KR102401160B1 - 고속 고전압 전력용 반도체 소자를 구동하기 위한 절연성이 향상된 스위칭 구동 장치 - Google Patents

고속 고전압 전력용 반도체 소자를 구동하기 위한 절연성이 향상된 스위칭 구동 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102401160B1
KR102401160B1 KR1020200057336A KR20200057336A KR102401160B1 KR 102401160 B1 KR102401160 B1 KR 102401160B1 KR 1020200057336 A KR1020200057336 A KR 1020200057336A KR 20200057336 A KR20200057336 A KR 20200057336A KR 102401160 B1 KR102401160 B1 KR 102401160B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
receiving
wireless power
voltage
transmitting
core
Prior art date
Application number
KR1020200057336A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102401160B9 (ko
KR20200131765A (ko
Inventor
김성민
이승환
Original Assignee
한양대학교 에리카산학협력단
서울시립대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 에리카산학협력단, 서울시립대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 에리카산학협력단
Publication of KR20200131765A publication Critical patent/KR20200131765A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102401160B1 publication Critical patent/KR102401160B1/ko
Publication of KR102401160B9 publication Critical patent/KR102401160B9/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

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

Abstract

무선 전력 전송에 기반하여 절연성이 향상된 구동 전압을 전력용 반도체 소자의 게이트 전극으로 공급할 수 있는 스위칭 구동 장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 구동 장치는 송신측 직류 전압을 무선 전력으로 변환하여 전송하는 무선 전력 송신 회로 및 상기 무선 전력 송신 회로로부터 전송되는 상기 무선 전력을 수신하고 상기 무선 전력을 정류 및 변환하여 구동 전압을 생성하며 제어 신호에 응답하여 상기 구동 전압을 스위칭 소자로 공급하는 무선 전력 수신 회로를 포함한다.

Description

고속 고전압 전력용 반도체 소자를 구동하기 위한 절연성이 향상된 스위칭 구동 장치{Enhanced insulation-level gate drive device for high-speed, high-voltage power semiconductors}
본 발명은 스위칭 구동 장치에 관한 것으로, 특히, 고속 고전압 전력용 반도체 소자의 게이트 전극에 연결되는 스위칭 구동 장치에 무선 전력 전송 기술을 적용해 높은 절연 전압을 갖도록 한 것이다.
전력 변환에 사용되는 IGBT나 MOSFET 등의 반도체 스위칭 소자를 구동하기 위해서는 IGBT나 MOSFET의 게이트(Gate) 전압을 제어할 수 있는 스위치 구동 장치(회로)가 사용된다.
일반적으로 스위치 구동 회로의 전기적 기준 전위는 반도체 스위칭 소자의 소스단(Source)의 전위에 연결된다. 스위치의 On/Off 상태에 따라 스위칭 소자의 소스단 전위는 빠르게 변할 수 있다. 따라서 스위치 구동 회로에는 독립된 절연 전압이 필요하다.
종래의 스위칭 구동 회로에 공급되는 절연 전압원은 절연형 변압기를 사용한 DC/DC 컨버터를 통해 공급된다. 여기에 사용되는 변압기는 1,2차측 변압기 권선(혹은 일반적인 변압기의 권선의 역할을 하는 PCB의 패턴) 사이에 변압기 코어를 사이에 두고 발생하는 기생 커패시턴스를 가지는데, 이 기생 커패시턴스는 변압기의 1차측 전압과 2차측 전압의 공통 모드 전압(Common Mode Voltage)에 의한 공통 모드 전류(Common Mode Current)가 흐르는 경로로 작용한다.
공통 모드 전류는 스위치 구동 회로에서 반도체 스위칭 소자를 구동하는 신호의 왜곡을 발생시킬 수 있다. 스위칭 신호의 왜곡은 반도체 스위칭 소자의 오동작을 야기하게 되어 반도체 스위칭 소자를 소손시킬 수 있다.
최근 전력용 반도체 기술이 발달함에 따라 SiC 반도체 스위칭 소자의 상용화가 급격히 이루어지고 있다. SiC 반도체 스위칭 소자는 기존 Si 반도체 스위칭 소자에 비하여 높은 내전압 특성 및 낮은 도통 저항 등의 특성을 가진다. 따라서 SiC 반도체 스위칭 소자는 스위칭 손실과 도통 손실 측면에서 Si 반도체 스위칭 소자에 비해 매우 좋은 특성을 갖는다.
하지만, SiC 반도체 스위칭 소자의 고속 스위칭 특성은 높은 단위시간당 전압변화량 (높은 dV/dt 특성)을 가지게 되며, 이는 SiC 반도체 소자의 구동 회로 측면에서는 앞서 언급한 1, 2차 측 권선 사이의 기생 커패시턴스 통해 공통 모드 전류가 많이 흐를 수 있다는 단점으로 나타난다.
스위치 구동 회로에서 공통 모드 전류를 줄이기 위해서는 절연형 변압기의 1,2차측 양단에 보이는 기생 커패시턴스를 최소화해야 한다. 따라서 변압기 1,2차측의 기생 커패시터를 줄이기 위한 변압기 설계에 관현 연구가 많이 발표되고 있다.
반도체 스위칭 소자를 구동하는 스위치 구동 회로에서 절연 전압을 공급하기 위한 절연형 변압기의 기생 커패시턴스를 줄이기 위한 가장 일반적인 방법은 1,2차 권선과 변압기 코어의 간격을 최대한 늘이는 것이다. 권선과 코어간의 면적을 줄이며, 1,2차 권선 간의 거리도 최대한 크게 설계하게 된다.
이러한 접근은 절연형 변압기의 크기를 증가시키는 불가피한 결과를 초래한다. 변압기의 크기의 증가는 스위치 구동 회로의 크기를 증가시키게 되며, 이는 비용과 시스템 신뢰성 측면에서 불리하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 고속 고전압 전력용 반도체 소자의 게이트 전극으로 절연성 향상 과 낮은 기생커패시턴스를 가지는 무선 전력 전송에 기반한 스위칭 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 구동 장치는 송신측 직류 전압을 무선 전력으로 변환하여 전송하는 무선 전력 송신 회로 및 상기 무선 전력 송신 회로로부터 전송되는 상기 무선 전력을 수신하고 상기 무선 전력을 정류 및 변환하여 구동 전압을 생성하며 제어 신호에 응답하여 상기 구동 전압을 스위칭 소자로 공급하는 무선 전력 수신 회로를 포함한다.
실시 예에 따라, 상기 무선 전력 송신 회로는, 상기 송신측 직류 전압을 공급하는 입력 전원, 상기 송신측 직류 전압을 송신측 교류 전압으로 변환하는 고주파 변환부 및 상기 송신측 교류 전압을 이용해 상기 무선 전력을 생성하여 송신하는 무선 전력 송신부를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 고주파 변환부와 무선 전력 송신부는 고전압 절연 케이블로 접속될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 무선 전력 송신부는, 송신측 코어 및 상기 송신측 코어에 권선되는 송신측 코일을 포함하며, 상기 송신측 코어와 상기 송신측 코일은 플러그 형상을 갖는 송신측 하우징에 의해 외부로부터 절연될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 송신측 코어는, 원기둥 형상의 코어부재 및 상기 코어부재의 일단에만 형성되며 상기 원기둥의 직경보다 큰 직경을 갖는 플랜지부재를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 무선 전력 송신부는, 상기 송신측 코일의 양단에 병렬로 접속되는 커패시터를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 무선 전력 수신 회로는, 상기 무선 전력 송신 회로로부터 전송되는 상기 무선 전력을 수신하여 수신측 교류 전압을 생성하는 무선 전력 수신부 및 상기 수신측 교류 전압을 수신측 직류 전압으로 변환하고 상기 제어 신호에 응답하여 상기 수신측 직류 전압을 상기 구동 전압으로서 상기 스위칭 소자로 공급하는 스위칭 신호 생성부를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 무선 전력 수신부는, 수신측 코어 및 상기 수신측 코어에 권선되는 수신측 코일을 포함하며, 상기 수신측 코어와 상기 수신측 코일은 소켓 형상을 갖는 수신측 하우징에 의해 외부로부터 절연될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 수신측 하우징은, 상기 무선 전력 송신 회로의 송신측 하우징이 인입될 수 있는 인입홈 및 상기 인입홈에 마주보도록 배치되며 상기 수신측 코어와 상기 수신측 코일을 수용할 수 있는 수용공간을 포함하며, 상기 수용공간에는 상기 수신측 코일에 접속되는 배선이 인출될 수 있는 홀이 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 수신측 코어는, 원기둥 형상의 코어부재 및 상기 코어부재의 일단에만 형성되며 상기 원기둥의 직경보다 큰 직경을 갖는 플랜지부재를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 무선 전력 수신부는, 상기 수신측 코일의 일단과 상기 스위칭 신호 생성부 사이에 접속되는 커패시터를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 스위칭 신호 생성부는, 상기 수신측 교류 전압을 상기 수신측 직류 전압으로 정류하는 정류부 및 상기 제어 신호에 응답하여 상기 수신측 직류 전압을 상기 스위칭 소자로 공급하는 구동 전압 스위칭부를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 정류부는 풀-브릿지 정류기로 구성될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 구동 전압 스위칭부는, 상기 제어 신호를 반전하여 상기 스위칭 소자로 공급하는 인버터를 포함하며, 상기 인버터는 상기 직류 전압을 소스 전압으로 입력받을 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 스위칭 신호 생성부는, 상기 수신측 교류 전압을 상기 수신측 직류 전압으로 정류하는 정류부, 상기 수신측 직류 전압을 변압하는 DC-DC 컨버터 및 상기 제어 신호에 응답하여 상기 변압된 수신측 직류 전압을 상기 스위칭 소자로 공급하는 신호 생성부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 구동 장치는 무선 전력 전송에 기반하여 절연성이 향상된 구동 전압을 전력용 반도체 소자의 게이트 전극으로 공급할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 구동 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스위칭 구동 장치의 제1 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 2에 도시된 송신측 하우징과 수신측 하우징을 보다 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 정류부의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 도 1에 도시된 스위칭 구동 장치의 제2 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 6은 도 1에 도시된 스위칭 구동 장치의 제3 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 7a는 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제1 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 7b는 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제1 실시예를의 구조를 보다 상세하게 나타내는 측면도이다.
도 8a는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어와 수신측 코어 간의 공극에 따른 기생 커패시턴스 변화를 나타내는 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 8b는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어와 수신측 코어 간의 공극에 따른 결합 계수(coupling coefficient) 변화를 나타내는 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 9a는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어과 수신측 코어의 직경들에 따른 기생 커패시턴스 변화를 나타내는 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 9b는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어와 수신측 코어의 직경들에 따른 결합 계수 변화를 나타내는 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 10a는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일과 플랜지부재 없이 코어부재만 있는 코어/코일(비교예) 간의 Q 팩터(quality factor) 차이를 나타내는 그래프이다.
도 10b는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일과 비교예 간의 기생 커패시턴스 차이를 나타내는 그래프이다.
도 10c는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일과 비교예 간의 결합 계수 차이를 나타내는 그래프이다.
도 11a는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일 사이의 자기장 분포를 나타낸다.
도 11b는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일 사이의 전기장 분포를 나타낸다.
도 12는 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제2 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 13는 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제3 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 14는 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제4 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 15는 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제5 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 16는 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제6 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 17는 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제7 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 18는 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제8 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 구동 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 스위칭 구동 장치(100)는 무선 전력 송신 회로(110)와 무선 전력 수신 회로(130)를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신 회로(110)는 입력 전력을 무선 전력으로 변환하여 전송할 수 있다.
무선 전력 송신 회로(110)는 입력 전원(Vin), 고주파 변환부(111) 및 무선 전력 송신부(113)를 포함할 수 있다.
입력 전원(Vin)은 입력 전력인 송신측 직류 전압을 공급하는 직류 전압원일 수 있다.
고주파 변환부(111)는 입력 전원(Vin)으로부터 공급되는 송신측 직류 전압을 교류로 변환하여 송신측 교류 전압을 생성할 수 있다.
무선 전력 송신부(113)는 고주파 변환부(111)로부터 공급되는 송신측 교류 전압을 이용해 교류 자기장을 생성하고 생성된 자기장을 이용해 전력을 무선 송신할 수 있다.
무선 전력 수신 회로(130)는 무선 전력 송신 회로(110)로부터 전송되는 자기장을 수신하고 수신된 자기장에 의한 교류 유기 전압을 정류 및 변환하여 직류 구동 전압을 생성할 수 있다. 무선 전력 수신 회로(130)는 외부로부터 공급되는 제어 신호에 응답하여 구동 전압(VDD)을 출력할 수 있다.
무선 전력 수신 회로(130)는 무선 전력 수신부(131)와 스위칭 신호 생성부(133)를 포함할 수 있다.
무선 전력 수신부(131)는 무선 전력 송신 회로(110)로부터 전송되는 무선 전력을 수신하여 수신측 교류 전압을 생성할 수 있다.
스위칭 신호 생성부(133)는 무선 전력 수신부(131)로부터 공급되는 수신측 교류 전압을 수신측 직류 전압으로 변환할 수 있다. 스위칭 신호 생성부(133)는 외부로부터 공급되는 제어 신호에 응답하여 상기 수신측 직류 전압을 구동 전압(VDD)으로 출력할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 스위칭 구동 장치의 제1 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력 송신부(113)는 송신측 코일(CI1)과 제1 커패시터(C1)를 포함할 수 있다.
설명의 편의를 위해 도 2에 도시되지는 않았으나, 도 7a 및 도 7b 등에 도시된 바와 같이, 송신측 코일(CI1)은 송신측 코어(CR1)에 권선될 수 있다.
송신측 코일(CI1)은 고주파 변환부(111)로부터 공급되는 송신측 교류 전압을 무선 전력으로 변환하여 출력한다.
제1 커패시터(C1)는 무선 전력의 주파수를 조절하기 위한 것으로서 송신측 코일(CI1) 양단에 병렬로 접속될 수 있다.
제1 커패시터(C1), 송신측 코일(CI1) 및 송신측 코어(CR1)는 이들을 감싸도록 형성된 송신측 하우징(IP)에 의해 외부와 절연될 수 있다.
송신측 하우징(IP)은 무선 전력 수신부(131)를 감싸도록 형성된 수신측 하우징(IS)에 인입될 수 있도록 플러그 형상을 가질 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 송신측 하우징과 수신측 하우징을 보다 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 송신측 하우징(IP)은 전체적으로 직육면체의 형상을 갖되, 고주파 변환부(111)와 무선 전력 송신부(113)를 접속하는 배선이 인출될 수 있는 홀(H1)이 형성될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 무선 전력 송신 회로(110), 더 나아가, 스위칭 구동 장치(100)의 절연성을 보다 향상시키기 위해 고주파 변환부(111)와 무선 전력 송신부(113)는 고전압 절연 케이블(IC)로 접속될 수 있다. 다시 말해, 고주파 변환부(111)와 무선 전력 송신부(113) 사이의 배선은 절연체로 감싸질 수 있다.
무선 전력 수신부(131)는 수신측 코일(CI2)과 제2 커패시터(C2)를 포함할 수 있다.
설명의 편의를 위해 도 2에 도시되지는 않았으나, 도 7a 및 도 7b 등에 도시된 바와 같이, 수신측 코일(CI2)은 수신측 코어(CR2)에 권선될 수 있다.
수신측 코일(CI2)은 무선 전력 송신 회로(110), 구체적으로, 송신측 코일(CI1)로부터 방사되는 무선 전력을 수신하여 수신측 교류 전압을 생성할 수 있다.
제2 커패시터(C2)는 무선 전력의 수신 대역폭을 조절하기 위한 것으로서 수신측 코일(CI2)에 직렬로, 즉, 수신측 코일(CI2)과 스위칭 신호 생성부(133) 사이에 접속될 수 있다.
제2 커패시터(C2), 수신측 코일(CI2) 및 수신측 코어(CR2)는 이들을 감싸도록 형성된 수신측 하우징(IS)에 의해 외부와 절연될 수 있다.
수신측 하우징(IS)은 송신측 하우징(IP)이 인입될 수 있도록 소켓 형상으로 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 수신측 하우징(IS)은 송신측 하우징(IP)이 인입될 수 있는 인입홈(IG) 및 인입홈(IG)에 마주보도록 배치되며 무선 전력 수신부(131)를 수용할 수 있는 수용 공간(AS)을 포함할 수 있다.
수신측 하우징(IS)의 수용공간(AS)에는 수신측 코일과 스위칭 신호 생성부(133)를 접속시키는 배선이 인출될 수 있도록 홀(H2)이 형성될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 스위칭 신호 생성부(133)는 정류부(1331)와 구동 전압 스위칭부(1333)를 포함할 수 있다.
정류부(1331)는 무선 전력 수신부(131)로부터 공급되는 수신측 교류 전압을 수신측 직류 전압으로 변환할 수 있다.
도 4은 도 2에 도시된 정류부의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 4을 참조하면, 정류부(1331)는 풀-브릿지 정류기로 구성될 수 있다.
구체적으로, 정류부(1331)는 4개의 다이오드들(D1 내지 D4)과 커패시터(Co)를 포함할 수 있다.
제1 노드(N1)의 전압이 제2 노드(N2)의 전압 보다 높을 때, 제1 다이오드(D1)와 제3 다이오드(D3)를 통해 공급되는 전류에 의해 커패시터(Co)가 충전될 수 있다.
반대로, 제2 노드(N2)의 전압이 제1 노드(N1)의 전압 보다 높을 때, 제2 다이오드(D2)와 제4 다이오드(D4)를 통해 공급되는 전류에 의해 커패시터(Co)가 충전될 수 있다.
커패시터(Co)에 충전된 전압에 의해 제3 노드(N3)와 제4 노드(N4)로 전류가 공급될 수 있다.
이와 같은 동작을 통해 정류부(1331)는 수신측 교류 전압을 수신측 직류 전압으로 변환할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 구동 전압 스위칭부(1333)는 커패시터(CDD) 및 인버터(INV)를 포함할 수 있다.
커패시터(CDD)는 구동 전압(VDD)을 저장할 수 있다. 도 2에서는 커패시터(CDD)가 정류부(1331)에 직접 접속되므로 수신측 직류 전압이 구동 전압(VDD)이 될 수 있다.
인버터(INV)는 외부로부터 공급되는 제어 신호(CS)를 반전하여 스위칭 소자(SE)로 공급한다. 이때, 인버터(INV)의 소스 전압으로 구동 전압(VDD)이 공급되므로 제어 신호(CS)에 따라 구동 전압(VDD)이 스위칭되어 스위칭 소자(SE)로 공급되는 것이다.
구체적으로, 제어 신호(CS)가 소정의 값 이하로 공급되면, 인버터(INV)의 PMOS 트랜지스터가 턴-온되고 NMOS 트랜지스터가 턴-오프되어 구동 전압(VDD)이 스위칭 소자(SE)의 게이트 전극으로 공급될 수 있다.
반대로, 제어 신호(CS)가 소정의 값 이상으로 공급되면, 인버터(INV)의 PMOS 트랜지스터가 턴-오프되고 NMOS 트랜지스터가 턴-온되어 스위칭 소자(SE)의 게이트 전극으로의 구동 전압(VDD) 공급이 차단될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 스위칭 구동 장치의 제2 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 2와 도 5는 무선 전력 수신 회로(130)의 구체적인 구조 차이를 제외하면 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
구제척으로, 도 5에 도시된 무선 전력 수신 회로(130B)는 도 2에 도시된 무선 전력 수신 회로(130A)와 비교할 때 DC-DC 컨버터(1333)를 더 포함한다.
도 5를 참조하면, DC-DC 컨버터(1333)는 정류부(1331)로부터 공급되는 수신측 직류 전압을 승압 또는 감압하여 구동 전압(VDD)을 생성할 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 스위칭 구동 장치의 제3 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 2와 도 6은 무선 전력 수신 회로(130)의 구체적인 구조 차이를 제외하면 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
구제척으로, 도 6에 도시된 무선 전력 수신 회로(130C)는 도 2에 도시된 무선 전력 수신 회로(130A)와 비교할 때 2개의 DC-DC 컨버터들(1333-1, 1333-2)를 더 포함한다.
도 6를 참조하면, DC-DC 컨버터들(1333-1, 1333-2) 각각은 정류부(1331)로부터 공급되는 수신측 직류 전압을 승압 또는 감압하여 구동 전압들(VDD1, VDD1)을 생성할 수 있다.
도 7a는 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제1 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이며, 도 7b는 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제1 실시예를의 구조를 보다 상세하게 나타내는 측면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 송신측 코어(CR1)는 코어부재(CE1)와 플랜지부재(FE1)을 포함할 수 있다.
코어부재(CE1)는 원기둥 형상이며, 실시 예에 따라, 페라이트 코어, 철심 코어 및 자성분말 코어(파우더 코어) 중에서 어느 하나로 형성될 수 있다.
플랜지부재(FE1)는 코어부재(CE1)의 일단에만 형성되며, 플랜지부재(FE1)의 직경(FD1)은 코어부재(CE1)의 직경(CD1)보다 크다. 이로 인해, 플랜지부재(FE1)는 송신측 코어(CR1)를 물리적으로 고정할 수 있으며, 기생 커패시턴스 감소, 전력 전송 효율 증가 등 다양한 전자기적 역할을 수행할 수 있다.
수신측 코어(CR2)는 코어부재(CE2)와 플랜지부재(FE2)를 포함할 수 있다.
수신측 코어(CR2)의 형상과 송신측 코어(CR1)의 형상은 구체적인 치수, 예를 들어, 직경들(FD1, FD2, CD1, CD2) 또는 각 부분의 높이들(FH1, FH2, CH1, CH2)이 서로 다른 점을 제외하고는 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 8a는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어와 수신측 코어 간의 공극에 따른 기생 커패시턴스 변화를 나타내는 시뮬레이션 결과 그래프이며, 도 8b는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어와 수신측 코어 간의 공극에 따른 결합 계수(coupling coefficient) 변화를 나타내는 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 8a와 도 8b를 참조하면, 기생 커패시턴스는 송신측 코어(CR1)와 수신측 코어(CR2)가 0.1 mm 이격되어 있을 때 1.8 pF 정도의 커패시턴스를 가지고 5mm 까지 벌어지면 약 0.5 pF 정도의 낮은 커패시턴스를 가진다.
송신측 코어와 수신측 코어를 물리적으로 분리함으로써 일반적인 변압기가 가지는 수십 pF 보다 훨씬 낮은 커패시턴스를 가지는 것을 볼 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 스위칭 구동 장치(100)는 광대역 갭(wide-bandgap) 반도체 소자를 이용하는 고주파 전력 변환 시스템에서 높은 전압 변화에 의해 발생할 수 있는 공통 모드 노이즈(common-mode noise)에 강한 특성을 가지는 것을 알 수 있다.
절연체의 절연 전압은 주파수가 증가함에 따라 감소하는데, 주파수가 10배 증가하면 절연체의 절연 전압이 약 1.3배씩 감소하며 대부분의 절연체가 100 kHz에서 10 ~ 20 kV/mm 정도, 1 MHz에서 약 5 ~ 10 kV/mm 정도의 절연전압을 갖는다.
따라서 무선 전력 전송에서 주로 사용되는 수백 kHz ~ 수 MHz 범위에서 수 kV/mm 혹은 수십 kV/mm 이상의 절연 내력을 갖는 스위칭 구동 장치(100)를 만들기 위해서는 송신측 코어(CR1)와 수신측 코어(CR2)이 1mm 이상 이격되어야 하는 것, 즉, 공극(DG)이 1mm 이상이여야 하는 것을 알 수 있다. Safety factor를 고려하면 공극(DG)이 3 ~ 5 mm 인 것이 바람직하다.
공극(DG)이 증가함에 따라 무선 전력 송신부(113)와 무선 전력 수신부(131)의 결합 계수(coupling coefficient)는 0.9에서 0.1 정도까지 감소함을 볼 수 있다. 송신측 코어(CR1)와 수신측 코어(CR2) 사이의 공극(DG)이 3mm 이격되었을 때 결합 계수는 약 0.3 정도가 되어 무선 전력 송신부(113)와 무선 전력 수신부(131)는 느슨한 결합(loosely coupled) 상태가 된다.
따라서 절연 거리 확보 및 기생 커패시턴스 감소를 위해 공극(DG)을 크게 하면 코일간의 전력 전송 효율이 급격히 감소할 수 있다.
즉, 기생 커패시턴스의 변화, 전력 전송 효율 등 무선 전력 관련 팩터들을 종합적으로 고려할 때 공극(DG)이 3 ~ 5 mm 인 것이 가장 바람직하다.
도 9a는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어과 수신측 코어의 직경들에 따른 기생 커패시턴스 변화를 나타내는 시뮬레이션 결과 그래프이며, 도 9b는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어와 수신측 코어의 직경들에 따른 결합 계수 변화를 나타내는 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 9a와 도 9b는 송신측 코어(CR1)와 수신측 코어(CR2) 간의 공극(DG)을 4 mm 로 고정하고 송신측 코어(CR1)의 코어부재(CE1)의 직경(CD1)과 수신측 코어(CR2)의 코어부재(CE2)의 직경(CD2)을 변화시키며 기생 커패시터스와 결합 계수 변화를 시뮬레이션한 결과이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 코어들(CR1, CR2)의 크기도 기생 커패시턴스와 전력 전송 효율에 영향을 미친다.
도 9a에서 X-축은 수신측 코어(CR2)의 코어부재(CE2)의 직경(CD2)이고, Y-축은 기생 커패시턴스의 크기를 나타낸다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 직경(CD2)과 기생 커패시턴스가 선형적으로 변화하며, 공극(DG)이 동일할 때 송신측 코어(CR1)와 수신측 코어(CR2)의 직경들이 작을수록 기생 커패시턴스가 감소함을 확인할 수 있다.
그러나, 도 9b에 도시된 바와 같이, 송신측 코어(CR1)와 수신측 코어(CR2)의 직경들이 작을수록 송신측 코어(CR1)와 수신측 코어(CR2)의 결합 계수도 감소한다.
따라서 송신측 코어(CR1)와 수신측 코어(CR2)의 직경들은 기생 커패시턴스와 결함 계수를 고려하여 결정되어야 한다.
시뮬레이션 결과를 종합하면, 송신측 코어(CR1)의 코어부재(CE1)의 직경(CD1)은 5~30 mm 인 것이 바람직하며, 수신측 코어(CR2)의 코어부재(CE2)의 직경(CD2)은 4~25 mm 인 것이 바람직하다.
또한, 송신측 코어(CR1)의 코어부재(CE1)의 높이(CH1)와 수신측 코어(CR2)의 코어부재(CE2)의 높이(CH2)는 3~20 mm인 것이 바람직하다.
전력 전송 효율과 목표 전송 전력을 고려할 때 송신측 코일(CI1)의 턴수는 1 ~ 20 턴이고 수신측 코일(CI2)의 턴수는 10 ~ 50턴인 것이 바람직하다.
도 10a는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일과 플랜지부재 없이 코어부재만 있는 코어/코일(비교예) 간의 Q 팩터(quality factor) 차이를 나타내는 그래프이고, 도 10b는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일과 비교예 간의 기생 커패시턴스 차이를 나타내는 그래프이며. 도 10c는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일과 비교예 간의 결합 계수 차이를 나타내는 그래프이다.
도 10a, 도 10b 및 도 10c를 참조하면, 플랜지부재들(FE1, FE2)의 유무는 Q 팩터(quality factor)와 기생 커패시턴스에는 큰 영향이 없으나 결합 계수에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명과 같이 플랜지부재들(FE1, FE2)이 존재함으로써 별도의 부작용 없이 결합 계수를 향상시킬 수 있다.
도 10a에 도시된 바와 같이 송신측 코일(CI1)의 Q 팩터(Qtx)와 수신측 코일(CI2)의 Q 팩터(Qrx)는 플랜지부재들(FE1, FE2)이 있음으로써 다소 증가하지만 큰 차이는 없다.
도 10b에 도시된 바와 같이, 기생 커패시턴스도 플랜지부재들(FE1, FE2)의 유무와 관계없이 비슷하다.
그러나, 도 10c에 도시된 바와 같이, 결합계수는 플랜지부재들(FE1, FE2)의 유무에 따라 크게 차이가 난다. 플랜지부재들(FE1, FE2)이 없는 경우 결합계수가 약 18% 정도 감소한다.
이는 전력 전달 효율이 그만큼 낮아지는 것으로서 플랜지부재들(FE1, FE2)은 전력 전달 효율을 높여주는 역할을 한다.
도 11a는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일 사이의 자기장 분포를 나타내며, 도 11b는 도 7a 및 도 7b에 도시된 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일 사이의 전기장 분포를 나타낸다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 송신측 코어(CR1)와 수신측 코어(CR2) 사이에 최대 약 1 mT 정도의 자기장이 생기는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 송신측 코어(CR1)와 수신측 코어(CR2) 사이의 강한 자기장을 통해 무선 전력 전송이 이루어진다.
송신측 코어(CR1)와 수신측 코어(CR2) 사이의 전기장을 구해보면 송신측 코어(CR1)와 수신측 코어(CR2) 사이에 최대 약 40kV/m = 40V/mm 정도로 낮은 전기장이 형성되는 것을 볼 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 구동 장치(100)는 절연 파괴 측면에서 어떤 문제도 없을 것으로 예상된다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭 구동 장치(100)는 낮은 기생 커패시턴스, 높은 전송 효율, 낮은 절연 파괴 가능성을 가져 높은 전압 변화를 갖는 전력 변환 시스템의 게이트 드라이버용 전원으로 적합함을 알 수 있다.
송신측 코어(CR1)와 수신측 코어(CR2)는 도 6에 도시된 바와 같이 플랜지부재가 있는 원기둥 코어인 것이 가장 바람직하나, 다른 형태로도 구현될 수 있다.
예를 들어, 도 12 내지 도 18과 같이 다양한 형태로도 구현 가능하다.
도 12는 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제2 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 12를 참조하면, 사각 코어(CR3)와 직육면체 기둥에 플랜지부재가 형성된 코어(CR4)를 이용해 무선 전력 송신부(113)와 무선 전력 수신부(131)를 구성할 수 있다.
도 13은 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제3 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 13을 참조하면, U자형 코어들(CR5, CR6)를 이용해 무선 전력 송신부(113)와 무선 전력 수신부(131)를 구성할 수 있다.
도 14는 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제4 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 14를 참조하면, T자형 코어(CR7)와 U자형 코어(CR8)을 이용해 무선 전력 송신부(113)와 무선 전력 수신부(131)를 구성할 수 있다.
도 15는 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제5 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 15를 참조하면, I자형 코어(CR9)와 U자형 코어(CR10)를 이용해 무선 전력 송신부(113)와 무선 전력 수신부(131)를 구성할 수 있다.
도 16은 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제6 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 16을 참조하면, POT형 코어들(CR11, CR12)을 이용해 무선 전력 송신부(113)와 무선 전력 수신부(131)를 구성할 수 있다.
도 17은 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제7 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 17을 참조하면, E자형 코어들(CR13, CR14)을 이용해 무선 전력 송신부(113)와 무선 전력 수신부(131)를 구성할 수 있다.
도 18은 송신측 코어/코일과 수신측 코어/코일의 제8 실시예를 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 18을 참조하면, I자형 코어(CR15)와 E자형 코어(CR16)을 이용해 무선 전력 송신부(113)와 무선 전력 수신부(131)를 구성할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100; 스위칭 구동 장치
110; 무선 전력 송신 회로
111; 고주파 변환부
113; 무선 전력 송신부
130; 무선 전력 수신 회로
131; 무선 전력 수신부
133; 스위칭 신호 생성부
1331; 정류부
1333; 구동 전압 스위칭부

Claims (15)

  1. 송신측 직류 전압을 무선 전력으로 변환하여 전송하는 무선 전력 송신 회로; 및
    상기 무선 전력 송신 회로로부터 전송되는 상기 무선 전력을 수신하고 상기 무선 전력을 정류 및 변환하여 구동 전압을 생성하며 제어 신호에 응답하여 상기 구동 전압을 스위칭 소자로 공급하는 무선 전력 수신 회로를 포함하되,
    상기 무선 전력 수신 회로는,
    상기 무선 전력 송신 회로로부터 전송되는 상기 무선 전력을 수신하여 수신측 교류 전압을 생성하는 무선 전력 수신부; 및
    상기 수신측 교류 전압을 수신측 직류 전압으로 변환하고 상기 제어 신호에 응답하여 상기 수신측 직류 전압을 상기 구동 전압으로서 상기 스위칭 소자로 공급하는 스위칭 신호 생성부를 포함하고,
    상기 무선 전력 수신부는,
    수신측 코어; 및
    상기 수신측 코어에 권선되는 수신측 코일을 포함하며,
    상기 수신측 코어와 상기 수신측 코일은 소켓 형상을 갖는 수신측 하우징에 의해 외부로부터 절연되되,
    상기 수신측 하우징은,
    상기 무선 전력 송신 회로의 송신측 하우징이 인입될 수 있는 인입홈; 및
    상기 인입홈에 마주보도록 배치되며 상기 수신측 코어와 상기 수신측 코일을 수용할 수 있는 수용공간을 포함하며,
    상기 수용공간에는 상기 수신측 코일에 접속되는 배선이 인출될 수 있는 홀이 형성되는 스위칭 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신 회로는,
    상기 송신측 직류 전압을 공급하는 입력 전원;
    상기 송신측 직류 전압을 송신측 교류 전압으로 변환하는 고주파 변환부; 및
    상기 송신측 교류 전압을 이용해 상기 무선 전력을 생성하여 송신하는 무선 전력 송신부를 포함하는 스위칭 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고주파 변환부와 무선 전력 송신부는 고전압 절연 케이블로 접속되는 스위칭 구동 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신부는,
    송신측 코어; 및
    상기 송신측 코어에 권선되는 송신측 코일을 포함하며,
    상기 송신측 코어와 상기 송신측 코일은 플러그 형상을 갖는 송신측 하우징에 의해 외부로부터 절연되는 스위칭 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 송신측 코어는,
    원기둥 형상의 코어부재; 및
    상기 코어부재의 일단에만 형성되며 상기 원기둥의 직경보다 큰 직경을 갖는 플랜지부재를 포함하는 스위칭 구동 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신부는,
    상기 송신측 코일의 양단에 병렬로 접속되는 커패시터를 더 포함하는 스위칭 구동 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수신측 코어는,
    원기둥 형상의 코어부재; 및
    상기 코어부재의 일단에만 형성되며 상기 원기둥의 직경보다 큰 직경을 갖는 플랜지부재를 포함하는 스위칭 구동 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신부는,
    상기 수신측 코일의 일단과 상기 스위칭 신호 생성부 사이에 접속되는 커패시터를 더 포함하는 스위칭 구동 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 신호 생성부는,
    상기 수신측 교류 전압을 상기 수신측 직류 전압으로 정류하는 정류부; 및
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 수신측 직류 전압을 상기 스위칭 소자로 공급하는 구동 전압 스위칭부를 포함하는 스위칭 구동 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 정류부는 풀-브릿지 정류기로 구성되는 스위칭 구동 장치.
  14. 송신측 직류 전압을 무선 전력으로 변환하여 전송하는 무선 전력 송신 회로; 및
    상기 무선 전력 송신 회로로부터 전송되는 상기 무선 전력을 수신하고 상기 무선 전력을 정류 및 변환하여 구동 전압을 생성하며 제어 신호에 응답하여 상기 구동 전압을 스위칭 소자로 공급하는 무선 전력 수신 회로를 포함하되,
    상기 무선 전력 수신 회로는,
    상기 무선 전력 송신 회로로부터 전송되는 상기 무선 전력을 수신하여 수신측 교류 전압을 생성하는 무선 전력 수신부; 및
    상기 수신측 교류 전압을 수신측 직류 전압으로 변환하고 상기 제어 신호에 응답하여 상기 수신측 직류 전압을 상기 구동 전압으로서 상기 스위칭 소자로 공급하는 스위칭 신호 생성부를 포함하고,
    상기 스위칭 신호 생성부는,
    상기 수신측 교류 전압을 상기 수신측 직류 전압으로 정류하는 정류부; 및
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 수신측 직류 전압을 상기 스위칭 소자로 공급하는 구동 전압 스위칭부를 포함하되,
    상기 구동 전압 스위칭부는,
    상기 제어 신호를 반전하여 상기 스위칭 소자로 공급하는 인버터를 포함하며,
    상기 인버터는 상기 직류 전압을 소스 전압으로 입력받는 스위칭 구동 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 신호 생성부는,
    상기 수신측 교류 전압을 상기 수신측 직류 전압으로 정류하는 정류부;
    상기 수신측 직류 전압을 변압하는 DC-DC 컨버터; 및
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 변압된 수신측 직류 전압을 상기 스위칭 소자로 공급하는 신호 생성부를 포함하는 스위칭 구동 장치.
KR1020200057336A 2019-05-14 2020-05-13 고속 고전압 전력용 반도체 소자를 구동하기 위한 절연성이 향상된 스위칭 구동 장치 KR102401160B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20190056103 2019-05-14
KR1020190056103 2019-05-14

Publications (3)

Publication Number Publication Date
KR20200131765A KR20200131765A (ko) 2020-11-24
KR102401160B1 true KR102401160B1 (ko) 2022-05-24
KR102401160B9 KR102401160B9 (ko) 2024-02-16

Family

ID=73679911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200057336A KR102401160B1 (ko) 2019-05-14 2020-05-13 고속 고전압 전력용 반도체 소자를 구동하기 위한 절연성이 향상된 스위칭 구동 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102401160B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102645882B1 (ko) * 2022-05-02 2024-03-08 서울시립대학교 산학협력단 멀티레벨 무선 전력 전송 시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101756677B1 (ko) * 2016-03-24 2017-07-11 (주) 세노텍 무선충전용 매트릭스 코어 및 이를 이용한 무선충전시스템

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5732307B2 (ja) * 2011-04-22 2015-06-10 矢崎総業株式会社 共鳴式非接触給電システム
KR102142017B1 (ko) * 2013-06-05 2020-08-06 삼성전자주식회사 무선 충전에서의 수신기 검출을 위한 로드 변화 발생 방법 및 무선 전력 수신기

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101756677B1 (ko) * 2016-03-24 2017-07-11 (주) 세노텍 무선충전용 매트릭스 코어 및 이를 이용한 무선충전시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR102401160B9 (ko) 2024-02-16
KR20200131765A (ko) 2020-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101682264B (zh) 多输出同步反激变换器
US7123123B2 (en) High-frequency power transformer
US8054152B2 (en) Transformer
US8374000B2 (en) Interleaved flyback converter device with leakage energy recycling
CN110875688B (zh) 用于降低共模噪声的电压转换器及其方法
CN109962619B (zh) 功率变换装置
WO2018147221A1 (ja) 直流電源装置
US9287035B2 (en) Flyback converter using coaxial cable transformer
KR102401160B1 (ko) 고속 고전압 전력용 반도체 소자를 구동하기 위한 절연성이 향상된 스위칭 구동 장치
KR20120028091A (ko) 부스트 컨버터
WO2011124761A2 (en) Arrangement and method for reducing capacitive current
CN111937286B (zh) Llc谐振转换器
Anurag et al. A gate driver design for medium voltage silicon carbide power devices with high dv/dt
US10797604B1 (en) LLC resonant converter
EP4162778B1 (en) Electronic circuit with isolation
US9490057B2 (en) Integrated magnetic module
US20200286679A1 (en) Reinforced insulation transformer and design method thereof
EP4310870A1 (en) Power conversion device
EP3572846A1 (en) High power transformer and transmitter for geophysical measurements
CN220873382U (zh) 无y电容变压器及开关电源电路
CN221281883U (en) Transformer and voltage conversion device
Gomez et al. Three phase dual active bridges with integrated series inductance using 10-kV SiC MOSFETs for medium-voltage grid applications
Li et al. Design and Optimization of High Performance Gate Driver for Medium-Voltage SiC Power Modules
Gomez Jimenez et al. Three Phase Dual Active Bridges with Integrated Series Inductance using 10-kV SiC MOSFETs for Medium Voltage Grid Applications
Jafari et al. Enhanced-DAB Converter: Comprehensive Design Evaluation

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]