KR102372772B1 - Control circuit and voltage conveter using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 기술적 측면에 따른 전원 변환 장치는, 복수의 스위치를 포함하고 상기 복수의 스위치에 인가되는 스위칭 신호에 따라 스위칭 동작하여 입력 직류 전압을 변환하는 전원 변환 회로 및 상기 입력 직류 전압의 레벨 변화 또는 상기 전원 변환 회로의 출력 전류의 세기의 변화에 대응하여 상기 스위칭 신호의 주파수 또는 듀티비를 조절하는 제어 회로를 포함할 수 있다.A power conversion device according to one technical aspect of the present invention includes a power conversion circuit including a plurality of switches and performing a switching operation according to a switching signal applied to the plurality of switches to convert an input DC voltage, and a level change of the input DC voltage Alternatively, it may include a control circuit for adjusting the frequency or duty ratio of the switching signal in response to a change in the intensity of the output current of the power conversion circuit.

Figure R1020150080873
Figure R1020150080873

Description

제어 회로 및 이를 이용한 전원 변환 장치 {CONTROL CIRCUIT AND VOLTAGE CONVETER USING THE SAME}Control circuit and power conversion device using the same {CONTROL CIRCUIT AND VOLTAGE CONVETER USING THE SAME}

본 발명은 제어 회로 및 이를 이용한 전원 변환 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a control circuit and a power conversion device using the same.

다양한 전자 기기들 또는 그 구성부품들은 다양한 전압에서 동작한다. 따라서, 이러한 전자기기에서 전원 변환 장치는 필수적 구성요소가 되고 있다.
Various electronic devices or their components operate at various voltages. Accordingly, the power conversion device has become an essential component in these electronic devices.

이러한 전원 변환 장치의 한 종류로서 공진형 전원 변환 장치가 있다. 그러나 직류 전원 변환 장치는 부하의 변동에 의하여 동작 주파수의 변동이 발생하는 경우, 그로 인하여 스위칭 주파수의 변동폭이 커져 공진 탱크의 효율이 낮아지는 문제점이 있다.
As one type of such a power converter, there is a resonance type power converter. However, the DC power converter has a problem in that, when the operating frequency is fluctuated due to a load change, the switching frequency fluctuates accordingly, so that the efficiency of the resonance tank is lowered.

이에 대하여, 종래에는 전처리 레귤레이터(pre-regulator)로서 역류 보정용 PFC(Power Factor Correction) 회로를 더 부가하여 사용하고 있다. In contrast, in the related art, a PFC (Power Factor Correction) circuit for countercurrent correction is additionally used as a pre-regulator.

이러한 PFC(Power Factor Correction) 회로는 동작 주파수가 변하는 경우 상대적으로 스위칭 주파수의 변동을 줄여줄 수 있으나, 별도의 PFC(Power Factor Correction) 회로가 요구되어 전원 변환 장치의 크기 및 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다.
The PFC (Power Factor Correction) circuit can relatively reduce the fluctuation of the switching frequency when the operating frequency changes, but a separate PFC (Power Factor Correction) circuit is required, which increases the size and cost of the power converter. There is this.

한국 공개특허공보 제2013-0039510호Korean Patent Publication No. 2013-0039510 한국 공개특허공보 제2012-0035911호Korean Patent Publication No. 2012-0035911

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 별도의 전처리 레귤레이터 없이도, 부하에 의하여 동작 주파수가 변하는 경우에도 공진 효율을 안정적으로 보장할 수 있는 전원 변환 장치를 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to solve the problems of the prior art, and to provide a power conversion device capable of stably guaranteeing resonance efficiency even when an operating frequency is changed by a load without a separate pre-processing regulator.

본 발명의 일 기술적 측면은 전원 변환 장치를 제안한다. 상기 전원 변환 장치는, 복수의 스위치를 포함하고 상기 복수의 스위치에 인가되는 스위칭 신호에 따라 스위칭 동작하여 입력 직류 전압을 변환하는 전원 변환 회로 및 상기 입력 직류 전압의 레벨 변화 또는 상기 전원 변환 회로의 출력 전류의 세기의 변화에 대응하여 상기 스위칭 신호의 주파수 또는 듀티비를 조절하는 제어 회로를 포함할 수 있다.
One technical aspect of the present invention proposes a power conversion device. The power conversion device includes a plurality of switches, a power conversion circuit that performs a switching operation according to a switching signal applied to the plurality of switches to convert an input DC voltage, and a level change of the input DC voltage or an output of the power conversion circuit The control circuit may include a control circuit for adjusting a frequency or a duty ratio of the switching signal in response to a change in the strength of the current.

본 발명의 다른 기술적 측면은 제어 회로를 제안한다. 상기 제어 회로는 입력 전압을 변환하여 출력하는 전압 변환 회로에 스위칭 신호를 제공한다. 상기 제어 회로는, 상기 입력 직류 전압의 레벨 변화 또는 상기 전원 변환 회로의 출력 전류의 세기의 변화에 대응하여 제어 전압을 생성하는 제어 전압 생성부, 상기 제어 전압이 참조 전압 이상이면 상기 스위칭 신호의 듀티비를 조절하는 듀티비 조절부 및 상기 제어 전압이 상기 참조 전압 미만이면 상기 스위칭 신호의 주파수를 조절하는 주파수 조절부를 포함할 수 있다.
Another technical aspect of the present invention proposes a control circuit. The control circuit provides a switching signal to a voltage conversion circuit that converts and outputs an input voltage. The control circuit may include a control voltage generator configured to generate a control voltage in response to a change in the level of the input DC voltage or a change in the intensity of an output current of the power conversion circuit. When the control voltage is equal to or greater than a reference voltage, the duty cycle of the switching signal It may include a duty ratio adjusting unit for adjusting the ratio and a frequency adjusting unit for adjusting the frequency of the switching signal when the control voltage is less than the reference voltage.

상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 과제 해결을 위한 다양한 수단들은 이하의 상세한 설명의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
The means for solving the above-described problems do not enumerate all the features of the present invention. Various means for solving the problems of the present invention may be understood in more detail with reference to specific embodiments in the following detailed description.

본 발명의 일 실시형태에 의하면, 별도의 전처리 레귤레이터 없이도, 부하에 의하여 동작 주파수가 변하는 경우에도 공진 효율을 안정적으로 보장할 수 있는 효과가 있다.
According to one embodiment of the present invention, there is an effect of stably guaranteeing the resonance efficiency even when the operating frequency is changed by the load, without a separate pre-processing regulator.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 변환 장치를 도시하는 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 변환 장치를 도시하는 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제어 회로의 일 실시예를 도시하는 블록 구성도이다.
도 4는 도 3에 도시된 제어 회로의 일 실시예를 도시하는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 적용 가능한 듀티비 제어와 주파수 제어의 적용을 설명하는 그래프이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 전압과 출력 전류에 따른 참조 전압을 도시하는 그래프이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 주요 신호의 동작 파형의 다양한 예를 도시하는 그래프이다.1 is a block diagram illustrating a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram illustrating a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating an embodiment of the control circuit shown in FIG. 1 .
FIG. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of the control circuit shown in FIG. 3 .
5 is a graph illustrating application of duty ratio control and frequency control applicable in an embodiment of the present invention.
6 and 7 are graphs illustrating a reference voltage according to an input voltage and an output current according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are graphs illustrating various examples of operation waveforms of main signals according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 변환 장치를 도시하는 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 변환 장치를 도시하는 회로도이다.1 is a block diagram illustrating a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전원 변환 장치는 전원 변환 회로(100) 및 제어 회로(200)를 포함할 수 있다.
1 and 2 , the power conversion device may include a power conversion circuit 100 and a control circuit 200 .

전원 변환 회로(100)는 복수의 스위치를 포함하고, 상기 복수의 스위치에 인가되는 스위칭 신호에 따라 스위칭 동작하여 입력 직류 전압을 변환할 수 있다.The power conversion circuit 100 may include a plurality of switches, and may convert an input DC voltage by performing a switching operation according to a switching signal applied to the plurality of switches.

일 실시예에서, 전원 변환 회로(100)는 공진 탱크에 연결된 한 쌍의 스위치의 교번적인 스위칭 동작에 의하여 입력 직류 전압을 변환하는 공진형 컨버터일 수 있다. 도 2에서 도시된 예에서, 전원 변환 회로(100)는 Lr, Lm, Cr을 이용하는 LLC 공진형 컨버터를 포함하고 있으나, 이는 예시적인 것으로서 다양한 다른 타입의 공진형 컨버터를 포함할 수 있다.In one embodiment, the power conversion circuit 100 may be a resonant converter that converts an input DC voltage by an alternating switching operation of a pair of switches connected to the resonance tank. In the example shown in FIG. 2 , the power conversion circuit 100 includes an LLC resonant converter using Lr, Lm, and Cr, but this is exemplary and may include various other types of resonant converters.

일 실시예에서, 전원 변환 회로(100)는 상기 스위칭 신호에 따라 스위칭 동작하는 스위치(110), 스위치의 스위칭 동작에 의하여 전압을 변환하는 트랜스포머(120) 및 트랜스포머(120)의 출력을 정류하는 정류기(130)를 포함할 수 있다. 트랜스포머(120)의 일차측 전류 Ipri(t)는 트랜스포머의 일차측에 대한 이차측의 권선비에 따라 이차측 전류 Isec(t)로 변환될 수 있다.In one embodiment, the power conversion circuit 100 is a switch 110 that performs a switching operation according to the switching signal, a transformer 120 that converts a voltage by the switching operation of the switch, and a rectifier that rectifies the output of the transformer 120 . 130 may be included. The primary-side current Ipri(t) of the transformer 120 may be converted into the secondary-side current Isec(t) according to the turns ratio of the secondary to the primary of the transformer.

일 실시예에서, 전원 변환 회로(100)는 전원 변환 회로(100)의 출력을 감지하여 제어 회로(200)로 피드백하는 피드백기(140)를 더 포함할 수 있다.
In an embodiment, the power conversion circuit 100 may further include a feedback device 140 that senses the output of the power conversion circuit 100 and feeds it back to the control circuit 200 .

제어 회로(200)는 입력 직류 전압(Vin)의 레벨 변화 또는 전원 변환 회로의 출력 전류(Io)의 세기의 변화에 대응하여, 스위칭 신호의 주파수 또는 듀티비를 조절할 수 있다.The control circuit 200 may adjust the frequency or duty ratio of the switching signal in response to a change in the level of the input DC voltage Vin or a change in the intensity of the output current Io of the power conversion circuit.

예를 들어, 입력 직류 전압(Vin)의 레벨이 커지는 경우 제어 회로(200)는 스위칭 신호의 주파수를 조절하도록 하는 한편, 입력 직류 전압(Vin)의 레벨이 작아지는 경우 제어 회로(200)는 스위칭 신호의 듀티비를 조절하도록 할 수 있다. 따라서, 제어 회로(200)는 입력 직류 전압(Vin)의 변화량 또는 출력 전류(Io)의 세기의 변화량이 크더라도, 스위칭 신호의 듀티비 및 주파수를 조절하도록 함으로서, 별도의 역률 보정 없이도 스위칭 신호의 급작스런 변화를 방지할 수 있다. For example, when the level of the input DC voltage Vin increases, the control circuit 200 adjusts the frequency of the switching signal, while when the level of the input DC voltage Vin decreases, the control circuit 200 switches the switching signal. It is possible to adjust the duty ratio of the signal. Therefore, the control circuit 200 adjusts the duty ratio and frequency of the switching signal even if the amount of change of the input DC voltage Vin or the amount of change of the intensity of the output current Io is large. Avoid sudden changes.

일 실시예에서, 제어 회로(200)는 입력 직류 전압(Vin)의 레벨 변화 또는 전원 변환 회로(100)의 출력 전류(Io)의 세기의 변화에 대응하여 제어 전압을 생성하고, 제어 전압과 기 설정된 참조 전압을 비교하여 스위칭 신호의 주파수 또는 듀티비를 조절하는 할 수 있다.In one embodiment, the control circuit 200 generates a control voltage in response to a change in the level of the input DC voltage Vin or a change in the intensity of the output current Io of the power conversion circuit 100, and the control voltage and the It is possible to adjust the frequency or duty ratio of the switching signal by comparing the set reference voltage.

일 실시예에서, 제어 회로(200)는 제어 회로는 입력 직류 전압의 변동에 비례하고, 전원 변환 회로의 출력 전류의 세기에 반비례하도록 제어 전압의 레벨을 조절할 수 있다.In an embodiment, the control circuit 200 may adjust the level of the control voltage so that the control circuit is proportional to the change in the input DC voltage and inversely proportional to the intensity of the output current of the power conversion circuit.

일 실시예에서, 제어 회로(200)는 제어 전압이 참조 전압 이상이면, 입력 직류 전압의 레벨 변화 또는 전원 변환 회로의 출력 전류의 세기의 변화에 대응하여 스위칭 신호의 주파수를 조절할 수 있다.In an embodiment, when the control voltage is equal to or greater than the reference voltage, the control circuit 200 may adjust the frequency of the switching signal in response to a change in the level of the input DC voltage or the change in the intensity of the output current of the power conversion circuit.

일 실시예에서, 제어 회로(200)는 제어 전압이 참조 전압 미만이면, 입력 직류 전압의 레벨 변화 또는 전원 변환 회로의 출력 전류의 세기의 변화에 대응하여 스위칭 신호의 듀티비를 조절할 수 있다.
In an embodiment, when the control voltage is less than the reference voltage, the control circuit 200 may adjust the duty ratio of the switching signal in response to a change in the level of the input DC voltage or the change in the intensity of the output current of the power conversion circuit.

도 3은 도 1에 도시된 제어 회로의 일 실시예를 도시하는 블록 구성도이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating an embodiment of the control circuit shown in FIG. 1 .

도 3를 더 참조하면, 제어 회로(200)는 제어 전압 생성부(210), 듀티비 조절부(220) 및 주파수 조절부(230)를 포함할 수 있다.3 , the control circuit 200 may include a control voltage generator 210 , a duty ratio adjuster 220 , and a frequency adjuster 230 .

제어 전압 생성부(210)는 입력 직류 전압(Vin)의 레벨 변화 또는 전원 변환 회로의 출력 전류(Io)의 세기의 변화에 대응하여 제어 전압(Vc)을 생성할 수 있다. 제어 전압 생성부(210)에서 생성된 제어 전압(Vc)은 듀티비 조절부(220) 및 주파수 조절부(230)에 제공될 수 있다.The control voltage generator 210 may generate the control voltage Vc in response to a change in the level of the input DC voltage Vin or a change in the intensity of the output current Io of the power conversion circuit. The control voltage Vc generated by the control voltage generator 210 may be provided to the duty ratio adjuster 220 and the frequency adjuster 230 .

일 실시예에서, 제어 전압 생성부(210)는 입력 직류 전압(Vin)의 변동에 비례하고, 출력 전류(Io)의 세기에 반비례하도록 제어 전압의 레벨을 조절할 수 있다. 이는 도 5 및 도 6의 그래프를 통해서도 알 수 있다.In an embodiment, the control voltage generator 210 may adjust the level of the control voltage to be proportional to the variation of the input DC voltage Vin and inversely proportional to the strength of the output current Io. This can also be seen through the graphs of FIGS. 5 and 6 .

듀티비 조절부(220)는 제어 전압(Vc)이 참조 전압(Vref) 이상이면, 스위칭 신호(Q)의 듀티비를 조절할 수 있다.The duty ratio adjusting unit 220 may adjust the duty ratio of the switching signal Q when the control voltage Vc is equal to or greater than the reference voltage Vref.

일 실시예에서, 듀티비 조절부(220)는 입력 직류 전압(Vin)의 레벨 변화 또는 출력 전류(Io)의 세기의 변화에 대응하도록 스위칭 신호의 듀티비를 조절할 수 있다. In an embodiment, the duty ratio adjusting unit 220 may adjust the duty ratio of the switching signal to correspond to a change in the level of the input DC voltage Vin or a change in the intensity of the output current Io.

주파수 조절부(230)는 제어 전압(Vc)이 참조 전압(Vref) 미만이면, 스위칭 신호(Q)의 주파수를 조절할 수 있다.The frequency adjusting unit 230 may adjust the frequency of the switching signal Q when the control voltage Vc is less than the reference voltage Vref.

일 실시예에서, 주파수 조절부(230)는 입력 직류 전압(Vin)의 레벨 변화 또는 전원 변환 회로의 출력 전류(Io)의 세기의 변화에 대응하도록 스위칭 신호(Q)의 주파수를 조절할 수 있다.
In an embodiment, the frequency controller 230 may adjust the frequency of the switching signal Q to correspond to a change in the level of the input DC voltage Vin or a change in the intensity of the output current Io of the power conversion circuit.

도 4는 도 3에 도시된 제어 회로의 일 실시예를 도시하는 회로도이다.FIG. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of the control circuit shown in FIG. 3 .

도 3 및 도 4를 참조하면, 제어 회로(200)는 제어 전압 생성부(210), 듀티비 조절부(220) 및 주파수 조절부(230)를 포함할 수 있다.3 and 4 , the control circuit 200 may include a control voltage generator 210 , a duty ratio adjuster 220 , and a frequency adjuster 230 .

듀티비 조절부(220)는 최소 전압 제어기(221)를 포함할 수 있다.The duty ratio adjusting unit 220 may include a minimum voltage controller 221 .

최소 전압 제어기(221)는 소정 레벨의 전압을 출력할 수 있다. 구체적으로, 최소 전압 제어기(221)는 제어 전압(Vc)이 참조 전압(Vref) 미만이면 참조 전압(Vref)을 출력하고, 제어 전압(Vc)이 참조 전압(Vref) 이상이면 제어 전압(Vc)을 출력할 수 있다.The minimum voltage controller 221 may output a voltage of a predetermined level. Specifically, the minimum voltage controller 221 outputs the reference voltage Vref when the control voltage Vc is less than the reference voltage Vref, and the control voltage Vc when the control voltage Vc is greater than or equal to the reference voltage Vref. can be printed out.

주파수 조절부(230)는 최대 전압 제어기(231) 및 발진기(232)를 포함할 수 있다. The frequency controller 230 may include a maximum voltage controller 231 and an oscillator 232 .

최대 전압 제어기(231)는 소정 레벨의 전압을 출력하고, 발진기(232)는 최대 전압 제어기(231)의 출력에 따라 발진 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 발진기(232)는 최대 전압 제어기(231)의 출력 전압을 입력받아 삼각파를 생성하는 VCO(Voltage Controlled Oscillator)일 수 있다.The maximum voltage controller 231 may output a voltage of a predetermined level, and the oscillator 232 may generate an oscillation signal according to the output of the maximum voltage controller 231 . For example, the oscillator 232 may be a voltage controlled oscillator (VCO) that receives the output voltage of the maximum voltage controller 231 and generates a triangular wave.

최대 전압 제어기(231)는 제어 전압(Vc)이 참조 전압(Vref) 이상이면 참조 전압(Vref)을 출력하고, 제어 전압(Vc)이 참조 전압(Vref) 미만이면 제어 전압(Vc)을 출력할 수 있다.The maximum voltage controller 231 outputs the reference voltage Vref when the control voltage Vc is greater than or equal to the reference voltage Vref, and outputs the control voltage Vc when the control voltage Vc is less than the reference voltage Vref. can

발진기(232)는 최대 전압 제어기(231)의 출력을 이용하여 발진 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 발진기(232)에서 출력되는 발진 신호의 주파수는 전압 제어기(231)에서 출력되는 전압의 크기에 따라서 가변될 수 있다.The oscillator 232 may generate an oscillation signal using the output of the maximum voltage controller 231 . Accordingly, the frequency of the oscillation signal output from the oscillator 232 may be varied according to the magnitude of the voltage output from the voltage controller 231 .

제어 회로(200)는 비교기(240)를 포함할 수 있다. 비교기(240)는 발진기(232)에서 출력된 발진 신호를 비반전 입력단에 입력받고, 최소 전압 제어기(221)의 출력을 반전 입력단에 입력받을 수 있다. 비교기(240)는 입력받은 두 신호를 비교하여 펄스 형태의 스위칭 신호를 출력할 수 있다.
The control circuit 200 may include a comparator 240 . The comparator 240 may receive the oscillation signal output from the oscillator 232 to the non-inverting input terminal, and receive the output of the minimum voltage controller 221 to the inverting input terminal. The comparator 240 may compare two input signals to output a switching signal in the form of a pulse.

이하에서는, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 제어 회로의 출력에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the output of the control circuit will be described in more detail with reference to FIGS. 5 to 7 .

도 5는 본 발명의 일 실시예에서 적용 가능한 듀티비 제어와 주파수 제어의 적용을 설명하는 그래프이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 전압과 출력 전류에 따른 참조 전압을 도시하는 그래프이다.
5 is a graph illustrating application of duty ratio control and frequency control applicable in an embodiment of the present invention, and FIGS. 6 and 7 are reference voltages according to input voltage and output current according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing

도 5의 그래프를 참조하면, 입력 직류 전압 크기에 따른 주파수와 듀티비의 관계를 도시하고 있다. Referring to the graph of FIG. 5 , the relationship between the frequency and the duty ratio according to the magnitude of the input DC voltage is shown.

도시된 바와 같이, 제어 전압(Vc)가 기 설정된 참조 전압(Vc_ref) 보다 작을 경우, 발진기(222)에 입력되는 전압은 참조 전압(Vc_ref)으로 제한되어 듀티비가 고정될 수 있다. 이후 제어 전압(Vc)의 레벨이 증가함에 따라 주파수는 증가하는 것을 도시하고 있다. 즉 고정 듀티비에서 주파수를 변조하여 출력을 제어하는 PFM(Pulse Frequency Modulation) 방식을 통해 출력을 제어할 수 있다.As illustrated, when the control voltage Vc is smaller than the preset reference voltage Vc_ref, the voltage input to the oscillator 222 is limited to the reference voltage Vc_ref, so that the duty ratio may be fixed. Thereafter, as the level of the control voltage Vc increases, the frequency increases. That is, the output can be controlled through a pulse frequency modulation (PFM) method that modulates the frequency at a fixed duty ratio to control the output.

반면에 제어 전압(Vc)가 참조 전압(Vc_ref) 보다 클 경우, 발진기(232)의 입력 전압이 참조 전압(Vc_ref)로 제한되어 주파수는 최대 주파수로 고정된다. 또한, 발진기(232)의 입력 전압은 제어 전압(Vc)가 증가함에 따라 커지기 때문에 듀티비는 감소한다. 즉 고정 주파수에서 듀티비를 조절하여 출력을 제어하는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 통해 출력을 제어할 수 있다.
On the other hand, when the control voltage Vc is greater than the reference voltage Vc_ref, the input voltage of the oscillator 232 is limited to the reference voltage Vc_ref and the frequency is fixed to the maximum frequency. In addition, since the input voltage of the oscillator 232 increases as the control voltage Vc increases, the duty ratio decreases. That is, the output can be controlled through a PWM (Pulse Width Modulation) method that controls the output by adjusting the duty ratio at a fixed frequency.

도 6 및 도 7의 그래프를 참조하면, 제어 전압(Vc)은 입력 직류 전압(Vin)의 레벨에 비례하고, 전원 변환 회로의 출력 전류(Io)의 세기에 반비례하면서 변화함을 알 수 있다. Referring to the graphs of FIGS. 6 and 7 , it can be seen that the control voltage Vc is proportional to the level of the input DC voltage Vin and changes while inversely proportional to the intensity of the output current Io of the power conversion circuit.

구체적으로, 도 6에서는 제어 전압(Vc)이 기 설정된 레벨(V_ref)에서 동작하다가 입력 직류 전압(Vin)이 감소하거나 출력 전류(Io)가 증가하여 제어 전압(Vc)이 감소하는 예를 도시하고 있다. 이는 전원 변환의 이득을 높이기 위하여 제어 전압(Vc)을 감소시키는 것이며, 이에 따라 고정 듀티비에서 주파수를 조절하여 출력전압을 제어한다. Specifically, FIG. 6 shows an example in which the control voltage Vc is decreased as the input DC voltage Vin decreases or the output current Io increases while the control voltage Vc operates at a preset level V_ref. there is. This is to reduce the control voltage Vc to increase the gain of power conversion, and accordingly, the output voltage is controlled by adjusting the frequency at a fixed duty ratio.

한편, 도 7에서는, 제어 전압(Vc)이 기 설정된 레벨(V_ref)에서 동작하다가 입력 직류 전압(Vin)이 증가하거나 출력 전류(Io)가 감소하여 제어 전압(Vc)이 증가하는 예를 도시하고 있다. 이는 전원 변환의 이득을 낮추기 위하여 제어 전압(Vc)을 증가시키는 것이며, 이에 따라 고정 주파수에서 듀티비를 조절하여 출력전압을 제어한다.
Meanwhile, in FIG. 7 , an example in which the control voltage Vc increases as the input DC voltage Vin increases or the output current Io decreases while the control voltage Vc operates at a preset level V_ref is shown. there is. This is to increase the control voltage (Vc) in order to lower the gain of power conversion, and accordingly, the output voltage is controlled by adjusting the duty ratio at a fixed frequency.

도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 주요 신호의 동작 파형의 다양한 예를 도시하는 그래프이다.8 and 9 are graphs illustrating various examples of operation waveforms of main signals according to an embodiment of the present invention.

도 8 및 도 9는 1차측 전류 Ipri(t), 1차측 전압 Vpri(t), 2차측 전류 Isec(t)에 따른, LLC 입력 전압 Vs(t)와 스위칭 신호(Q)를 도시하고 있다.8 and 9 show the LLC input voltage Vs(t) and the switching signal Q according to the primary side current Ipri(t), the primary side voltage Vpri(t), and the secondary side current Isec(t).

도 8은 고정 듀티비에서 주파수를 조절하여 출력전압을 제어하는 경우의 신호들을, 도 9는 고정 주파수에서 듀티비를 조절하여 출력전압을 제어하는 경우의 신호들을 도시하고 있다.FIG. 8 shows signals when the output voltage is controlled by adjusting the frequency at a fixed duty ratio, and FIG. 9 shows signals when the output voltage is controlled by adjusting the duty ratio at a fixed frequency.

도 8과 같이 PFM 모드로 동작하는 경우 각 신호들의 동작 파형은 LLC 컨버터와 유사함을 알 수 있고, 도 9와 같이 PWM 모드로 동작하는 경우 비대칭 하프 브리지 플라이백(asymmetrical half bridge flyback) 컨버터와 유사함을 알 수 있다.
It can be seen that when operating in the PFM mode as shown in FIG. 8, the operation waveform of each signal is similar to that of the LLC converter, and when operating in the PWM mode as shown in FIG. 9, it is similar to an asymmetrical half bridge flyback converter it can be seen that

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is limited by the claims described below, and the configuration of the present invention may vary within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily recognize that it can be changed and modified.

100 : 전원 변환 회로
110 : 스위치
120 : 트랜스포머
130 : 정류기
140 : 피드백기
200 : 제어 회로
210 : 제어 전압 생성부
220 : 듀티비 조절부
221 : 최소 전압 제어기
230 : 주파수 조절부
231 : 최대 전압 제어기
232 : 발진기100: power conversion circuit
110: switch
120: transformer
130: rectifier
140: feedback device
200: control circuit
210: control voltage generator
220: duty ratio control unit
221: minimum voltage controller
230: frequency control unit
231: maximum voltage controller
232: oscillator

Claims (17)

복수의 스위치를 포함하고, 상기 복수의 스위치에 인가되는 스위칭 신호에 따라 스위칭 동작하여 입력 직류 전압을 변환하는 전원 변환 회로; 및
상기 입력 직류 전압의 변동에 비례하고, 상기 전원 변환 회로의 출력 전류의 세기에 반비례하도록 제어 전압을 생성하고, 상기 제어 전압과 기 설정된 참조 전압을 비교하여 상기 스위칭 신호의 주파수 또는 듀티비를 조절하는 제어 회로; 를 포함하며,
상기 제어 회로는,
상기 제어 전압이 상기 참조 전압 이상이면 상기 참조 전압을 출력하고, 상기 제어 전압이 상기 참조 전압 미만이면 상기 제어 전압을 출력하는 최대 전압 제어기를 포함하고, 상기 제어 전압이 상기 참조 전압 미만이면 상기 제어 전압의 레벨에 따라 상기 스위칭 신호의 주파수를 조절하는 주파수 조절부; 및
상기 제어 전압이 상기 참조 전압 미만이면 상기 참조 전압을 출력하고, 상기 제어 전압이 상기 참조 전압 이상이면 상기 제어 전압을 출력하는 최소 전압 제어기를 포함하고, 상기 제어 전압이 상기 참조 전압 이상이면 상기 제어 전압의 레벨에 따라 상기 스위칭 신호의 듀티비를 조절하는 듀티비 조절부를 포함하는 전원 변환 장치.
a power conversion circuit including a plurality of switches and performing a switching operation according to a switching signal applied to the plurality of switches to convert an input DC voltage; and
generating a control voltage that is proportional to the change in the input DC voltage and inversely proportional to the intensity of the output current of the power conversion circuit, and comparing the control voltage with a preset reference voltage to adjust the frequency or duty ratio of the switching signal control circuit; includes,
The control circuit is
and a maximum voltage controller configured to output the reference voltage when the control voltage is equal to or greater than the reference voltage, and output the control voltage when the control voltage is less than the reference voltage, wherein when the control voltage is less than the reference voltage, the control voltage a frequency control unit that adjusts the frequency of the switching signal according to the level of ; and
a minimum voltage controller configured to output the reference voltage when the control voltage is less than the reference voltage, and output the control voltage when the control voltage is greater than or equal to the reference voltage, wherein when the control voltage is greater than or equal to the reference voltage, the control voltage A power conversion device comprising a duty ratio adjusting unit for adjusting the duty ratio of the switching signal according to the level of.
 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 주파수 조절부는,
상기 제어 전압의 레벨이 증가함에 따라 주파수가 증가하도록 상기 스위칭 신호의 주파수를 조절하는 전원 변환 장치.
According to claim 1, wherein the frequency control unit,
A power converter for adjusting the frequency of the switching signal so that the frequency increases as the level of the control voltage increases.
 제1항에 있어서, 상기 듀티비 조절부는,
상기 제어 전압의 레벨이 증가함에 따라 듀티비가 감소하도록 상기 스위칭 신호의 듀티비를 조절하는 전원 변환 장치.
According to claim 1, wherein the duty ratio adjustment unit,
A power converter for adjusting a duty ratio of the switching signal so that the duty ratio decreases as the level of the control voltage increases.
 제1항에 있어서, 상기 전원 변환 회로는
공진 탱크에 연결된 한 쌍의 스위치의 교번적인 스위칭 동작에 의하여 상기 입력 직류 전압을 변환하는 공진형 컨버터인 전원 변환 장치.
According to claim 1, wherein the power conversion circuit
A power conversion device, which is a resonant converter that converts the input DC voltage by an alternating switching operation of a pair of switches connected to a resonance tank.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 입력 직류 전압을 변환하여 출력하는 전원 변환 회로에 스위칭 신호를 제공하는 제어 회로에 있어서,
상기 입력 직류 전압의 변동에 비례하고, 상기 전원 변환 회로의 출력 전류의 세기에 반비례하도록 제어 전압을 생성하는 제어 전압 생성부;
상기 제어 전압이 참조 전압 미만이면 상기 참조 전압을 출력하고, 상기 제어 전압이 상기 참조 전압 이상이면 상기 제어 전압을 출력하는 최소 전압 제어기를 포함하고, 상기 제어 전압이 상기 참조 전압 이상이면 상기 제어 전압의 레벨에 따라 상기 스위칭 신호의 듀티비를 조절하는 듀티비 조절부; 및
상기 제어 전압이 상기 참조 전압 이상이면 상기 참조 전압을 출력하고, 상기 제어 전압이 상기 참조 전압 미만이면 상기 제어 전압을 출력하는 최대 전압 제어기를 포함하고, 상기 제어 전압이 상기 참조 전압 미만이면 상기 제어 전압의 레벨에 따라 상기 스위칭 신호의 주파수를 조절하는 주파수 조절부; 를 포함하는 제어 회로.
A control circuit for providing a switching signal to a power conversion circuit that converts and outputs an input DC voltage, the control circuit comprising:
a control voltage generator that is proportional to a change in the input DC voltage and generates a control voltage to be inversely proportional to the intensity of an output current of the power conversion circuit;
and a minimum voltage controller configured to output the reference voltage when the control voltage is less than the reference voltage, and output the control voltage when the control voltage is greater than or equal to the reference voltage; a duty ratio adjusting unit for adjusting a duty ratio of the switching signal according to a level; and
and a maximum voltage controller configured to output the reference voltage when the control voltage is equal to or greater than the reference voltage, and output the control voltage when the control voltage is less than the reference voltage, wherein when the control voltage is less than the reference voltage, the control voltage a frequency control unit that adjusts the frequency of the switching signal according to the level of ; A control circuit comprising a.
 제11항에 있어서, 상기 주파수 조절부는
상기 최대 전압 제어기의 출력을 이용하여 발진 신호를 생성하는 발진기; 를 포함하는 제어 회로.
The method of claim 11, wherein the frequency control unit
an oscillator generating an oscillation signal using an output of the maximum voltage controller; A control circuit comprising a.
 삭제delete 제12항에 있어서, 상기 제어 회로는
상기 발진 신호를 비반전 입력단에 입력받고, 상기 최소 전압 제어기의 출력을 반전 입력단에 입력받는 비교기; 를 더 포함하는 제어 회로.
13. The method of claim 12, wherein the control circuit
a comparator receiving the oscillation signal as an input to a non-inverting input terminal and receiving an output of the minimum voltage controller as an input to an inverting input terminal; A control circuit further comprising a.
 삭제delete 제11항에 있어서, 상기 듀티비 조절부는
상기 제어 전압의 레벨이 증가함에 따라 듀티비가 감소하도록 상기 스위칭 신호의 듀티비를 조절하는 제어 회로.
The method of claim 11, wherein the duty ratio adjusting unit
A control circuit for adjusting a duty ratio of the switching signal so that the duty ratio decreases as the level of the control voltage increases.
 제11항에 있어서, 상기 주파수 조절부는
상기 제어 전압의 레벨이 증가함에 따라 주파수가 증가하도록 상기 스위칭 신호의 주파수를 조절하는 제어 회로.The method of claim 11, wherein the frequency control unit
A control circuit for adjusting the frequency of the switching signal so that the frequency increases as the level of the control voltage increases.
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