치(S2)는, 클램핑커패시터(Cc)와 제2인덕터(L2) 사이에 연결되고, 제2게이트-소스 전압(Vgs2)에 따라 클램핑커패시터(Cc)와 제2인덕터(L2)의 전기적 연결을 스위칭 하며, 제2드레인-소스 전압(Vds2)이 인가되는 제2스위치(S2)의 채널에는 제2스위치전류(Is2)가 흐른다. The second switch S2, which is an auxiliary switch, is connected between the clamping capacitor Cc and the second inductor L2, and according to the second gate-source voltage Vgs2, the clamping capacitor Cc and the second inductor L2. The second switch current Is2 flows through the channel of the second switch S2 to which the second drain-source voltage Vds2 is applied.

예를 들어, 제2스위치(S2)가 네거티브(N) 타입 트랜지스터인 경우, 제2스위치(S2)의 게이트는 제2게이트-소스 전압(Vgs2)에 연결되고, 제2스위치(S2)의 소스는 제1스위치(S1)의 드레인, 제2인덕터(L2)의 제2단자, 변압기(T)의 제2입력단자에 연결되고, 제2스위치(S2)의 드레인은 클램핑커패시터(Cc)의 제2단자에 연결된다. For example, when the second switch S2 is a negative N type transistor, the gate of the second switch S2 is connected to the second gate-source voltage Vgs2 and the source of the second switch S2 is connected. Is connected to the drain of the first switch (S1), the second terminal of the second inductor (L2), the second input terminal of the transformer (T), the drain of the second switch (S2) of the clamping capacitor (Cc) It is connected to two terminals.

클램핑커패시터(Cc)는, 제1인덕터(L1)와 제2스위치(S2) 사이에 연결되고, 제1인덕터(L1)의 인덕터 에너지를 커패시터전압(Vc)으로 저장하고, 저장된 커패시터전압(Vc)에 대응되는 클램핑 에너지를 제2인덕터(L2)로 출력한다.The clamping capacitor Cc is connected between the first inductor L1 and the second switch S2, stores the inductor energy of the first inductor L1 as the capacitor voltage Vc, and stores the stored capacitor voltage Vc. And outputs clamping energy corresponding to the second inductor L2.

예를 들어, 클램핑커패시터(Cc)의 제1단자는 입력전압(Vi)의 고전위단자, 제1인덕터(L1)의 제1단자에 연결되고, 클램핑커패시터(Cc)의 제2단자는 제2스위치(S2)의 드레인에 연결된다. For example, the first terminal of the clamping capacitor Cc is connected to the high potential terminal of the input voltage Vi, the first terminal of the first inductor L1, and the second terminal of the clamping capacitor Cc is the second terminal. It is connected to the drain of the switch S2.

누설인덕터인 제1인덕터(L1)는, 입력전압(Vi) 및 클램핑커패시터(Cc)와 제2인덕터(L2) 사이에 연결되는데, 변압기(T)의 1차측 일단에 연결되어 변압기(T)의 누설(leakage) 자속에 따른 누설 에너지를 저장하거나 출력한다.The first inductor L1, which is a leakage inductor, is connected between the input voltage Vi and the clamping capacitor Cc and the second inductor L2. The first inductor L1 is connected to one end of the primary side of the transformer T so as to be connected to the transformer T. Leakage Stores or outputs leakage energy due to magnetic flux.

예를 들어, 제1인덕터(L1)의 제1단자는 클램핑커패시터(Cc)의 제1단자에 연결되고, 제1인덕터(L1)의 제2단자는 제2인덕터(L2)의 제1단자, 변압기(T)의 제1입력단자에 연결된다.For example, a first terminal of the first inductor L1 is connected to a first terminal of the clamping capacitor Cc, a second terminal of the first inductor L1 is a first terminal of the second inductor L2, It is connected to the first input terminal of the transformer (T).

자화인덕터인 제2인덕터(L2)는, 제1 및 제2스위치(S1, S2)와 제1인덕터(L1) 사이에 연결되는데, 변압기(T)의 1차측 양단에 연결되어 변압기(T)의 상호(mutual) 자속에 따른 자화 에너지를 저장하거나 출력한다.The second inductor L2, which is a magnetization inductor, is connected between the first and second switches S1 and S2 and the first inductor L1, and is connected to both ends of the primary side of the transformer T to connect the first inductor L1. Stores or outputs magnetization energy according to mutual magnetic flux.

예를 들어, 제2인덕터(L2)의 제1단자는 제1인덕터(L1)의 제2단자, 변압기(T)의 제1입력단자에 연결되고, 제2인덕터(L2)의 제2단자는 제1스위치(S1)의 드레인, 제2스위치(S2)의 소스, 변압기(T)의 제2입력단자에 연결된다.For example, the first terminal of the second inductor L2 is connected to the second terminal of the first inductor L1, the first input terminal of the transformer T, and the second terminal of the second inductor L2 is connected. It is connected to the drain of the first switch (S1), the source of the second switch (S2), the second input terminal of the transformer (T).

변압기(T)는, 제2인덕터(L2)와 제1 내지 제4다이오드(D1, D2, D3, D4) 사이에 연결되고, 제1 및 제2인덕터(L1, L2)에 저장된 누설 에너지 및 자화 에너지를 상이한 변압기전압으로 변환하여 출력한다.The transformer T is connected between the second inductor L2 and the first to fourth diodes D1, D2, D3, and D4, and the leakage energy and magnetization stored in the first and second inductors L1 and L2. The energy is converted into different transformer voltages and output.

예를 들어, 변압기(T)의 제1입력단자는 제1인덕터(L1)의 제2단자, 제2인덕터(L2)의 제1단자에 연결되고, 변압기(T)의 제2입력단자는 제2인덕터(L2)의 제2단자, 제1스위치(S1)의 드레인, 제2스위치(S2)의 소스에 연결되고, 변압기(T)의 제1출력단자는 제2다이오드(D2)의 음극단자 및 제4다이오드(D4)의 양극단자에 연결되고, 변압기(T)의 제2출력단자는 제1다이오드(D1)의 음극단자 및 제3다이오드(D3)의 양극단자에 연결되고, 변압기(T)의 중성점은 제1 및 제2출력인덕터(Lo1, Lo2)의 제1단자에 연결된다.For example, the first input terminal of the transformer T is connected to the second terminal of the first inductor L1, the first terminal of the second inductor L2, and the second input terminal of the transformer T The second terminal of the second inductor (L2), the drain of the first switch (S1), the source of the second switch (S2), the first output terminal of the transformer (T) and the negative terminal of the second diode (D2) and Connected to the positive terminal of the fourth diode D4, the second output terminal of the transformer T is connected to the negative terminal of the first diode D1 and the positive terminal of the third diode D3, and The neutral point is connected to the first terminals of the first and second output inductors Lo1 and Lo2.

서로 직렬로 연결되는 제1 및 제3다이오드(D1, D3)는 변압기(T)의 2차측 일단에 연결되고, 서로 직렬로 연결되는 제2 및 제4다이오드(D2, D4)는 변압기(T)의 2차측 타단에 연결되고, 제1 내지 제4다이오드(D1, D2, D3, D4)는 변압기(T)로부터 출력되는 변압기전압을 정류(rectifying) 하는데, 제1 내지 제4다이오드(D1, D2, D3, D4)에는 각각 제1 내지 제4다이오드전류(Id1, Id2, Id3, Id4)가 흐른다.The first and third diodes D1 and D3 connected in series with each other are connected to one end of the secondary side of the transformer T, and the second and fourth diodes D2 and D4 connected in series with each other are the transformer T. The first to fourth diodes D1, D2, D3, and D4 are connected to the other ends of the second side of the rectifier to rectify the transformer voltage output from the transformer T. The first to fourth diodes D1 and D2 are rectified. The first through fourth diode currents Id1, Id2, Id3, and Id4 flow through D3 and D4, respectively.

예를 들어, 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 양극단자는 제1출력커패시터(Co1)의 제2단자, 제1출력저항(Ro1)의 제2단자, 제3스위치(S3)의 소스, 제2출력커패시터(Co2)의 제2단자, 제2출력저항(Ro2)의 제2단자에 연결되고, 제1다이오드(D1)의 음극단자 및 제3다이오드(D3)의 양극단자는 변압기(T)의 제2출력단자에 연결되고, 제2다이오드(D2)의 음극단자 및 제4다이오드(D4)의 양극단자는 변압기(T)의 제1출력단자에 연결되고, 제3 및 제4다이오드(D3, D4)의 음극단자는 제5다이오드(D5)의 음극단자, 제2출력커패시터(Co2) 및 제2출력저항(Ro2)의 제1단자에 연결된다. For example, the positive terminals of the first and second diodes D1 and D2 may include a second terminal of the first output capacitor Co1, a second terminal of the first output resistor Ro1, and a source of the third switch S3. And a second terminal of the second output capacitor Co2 and a second terminal of the second output resistor Ro2, and the negative terminal of the first diode D1 and the positive terminal of the third diode D3 are transformers (T). Is connected to the second output terminal of the second terminal (D2), the cathode terminal of the second diode (D2) and the positive terminal of the fourth diode (D4) is connected to the first output terminal of the transformer (T), the third and fourth diode (D3) , The negative terminal of D4 is connected to the negative terminal of the fifth diode D5, the second output capacitor Co2 and the first terminal of the second output resistor Ro2.

제1출력인덕터(Lo1)의 일단은 변압기(T)의 2차측 중성점에 연결되고, 제1출력커패시터(Co1) 및 제1출력저항(Ro1)은 제1출력인덕터(Lo1)의 타단과 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 양극단자 사이에 연결되는데, 제1출력인덕터(Lo1), 제1출력커패시터(Co1) 및 제1출력저항(Ro1)은 제1출력전압(Vo1)을 출력한다.One end of the first output inductor Lo1 is connected to the neutral side of the secondary side of the transformer T, and the first output capacitor Co1 and the first output resistor Ro1 are connected to the other end and the first end of the first output inductor Lo1. And a positive terminal of the second diodes D1 and D2, wherein the first output inductor Lo1, the first output capacitor Co1, and the first output resistor Ro1 output the first output voltage Vo1. do.

예를 들어, 제1출력인덕터(Lo)의 제1단자는 변압기(T)의 2차측 중성점, 제2출력인덕터(Lo2)의 제1단자에 연결되고, 제1출력인덕터(Lo1)의 제2단자는 제1출력커패시터(Co1) 및 제1출력저항(Ro1)의 제1단자에 연결되고, 제1출력커패시터(Co1) 및 제1출력저항(Ro1)의 제2단자는 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 양극단자, 제3스위치(S3)의 드레인, 제2출력커패시터(Co2) 및 제2출력저항(Ro2)의 제2단자에 연결되고, 제1출력전압(Vo1)은 제1출력커패시터(Co1) 및 제1출력저항(Ro1)의 제1 및 제2단자 사이에서 출력된다. For example, the first terminal of the first output inductor Lo is connected to the neutral terminal of the secondary side of the transformer T, the first terminal of the second output inductor Lo2, and the second terminal of the first output inductor Lo1. The terminal is connected to the first terminal of the first output capacitor Co1 and the first output resistor Ro1, and the second terminal of the first output capacitor Co1 and the first output resistor Ro1 is first and second. The first terminal of the diodes D1 and D2, the drain of the third switch S3, the second output capacitor Co2 and the second terminal of the second output resistor Ro2 are connected to each other. It is output between the first output capacitor Co1 and the first and second terminals of the first output resistor Ro1.

제2출력인덕터(Lo2)의 일단은 변압기(T)의 2차측 중성점에 연결되고, 제5다이오드(D5)의 양극단자는 제2출력인덕터(Lo2)의 타단에 연결되고, 제5다이오드(D5)의 음극단자는 제3 및 제4다이오드(D3, D4)의 음극단자에 연결되고, 제2출력커패시터(Co2) 및 제2출력저항(Ro2)은 제2출력인덕터(Lo2)의 타단에 연결되는데, 제2출력인덕터(Lo2), 제2출력커패시터(Co2) 및 제2출력저항(Ro2)은 제2출력전압(Vo2)을 출력한다.One end of the second output inductor (Lo2) is connected to the neutral side of the secondary side of the transformer (T), the positive terminal of the fifth diode (D5) is connected to the other end of the second output inductor (Lo2), the fifth diode (D5) The negative terminal of is connected to the negative terminal of the third and fourth diodes (D3, D4), the second output capacitor (Co2) and the second output resistor (Ro2) is connected to the other end of the second output inductor (Lo2). The second output inductor Lo2, the second output capacitor Co2, and the second output resistor Ro2 output the second output voltage Vo2.

예를 들어, 제2출력인덕터(Lo2)의 제1단자는 변압기(T)의 2차측 중성점, 제1출력인덕터(Lo1)의 제1단자에 연결되고, 제2출력인덕터(Lo2)의 제2단자는 제3스위치(S3)의 드레인, 제5다이오드(D5)의 양극단자에 연결되고, 제5다이오드(D5)의 음극단자는 제2출력커패시터(Co2) 및 제2출력저항(Ro2)의 제1단자에 연결되고, 제2출력커패시터(Co1) 및 제2출력저항(Ro2)의 제2단자는 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 양극단자, 제1출력커패시터(Co1) 및 제1출력저항(Ro1)의 제2단자, 제3스위치(S3)의 소스에 연결되고, 제2출력전압(Vo2)은 제2출력커패시터(Co2) 및 제2출력저항(Ro2)의 제1 및 제2단자 사이에서 출력된다. For example, the first terminal of the second output inductor Lo2 is connected to the neutral point of the secondary side of the transformer T, the first terminal of the first output inductor Lo1, and the second terminal of the second output inductor Lo2. The terminal is connected to the drain of the third switch S3 and the positive terminal of the fifth diode D5, and the negative terminal of the fifth diode D5 is connected to the second output capacitor Co2 and the second output resistor Ro2. It is connected to the first terminal, the second terminal of the second output capacitor (Co1) and the second output resistor (Ro2), the positive terminal of the first and second diodes (D1, D2), the first output capacitor (Co1) and The second terminal of the first output resistor Ro1 is connected to the source of the third switch S3, and the second output voltage Vo2 is the first of the second output capacitor Co2 and the second output resistor Ro2. And a second terminal.

제3스위치(S3)는 제2출력인덕터(Lo2)의 타단과 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 양극단자 사이에 연결되고, 제3게이트-소스 전압(Vgs3)에 따라 제2출력인덕터(Lo2)와 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 전기적 연결을 스위칭 하며, 제3드레인-소스 전압(Vds3)이 인가되는 제3스위치(S3)의 채널에는 제3스위치전류(Is3)가 흐른다.The third switch S3 is connected between the other end of the second output inductor Lo2 and the positive terminal of the first and second diodes D1 and D2 and according to the third gate-source voltage Vgs3. The third switch current Is3 is switched to the channel of the third switch S3 to which the inductor Lo2 and the first and second diodes D1 and D2 are switched, and to which the third drain-source voltage Vds3 is applied. ) Flows.

예를 들어, 제3스위치(S3)가 네거티브(N) 타입 트랜지스터인 경우, 제3스위치(S3)의 게이트는 제3게이트-소스 전압(Vgs3)에 연결되고, 제3스위치(S3)의 소스는 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 양극단자, 제1출력커패시터(Co1) 및 제1출력저항(Ro1)의 제2단자, 제2출력커패시터(Co2) 및 제2출력저항(Ro2)의 제2단자에 연결되고, 제3스위치(S3)의 드레인은 제2출력인덕터(Lo2)의 제2단자, 제5다이오드(D5)의 양극단자에 연결된다. For example, when the third switch S3 is a negative N type transistor, the gate of the third switch S3 is connected to the third gate-source voltage Vgs3 and the source of the third switch S3 is used. Is the positive terminal of the first and second diodes D1 and D2, the second terminal of the first output capacitor Co1 and the first output resistor Ro1, the second output capacitor Co2 and the second output resistor Ro2. ) Is connected to the second terminal of the second switch (S3), the drain of the third switch (S3) is connected to the second terminal of the second output inductor (Lo2), the positive terminal of the fifth diode (D5).

이러한 본 발명의 실시예에 따른 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)에서는, 변압기(T)의 2차측의 제1 및 제2출력인덕터(Lo1, Lo2)가 병렬로 구성되며, 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)이 각각 제1 및 제2출력인덕터(Lo1, Lo2)를 통하여 독립적으로 출력된다. In the multiple output double ended active clamp forward converter 110 according to the embodiment of the present invention, the first and second output inductors Lo1 and Lo2 on the secondary side of the transformer T are configured in parallel, and the first and second The second output voltages Vo1 and Vo2 are independently output through the first and second output inductors Lo1 and Lo2, respectively.

구체적으로, 제1출력전압(Vo1)은 제1 및 제2스위치(S1, S2)의 듀티비(duty ratio)에 의하여 결정되고, 제2출력전압(Vo2)은 제3스위치(S3)를 이용하여 제2출력인덕터(Lo2)를 빌드-업(build-up) 시켜 변압기(T)의 2차측 양단 사이의 전압보다 큰 값을 가질 수 있다. Specifically, the first output voltage Vo1 is determined by the duty ratio of the first and second switches S1 and S2, and the second output voltage Vo2 is determined by using the third switch S3. As a result, the second output inductor Lo2 may be built up to have a value greater than a voltage between both ends of the secondary side of the transformer T.

이와 같이, 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)이 서로 독립적으로 출력되기 때문에, 제1출력인덕터(Lo1)의 제1출력인덕터전류(Ilo1)는 제2출력저항(Ro2)의 제2부하전류와 무관한 제1출력저항(Ro1)의 제1부하전류가 되고, 그 결과 제1출력인덕터(Lo1)의 제1출력인덕터전류(Ilo1)가 감소되어 제1출력인덕터(Lo1)의 부담이 감소되고, 제1출력인덕터(Lo1)에서 발생하는 소비전력을 감소시키고 제1출력인덕터(Lo1)의 포화문제를 개선할 수 있다.As such, since the first and second output voltages Vo1 and Vo2 are independently output from each other, the first output inductor current Ilo1 of the first output inductor Lo1 is the second of the second output resistor Ro2. It becomes the first load current of the first output resistance Ro1 independent of the load current, and as a result, the first output inductor current Ilo1 of the first output inductor Lo1 is reduced, so that the burden of the first output inductor Lo1 is reduced. This reduces the power consumption generated in the first output inductor Lo1 and improves the saturation problem of the first output inductor Lo1.

그리고, 변압기(T)의 2차측의 제1 및 제2다이오드(D1, D2)에 클램핑 다이오드인 제3 및 제4다이오드(D3, D4)를 각각 연결함으로써, 변압기(T)의 제1 및 제2출력단자의 전압(즉, 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 음극단자의 전압)이 제2출력전압(Vo2)을 초과할 경우 제3 및 제4다이오드(D3, D4)가 턴-온 되도록 할 수 있다.The first and second diodes D3 and D4, which are clamping diodes, are connected to the first and second diodes D1 and D2 on the secondary side of the transformer T, respectively. When the voltage at the second output terminal (ie, the voltage at the negative terminals of the first and second diodes D1 and D2) exceeds the second output voltage Vo2, the third and fourth diodes D3 and D4 are turned on. Can be turned on.

이에 따라, 제3 및 제4다이오드(D3, D4)에 의하여 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 음극단자의 전압을 제2출력전압(Vo2) 이하로 제한(clamping)할 수 있으며, 그 결과 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 제1 및 제2다이오드전압(Vd1, Vd2)이 감소되어 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 전압 스트레스(stress)를 감소시키고 컨버터(110)의 효율을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the voltages of the negative terminals of the first and second diodes D1 and D2 may be clamped to the second output voltage Vo2 or less by the third and fourth diodes D3 and D4. As a result, the first and second diode voltages Vd1 and Vd2 of the first and second diodes D1 and D2 are reduced to reduce the voltage stress of the first and second diodes D1 and D2 and to reduce the converter. The efficiency of 110 can be improved.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)는, 제1스위치(S1)가 턴-온(turn-on) 되고 제2스위치(S2)가 턴-오프(turn-off) 되는 제1시간구간(도 4의 TP1)과, 제1스위치(S1)가 턴-오프 되고 제2스위치(S2)가 턴-온 되는 제2시간구간(도 4의 TP2), 제3스위치(S3)가 턴-온 되는 제3시간구간(도 4의 TP3), 제3스위치(S3)가 턴-오프 되는 제4시간구간(도 4의 TP4)으로 구분 구동되어 일정한 직류전압인 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)을 출력하는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.In the multiple output double-ended active clamp forward converter 110 according to the exemplary embodiment of the present invention, the first switch S1 is turned on and the second switch S2 is turned off. the first time period (TP1 in FIG. 4) that is off), and the second time period (TP2 in FIG. 4), in which the first switch S1 is turned off and the second switch S2 is turned on, The third time period (TP3 of FIG. 4) when the switch S3 is turned on, and the fourth time period (TP4 of FIG. 4) when the third switch S3 is turned off, is driven and is a constant DC voltage. The first and second output voltages Vo1 and Vo2 are output, which will be described with reference to the drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 다수의 신호의 파형도로서, 도 3을 함께 참조하여 설명한다.4 is a waveform diagram of a plurality of signals of a multiple output double-ended active clamp forward converter according to an embodiment of the present invention, which will be described with reference to FIG. 3.

도 4에서, 입력전압(Vi)은 360V이고, 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)은 각각 14V(1.2kW) 및 48V(600W)이고, 제3게이트-소스 전압(Vgs3)과 제1 및 제2출력인덕터전류(Ilo1, Ilo2)는 알아보기 쉽도록 1/2 배율로 변경한 그래프이다.In FIG. 4, the input voltage Vi is 360V, the first and second output voltages Vo1 and Vo2 are 14V (1.2kW) and 48V (600W), respectively, and the third gate-source voltage Vgs3 and the third voltage. The first and second output inductor currents Ilo1 and Ilo2 are graphs changed at 1/2 magnification for easy understanding.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)의 제1시간구간(TP1) 동안, 제1게이트-소스 전압(Vgs1)이 하이레벨이 되어 제1스위치(S1)가 턴-온(turn-on) 되고, 제2게이트-소스 전압(Vgs2)이 로우레벨이 되어 제2스위치(S2)가 턴-오프(turn-off) 된다.  As shown in FIG. 4, during the first time period TP1 of the multi-output double-ended active clamp forward converter 110 according to the embodiment of the present invention, the first gate-source voltage Vgs1 becomes high level. The first switch S1 is turned on, the second gate-source voltage Vgs2 is turned low, and the second switch S2 is turned off.

즉, 턴-온 상태의 제1스위치(S1)에서는 제1드레인-소스 전압(Vds1)이 로우레벨이 되고 채널의 제1스위치전류(Is1)가 하이레벨이 되고(전류흐름), 턴-오프 상태의 제2스위치(S2)에서는 제2드레인-소스 전압(Vds2)이 하이레벨이 되고 채널의 제2스위치전류(Is2)가 로우레벨이 된다(전류차단).That is, in the first switch S1 in the turn-on state, the first drain-source voltage Vds1 becomes low level and the first switch current Is1 of the channel becomes high level (current flow), and is turned off. In the second switch S2 in the state, the second drain-source voltage Vds2 becomes high level and the second switch current Is2 of the channel becomes low level (current cutoff).

이에 따라, 변압기(T)의 1차측은 입력전압(Vi), 변압기(T), 제1스위치(S1)로 이어지는 전류경로를 형성하여 제1 및 제2인덕터(L1, L2)의 제1 및 제2인덕터전류(Il1, Il2)가 점차 증가하고, 변압기(T)의 2차측의 제1출력인덕터(Lo1)는 제1다이오드(D1)에 제1다이오드전류(Id1)가 흐르는 파워링(powering) 모드로 동작한다.Accordingly, the primary side of the transformer T forms a current path that leads to the input voltage Vi, the transformer T, and the first switch S1 so that the first and second inductors L1 and L2 of the first and second inductors L1 and L2 are formed. The second inductor current Il1, Il2 gradually increases, and the first output inductor Lo1 on the secondary side of the transformer T is powered by the first diode current Id1 flowing through the first diode D1. ) Mode.

예를 들어, 제1게이트-소스 전압(Vgs1) 및 제1드레인-소스 전압(Vds1)은 각각 제1스위치(S1)가 완전히 턴-온 된 상태가 되도록 하는 전압이고, 제2게이트-소스 전압(Vgs2) 및 제2드레인-소스 전압(Vds2)은 각각 약 0V 및 약 580V로 제2스위치(S2)는 완전히 턴-오프 된 상태이고, 제1인덕터전류(Il1)는 약 10A에서 약 20A로 증가하고, 제2인덕터전류(Il2)는 약 0A에서 약 12A로 증가할 수 있다.For example, the first gate-source voltage Vgs1 and the first drain-source voltage Vds1 are voltages that allow the first switch S1 to be completely turned on, respectively, and the second gate-source voltage. Vgs2 and the second drain-source voltage Vds2 are about 0V and about 580V, respectively, and the second switch S2 is completely turned off, and the first inductor current Il1 is about 10A to about 20A. The second inductor current Il2 may increase from about 0A to about 12A.

그리고, 제1다이오드전압(Vd1)은 약 0V이고, 제2다이오드전압(Vd2)의 평균값은 약 40V이고, 제1다이오드전류(Id1)는 약 110A에서 약 150A로 증가하고, 제2다이오드전류(Id2)는 약 0A이고, 제1출력인덕터전류(Ilo1)는 약 80A에서 약 100A로 증가할 수 있다.The first diode voltage Vd1 is about 0V, the average value of the second diode voltage Vd2 is about 40V, the first diode current Id1 increases from about 110A to about 150A, and the second diode current ( Id2) is about 0A, and the first output inductor current Ilo1 may increase from about 80A to about 100A.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)의 제2시간구간(TP1) 동안, 제1게이트-소스 전압(Vgs1)이 로우레벨이 되어 제1스위치(S1)가 턴-오프 되고, 제2게이트-소스 전압(Vgs2)이 하이레벨이 되어 제2스위치(S2)가 턴-온 된다. In addition, during the second time period TP1 of the multi-output double-ended active clamp forward converter 110 according to the exemplary embodiment of the present invention, the first gate-source voltage Vgs1 becomes low level so that the first switch S1 is turned on. Is turned off, and the second gate-source voltage Vgs2 becomes high level, so that the second switch S2 is turned on.

즉, 턴-오프 상태의 제1스위치(S1)에서는 제1드레인-소스 전압(Vds1)이 하이레벨이 되고 채널의 제1스위치전류(Is1)가 로우레벨이 되고(전류차단), 턴-온 상태의 제2스위치(S2)에서는 제2드레인-소스 전압(Vds2)이 로우레벨이 되고 채널의 제2스위치전류(Is2)가 하이레벨이 된다(전류흐름).That is, in the first switch S1 in the turn-off state, the first drain-source voltage Vds1 becomes high level and the first switch current Is1 of the channel becomes low level (current cutoff). In the second switch S2 in the state, the second drain-source voltage Vds2 becomes low level and the second switch current Is2 of the channel becomes high level (current flow).

이에 따라, 변압기(T)의 1차측은 커패시터전압(Vc), 변압기(T), 제2스위치(S2)로 이어지는 전류경로를 형성하여 제1 및 제2인덕터(L1, L2)의 제1 및 제2인덕터전류(Il1, Il2)가 점차 감소하고, 변압기(T)는 리셋(reset) 되고, 변압기(T)의 2차측은 제2다이오드(D2)에 제2다이오드전류(Id2)가 흐르는 파워링 모드로 동작한다.Accordingly, the primary side of the transformer T forms a current path that leads to the capacitor voltage Vc, the transformer T, and the second switch S2 so that the first and second inductors L1 and L2 of the first and second inductors L1 and L2 are formed. The second inductor current Il1, Il2 gradually decreases, the transformer T is reset, and the secondary side of the transformer T has power through which the second diode current Id2 flows through the second diode D2. Operate in ring mode.

예를 들어, 제1게이트-소스 전압(Vgs1) 및 제1드레인-소스 전압(Vds1)은 각각 약 0V 및 약 580V로 제1스위치(S1)는 완전히 턴-오프 된 상태이고, 제2게이트-소스 전압(Vgs2) 및 제2드레인-소스 전압(Vds2)은 각각 제2스위치(S2)가 완전히 턴-온 된 상태가 되도록 하는 전압이고, 제1인덕터전류(Il1)는 약 5A에서 약 -5A로 감소하고, 제2인덕터전류(Il2)는 약 12A에서 약 0A로 감소할 수 있다.For example, the first gate-source voltage Vgs1 and the first drain-source voltage Vds1 are about 0V and about 580V, respectively, and the first switch S1 is completely turned off and the second gate- The source voltage Vgs2 and the second drain-source voltage Vds2 are voltages which allow the second switch S2 to be completely turned on, respectively, and the first inductor current Il1 is about -5A to about 5A. And the second inductor current Il2 may decrease from about 12A to about 0A.

그리고, 제1다이오드전압(Vd1)의 평균값은 약 25V이고, 제2다이오드전압(Vd2)은 약 0V이고, 제1다이오드전류(Id1)는 약 0A이고, 제2다이오드전류(Id2)는 약 150A에서 약 110A로 감소하고, 제1출력인덕터전류(Ilo1)는 약 100A에서 약 80A로 감소할 수 있다.The average value of the first diode voltage Vd1 is about 25V, the second diode voltage Vd2 is about 0V, the first diode current Id1 is about 0A, and the second diode current Id2 is about 150A. At about 110A and the first output inductor current (Ilo1) can be reduced from about 100A to about 80A.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)의 제3시간구간(TP3) 동안, 제3게이트-소스 전압(Vgs3)이 하이레벨이 되어 제3스위치(S3)가 턴-온 된다.On the other hand, during the third time period TP3 of the multiple output double-ended active clamp forward converter 110 according to the embodiment of the present invention, the third gate-source voltage Vgs3 becomes high level so that the third switch S3 Is turned on.

즉, 턴-온 상태의 제3스위치(S3)에서는 제3드레인-소스 전압(Vds3)이 로우레벨이 되고 채널의 제3스위치전류(Is3)가 하이레벨이 된다(전류흐름).That is, in the third switch S3 in the turn-on state, the third drain-source voltage Vds3 becomes low level and the third switch current Is3 of the channel becomes high level (current flow).

이에 따라, 변압기(T)의 2차측은 변압기(T), 제2출력인덕터(Lo2), 제3스위치(S3), 제1 및 제2다이오드(D1, D2)로 이어지는 전류경로를 형성하여 변압기(T)의 2차측의 제2출력인덕터(Lo2)는 빌드-업(build-up) 된다.Accordingly, the secondary side of the transformer T forms a current path leading to the transformer T, the second output inductor Lo2, the third switch S3, and the first and second diodes D1 and D2. The second output inductor Lo2 on the secondary side of (T) is build-up.

예를 들어, 제3게이트-소스 전압(Vgs3)은 제3스위치(S3)가 완전히 턴-온 된 상태가 되도록 하는 전압이고, 제3스위치전류(Is3)는 약 40A에서 약 45A로 증가하고, 제5다이오드전류(Id5)는 약 0A이고, 제2출력인덕터전류(Ilo2)는 약 40A에서 약 44A로 증가할 수 있다. For example, the third gate-source voltage Vgs3 is a voltage that causes the third switch S3 to be turned on completely, and the third switch current Is3 increases from about 40A to about 45A, The fifth diode current Id5 may be about 0A, and the second output inductor current Ilo2 may increase from about 40A to about 44A.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)의 제4시간구간(TP4) 동안, 제3게이트-소스 전압(Vgs3)이 로우레벨이 되어 제3스위치(S3)가 턴-온 된다.In addition, during the fourth time period TP4 of the multi-output double-ended active clamp forward converter 110 according to the exemplary embodiment of the present invention, the third gate-source voltage Vgs3 becomes low level so that the third switch S3 is turned on. Is turned on.

즉, 턴-오프 상태의 제3스위치(S3)에서는 제3드레인-소스 전압(Vds3)이 하이레벨이 되고 채널의 제3스위치전류(Is3)가 로우레벨이 된다(전류차단).That is, in the third switch S3 in the turn-off state, the third drain-source voltage Vds3 becomes high level and the third switch current Is3 of the channel becomes low level (current cutoff).

이에 따라, 변압기(T)의 2차측은 변압기(T), 제2출력인덕터(Lo2), 제5다이오드(D5), 제2출력커패시터(Co2) 및 제2출력저항(Ro2), 제1 및 제2다이오드(D1, D2)로 이어지는 전류경로를 형성하여 변압기(T)의 2차측의 제2출력인덕터(Lo2)는 제5다이오드(D5)에 제5다이오드전류(Id5)가 흐르는 파워링 모드로 동작한다.Accordingly, the secondary side of the transformer T may include the transformer T, the second output inductor Lo2, the fifth diode D5, the second output capacitor Co2, and the second output resistor Ro2, the first and the like. The second output inductor Lo2 on the secondary side of the transformer T forms a current path leading to the second diodes D1 and D2 so that a fifth diode current Id5 flows through the fifth diode D5. It works.

예를 들어, 제3게이트-소스 전압(Vgs3)은 약 0V로 제3스위치(S3)는 완전히 턴-오프 된 상태이고, 제3스위치전류(Is3)는 0A이고, 제5다이오드전류(Id5)는 약 45A에서 약 40A로 감소하고, 제2출력인덕터전류(Ilo2)는 약 44A에서 약 40A로 감소할 수 있다.For example, the third gate-source voltage Vgs3 is about 0V, the third switch S3 is completely turned off, the third switch current Is3 is 0A, and the fifth diode current Id5. May decrease from about 45A to about 40A, and the second output inductor current Ilo2 may decrease from about 44A to about 40A.

여기서, 제1시간구간(TP1)은 제3시간구간(TP3)의 선단 일부와 중첩하고, 제2시간구간(TP2)은 제4시간구간(TP4) 전체와 중첩하고 제3시간구간(TP3)의 후단 일부와 중첩하고, 제3시간구간(TP3)은 제1시간구간(TP1) 전체와 중첩하고 제2시간구간(TP2)의 선단 일부와 중첩하고, 제4시간구간(TP4)은 제2시간구간(TP2)의 후단 일부와 중첩한다.Here, the first time section TP1 overlaps a part of the tip of the third time section TP3, and the second time section TP2 overlaps the entire fourth time section TP4 and the third time section TP3. The third time period TP3 overlaps with the entire first time period TP1, overlaps with a portion of the front end of the second time period TP2, and the fourth time period TP4 overlaps the second end of the second time period TP4. It overlaps with a part of the rear end of the time section TP2.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)에서는, 병렬로 구성되는 변압기(T)의 2차측의 제1 및 제2출력인덕터(Lo1, Lo2)에 의하여 제1 및 제2출력전압(Vo1, Vo2)이 서로 독립적으로 출력되므로, 제1출력인덕터(Lo1)의 제1출력인덕터전류(Ilo1)는 제2출력저항(Ro2)의 제2부하전류와 무관한 제1출력저항(Ro1)의 제1부하전류가 되고, 그 결과 제1출력인덕터(Lo1)의 제1출력인덕터전류(Ilo1)는 전 시간구간(제1 및 제2시간구간(TP1, TP2) 또는 제3 및 제4시간구간(TP3, TP4)) 동안 약 80A 내지 약 100A로 유지된다. As described above, in the multiple output double-ended active clamp forward converter 110 according to the embodiment of the present invention, the first and second output inductors Lo1 and Lo2 on the secondary side of the transformer T configured in parallel are formed. Since the first and second output voltages Vo1 and Vo2 are output independently of each other, the first output inductor current Ilo1 of the first output inductor Lo1 is independent of the second load current of the second output resistor Ro2. The first load current of the first output resistor Ro1 becomes a result, and as a result, the first output inductor current Ilo1 of the first output inductor Lo1 is the entire time interval (first and second time intervals TP1 and TP2). Or from about 80 A to about 100 A during the third and fourth time periods (TP3, TP4).

즉, 본 발명의 제1출력인덕터(Lo1)의 제1출력인덕터전류(Ilo1)는 종래의 제1출력인덕터(Lo1)의 제1출력인덕터전류(도 2의 Ilo1)(약 130A 내지 약 150A)보다 작은 값으로 유지되어 제1출력인덕터(Lo1)의 부담이 감소되고, 제1출력인덕터(Lo1)에서 발생하는 소비전력이 감소되고 제1출력인덕터(Lo1)의 포화문제가 개선된다. That is, the first output inductor current Ilo1 of the first output inductor Lo1 of the present invention is the first output inductor current (Ilo1 of FIG. 2) of the conventional first output inductor Lo1 (about 130A to about 150A). By maintaining a smaller value, the burden on the first output inductor Lo1 is reduced, the power consumption generated in the first output inductor Lo1 is reduced, and the saturation problem of the first output inductor Lo1 is improved.

그리고, 클램핑 다이오드인 제3 및 제4다이오드(D3, D4)에 의하여 변압기(T)의 제1 및 제2출력단자의 전압(즉, 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 음극단자의 전압)이 제한되므로, 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 음극단자의 전압이 제1 및 제2시간구간(TP1, TP2) 또는 제3 및 제4시간구간(TP3, TP4) 동안 각각 약 50V 이하로 유지된다. In addition, voltages of the first and second output terminals of the transformer T (that is, the cathode terminals of the first and second diodes D1 and D2) are controlled by the third and fourth diodes D3 and D4, which are clamping diodes. Voltage) is limited, so that the voltages of the negative terminals of the first and second diodes D1 and D2 are respectively increased during the first and second time periods TP1 and TP2 or during the third and fourth time periods TP3 and TP4, respectively. Maintained below about 50V.

즉, 본 발명의 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 음극단자의 전압은 종래의 제2다이오드(D2)의 음극단자의 전압(도 2의 Vd2)(약 80V 이하)보다 작은 값으로 제한되어 제1 및 제2다이오드(D1, D2)의 전압 스트레스(stress)가 감소되고 컨버터(110)의 효율이 향상된다.That is, the voltages of the negative electrode terminals of the first and second diodes D1 and D2 of the present invention are smaller than the voltage of the negative electrode terminal of the conventional second diode D2 (Vd2 of FIG. 2) (about 80 V or less). The voltage stress of the first and second diodes D1 and D2 is reduced and the efficiency of the converter 110 is improved.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and changes of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below I can understand that you can.

110: 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터
Vi: 입력전압 Vo1, Vo2: 제1, 제2출력전압
S1 내지 S3: 제1 내지 제3스위치
Cc: 클램핑커패시터 L1, L2: 제1, 제2인덕터
T: 변압기 D1 내지 D5: 제1 내지 제5다이오드
Lo1, Lo2: 제1, 제2출력인덕터
Co1, Co2: 제1, 제2출력커패시터
Ro1, Ro2: 제1, 제2출력저항
110: Multiple Output Double Ended Active Clamp Forward Converter
Vi: input voltage Vo1, Vo2: first and second output voltages
S1 to S3: first to third switches
Cc: clamping capacitor L1, L2: first and second inductors
T: transformers D1 to D5: first to fifth diodes
Lo1, Lo2: first and second output inductors
Co1, Co2: first and second output capacitor
Ro1, Ro2: first and second output resistors

Claims (7)

입력전압의 고전위단자에 연결되는 클램핑커패시터 및 제1인덕터와;
상기 입력전압의 저전위단자에 연결되는 제1스위치와;
상기 클램핑커패시터와 상기 제1스위치 사이에 연결되는 제2스위치와;
상기 제1인덕터와 상기 제1스위치 사이에 연결되는 제2인덕터와;
상기 제2인덕터에 병렬 연결되는 변압기와;
상기 변압기에 연결되는 제1 내지 제4다이오드와;
상기 변압기에 연결되는 제1 및 제2출력인덕터와;
상기 제1출력인덕터에 연결되고 제1출력전압을 출력하는 제1출력커패시터 및 제1출력저항과;
상기 제2출력인덕터에 연결되는 제3스위치 및 제5다이오드와;
상기 제5다이오드에 연결되고 제2출력전압을 출력하는 제2출력커패시터 및 제2출력저항
을 포함하는 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터.
A clamping capacitor and a first inductor connected to the high potential terminal of the input voltage;
A first switch connected to the low potential terminal of the input voltage;
A second switch connected between the clamping capacitor and the first switch;
A second inductor connected between the first inductor and the first switch;
A transformer connected to the second inductor in parallel;
First to fourth diodes connected to the transformer;
First and second output inductors coupled to the transformer;
A first output capacitor and a first output resistor connected to the first output inductor and outputting a first output voltage;
A third switch and a fifth diode connected to the second output inductor;
A second output capacitor and a second output resistor connected to the fifth diode and outputting a second output voltage
Multiple output double ended active clamp forward converter comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2출력인덕터는 상기 변압기의 중성점에 병렬로 연결되는 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터.
The method of claim 1,
And the first and second output inductors are connected in parallel to the neutral point of the transformer.
제 1 항에 있어서,
상기 제3 및 제4다이오드는, 각각 상기 제1 및 제2다이오드에 연결되어 상기 제1 및 제2다이오드의 음극단자의 전압을 상기 제2출력전압 이하로 제한하는 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터.
The method of claim 1,
The third and fourth diodes are connected to the first and second diodes, respectively, to limit the voltages of the negative terminals of the first and second diodes to the output voltage below the second output voltage. .
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2다이오드의 양극단자는 상기 제1출력커패시터 및 상기 제1출력저항의 제2단자, 상기 제3스위치의 소스, 상기 제2출력커패시터 및 상기 제2출력저항의 제2단자에 연결되고,
상기 제1다이오드의 음극단자 및 상기 제3다이오드의 양극단자는 상기 변압기의 제2출력단자에 연결되고,
상기 제2다이오드의 음극단자 및 상기 제4다이오드의 양극단자는 상기 변압기의 제1출력단자에 연결되고,
상기 제3 및 제4다이오드의 음극단자는 상기 제5다이오드의 음극단자, 상기 제2출력커패시터 및 상기 제2출력저항의 제1단자에 연결되는 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터.
The method of claim 1,
Positive terminals of the first and second diodes are connected to the first output capacitor and the second terminal of the first output resistor, the source of the third switch, the second output capacitor, and the second terminal of the second output resistor. Become,
The negative terminal of the first diode and the positive terminal of the third diode are connected to the second output terminal of the transformer,
The negative terminal of the second diode and the positive terminal of the fourth diode is connected to the first output terminal of the transformer,
The negative terminal of the third and fourth diodes is a multiple output double-ended active clamp forward converter connected to the negative terminal of the fifth diode, the second output capacitor and the first terminal of the second output resistor.
제 4 항에 있어서,
상기 제1출력인덕터의 제1단자는 상기 변압기의 중성점에 연결되고, 상기 제1출력인덕터의 제2단자는 상기 제1출력커패시터 및 상기 제1출력저항의 제1단자에 연결되고,
상기 제2출력인덕터의 제2단자는 상기 변압기의 중성점에 연결되고, 상기 제2출력인덕터의 제2단자는 상기 제3스위치의 드레인 및 상기 제5다이오드의 양극단자에 연결되고,
상기 제5다이오드의 음극단자는 상기 제2출력커패시터 및 상기 제2출력저항의 제1단자에 연결되는 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터.
The method of claim 4, wherein
The first terminal of the first output inductor is connected to the neutral point of the transformer, the second terminal of the first output inductor is connected to the first terminal of the first output capacitor and the first output resistor,
The second terminal of the second output inductor is connected to the neutral point of the transformer, the second terminal of the second output inductor is connected to the drain terminal of the third switch and the positive terminal of the fifth diode,
And a cathode terminal of the fifth diode is connected to the second output capacitor and the first terminal of the second output resistor.
제 1 항에 있어서,
상기 제1스위치는, 제1게이트-소스 전압에 따라 상기 입력전압과 상기 제2인덕터의 전기적 연결을 스위칭 하고,
상기 제2스위치는, 제2게이트-소스 전압에 따라 상기 클램핑커패시터와 상기 제2인덕터의 전기적 연결을 스위칭 하고,
상기 제3스위치는, 제3게이트-소스 전압에 따라 상기 제2출력인덕터와 상기 제1 및 제2다이오드의 전기적 연결을 스위칭 하는 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터.
The method of claim 1,
The first switch switches an electrical connection between the input voltage and the second inductor according to a first gate-source voltage.
The second switch switches an electrical connection between the clamping capacitor and the second inductor according to a second gate-source voltage.
And the third switch switches an electrical connection between the second output inductor and the first and second diodes in accordance with a third gate-source voltage.
제1 내지 제3스위치, 클램핑커패시터, 제1 및 제2인덕터, 변압기, 제1 내지 제5다이오드, 제1 및 제2출력인덕터, 제1 및 제2출력커패시터, 제1 및 제2출력저항을 포함하는 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 구동방법에 있어서,
제1시간구간 동안, 상기 제1 및 제2스위치를 각각 턴-온(turn-on) 및 턴-오프(turn-off) 하여, 입력전압, 상기 변압기, 상기 제1스위치로 이어지는 전류경로를 형성하는 단계와;
제2시간구간 동안, 상기 제1 및 제2스위치를 각각 턴-오프 및 턴-온하여, 상기 클램핑커패시터의 커패시터전압, 상기 변압기, 상기 제2스위치로 이어지는 전류경로를 형성하는 단계와;
상기 제1시간구간 전체와 중첩하고 상기 제2시간구간의 선단 일부와 중첩하는 제3시간구간 동안, 상기 제3스위치를 턴-온 하여, 상기 변압기, 상기 제2출력인덕터, 상기 제3스위치, 상기 제1 및 제2다이오드로 이어지는 전류경로를 형성하는 단계와;
상기 제2시간구간의 후단 일부와 중첩하는 제4시간구간 동안, 상기 제3스위치를 턴-오프 하여, 상기 변압기, 상기 제2출력인덕터, 상기 제5다이오드, 상기 제2출력커패시터 및 상기 제2출력저항, 상기 제1 및 제2다이오드로 이어지는 전류경로를 형성하는 단계
를 포함하는 다중 출력 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 구동방법.

First to third switches, clamping capacitors, first and second inductors, transformers, first to fifth diodes, first and second output inductors, first and second output capacitors, and first and second output resistors. In the driving method of a multiple output double-ended active clamp forward converter comprising:
During the first time period, the first and second switches are turned on and off, respectively, to form an input voltage, the transformer, and a current path leading to the first switch. Making a step;
During the second time period, turning off and on the first and second switches, respectively, to form a current path leading to the capacitor voltage of the clamping capacitor, the transformer, and the second switch;
During the third time period overlapping the entire first time period and overlapping a portion of the tip of the second time period, the third switch is turned on, so that the transformer, the second output inductor, the third switch, Forming a current path leading to the first and second diodes;
During the fourth time period overlapping with a part of the rear end of the second time period, the third switch is turned off, so that the transformer, the second output inductor, the fifth diode, the second output capacitor and the second Forming an output resistance and a current path leading to the first and second diodes
Method of driving a multi-output double-ended active clamp forward converter comprising a.

KR1020180025669A 2018-03-05 2018-03-05 Active Clamp Forward Converter And Method Of Driving The Same KR102033478B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180025669A KR102033478B1 (en) 2018-03-05 2018-03-05 Active Clamp Forward Converter And Method Of Driving The Same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180025669A KR102033478B1 (en) 2018-03-05 2018-03-05 Active Clamp Forward Converter And Method Of Driving The Same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190105296A KR20190105296A (en) 2019-09-17
KR102033478B1 true KR102033478B1 (en) 2019-10-17

Family

ID=68070043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180025669A KR102033478B1 (en) 2018-03-05 2018-03-05 Active Clamp Forward Converter And Method Of Driving The Same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102033478B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111404362A (en) * 2020-04-17 2020-07-10 上海空间电源研究所 Active clamping forward converter and method for satellite power supply

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100067259A1 (en) 2008-09-17 2010-03-18 Delta Electronics, Inc. Forward-flyback converter with active-clamp circuit

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100067259A1 (en) 2008-09-17 2010-03-18 Delta Electronics, Inc. Forward-flyback converter with active-clamp circuit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
김재국 외. "영전압 스위칭 다중 출력 포워드 컨버터". 전력전자학회 논문지. 2009.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111404362A (en) * 2020-04-17 2020-07-10 上海空间电源研究所 Active clamping forward converter and method for satellite power supply
CN111404362B (en) * 2020-04-17 2021-01-26 上海空间电源研究所 Active clamping forward converter and method for satellite power supply

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190105296A (en) 2019-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5132889A (en) Resonant-transition DC-to-DC converter
US7385833B2 (en) Snubber circuit for a power converter
US10686387B2 (en) Multi-transformer LLC resonant converter circuit
US6501193B1 (en) Power converter having regulated dual outputs
US6434029B1 (en) Boost topology having an auxiliary winding on the snubber inductor
US20060268589A1 (en) Switching power supply unit and voltage converting method
US6344768B1 (en) Full-bridge DC-to-DC converter having an unipolar gate drive
US10389275B2 (en) Converter with ZVS
US8111053B2 (en) DC-DC converter
JP3528920B2 (en) Switching power supply
KR102033478B1 (en) Active Clamp Forward Converter And Method Of Driving The Same
US20190252990A1 (en) Forward Converter with Self-Driven BJT Synchronous Rectifier
JP2022553339A (en) Inverter circuit and method, e.g. for use in power factor correction
KR20190098368A (en) Active Clamp Forward Converter And Method Of Driving The Same
US10601326B2 (en) Low voltage stress flyback converter with continuous input current
KR102009911B1 (en) High Efficiency Multi-output DC Converter
KR102142630B1 (en) Driving circuit of voltage driven synchronous rectifier
KR102049840B1 (en) ZVS Double-Ended Active Clamp Forward Converter with Low Magnetizing Offset Current
US20070247880A1 (en) Full-bridge active clamp dc-dc converter
CN114696602A (en) Power conversion circuit
KR101813778B1 (en) Hybride type LED Power Supply
CN117614267B (en) Gamma source coupling inductance double-switch direct-current boost network converter and control method thereof
JP4107826B2 (en) Power circuit
KR100277135B1 (en) Active clamp power supply and method
KR101980021B1 (en) High efficiency multi-output converter with asymmetric powering

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right