KR102212816B1 - Dc-dc converter and switching method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터와 이의 스위칭 방법은 인버터부의 스위칭 소자와 정류부의 스위칭 소자의 동기 시점 제어하여, 전력 손실을 최소화 할 수 있는 발명으로써, 입력 단자와 연결되고, 제1 내지 제4 스위칭 소자를 포함하는 인버터부; 1차측이 상기 인버터부로부터 전압을 인가받는 변압기; 상기 변압기의 2차측에 연결되고, 제5 및 제6 스위칭 소자를 포함하는 정류부;를 포함하고, 상기 제1, 제2, 제4 및 제3 스위칭 소자 순서로 반 시계 방향으로 배치되며 폐루프를 구성하고, 상기 변압기의 2차측과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자는 시계 방향으로 폐루프를 형성하는 직류-직류컨버터로써, 상기 제3 및 제4 스위칭 소자의 턴온(Turn-On) 시점과, 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프(Turn-Off) 시점을 동기화하여, 상기 제3 및 제4 스위칭 소자의 턴온 시점과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점의 차이 시간인 지연 시간을 검출하는 단계; 상기 지연 시간만큼 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점을 보상하는 단계를 포함하는 직류-직류 컨버터 및 이의 스위칭 방법에 관한 발명이다.The DC-DC converter and its switching method according to an embodiment of the present invention are inventions capable of minimizing power loss by controlling the synchronization timing of the switching element of the inverter unit and the switching element of the rectifier unit, and are connected to the input terminal, An inverter unit including a fourth switching element; A transformer whose primary side receives a voltage from the inverter unit; A rectifying unit connected to the secondary side of the transformer and including fifth and sixth switching elements, and is disposed counterclockwise in the order of the first, second, fourth and third switching elements, and a closed loop And the secondary side of the transformer and the fifth and sixth switching elements are DC-DC converters forming a closed loop in a clockwise direction, and a turn-on time of the third and fourth switching elements, and A delay that is a difference time between the turn-on time of the third and fourth switching elements and the turn-off time of the fifth and sixth switching elements by synchronizing the turn-off time of the fifth and sixth switching elements Detecting time; The present invention relates to a DC-DC converter including the step of compensating the turn-off timing of the fifth and sixth switching elements by the delay time and a switching method thereof.

Description

직류-직류 컨버터 및 이의 스위칭 방법{DC-DC CONVERTER AND SWITCHING METHOD THEREOF}DC-DC converter and its switching method {DC-DC CONVERTER AND SWITCHING METHOD THEREOF}

본 발명은 직류-직류 컨버터 및 이의 스위칭 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DC-DC converter and a switching method thereof.

본 발명은 직류-직류 컨버터 및 이의 스위칭 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DC-DC converter and a switching method thereof.

동력원으로서 엔진과 전기모터의 양방을 구비한 하이브리드 차가 보급되고 있다. Hybrid vehicles equipped with both an engine and an electric motor as a power source are popular.

하이브리드 차는 엔진용 및 전장품용의 저전압(예를 들면 12V) 배터리와 전기모터용의 고전압(예를 들면 300V) 배터리를 구비하고 있다. Hybrid vehicles are equipped with low-voltage (for example, 12V) batteries for engine and electronic equipment, and high-voltage (for example, 300V) batteries for electric motors.

하이브리드 차에서는 저전압 배터리 충전 등을 위한 얼터네이터(alternator)를 구비하지 않는 것이 보통이기 때문에, 저전압 배터리의 충전용 및 전장품에의 전력공급용에 고전압 배터리를 입력전원으로 하는 강압, 절연형의 DC-DC 컨버터가 필요해진다. 최근의 전장품의 증가에 의해 그 전력소비도 커져 있기 때문에, 이 DC-DC컨버터에서는 KW오더의 전력을 변환 할 필요가 있다. In hybrid cars, since it is not common to have an alternator for charging low-voltage batteries, it is a step-down, insulated DC-DC that uses a high-voltage battery as an input power source for charging low-voltage batteries and for supplying power to electrical equipment. You need a converter. Since the recent increase in electrical equipment has increased its power consumption, it is necessary to convert the power of the KW order in this DC-DC converter.

그 경우, DC-DC컨버터 내에서의 손실에 의한 발열도 커지며, 방열 대책을 위해 부가하는 냉각장치가 대형화, 중량화하여 차재중량이 증가한다. 그 때문에, 변환효율 향상을 위한 것뿐만 아니라 발열량을 저감하여 냉각장치를 경량화하기 위해서도 DC-DC컨버터의 저손실화가 필요해지고 있다.In this case, heat generation due to losses in the DC-DC converter also increases, and the cooling device added for heat dissipation measures becomes larger and more weighty, thereby increasing the vehicle weight. Therefore, it is necessary to reduce the loss of the DC-DC converter not only for improving conversion efficiency, but also for reducing the amount of heat generated and reducing the weight of the cooling device.

DC-DC컨버터에는 많은 종류가 있고, 절연형의 스위칭 방식으로 대전력 변환에 적합한 방식으로서 풀브릿지(full-bridge)방식이 알려져 있다.There are many types of DC-DC converters, and a full-bridge method is known as a method suitable for high power conversion as an insulated switching method.

도 1에 종래의 위상시프트 풀브릿지방식의 DC-DC컨버터의 회로도를 나타낸다.1 shows a circuit diagram of a conventional phase shift full bridge type DC-DC converter.

도 1에 나타낸 DC-DC컨버터(1)에 있어서는 스위칭 소자(QA, QB)로 이루어지는 직렬회로와 스위칭 소자(QC, QD)로 이루어지는 직렬회로가, 각각 입력전원(Vin)(입력 전압vin)의 양단에 접속되어 있다. In the DC-DC converter 1 shown in Fig. 1, a series circuit made of switching elements QA and QB and a series circuit made of switching elements QC and QD are each of the input power supply Vin (input voltage vin). It is connected to both ends.

트랜스(T)에는 1차권선(Np)과 2차권선(Ns)이 설치되어 있다. The transformer T is provided with a primary winding Np and a secondary winding Ns.

1차권선(Np)에는 공진코일(Lr)이 직렬로 접속되고 있고, 이 직렬회로의 일단 (이 경우는 공진코일(Lr)측)은 스위칭 소자(QA, QB)의 접속점에 접속되며 타단은 스위칭 소자(QC, QD)의 접속점에 접속되어 있다. A resonant coil (Lr) is connected in series to the primary winding (Np), and one end of this series circuit (in this case, the resonant coil (Lr) side) is connected to the connection point of the switching elements (QA, QB), and the other end is It is connected to the connection point of the switching elements QC and QD.

스위칭소자(QA, QB, QC, QD)는 전력용 파워 MOSFET이며, 기재는 생략하고 있지만 드레인 및 소스간에 내부용량과 소스에서 드레인을 향하는 방향을 순방향으로 하는 보디다이오드를 포함하고 있다. 또한 제어단자인 게이트는 도시를 생략한 제어회로에 접속되어 있다.The switching elements (QA, QB, QC, QD) are power MOSFETs for power, and the description is omitted, but includes an internal capacitance between the drain and the source and a body diode whose direction from the source to the drain is in the forward direction. Further, the gate, which is a control terminal, is connected to a control circuit not shown.

트랜스(T)에 설치된 2차권선(Ns)의 일단은 정류다이오드(D1)의 음극에 접속되며, 타단은 정류다이오드(D2)의 음극에 접속되어 있다. One end of the secondary winding Ns provided in the transformer T is connected to the negative electrode of the rectifying diode D1, and the other end is connected to the negative electrode of the rectifying diode D2.

정류다이오드(Dl, D2)의 양극는 서로 접속됨과 동시에 초크코일(La)를 통해서 출력단자(Vout)의 일단(+측)에 접속되어 있다. 그리고 2차권선(Ns)은 중간 탭을 통해서 2차권선(Ns1과 Ns2)으로 나눠져 있고, 중간 탭은 출력단자(Vout)의 타단(1측)에 접속되어 있다. The positive poles of the rectifying diodes Dl and D2 are connected to each other and at the same time connected to one end (+ side) of the output terminal Vout through a choke coil La. Further, the secondary winding Ns is divided into secondary windings Ns1 and Ns2 through an intermediate tap, and the intermediate tap is connected to the other end (1 side) of the output terminal Vout.

출력단자(Vout)의 일단과 타단과의 사이에는 평활컨덴서(Ca)가 접속되어 있다.A smoothing capacitor Ca is connected between one end of the output terminal Vout and the other end.

나아가, 저항(R1)과 컨덴서(C1)로 이루어지는 직렬회로가 정류다이오드(D1)에 병렬에 접속되며, 동일하게 저항(R2)이 컨덴서(C2)로 이루어지는 직렬회로가 정류다이오드(D2)에 병렬에 접속되어 있다. Furthermore, a series circuit consisting of a resistor (R1) and a capacitor (C1) is connected in parallel to the rectifier diode (D1), and a series circuit consisting of the resistor (R2) and a capacitor (C2) is parallel to the rectifier diode (D2). Is connected to.

이 저항과 컨덴서로 이루어지는 직렬회로는 각각 RC스너버회로(2, 3)를 구성한다.The series circuit consisting of this resistor and a capacitor constitutes RC snubber circuits 2 and 3, respectively.

이렇게 구성된 DC-DC컨버터(1)에 있어서, 스위칭소자(QA와 QB)는 모두 오프(off)가 되는 단시간의 데드 타임을 끼어서 교대로 거의 50% 듀티로 온(on), 오프(off)를 되풀이한다. 스위칭 소자(QC와 QD)도 동일하게 50% 듀티로 온(on), 오프(off)를 되풀이한다. 스위칭 주파수는 어느 쪽도 일정하다.In the DC-DC converter (1) configured in this way, switching elements (QA and QB) are alternately turned on and off with almost 50% duty by having a short dead time to be turned off. Repeat. The switching elements (QC and QD) are similarly turned on and off with 50% duty. The switching frequency is constant on either side.

스위칭 소자(QA와 QD)가 온(on)일 때에 스위칭 소자(QB와 QC)가 오프(off)가 되며 공진코일(Lr)과 1차권선(Np)의 직렬회로에 공진코일(Lr)측을 정으로서 입력전압(vin)이 인가된다. When the switching elements (QA and QD) are on, the switching elements (QB and QC) are turned off, and the resonance coil (Lr) side is in the series circuit between the resonance coil (Lr) and the primary winding (Np). The input voltage vin is applied as positive.

반대로 스위칭 소자(QB와 QC)가 온(on)일 때에는 스위칭 소자(QA와 QD)가 오프(off)가 되며 공진코일(Lr)측을 부로서 인가된다. Conversely, when the switching elements QB and QC are on, the switching elements QA and QD are turned off, and the resonance coil Lr side is applied as negative.

스위칭소자(QA와 QC)가 온(on)이며 스위칭 소자(QB와 QD)가 오프(off)일 때, 및 스위칭소자(QB와 QD)가 온(on)이며 스위칭 소자(QA와 QC)가 오프(off)일 때에는 이 직렬회로의 양단의 전위가 동등해지므로, 이 직렬회로에 전압은 인가되지 않는다.When the switching elements (QA and QC) are on and the switching elements (QB and QD) are off, and the switching elements (QB and QD) are on, the switching elements (QA and QC) are When it is off, the potentials at both ends of this series circuit become equal, so no voltage is applied to this series circuit.

스위칭 소자(QA, QB)의 온(on), 오프(off)의 타이밍과 스위칭 소자(QC,QD)의 온(on), 오프(off)의 타이밍의 관계는 고정되지 않고, 도시를 생략한 출력전압검출 & 피드백 수단을 통해서 이것을 제어함으로써 전력 전송량을 바꾸어서 출력전압의 안정화를 도모한다. The relationship between the on and off timing of the switching elements QA and QB and the on and off timing of the switching elements QC and QD is not fixed, and the illustration is omitted. By controlling this through the output voltage detection & feedback means, the power transmission amount is changed and the output voltage is stabilized.

예를 들면 스위칭 소자(QA)가 온(on)이 되어 바로 스위칭 소자(QD)가 온(on)이 되는 것과 같은 관계에 있으면, 다음에 스위칭 소자(QA)가 오프(off)가 될 때까지 1차권선(Np)에 입력전압이 인가되므로, 전력 전송량이 커진다. For example, if the switching element QA is turned on and the switching element QD is immediately turned on, until the next switching element QA is turned off. Since the input voltage is applied to the primary winding Np, the amount of power transmission increases.

반대로 스위칭 소자(QA)가 오프(off)가 되는 직전까지 스위칭 소자(QD)가 온(on)이 되지 않는 바와 같은 관계에 있으면, 1차권선(Np)에 입력전압이 인가되는 시간도 짧아지며, 전력 전송량이 작아진다. Conversely, if the switching element QD is in the same relationship as not being turned on until immediately before the switching element QA turns off, the time for applying the input voltage to the primary winding Np is shortened. , The amount of power transmission becomes small.

이러한 구동방식은 각 스위칭 소자의 듀티를 직접 제어하는 것은 아니고, 스위칭 소자(QA, QB)의 스위칭과 스위칭 소자(QC,QD)의 스위칭의 타이밍만을 제어하는 것이며, 위상시프트(phase shift) 제어방식이라고 불린다.This driving method does not directly control the duty of each switching element, but only controls the timing of switching of the switching elements (QA, QB) and the switching elements (QC, QD), and the phase shift control method It is called.

나아가, DC-DC컨버터(1)에 있어서는 1차권선(Np)에 직렬 접속된 공진코일(Lr)를 구비하고 있지만, 이 공진코일(Lr)는 각 스위칭 소자(QA, QB, QC, QD)의 제로전압 스위칭(ZVS)용으로 설치되어 있다. Further, the DC-DC converter 1 has a resonance coil Lr connected in series to the primary winding Np, but this resonance coil Lr includes each switching element QA, QB, QC, QD. It is installed for zero voltage switching (ZVS).

즉, 각 스위칭 소자의 내부용량과 공진코일(Lr)과의 공진을 이용하여 스위칭 소자의 양단(드레인 및 소스간의 전압이 거의 제로가 되고 있을 때에 턴온(turn on)하게끔 구성되어 있다. 공진코일(Lr)의 인덕턴스 값은 스위칭 소자의 내부용량의 크기와의 관계 등에 근거해서 결정된다. That is, it is configured to turn on when the voltage between both ends of the switching element (the voltage between the drain and the source is almost zero) by using the internal capacitance of each switching element and the resonance with the resonance coil Lr. The inductance value of Lr) is determined based on the relationship with the size of the internal capacitance of the switching element.

이와 같이, 위상시프트 풀브릿지 방식의 DC-DC컨버터에 있어서는 공진코일(Lr)을 설치함으로써 비교적 간단히 스위칭 소자의 제로전압 스위칭을 실현할 수 있다.As described above, in the phase shift full-bridge DC-DC converter, zero voltage switching of the switching element can be achieved relatively simply by installing the resonance coil Lr.

또한, 이러한 제로전압 스위칭을 실현하면서 위상시프트 제어를 행하는 풀 브릿지방식의 DC-DC컨버터에 있어서는 4개의 스위칭 소자를 적절하게 제어할 필요가 있는데, 이 제어방식은 이미 일반적으로 되어 있고, 그를 위한 제어용의 IC도 시판되고 있다(예를 들면 Texas Instruments사 제품의 UC3875 등). 그런데, DC-DC컨버터(1)의 2차측은 일반적인 2개의 정류다이오드를 사용한 센터탭(center-tap)방식의 정류회로이다. In addition, in a full-bridge DC-DC converter that performs phase shift control while realizing such zero voltage switching, it is necessary to appropriately control four switching elements. This control method is already common and is used for controlling IC is also commercially available (for example, UC3875 manufactured by Texas Instruments). By the way, the secondary side of the DC-DC converter 1 is a center-tap type rectifier circuit using two general rectifier diodes.

1차측에 공진코일(Lr)측을 정으로 하는 전압이 인가되어 있으면, 2차권선(Ns)에 정류다이오드(D1)가 순방향이 되는 전압이 발생하고, 2차권선(Ns1)→정류다이오드(D1)→초크코일(La)→부하(도시하지 않음)→2차권선(Ns1)이라는 경로로 전류가 흐른다. When a voltage with the resonant coil (Lr) side positive is applied to the primary side, a voltage that makes the rectifier diode (D1) forward is generated in the secondary winding (Ns), and the secondary winding (Ns1) → rectifier diode ( A current flows in the path of D1) → choke coil (La) → load (not shown) → secondary winding (Ns1).

이 전류는 시간과 함께 증가한다. This current increases with time.

다음으로 1차측의 전압이 없어지면 같은 경로로 전류가 흐르지만 전류 값은 시간과 함께 감소한다. Next, when the voltage on the primary side disappears, current flows in the same path, but the current value decreases with time.

다음으로 1차측에 공진코일(Lr)측을 부로 하는 전압이 인가되면, 반대로 2차권선(Ns)에 정류다이오드(D2)가 순방향이 되는 전압이 발생하고, 그것에 의해서 정류다이오드(D1)를 흐르는 전류는 급속히 제로가 되며, 반대로 2차권선(Ns2)→정류다이오드(D2)→초크코일(La)→부하(도시하지 않음)→2차권선(Ns2)이라는 경로로 전류가 흐른다. 그리고 이것이 되풀이된다.Next, when a voltage with a negative resonant coil (Lr) is applied to the primary side, on the contrary, a voltage in which the rectifier diode (D2) goes forward is generated in the secondary winding (Ns), thereby flowing through the rectifier diode (D1). The current quickly becomes zero, and on the contrary, the current flows in the path of the secondary winding (Ns2) → rectifier diode (D2) → choke coil (La) → load (not shown) → secondary winding (Ns2). And this repeats itself.

상기의 동작 중에서 정류다이오드(D1)를 흐르는 전류는 순방향전류가 제로가 된 시점에서 멈추는 것이 아니고, 다이오드의 역 회복시간만 전류(역 회복전류)가 역방향으로 흐른다. Among the above operations, the current flowing through the rectifier diode D1 does not stop when the forward current becomes zero, and the current (reverse recovery current) flows in the reverse direction only for the reverse recovery time of the diode.

이 역 회복전류는 정류다이오드(D1)→2차권선(Ns1)→2차권선(Ns2)This reverse recovery current is the rectifier diode (D1) → secondary winding (Ns1) → secondary winding (Ns2)

→정류다이오드(D2)→정류다이오드(D1)라는 단락 경로가 된다. → It becomes a short circuit path called rectifier diode (D2) → rectifier diode (D1).

이 역 회복전류는 급격하게 정지하기 때문에, 그것에 의해서 2차권선(Ns1)에 서지전압이 발생하고, 정류다이오드(D1)에 역방향으로 인가된다. Since this reverse recovery current stops abruptly, a surge voltage is generated in the secondary winding Ns1 by this, and is applied to the rectifier diode D1 in the reverse direction.

이 서지전압을 견디어낼 수 있는 것과 같은 내압이 높은 정류다이오드는 일반적으로 순방향의 전압강하(Vf)도 커지는 경향이 있다. Rectifier diodes having a high withstand voltage such as those capable of withstanding this surge voltage generally tend to have a large forward voltage drop (Vf).

순방향 전압강하(Vf)가 커지면 순방향으로 전류가 흐를 때의 손실이 늘어나고, 변환효율 및 발열의 면에서 바람직하지 못하다.When the forward voltage drop Vf increases, the loss when current flows in the forward direction increases, which is undesirable in terms of conversion efficiency and heat generation.

그 때문에, 서지전압을 흡수하기 위한 저항(R1)과 컨덴서(C1)를 직렬 접속한 RC스너버회로(2)가 정류다이오드(D1)에 설치되어 있다. Therefore, the RC snubber circuit 2 in which the resistor R1 for absorbing the surge voltage and the capacitor C1 are connected in series is provided in the rectifier diode D1.

마찬가지로 정류다이오드(D2)의 역 회복전류에 기인하는 서지전압을 흡수하기 위해서 저항(R2)과 컨덴서(C2)를 직렬 접속한 RC스너버회로(3)가 정류다이오드(D2)에 설치되어 있다. Similarly, in order to absorb the surge voltage caused by the reverse recovery current of the rectifier diode D2, a RC snubber circuit 3 in which a resistor R2 and a capacitor C2 are connected in series is installed in the rectifier diode D2.

이 경우, 서지전압에 의한 전류는 저항(R1)(혹은 R2)을 흘러, 열로 변환된다. In this case, the current due to the surge voltage flows through the resistor R1 (or R2) and is converted into heat.

이것은 DC-DC컨버터 전체로서는 손실이 되지만, 정류다이오드(D1 및 D2)로서 순방향 전압강하의 비교적 작은 것을 이용할 수 있기 때문에, 순방향으로 전류가 흐를 때의 손실을 적게 할 수 있고, RC스너버회로가 없을 경우에 비해서 종합적으로 저 손실화를 도모할 수 있다.This is a loss for the entire DC-DC converter, but since a relatively small forward voltage drop can be used as the rectifier diodes (D1 and D2), the loss when current flows in the forward direction can be reduced, and the RC snubber circuit is Compared to the case where there is no, it is possible to reduce the overall loss.

종래의 DC/DC컨버터는 출력 전압 제어를 위해 하드 스위칭 방식을 이용하므로 스위칭 소자가 온 또는 오프 될 때, 발생하는 스위칭 손실로 인해 전력 변환의 효율 향상에 한계가 있다.Since the conventional DC/DC converter uses a hard switching method for controlling the output voltage, there is a limit to improving the efficiency of power conversion due to a switching loss that occurs when a switching element is turned on or off.

또한, 이러한 하드 스위칭 방식의 DC/DC컨버터는 스위칭 스트레스 및 리플전압 감소를 위한 스위칭 수파수 증가로 전력 변환 효율이 감소하는 단점이 있고, 스위칭 소자의 '온', '오프' 시, 전류나 전압의 기울기가 매우 커 효율 향상에 한계가 있는 실정이다. In addition, such a hard-switching DC/DC converter has a disadvantage in that power conversion efficiency decreases due to an increase in the number of switching frequencies to reduce switching stress and ripple voltage, and when the switching element is'on' or'off', current or voltage The slope of is very large, so there is a limit to the efficiency improvement.

최근, DC/DC컨버터를 설계함에 있어서, 스위칭 손실이나 정류 손실을 최소화하여 전력변환의 효율을 향상시키기 위한 DC/DC컨버터를 제공할 필요가 있다.Recently, in designing a DC/DC converter, there is a need to provide a DC/DC converter for improving power conversion efficiency by minimizing switching loss or rectification loss.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터와 이의 스위칭 방법은 인버터부의 스위칭 소자와 정류부의 스위칭 소자의 동기 시점 제어하여, 전력 손실을 최소화 할 수 있는 직류-직류 컨버터 및 이의 스위칭 방법을 제공한다.The DC-DC converter and its switching method according to an embodiment of the present invention provide a DC-DC converter capable of minimizing power loss by controlling the synchronization timing of the switching element of the inverter unit and the switching element of the rectifying unit and a switching method thereof.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 스위칭 방법은, 입력 단자와 연결되고, 제1 내지 제4 스위칭 소자를 포함하는 인버터부; 1차측이 상기 인버터부로부터 전압을 인가받는 변압기; 상기 변압기의 2차측에 연결되고, 제5 및 제6 스위칭 소자를 포함하는 정류부;를 포함하고, 상기 제1, 제2, 제4 및 제3 스위칭 소자 순서로 반 시계 방향으로 배치되며 폐루프를 구성하고, 상기 변압기의 2차측과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자는 시계 방향으로 폐루프를 형성하는 직류-직류컨버터로써, 상기 제3 및 제4 스위칭 소자의 턴온(Turn-On) 시점과, 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프(Turn-Off) 시점을 동기화하여, 상기 제3 및 제4 스위칭 소자의 턴온 시점과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점의 차이 시간인 지연 시간을 검출하는 단계; 상기 지연 시간만큼 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점을 보상하는 단계를 포함하는 직류-직류 컨버터 스위칭 방법.A DC-DC converter switching method according to an embodiment of the present invention includes: an inverter unit connected to an input terminal and including first to fourth switching elements; A transformer whose primary side receives a voltage from the inverter unit; A rectifying unit connected to the secondary side of the transformer and including fifth and sixth switching elements, and is disposed counterclockwise in the order of the first, second, fourth and third switching elements, and a closed loop And the secondary side of the transformer and the fifth and sixth switching elements are DC-DC converters forming a closed loop in a clockwise direction, and a turn-on time of the third and fourth switching elements, and A delay that is a difference time between the turn-on time of the third and fourth switching elements and the turn-off time of the fifth and sixth switching elements by synchronizing the turn-off time of the fifth and sixth switching elements Detecting time; And compensating for the turn-off time of the fifth and sixth switching elements by the delay time.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 스위칭 방법은, 상기 변압기는 탭 변압기인 직류-직류 컨버터 스위칭 방법.A DC-DC converter switching method according to an embodiment of the present invention, wherein the transformer is a tap transformer DC-DC converter switching method.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 스위칭 방법은, 상기 직류-직류컨버터는 상기 탭 변압기의 탭과 상기 제6 스위칭 소자 사이에 연결된 L-C 필터를 더 포함하는 직류-직류 컨버터 스위칭 방법.In the DC-DC converter switching method according to an embodiment of the present invention, the DC-DC converter further comprises an L-C filter connected between the tap of the tap transformer and the sixth switching element.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 스위칭 방법은, 상기 지연 시간은 필요한 출력 전압을 내기 위한 듀티비가 한 주기당 차지하는 시간과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프되는 시간의 듀티비가 한 주기당 차지하는 시간 사이의 범위에 해당하는 직류-직류 컨버터 스위칭 방법.In the DC-DC converter switching method according to an embodiment of the present invention, the delay time is a duty ratio of a time taken by a duty ratio for generating a required output voltage per cycle and a time at which the fifth and sixth switching elements are turned off. DC-DC converter switching method that corresponds to the range between the time occupied per cycle.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 스위칭 방법은, 상기 지연 시간은 상기 인버터부에 포함된 누설 인덕턴스(leakage inductance) 및 전류 인덕터(commutating inductor) 또는 상기 변압기의 누설 인덕턴스에 따라서 달라지는 직류-직류 컨버터 스위칭 방법.In the DC-DC converter switching method according to an embodiment of the present invention, the delay time is a DC-DC that varies according to a leakage inductance and a commutating inductor included in the inverter or a leakage inductance of the transformer. Converter switching method.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 스위칭 방법은, 상기 제1 스위칭 소자의 턴온 시점에 상기 제6 스위칭 소자가 턴온되며, 상기 제2 스위칭 소자의 턴온 시점에 상기 제5 스위칭 소자가 턴온되는 직류-직류 컨버터 스위칭 방법.In the DC-DC converter switching method according to an embodiment of the present invention, the sixth switching element is turned on at the turn-on time of the first switching element, and the fifth switching element is turned on at the turn-on time of the second switching element. DC-DC converter switching method.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터 스위칭 방법은, 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점이 상기 지연 시간만큼 지연되는 직류-직류 컨버터 스위칭 방법.In the DC-DC converter switching method according to an embodiment of the present invention, a DC-DC converter switching method in which the turn-off time of the fifth and sixth switching elements is delayed by the delay time.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터는, 입력 단자와 연결되고, 제1 내지 제4 스위칭 소자를 포함하는 인버터부; 1차측이 상기 인버터부로부터 전압을 인가받는 변압기; 상기 변압기의 2차측에 연결되고, 제5 및 제6 스위칭 소자를 포함하는 정류부; 및 상기 제1 내지 제6 스위칭 소자의 턴온/오프 시점을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 제1, 제2, 제4 및 제3 스위칭 소자 순서로 반 시계 방향으로 배치되며 폐루프를 구성하고, 상기 변압기의 2차측과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자는 시계 방향으로 폐루프를 형성하고, 상기 제어부는, 상기 제3 및 제4 스위칭 소자가 턴온 시점과, 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점을 동기화하여, 상기 제3 및 제4 스위칭 소자가 턴온 시점과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점의 차이 시간인 지연 시간만큼 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점을 보상하는 직류-직류 컨버터.A DC-DC converter according to an embodiment of the present invention includes an inverter unit connected to an input terminal and including first to fourth switching elements; A transformer whose primary side receives a voltage from the inverter unit; A rectifier connected to the secondary side of the transformer and including fifth and sixth switching elements; And a control unit for controlling the turn-on/off timing of the first to sixth switching elements, and are arranged counterclockwise in the order of the first, second, fourth, and third switching elements and constitute a closed loop. , The secondary side of the transformer and the fifth and sixth switching elements form a closed loop in a clockwise direction, and the control unit includes a time point when the third and fourth switching elements are turned on, and the fifth and sixth switching elements The fifth and sixth switching elements are turned off by a delay time that is a difference time between a turn-on time of the third and fourth switching elements and a turn-off time of the fifth and sixth switching elements by synchronizing turn-off time of DC-DC converter that compensates for the point in time.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터는, 상기 제어부는 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점을 상기 지연 시간만큼 지연시키는 직류-직류 컨버터.In the DC-DC converter according to an embodiment of the present invention, the control unit delays the turn-off time of the fifth and sixth switching elements by the delay time.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터는, 상기 변압기는 탭 변압기이고, 상기 직류-직류컨버터는 상기 탭 변압기의 탭과 상기 제6 스위칭 소자 사이에 연결된 L-C 필터를 더 포함하는 직류-직류 컨버터.In the DC-DC converter according to an embodiment of the present invention, the transformer is a tap transformer, and the DC-DC converter further comprises an LC filter connected between the tap of the tap transformer and the sixth switching element. .

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터는, 상기 지연 시간은 필요한 출력 전압을 내기 위한 듀티비가 한 주기당 차지하는 시간과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프되는 시간의 듀티비가 한 주기당 차지하는 시간 사이의 범위에 해당하는 직류-직류 컨버터.In the DC-DC converter according to an embodiment of the present invention, the delay time is a duty ratio of a time taken by a duty ratio for generating a required output voltage per cycle and a time at which the fifth and sixth switching elements are turned off per cycle. DC-DC converters corresponding to the range between the occupied times.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터는, 상기 지연 시간은 상기 인버터부에 포함된 누설 인덕턴스(leakage inductance) 및 전류 인덕터(commutating inductor) 또는 상기 변압기의 누설 인덕턴스에 따라서 달라지는 직류-직류 컨버터 In the DC-DC converter according to an embodiment of the present invention, the delay time is a DC-DC converter that varies according to a leakage inductance and a commutating inductor included in the inverter or a leakage inductance of the transformer.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터는, 상기 제어부는, 상기 제1 스위칭 소자의 턴온 시점에 상기 제6 스위칭 소자를 턴온하고, 상기 제2 스위칭 소자의 턴온 시점에 상기 제5 스위칭 소자가 턴온하는 직류-직류 컨버터. In the DC-DC converter according to an embodiment of the present invention, the control unit turns on the sixth switching element at a turn-on time of the first switching element, and the fifth switching element is turned on at a turn-on time of the second switching element. DC-DC converter that turns on.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터는, 상기 제어부는, 상기 제3 스위칭 소자가 턴 온되는 경우 지연 시간 후 상기 제6 스위칭 소자를 턴오프 시키는 직류-직류 컨버터.In a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention, the controller turns off the sixth switching element after a delay time when the third switching element is turned on.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터는, 상기 제어부는, 상기 제4 스위칭 소자가 턴 온되는 경우 지연 시간 후 상기 제5 스위칭 소자를 턴오프 시키는 직류-직류 컨버터.In the DC-DC converter according to an embodiment of the present invention, the control unit turns off the fifth switching element after a delay time when the fourth switching element is turned on.

본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터와 이의 스위칭 방법은 인버터부의 스위칭 소자와 정류부의 스위칭 소자의 동기 시점 제어하여, 전력 손실을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.The DC-DC converter and its switching method according to an embodiment of the present invention have an effect of minimizing power loss by controlling the synchronization timing of the switching element of the inverter unit and the switching element of the rectifying unit.

도 1에 종래의 위상시프트 풀브릿지방식의 DC-DC컨버터의 회로도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터의 회로도.
도 3은 도 2에 따른 직류-직류 컨버터의 동작 파형을 나타낸 그래프.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터의 동작을 나타낸 회로도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터의 스위칭 방법에 관한 그래프.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터를 나타낸 회로도.
1 is a circuit diagram of a conventional phase shift full-bridge type DC-DC converter.
2 is a circuit diagram of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing an operation waveform of the DC-DC converter according to FIG. 2.
4 to 7 are circuit diagrams showing the operation of the DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph of a switching method of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
9 is a circuit diagram showing a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 직류-직류 컨버터 및 이의 스위칭 방법의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, with reference to the drawings of a DC-DC converter and a switching method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The following embodiments are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In addition, in the drawings, the size and thickness of the device may be exaggerated for convenience. Throughout the specification, the same reference numbers indicate the same elements.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터(100)는 인버터부(200), 탭 변압기(400), 정류부(500) 및 L-C필터(600)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a DC-DC converter 100 according to an embodiment of the present invention may include an inverter unit 200, a tap transformer 400, a rectifier 500, and an L-C filter 600.

추가적으로 상기 탭 변압기(400)의 일 측과 제1 스위칭 소자(110)의 일 측 사이에 연결된 인덕터(Lc)는 leakage inductance, commutating inductor에 따라 형성된 인덕터가 될 수 있고, 의도적으로 추가된 인덕터가 될 수 있다.Additionally, the inductor Lc connected between one side of the tap transformer 400 and one side of the first switching element 110 may be an inductor formed according to leakage inductance and commutating inductor, and may be intentionally added. I can.

도 3은 도 2에 따른 직류-직류 컨버터의 동작 파형을 보여주는 것이다.3 is a diagram illustrating an operation waveform of the DC-DC converter according to FIG. 2.

상기 인버터부(200)는 입력 전압(Vin)의 양단에 연결되고, 상기 입력 전압(Vin)을 스위칭 하여 하기의 탭 변압기(400)로 입력해 줄 전압을 출력할 수 있다.The inverter unit 200 may be connected to both ends of the input voltage Vin and may switch the input voltage Vin to output a voltage to be input to the tap transformer 400 below.

또한 상기 인버터부(200)는 네 개의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 구성되거나, MOSFET으로 구성될 수 있다. In addition, the inverter unit 200 may be composed of four Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs), or may be composed of a MOSFET.

상기 인버터부(200)는 스위치가 풀-브릿지 형태로 연결되어, 한 쌍의 스위치가 서로 번갈아 온(ON), 오프(OFF)되며 상기 입력전압(Vin)을 상기 탭 변압기(400)로 공급할 수 있다.In the inverter unit 200, a switch is connected in a full-bridge form, so that a pair of switches are alternately turned on (ON) and off (OFF), and the input voltage Vin can be supplied to the tap transformer 400. have.

더욱 자세하게는, 상기 인버터부(200)는 제1 스위치(110), 제2 스위치(120), 제3 스위치(130) 및 제4 스위치(140)를 포함하고, 상기 제1 스위치(110) 및 제2 스위치(120)는 서로 직렬로 연결되며, 상기 제3 스위치(130) 및 제4 스위치(140)는 서로 직렬로 연결되는 동시에 상기 제1 스위치(110) 및 제2 스위치(120)와 병렬로 연결될 수 있다.In more detail, the inverter unit 200 includes a first switch 110, a second switch 120, a third switch 130, and a fourth switch 140, and the first switch 110 and The second switch 120 is connected in series with each other, and the third switch 130 and the fourth switch 140 are connected in series with each other and in parallel with the first switch 110 and the second switch 120. Can be connected to.

즉, 상기 제1 스위치(110) 및 제2 스위치(120), 상기 제3 스위치(130) 및 제4 스위치(140)는 각각 직렬로 연결되고, 각각 상기 입력전압(Vin)에 병렬로 연결되는 형태가 될 수 있다.That is, the first switch 110 and the second switch 120, the third switch 130, and the fourth switch 140 are connected in series, respectively, and are connected in parallel to the input voltage Vin. It can be a form.

상기 제1 내지 제4 스위칭 소자(110, 120, 130, 140)는 폐루프를 구성하고, 상기 제1 스위칭 소자(110), 제2 스위칭 소자(120), 제4 스위칭 소자(140) 및 제3 스위칭 소자(130) 순서로 반 시계 방향으로 배치될 수 있다.The first to fourth switching elements 110, 120, 130, 140 constitute a closed loop, and the first switching element 110, the second switching element 120, the fourth switching element 140, and the fourth 3 Switching elements 130 may be arranged counterclockwise in order.

또한, 상기 제1 스위치(110) 및 상기 제2 스위치(120)의 사이 단, 상기 제3 스위치(130) 및 상기 제4 스위치(140)는 상기 탭 변압기(400)의 입력 측 양단에 연결되어 풀-브릿지의 형태를 이룰 수 있다.In addition, an end between the first switch 110 and the second switch 120, the third switch 130 and the fourth switch 140 are connected to both ends of the input side of the tap transformer 400 It can form a full-bridge.

또한, 상기 제1 스위치(110)와 상기 제4 스위치(140)는 서로 동시에 온(ON) 또는 오프(OFF)되고, 상기 제2 스위치(120)와 상기 제3 스위치(130)는 서로 동시에 온(ON) 또는 오프(OFF)되며, 상기 제1 스위치(110)와 상기 제4 스위치(140)와는 서로 번갈아 온(ON) 또는 오프(OFF) 할 수 있다.In addition, the first switch 110 and the fourth switch 140 are simultaneously ON or OFF, and the second switch 120 and the third switch 130 are simultaneously turned on. It is (ON) or off (OFF), the first switch 110 and the fourth switch 140 may be alternately turned on (ON) or off (OFF) with each other.

즉, 상기 제1 스위치(110)와 상기 제4 스위치(140)가 온(ON) 되었을 때, 상기 제2 스위치(120)와 상기 제3 스위치(130)는 오프(OFF)되고, 상기 제1 스위치(110)와 상기 제4 스위치(140)가 오프(OFF) 되었을 때, 상기 제2 스위치(120)와 상기 제3 스위치(130)는 온(ON)될 수 있다.That is, when the first switch 110 and the fourth switch 140 are turned on (ON), the second switch 120 and the third switch 130 are turned off (OFF), the first When the switch 110 and the fourth switch 140 are turned off, the second switch 120 and the third switch 130 may be turned on.

또한 상기 제1 스위칭 소자(110)의 온(ON) 시점에 상기 제6 스위칭 소자(160)가 온(ON)되며, 상기 제2 스위칭 소자(120)의 온(ON) 시점에 상기 제5 스위칭 소자(150)가 온(ON)될 수 있다.In addition, the sixth switching element 160 is turned on when the first switching element 110 is turned on, and the fifth switching element is switched on when the second switching element 120 is turned on. The device 150 may be turned on.

또한, 도 3의 그래프는 상기 제1 내지 제4 스위치(110, 120, 130, 140)의 스위칭 파형을 보여주는 것으로, 도시한 바와 같이 상기 제1 스위치(110) 및 상기 제4 스위치(140)와 상기 제2 스위치(120 및 상기 제3 스위치(130)는 서로 번갈아 온(ON) 또는 오프(OFF)됨을 알 수 있다.In addition, the graph of FIG. 3 shows the switching waveforms of the first to fourth switches 110, 120, 130, and 140. As shown, the first switch 110 and the fourth switch 140 It can be seen that the second switch 120 and the third switch 130 are alternately turned on (ON) or off (OFF).

Figure 112013115688849-pat00001
Figure 112013115688849-pat00001

이를 표로 정리하면, 표 1과 같다.When summarized in a table, it is shown in Table 1.

한편 상기 탭 변압기(400)는 상기 인버터부(200)에서 출력되는 교류전압을 입력 받아 일정한 크기의 전압으로 승압 또는 강압하는 역할을 할 수 있다.Meanwhile, the tap transformer 400 may serve to increase or decrease the voltage to a predetermined voltage by receiving the AC voltage output from the inverter unit 200.

또한, 상기 탭 변압기(400)는 출력 측에 출력을 분할하고 사용자가 출력을 조정할 수 있게 하는 탭(410)이 구비된 변압기이다.In addition, the tap transformer 400 is a transformer provided with a tap 410 that divides the output on the output side and allows a user to adjust the output.

또한, 상기 탭 변압기(400)는 절연형 변압기로 구비될 수 있으며, 상기 인버터부(200)와 정류부(500)를 절연하여 소자의 소손 또는 전력 사고 등으로부터 입력 측 및 출력 측을 안전하게 보호할 수 있다.In addition, the tap transformer 400 may be provided as an insulated transformer, and by insulating the inverter unit 200 and the rectifying unit 500, the input side and the output side can be safely protected from burnout or power accident. have.

상기 정류부(500)상기 탭 변압기(400)의 출력전압을 전파정류하고, 상기 L-C필터(600)는 상기 전파정류된 출력전압을 평활하여 직류전압이 출력되게 할 수 있다.The rectifier 500 may full-wave rectify the output voltage of the tap transformer 400, and the L-C filter 600 may smooth the full-wave rectified output voltage to output a DC voltage.

또한, 상기 정류부(500)는 MOSFET 스위치로 구성될 수 있고, 제5 스위칭 소자(150) 및 제6 스위칭 소자(160)를 포함하여 이루어질 수 있고, 각 스위칭 소자는 상기 탭 변압기(400)의 탭(410)을 기준으로 양측으로 교번하여 출력되는 출력전압을 각각 상기 L-C필터(600)로 출력할 수 있다. 따라서, 상기 정류부(500)는 스위칭 소자를 풀-브릿지로 구성할 때보다 스위칭 소자의 개수를 줄일 수 있다.In addition, the rectifier 500 may be composed of a MOSFET switch, may include a fifth switching element 150 and a sixth switching element 160, each switching element is a tap of the tap transformer 400 Output voltages alternately output from both sides based on 410 may be output to the LC filter 600, respectively. Accordingly, the rectifying unit 500 may reduce the number of switching elements compared to when the switching elements are configured as a full-bridge.

한편 상기 변압기(400)의 2차측과 상기 제5 스위칭 소자(150) 및 제6 스위칭 소자(160)는 상기 열거된 순서로 시계 방향으로 폐루프를 형성할 수 있다.Meanwhile, the secondary side of the transformer 400 and the fifth and sixth switching elements 150 and 160 may form a closed loop in a clockwise direction in the order listed above.

상기 제5 스위칭 소자(150)는 일 단이 상기 탭 변압기(400)의 일 단에 연결되고, 상기 제6 스위칭 소자(160)는 일단이 상기 제5 스위칭 소자(150)의 타 단에 연결되고, 타 단은 상기 탭 변압기(400)의 타 단에 연결될 수 있다.One end of the fifth switching element 150 is connected to one end of the tap transformer 400, and the sixth switching element 160 has one end connected to the other end of the fifth switching element 150, , The other end may be connected to the other end of the tap transformer 400.

또한, 상기 L-C필터(600)의 일 단은 상기 탭(410)에 연결되고, 타단은 상기 제6 스위치 소자(160)의 일단에 연결될 수 있다.In addition, one end of the L-C filter 600 may be connected to the tab 410 and the other end may be connected to one end of the sixth switch element 160.

도 3을 참조하면, 상기 제5 스위칭 소자(150)는 상기 인버터부(200)의 제2 및 제4 스위칭 소자(120, 140)와 동기되어 온(ON), 오프(OFF)되고, 상기 제6 스위칭 소자(152)는 상기 제1 및 제3 스위칭 소자(110,123)과 동기되어 온(ON), 오프(OFF)될 수 있다.Referring to FIG. 3, the fifth switching element 150 is turned on and off in synchronization with the second and fourth switching elements 120 and 140 of the inverter unit 200, and the fifth switching element 150 is 6 The switching element 152 may be turned on or off in synchronization with the first and third switching elements 110 and 123.

구체적으로 상기 제5 스위칭 소자(150)는 상기 제2 스위칭 소자(120)가 온(ON)되는 경우 온(ON)되고, 제4 스위칭 소자(140)가 온(ON)되는 경우 오프(OFF)될 수 있다. 그리고 제6 스위칭 소자(160)는 상기 제1 스위칭소자(120)가 온(ON)되는 경우 온(ON)되고, 상기 제3 스위칭 소자(130)가 온(ON)되는 경우 오프(OFF)될 수 있다.Specifically, the fifth switching element 150 is turned on when the second switching element 120 is turned on, and is turned off when the fourth switching element 140 is turned on. Can be. In addition, the sixth switching element 160 is turned on when the first switching element 120 is turned on, and is turned off when the third switching element 130 is turned on. I can.

<본 발명의 실시예의 동작 관계><Operation relationship of the embodiment of the present invention>

도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터의 동작을 나타낸 회로도이다.4 to 7 are circuit diagrams showing the operation of the DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

표 1과 도면 2 내지 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터(100)의 동작 방식을 설명한다.Referring to Table 1 and FIGS. 2 to 7, an operation method of the DC-DC converter 100 according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저 스위칭 소자들(110, 120, 130, 140, 150, 160)의 On/Off 동작에 따른 DC-DC컨버터(100)의 동작 방식을 설명한다.First, an operation method of the DC-DC converter 100 according to the On/Off operation of the switching elements 110, 120, 130, 140, 150, and 160 will be described.

<Mode 1><Mode 1>

표 1과 도 2 및 도 4을 참조하여, 모드 1의 경우를 살펴보면, 제1 스위칭 소자(110)과 제4 스위칭 소자(140)는 OFF 되고, 제2 스위칭 소자(120)과 제3 스위칭 소자(120)는 ON 되며, 한편 제5 스위칭 소자(150)는 ON되고, 제6 스위칭 소자(160)는 OFF되는 경우에는 도면 4와 같다.Referring to Table 1 and FIGS. 2 and 4, looking at the case of mode 1, the first switching element 110 and the fourth switching element 140 are turned off, and the second switching element 120 and the third switching element When 120 is ON, the fifth switching element 150 is ON and the sixth switching element 160 is OFF, as shown in FIG. 4.

이 경우 Vab 전압은 양의 인덕터 전압(VL)과 음의 입력 전압(Vin)의 합의 전압이 될 수 있다. In this case, the voltage Vab may be the sum of the positive inductor voltage (VL) and the negative input voltage (Vin).

도 3의 그래프에서 Vab 전압은 음의 전압을 가짐을 알 수 있다.In the graph of FIG. 3, it can be seen that the voltage Vab has a negative voltage.

이 때 모드 1을 두 개의 시구간인 제1 시구간(T1)과 제2 시구간(T2)으로 구분할 수 있다.In this case, mode 1 may be divided into two time periods, a first time period T1 and a second time period T2.

제1 시구간(T1)에서는 1차측 변압기에 흐르는 전류 크기의 급속한 증가로 인하여 커패시터에 양단에 걸리는 전압이 형성된다. 따라서 Vab 전압은 제1 전압을 가진다.In the first time period T1, a voltage across the capacitor is formed due to a rapid increase in the magnitude of the current flowing through the primary-side transformer. Therefore, the voltage Vab has the first voltage.

제2 시구간(T2)에서는 정상상태에 도달하고, Vab 전압은 제2 전압을 가진다.In the second time period T2, a steady state is reached, and the voltage Vab has a second voltage.

상기 제1 전압의 크기는 상기 제2 전압의 크기보다 작다. (다만 음의 부호를 고려하면 제1 전압은 제2 전압보다 높다)The magnitude of the first voltage is smaller than the magnitude of the second voltage. (However, considering the negative sign, the first voltage is higher than the second voltage)

<Mode 2><Mode 2>

표1과 도면 3 및 도면 5를 참조하여, 모드2의 경우를 살펴보면, 제1 스위칭 소자(110)과 제3 스위칭 소자(130)는 ON 되고, 제2 스위칭 소자(120)과 제4 스위칭 소자(140)는 OFF 되며, 제5 스위칭 소자(150)는 ON되고, 제6 스위칭 소자(160)는 ON되는 경우에는 도면 5와 같다.Referring to Table 1, Figures 3, and 5, looking at the case of mode 2, the first switching element 110 and the third switching element 130 are turned on, and the second switching element 120 and the fourth switching element When 140 is OFF, the fifth switching element 150 is ON, and the sixth switching element 160 is ON, as shown in FIG. 5.

이 경우 Vab 전압은 0 전위를 가지게 되고, 1차측 변압기에 흐르는 전류의 크기는 감소하게 된다.In this case, the voltage Vab has a potential of zero, and the magnitude of the current flowing through the primary-side transformer decreases.

<Mode 3><Mode 3>

표1과 도 3 및 도 6를 참조하여, 모드3의 경우를 살펴보면, 제1 스위칭 소자(110)과 제4 스위칭 소자(140)는 ON 되고, 제2 스위칭 소자(120)과 제3 스위칭 소자(130)는 OFF 되며, 제5 스위칭 소자(150)는 OFF되고, 제6 스위칭 소자(160)는 ON는 경우에는 도면 6와 같다.Referring to Table 1 and FIGS. 3 and 6, looking at the case of mode 3, the first switching element 110 and the fourth switching element 140 are turned on, and the second switching element 120 and the third switching element When 130 is OFF, the fifth switching element 150 is OFF, and the sixth switching element 160 is ON, as shown in FIG. 6.

이 경우 Vab 전압은 양의 전압을 가지게 된다. In this case, the voltage Vab has a positive voltage.

이 때 모드 3을 두 개의 시구간인 제3 시구간(T3)과 제4 시구간(T4)으로 구분할 수 있다.At this time, mode 3 may be divided into two time periods, a third time period T3 and a fourth time period T4.

제3 시구간(T3)에서는 1차측 변압기에 흐르는 전류 크기의 급속한 증가로 인하여 커패시터(C)에 양단에 걸리는 전압이 형성된다. 따라서 Vab 전압은 제3 전압을 가진다.In the third time period T3, a voltage across the capacitor C is formed due to a rapid increase in the magnitude of the current flowing through the primary-side transformer. Therefore, the voltage Vab has a third voltage.

제4 시구간(T4)에서는 정상상태에 도달하고, Vab 전압은 제4 전압을 가진다.In the fourth time period T4, a steady state is reached, and the voltage Vab has a fourth voltage.

상기 제3 전압의 크기는 상기 제4 전압의 크기보다 작다.The magnitude of the third voltage is smaller than the magnitude of the fourth voltage.

<Mode 4><Mode 4>

표1과 도면 3 및 도면 7을 참조하여, 모드4의 경우를 살펴보면, 제1 스위칭 소자(110)과 제3 스위칭 소자(130)는 OFF 되고, 제2 스위칭 소자(120)과 제4 스위칭 소자(140)는 ON 되면, 제5 스위칭 소자(150)는 ON 되고, 제6 스위칭 소자(160)는 ON되는 경우에는 도면 7과 같다.Referring to Table 1, Figures 3, and 7, in the case of mode 4, the first switching element 110 and the third switching element 130 are turned off, and the second switching element 120 and the fourth switching element When 140 is ON, the fifth switching element 150 is ON, and when the sixth switching element 160 is ON, as shown in FIG. 7.

이 경우 Vab 전압은 0 전위를 가지게 되고, 1차측 변압기에 흐르는 전류의 크기는 감소한다.In this case, the voltage Vab has zero potential, and the magnitude of the current flowing through the primary transformer decreases.

이와 같이 제5 및 제6 스위칭 소자(150, 160)는 제1 내지 제4 스위칭 소자(110, 120, 130, 140)에 동기하여 스위칭이 이루어지는 것을 확인 할 수 있다.As described above, it can be confirmed that the fifth and sixth switching elements 150 and 160 are switched in synchronization with the first to fourth switching elements 110, 120, 130 and 140.

이러한 동기화 방식에 따라 스위칭 손실을 줄일 수 있다.Switching losses can be reduced according to this synchronization method.

상기 정류부(500)의 제5 및 제6 스위칭 소자(150,160)와 상기 제5 및 제6 스위칭 소자(150, 160)의 바디 다이오드(body diode) 소자의 정류손실을 비교해보면, 바디 다이오드 소자의 정류손실은 바디 다이오드 양단전압(VF) 및 출력전류(iD)의 곱으로 표현되며 아래의 수학식 1과 같다.Comparing the rectification losses of the fifth and sixth switching elements 150 and 160 of the rectifying unit 500 and the body diode elements of the fifth and sixth switching elements 150 and 160, the rectification of the body diode element The loss is expressed as the product of the voltage across the body diode (V F ) and the output current (i D ), and is shown in Equation 1 below.

Figure 112013115688849-pat00002
Figure 112013115688849-pat00002

또한, MOSFET 스위치의 정류손실은 MOSFET 스위치가 '온(ON)'되었을 때 등가저항(RDS)과 출력전류(io)의 곱으로 표현되며 아래의 수학식 2와 같다.In addition, the rectification loss of the MOSFET switch is expressed as the product of the equivalent resistance (R DS ) and the output current (io) when the MOSFET switch is'ON', and is shown in Equation 2 below.

Figure 112013115688849-pat00003
Figure 112013115688849-pat00003

위 수학식 1 과 2를 비교하면, RDS 값이 매우 적기 때문에 상기 제5 및 제6 스위칭 소자(150, 160)들은 온(ON) 구간에 VF가 높은 바디 다이오드 대신에 작은 값의 RDS로 전류를 흘려 줌으로써 상기 제5 및 제6 스위칭 소자(150, 160)들의 손실을 줄일 수 있다.Comparing Equations 1 and 2 above, since the R DS value is very small, the fifth and sixth switching elements 150 and 160 have a small value of R DS instead of a body diode having a high V F in the ON period. Loss of the fifth and sixth switching elements 150 and 160 may be reduced by passing a furnace current.

그러나 도3의 그래프를 참조하면, 여전히 제1 시구간과 제3 시구간의 Td 시간 동안은 추가적인 손실이 발생하는 것을 확인할 수 있다.However, referring to the graph of FIG. 3, it can be seen that an additional loss still occurs during the Td time period between the first time section and the third time section.

구체적으로 도 3을 참조하여 설명하면, 제5 스위칭 소자(150)의 양단의 전압인 VDS_E를 살펴보면, Mode 3에서 제5 스위칭 소자(150)가 OFF되면, 제3 시구간 동안 제5 스위칭 소자(150)에는 바디 다이오드의 드롭(drop) 전압인 Vf 전압이 걸리면서 상기 제5 스위칭 소자(150)에는 전류의 흐름이 발생한다. Specifically, referring to FIG. 3, looking at VDS_E, which is the voltage across both ends of the fifth switching element 150, when the fifth switching element 150 is turned off in Mode 3, the fifth switching element ( A voltage Vf, which is a drop voltage of the body diode, is applied to 150), and a current flows through the fifth switching element 150.

즉, 제3 시구간(T3)인 Td 시간 동안 추가적인 손실이 발생함을 알 수 있다.That is, it can be seen that an additional loss occurs during the time Td, which is the third time period T3.

또한 Mode 4 이후, 다시 Mode 1에서 도면 2와 제6 스위칭 소자(160)의 양단의 전압인 VDS_F를 살펴보면, Mode 1에서 제6 스위칭 소자(160)가 OFF되면, 제1 시구간(T1) 동안 제6 스위칭 소자(160)에는 바디 다이오드의 drop 전압인 Vf 전압이 걸리면서 상기 제6 스위칭 소자(160)에는 전류의 흐름이 발생한다. 따라서 제1 시구간(T1)인 Td 시간 동안 추가적인 손실이 발생한다.In addition, after Mode 4, looking at VDS_F, which is the voltage across both ends of Fig. 2 and the sixth switching element 160 in Mode 1, when the sixth switching element 160 is OFF in Mode 1, during the first time period T1. A voltage Vf, which is the drop voltage of the body diode, is applied to the sixth switching element 160 and a current flows through the sixth switching element 160. Therefore, an additional loss occurs during time Td, which is the first time period T1.

이를 해결하여, 손실을 최소화 하기 위하여는 상기 Td 시간 동안 제5 및 제6 스위칭 소자(150, 160)의 온(ON). 오프(OFF)를 제어할 필요가 있다.In order to solve this and minimize the loss, the fifth and sixth switching elements 150 and 160 are turned on during the Td time period. It is necessary to control OFF.

Figure 112013115688849-pat00004
Figure 112013115688849-pat00004

표 2와 본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터의 스위칭 방법에 관한 그래프인 도 8을 통해 이를 구체적으로 살펴본다.This will be described in detail through Table 2 and Fig. 8, which is a graph of a switching method of a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

도 3의 그래프에 따르면, 제3 시구간(T3)인 Td 시간 동안 추가적인 손실이 발생한다.According to the graph of FIG. 3, an additional loss occurs during a time Td, which is a third time period T3.

따라서 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제5 스위칭 소자(150)의 OFF 시점을 제3 시구간(T3)이 종료되는 시점인 제4 시구간(T4)의 시작 시점인, 즉 Td 시간 지연 후 시점으로 조절한다. Therefore, as shown in FIG. 8, the OFF time point of the fifth switching element 150 is the start time point of the fourth time section T4, which is the time point at which the third time section T3 ends, that is, after a Td time delay. Adjust by the viewpoint.

이를 통해 제3 시구간(T3)인 Td 구간에서도 제5 스위칭 소자(150)가 On 되어 있게 함으로써 바디 다이오드로 전류가 흘러 발생하는 손실을 감소 하여 DC-DC converter의 효율을 극대화 할 수 있다.Through this, the fifth switching element 150 is turned on even in the Td period, which is the third time period T3, thereby reducing losses caused by current flowing through the body diode, thereby maximizing the efficiency of the DC-DC converter.

또한 Mode 4 이후, 다시 Mode 1로 돌아갈 때, 도 3의 그래프에서와 같이 제1 시구간(T1)인 Td 시간 동안 추가적인 손실이 발생하므로, 도 8에서와 같이 제1 시구간(T1)에 상기 제6 스위칭 소자(160)의 OFF 시점을 제1 시구간(T1)이 종료되는 시점, 다시 말해 제2 시구간(T2) 시작 시점 인 Td 시간 이후 시점으로 조절한다.In addition, after Mode 4, when returning to Mode 1, additional loss occurs during Td time, which is the first time period T1 as shown in the graph of FIG. 3, so that the first time period T1 as shown in FIG. The time point of OFF of the sixth switching element 160 is adjusted to a time point at which the first time period T1 ends, that is, a time point after time Td, which is the start time point of the second time period T2.

이를 통해 제1 시구간(T1)인 Td 구간에서도 제6 스위칭 소자(160)가 On 되어 있게 함으로써 바디 다이오드로 전류가 흘러 발생하는 손실을 감소 하여 DC-DC converter의 효율을 극대화 할 수 있다.Through this, the sixth switching element 160 is turned on even in the Td period, which is the first time period T1, thereby reducing losses caused by current flowing through the body diode, thereby maximizing the efficiency of the DC-DC converter.

이와 같이 전술한 동기화 방식을 가지는 직류-직류 컨버터(100)의 동기화 방식을 변경하여, 즉 1차측 스위칭 소자(110, 120, 130, 140)들의 ON/OFF 시점에 동기 되어, 2차측 스위칭 소자들(150, 160)의 ON/OFF를 결정하는 것이 아닌, Td 시간만큼 보상 후 2차 측 스위칭 소자들(150, 160)의 OFF를 결정함으로써, Td 시구간에서도 상기 2 차측 스위칭 소자들(150, 160)이 ON되게 함으로써, body diode로 전류가 흘러 발생하는 손실을 감소 하여 DC-DC converter의 효율을 극대화 할 수 있다.In this way, by changing the synchronization method of the DC-DC converter 100 having the above-described synchronization method, that is, in synchronization with the ON/OFF time of the primary switching elements 110, 120, 130, 140, the secondary switching elements Instead of determining ON/OFF of (150, 160), by determining OFF of the secondary switching elements 150 and 160 after compensation for Td time, the secondary switching elements 150, 160) is turned ON, reducing the loss caused by the current flowing through the body diode and maximizing the efficiency of the DC-DC converter.

상기 Td 시간을 결정하는 방법을 설명한다.A method of determining the Td time will be described.

상기 Td 시간은 지연시간으로 정의한다.The Td time is defined as a delay time.

상기 제3 및 제4 스위칭 소자의 턴온(Turn-On) 시점과, 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프(Turn-Off) 시점을 동기화하여, 상기 제3 및 제4 스위칭 소자의 턴온 시점과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점의 차이 시간을 지연 시간으로 정의한다.The turn-on time of the third and fourth switching elements by synchronizing the turn-on time of the third and fourth switching elements and the turn-off time of the fifth and sixth switching elements And a difference time between the turn-off time of the fifth and sixth switching elements is defined as a delay time.

구체적으로 상기 제3 스위칭 소자(130)의 턴온(Turn-On) 시점과, 상기 제6 스위칭 소자(160)의 턴오프(Turn-Off) 시점을 동기화하여, 상기 제3 스위칭 소자(130)의 턴온 시점과 상기 제6 스위칭 소자(160)의 턴오프 시점이 서로 동기화 되지 않고, 지연 시간(Td)만큼 차이가 나게 된다. Specifically, by synchronizing a turn-on time of the third switching element 130 and a turn-off time of the sixth switching element 160, the third switching element 130 The turn-on time and the turn-off time of the sixth switching element 160 are not synchronized with each other, and are different by the delay time Td.

마찬가지로 상기 제4 스위칭 소자(140)의 턴온(Turn-On) 시점과, 상기 제5 스위칭 소자(150)의 턴오프(Turn-Off) 시점을 동기화하여, 상기 제4 스위칭 소자(140)의 턴온 시점과 상기 제5 스위칭 소자(150)의 턴오프 시점이 서로 동기화 되지 않고, 지연 시간(Td)만큼 차이가 나게 된다. 따라서 상기 지연 시간(Td)만큼 상기 제5 및 제6 스위칭 소자(150, 160)의 턴오프 시점을 보상, 즉 상기 지연 시간(Td)만큼 지연시켜 턴오프 하여 상기 지연 시간(Td) 동안 바디 다이오드에서 발생하는 손실을 최소화 할 수 있다.Similarly, by synchronizing the turn-on time of the fourth switching element 140 and the turn-off time of the fifth switching element 150, the turn-on of the fourth switching element 140 The time point and the turn-off time point of the fifth switching element 150 are not synchronized with each other, and differ by a delay time Td. Accordingly, the turn-off timing of the fifth and sixth switching elements 150 and 160 is compensated for by the delay time Td, that is, the body diode is turned off by delaying the delay time Td for the delay time Td. It can minimize the loss that occurs in

상기 지연 시간(Td)은 필요한 출력 전압을 내기 위한 듀티비가 한 주기당 차지하는 시간과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자(150, 160)의 턴오프되는 시간의 듀티비가 한 주기당 차지하는 시간 사이의 범위에 해당하는 직류-직류 컨버터.The delay time (Td) is a range between a time taken by a duty ratio for generating a required output voltage per cycle and a time taken by a duty ratio of the turn-off times of the fifth and sixth switching elements 150 and 160 per cycle DC-DC converter equivalent to.

상기 지연 시간(Td)을 도출하는 방법을 구체적으로 설명하기 위하여, 하기 수학식 3 내지 5를 통해 설명한다.In order to specifically describe a method of deriving the delay time Td, it will be described through Equations 3 to 5 below.

출력 전압은 입출력 관계에 따라서 하기의 수학식 3으로 표현될 수 있다. The output voltage can be expressed by Equation 3 below according to the input/output relationship.

Figure 112013115688849-pat00005
Figure 112013115688849-pat00005

Vo는 출력 전압, Vin은 입력 전압이고, Np는 transformer 일차 측 턴 수 이고, Ns는 2차 측 턴 수이고, Dc는 필요한 출력 전압을 내기 위한 command duty이며, Ts는 스위칭 주기를 의미하고, Ts/2는 스위칭의 반 주기를 의미한다. Vo is the output voltage, Vin is the input voltage, Np is the number of turns on the primary side of the transformer, Ns is the number of turns on the secondary side, Dc is the command duty to generate the required output voltage, Ts is the switching period, Ts /2 means the half cycle of switching.

도 3 및 도 8에서 제2 및 제4 시구간(T2, T4), 즉 제5 및 제6 스위칭 소자(150, 160)의 턴 오프되는 시간을 유효 듀티 시구간이라고 정의할 수 있다. In FIGS. 3 and 8, the second and fourth time periods T2 and T4, that is, the turn-off time of the fifth and sixth switching elements 150 and 160 may be defined as an effective duty time period.

상기 유효 듀티 시구간을 Deff로 표현하면, 하기의 수학식 4로 표현할 수 있다.When the effective duty time period is expressed by D eff , it can be expressed by Equation 4 below.

Figure 112013115688849-pat00006
Figure 112013115688849-pat00006

따라서 위 식들로부터 하기의 수학식 5로 표현할 수 있다.
Therefore, it can be expressed by Equation 5 below from the above equations.

Figure 112013115688849-pat00007
Figure 112013115688849-pat00007

상기 Dc는 출력 전압을 내기 위한 듀티비로써 Dc에서 c는 Command의 두문자 이다.The Dc is the duty ratio for generating the output voltage, and in Dc, c is the acronym of Command.

상기 Td는 지연 시간으로써 인버터부(200)에 포함된 인덕터(Lc) 성분인 누설 인덕턴스(leakage inductance) 및 전류 인덕터(commutating inductor), 변압기(400)의 누설 인덕턴스 등의 이유로 Td 시간이 달라질 수 있다.The T d is as a delay because of a leakage inductance of an inductor (Lc) component and the leakage inductance (leakage inductance), and the current inductor (commutating inductor), the transformer (400) included in the inverter unit 200, the T d time vary I can.

이에 따라 상기 Td에 관한 관계식에 따라 2차측 스위치 소자들(150, 160)의 스위칭 시점을 결정하면, 손실을 줄여 전력 효율을 극대화 할 수 있다.Accordingly, if the switching timing of the secondary-side switch elements 150 and 160 is determined according to the relational expression regarding Td, power efficiency can be maximized by reducing losses.

즉, 변압기의 누설 인덕턴스(Lc)에 의한 듀티 손실을 최소화할 수 있다.That is, duty loss due to leakage inductance Lc of the transformer can be minimized.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 직류-직류 컨버터를 나타낸 회로도이다.9 is a circuit diagram showing a DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 상기 직류-직류 컨버터(100)는 제어부(300)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, the DC-DC converter 100 may further include a control unit 300.

본 발명의 실시예에 따르면, 입력 전압이 공급되는 입력 단자와 연결되고, 제1 내지 제4 스위칭 소자(110, 120, 130, 140)를 포함하는 인버터부(200), 1차측 변압기와 2차측 변압기를 포함하고, Np: Ns의 권수비를 가지며, 1차측이 상기 인버터부(200)로부터 전압을 인가받는 변압기(400), 상기 변압기(400)의 2차측에 연결되고, 제5 및 제6 스위칭 소자(150, 160)를 포함하는 정류부(500)를 포함하고, 상기 제1 내지 제6 스위칭 소자(110, 120, 130, 140, 150, 160)의 턴온/오프(Turn-On/Off) 시점을 제어하는 제어부(300)를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the inverter unit 200 connected to the input terminal to which the input voltage is supplied and including the first to fourth switching elements 110, 120, 130, 140, the primary side transformer and the secondary side Including a transformer, having a turn ratio of Np: Ns, the primary side is connected to the transformer 400 receiving a voltage from the inverter unit 200, the secondary side of the transformer 400, the fifth and sixth switching Including the rectifier 500 including the elements 150 and 160, the turn-on/off time of the first to sixth switching elements 110, 120, 130, 140, 150, 160 It may further include a control unit 300 to control.

또한 상기 제1, 제2, 제4 및 제3 스위칭(110, 120, 140, 130) 소자 순서로 반 시계 방향으로 배치되며 폐루프를 구성할 수 있다. In addition, the first, second, fourth, and third switching devices 110, 120, 140, and 130 are arranged in a counterclockwise direction in order, and a closed loop may be formed.

상기 변압기(400)의 2차측과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자(150,160)는 시계 방향으로 폐루프를 형성할 수 있다.The secondary side of the transformer 400 and the fifth and sixth switching elements 150 and 160 may form a closed loop in a clockwise direction.

상기 제어부(300)는, 상기 제1 스위칭 소자(110)의 턴온 시점에 상기 제6 스위칭 소자(160)를 턴온하고, 상기 제2 스위칭 소자(120)의 턴온 시점에 상기 제5 스위칭 소자(150)가 턴온 하도록 제어할 수 있다.The controller 300 turns on the sixth switching element 160 at a turn-on time of the first switching element 110, and turns on the fifth switching element 150 at a turn-on time of the second switching element 120. ) Can be controlled to turn on.

또한 상기 제어부(300)는 상기 제3 및 제4 스위칭 소자(130, 140)가 턴온되는 시점과, 상기 제5 및 제6 스위칭 소자(150, 160)의 턴오프 시점을 동기화하여, 상기 제3 및 제4 스위칭 소자(130, 140)의 턴온 시점과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자(150, 160)의 턴오프 시점의 차이 시간인 지연 시간(Td)만큼 상기 제5 및 제6 스위칭 소자(150, 160)의 턴오프 시점을 보상할 수 있다.In addition, the control unit 300 synchronizes the turn-on time of the third and fourth switching elements 130 and 140 with the turn-off time of the fifth and sixth switching elements 150 and 160, And a delay time (Td) that is a difference time between the turn-on time of the fourth switching elements 130 and 140 and the turn-off time of the fifth and sixth switching elements 150 and 160. 150, 160) can be compensated for the turn-off time.

이와 같이 상기 제어부(300)는 상기 제5 및 제6 스위칭 소자(150, 160)의 턴오프 시간을 지연 시간(Td)만큼 지연 시킨 후 턴 오프함으로써, 상기 제5 및 제6 스위칭 소자(150, 160)가 상기 제3 및 제4 스위칭 소자(130, 140)와 동기되어 강제로 턴오프 될 때, 즉 상기 지연 시간(Td) 동안에 발생하는 전력 손실을 방지할 수 있다.In this way, the controller 300 delays the turn-off times of the fifth and sixth switching elements 150 and 160 by a delay time Td and then turns them off, so that the fifth and sixth switching elements 150 and 160 Power loss that occurs when 160 is forcibly turned off in synchronization with the third and fourth switching elements 130 and 140, that is, during the delay time Td, can be prevented.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.In the detailed description of the present invention described above, it has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, but those skilled in the art or those of ordinary skill in the relevant technical field of the present invention described in the claims to be described later It will be understood that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and technical scope. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the content described in the detailed description of the specification, but should be determined by the claims.

2, 3 RC스너버회로
100 직류-직류 컨버터
110 제1 스위칭 소자
120 제2 스위칭 소자
130 제3 스위칭 소자
140 제4 스위칭 소자
150 제5 스위칭 소자
160 제6 스위칭 소자
200 인버터부
300 제어부
400 변압기
500 정류부
600 L-C필터부
2, 3 RC snubber circuit
100 DC-DC converters
110 first switching element
120 second switching element
130 third switching element
140 fourth switching element
150 5th switching element
160 sixth switching element
200 inverter unit
300 control unit
400 transformer
500 rectifier
600 LC filter part

Claims (15)

입력 단자와 연결되고, 제1 내지 제4 스위칭 소자를 포함하는 인버터부;
1차측이 상기 인버터부로부터 전압을 인가받는 변압기;
상기 변압기의 2차측에 연결되고, 제5 및 제6 스위칭 소자를 포함하는 정류부;를 포함하고,
상기 제1, 제2, 제4 및 제3 스위칭 소자 순서로 반 시계 방향으로 배치되며 폐루프를 구성하고,
상기 변압기의 2차측과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자는 시계 방향으로 폐루프를 형성하는 직류-직류컨버터로써,
상기 제3 및 제4 스위칭 소자의 턴온(Turn-On) 시점과, 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프(Turn-Off) 시점을 동기화하여, 상기 제3 및 제4 스위칭 소자의 턴온 시점과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점의 차이 시간인 지연 시간을 검출하는 단계;
상기 지연 시간만큼 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점을 보상하는 단계를 포함하는 직류-직류 컨버터 스위칭 방법.
An inverter unit connected to the input terminal and including first to fourth switching elements;
A transformer whose primary side receives a voltage from the inverter unit;
Including; a rectifier connected to the secondary side of the transformer and including fifth and sixth switching elements,
The first, second, fourth and third switching elements are arranged in a counterclockwise direction in order and constitute a closed loop,
The secondary side of the transformer and the fifth and sixth switching elements are DC-DC converters forming a closed loop in a clockwise direction,
The turn-on time of the third and fourth switching elements by synchronizing the turn-on time of the third and fourth switching elements and the turn-off time of the fifth and sixth switching elements Detecting a delay time that is a difference time between the turn-off time of the fifth and sixth switching elements;
And compensating for the turn-off time of the fifth and sixth switching elements by the delay time.
제1 항에 있어서,
상기 변압기는 탭 변압기인 직류-직류 컨버터 스위칭 방법.
The method of claim 1,
The transformer is a tap transformer DC-DC converter switching method.
제2 항에 있어서,
상기 직류-직류컨버터는 상기 탭 변압기의 탭과 상기 제6 스위칭 소자 사이에 연결된 L-C 필터를 더 포함하는 직류-직류 컨버터 스위칭 방법.
The method of claim 2,
The DC-DC converter further comprises an LC filter connected between the tap of the tap transformer and the sixth switching element.
제1 항에 있어서,
상기 지연 시간은 필요한 출력 전압을 내기 위한 듀티비가 한 주기당 차지하는 시간과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프되는 시간의 듀티비가 한 주기당 차지하는 시간 사이의 범위에 해당하는 직류-직류 컨버터 스위칭 방법.
The method of claim 1,
The delay time is a DC-DC converter switching that corresponds to a range between the time that the duty ratio for generating the required output voltage takes per cycle and the duty ratio of the turn-off times of the fifth and sixth switching elements per cycle. Way.
제4 항에 있어서,
상기 지연 시간은 상기 인버터부에 포함된 누설 인덕턴스(leakage inductance) 및 전류 인덕터(commutating inductor) 또는 상기 변압기의 누설 인덕턴스에 따라서 달라지는 직류-직류 컨버터 스위칭 방법.
The method of claim 4,
The delay time varies according to a leakage inductance and a commutating inductor included in the inverter unit or a leakage inductance of the transformer.
제1 항에 있어서,
상기 제1 스위칭 소자의 턴온 시점에 상기 제6 스위칭 소자가 턴온되며, 상기 제2 스위칭 소자의 턴온 시점에 상기 제5 스위칭 소자가 턴온되는 직류-직류 컨버터 스위칭 방법.
The method of claim 1,
The DC-DC converter switching method in which the sixth switching element is turned on when the first switching element is turned on, and the fifth switching element is turned on when the second switching element is turned on.
제1 항에 있어서,
상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점이 상기 지연 시간만큼 지연되는 직류-직류 컨버터 스위칭 방법.
The method of claim 1,
The DC-DC converter switching method in which the turn-off timing of the fifth and sixth switching elements is delayed by the delay time.
입력 단자와 연결되고, 제1 내지 제4 스위칭 소자를 포함하는 인버터부;
1차측이 상기 인버터부로부터 전압을 인가받는 변압기;
상기 변압기의 2차측에 연결되고, 제5 및 제6 스위칭 소자를 포함하는 정류부; 및
상기 제1 내지 제6 스위칭 소자의 턴온/오프 시점을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제1, 제2, 제4 및 제3 스위칭 소자 순서로 반 시계 방향으로 배치되며 폐루프를 구성하고,
상기 변압기의 2차측과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자는 시계 방향으로 폐루프를 형성하고,
상기 제어부는,
상기 제3 및 제4 스위칭 소자가 턴온 시점과, 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점을 동기화하여, 상기 제3 및 제4 스위칭 소자가 턴온 시점과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점의 차이 시간인 지연 시간만큼 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점을 보상하는 직류-직류 컨버터.
An inverter unit connected to the input terminal and including first to fourth switching elements;
A transformer whose primary side receives a voltage from the inverter unit;
A rectifier connected to the secondary side of the transformer and including fifth and sixth switching elements; And
Including; a control unit for controlling the turn on / off timing of the first to sixth switching elements,
The first, second, fourth and third switching elements are arranged in a counterclockwise direction in order and constitute a closed loop,
The secondary side of the transformer and the fifth and sixth switching elements form a closed loop in a clockwise direction,
The control unit,
The third and fourth switching elements synchronize the turn-on time and the turn-off time of the fifth and sixth switching elements, so that the third and fourth switching elements turn-on time and the fifth and sixth switching elements A DC-DC converter that compensates for the turn-off time of the fifth and sixth switching elements by a delay time that is a difference time between the turn-off time.
제8 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프 시점을 상기 지연 시간만큼 지연시키는 직류-직류 컨버터.
The method of claim 8,
The control unit is a DC-DC converter for delaying the turn-off timing of the fifth and sixth switching elements by the delay time.
제8 항에 있어서,
상기 변압기는 탭 변압기이고,
상기 직류-직류컨버터는 상기 탭 변압기의 탭과 상기 제6 스위칭 소자 사이에 연결된 L-C 필터를 더 포함하는 직류-직류 컨버터.
The method of claim 8,
The transformer is a tap transformer,
The DC-DC converter further comprises an LC filter connected between the tap of the tap transformer and the sixth switching element.
제8 항에 있어서,
상기 지연 시간은 필요한 출력 전압을 내기 위한 듀티비가 한 주기당 차지하는 시간과 상기 제5 및 제6 스위칭 소자의 턴오프되는 시간의 듀티비가 한 주기당 차지하는 시간 사이의 범위에 해당하는 직류-직류 컨버터.
The method of claim 8,
The delay time is a DC-DC converter corresponding to a range between a time taken by a duty ratio for generating a required output voltage per cycle and a time taken by a duty ratio of a turn-off time of the fifth and sixth switching elements per cycle.
제8 항에 있어서,
상기 지연 시간은 상기 인버터부에 포함된 누설 인덕턴스(leakage inductance) 및 전류 인덕터(commutating inductor) 또는 상기 변압기의 누설 인덕턴스에 따라서 달라지는 직류-직류 컨버터
The method of claim 8,
The delay time is a DC-DC converter that varies depending on a leakage inductance and a commutating inductor included in the inverter or a leakage inductance of the transformer.
제8 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 스위칭 소자의 턴온 시점에 상기 제6 스위칭 소자를 턴온하고, 상기 제2 스위칭 소자의 턴온 시점에 상기 제5 스위칭 소자가 턴온하는 직류-직류 컨버터.
The method of claim 8,
The control unit,
A DC-DC converter in which the sixth switching element is turned on when the first switching element is turned on, and the fifth switching element is turned on when the second switching element is turned on.
제13 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제3 스위칭 소자가 턴 온되는 경우 지연 시간 후 상기 제6 스위칭 소자를 턴오프 시키는 직류-직류 컨버터.
The method of claim 13,
The control unit,
A DC-DC converter for turning off the sixth switching element after a delay time when the third switching element is turned on.
제13 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제4 스위칭 소자가 턴 온되는 경우 지연 시간 후 상기 제5 스위칭 소자를 턴오프 시키는 직류-직류 컨버터.
The method of claim 13,
The control unit,
DC-DC converter for turning off the fifth switching element after a delay time when the fourth switching element is turned on.
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