KR19980028346A - 풀 브릿지 dc/dc 컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 종래와는 달리 별도의 포화 리액터나 능동소자를 사용하지 않고 2차측의 수동소자만으로써, 소수 캐리어(carrier)소자로 구성되는 스위칭소자에 대해서도 영전압/영전류 스위칭이 가능하도록 한 풀 브릿지 DC/DC 컨버터의 영전압/영전류스위칭을 위한 회로에 관한 것으로서, 본 발명이 설치된 풀 브릿지 DC/DC 컨버터가, 풀 브릿지의 스위치(S1,S2,S3,S4)의 개폐동작에 따라 1차측의 전류와 전압을 2차측과 3차측에 유도하는 변압기(T), 2차측에서 전류를 일방향으로 흐르도록 하는 풀 브릿지를 구성하는 다이오드(D1, D2, D3, D4), 2차측의 출력필터(LO,CO) 및 인가된 부하(RO)와 본 발명에 다른 구성요소로서 상기 변압기(T)의 3차측에 연결되어 전류를 정류하는 풀 브릿지 정류기(BD100), 상기 정류기(BD100)의 출력단과 접지사이에 연결되는 캐패시터(C100), 상기 정류기(BD100)의 출력단과 2차측의 출력단사이에 연결되는 다이오드(D100)를 도함하여 구성되도록 하여 영전압/영전류 스위칭을 이루게 함으로써, 본 발명에 다른 회로가 설치되는 풀 브릿지 DC/DC 컨버터는 포화 리액터와 같은 손실성 부품이나 능동소자와 같은 고가의 부품을 포함하지 않도록 하여 저원가로 구현할 수 있도록 하고, 또한 대용량화가 용이해서 대용량 고주파 스위칭의 DC/DC 컨버터 분야에서도 널리 사용될 수 있도록 하는 매우 경제적이고 유용한 발명인 것이다.

Description

풀 브릿지 DC/DC컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로
본 발명은 풀 브릿지( Full-Bridge ) DC/DC컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래와는 달리 별도의 포화 리액터나 능동소자를 사용하지 않고 2차측의 수동소자만을 사용하여 소수 캐리어(carrier)소자로 구성되는 스위칭소자에 대해서도 영전압/영전류 스위칭이 가능하도록 한 풀 브릿지 DC/DC 컨버터의 영전압/영전류 소위칭을 위한 회로에 관한 것이다.
전력용 반도체소자의 스위칭 동작에서는 전압과 전류가 소자에 따라 일정한 지연과 기울기를 가지고 변화하기 때문에 스위치를 단락(이하, 턴온(Turn-On)이리 함 ) 또는 개방( 이하, 턴오프(Turn-Off)라 함 )시키게 되면 스위치에 전압과 전류가 동시에 가해지는 구간이 발생하게 되며 따라서, 이 구간동안에는 전압과 전류의 곱에 해당하는 스위칭의 전력손실이 발생하게 된다. 특히, 절연게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT : Insulated Gate Bipolar Transistor )나 게이트 턴오프 사이리스터(GTO : Gate Turn Off Thyristor)와 같은 소자는 도 6에서 보는 바와 같이 턴오프시에 꼬리(tai1)전류가, 스위치의 양단에 전압이 충분히 가해진 후에도 일정구간( 'L'로 표시된 구간 )동안 흐르기 때문에 턴오프시의 스위칭손실이 매우 크다.
상기와 같은 스위칭손실은 소자가 개폐되는 주파수에 비례해서 증가하기 때문에 소자의 최대 스위칭 주파수를 제한하는 요소가 된다. 따라서, 이러한 특성을 갖는 소자들의 스위칭손실을 줄이고 고주파의 스위칭을 가능하게 하려면 도7의 a와 같은 영전압 스위칭이나 도7의 b와 같은 영전류 스위칭의 방법을 사용하여야 한다. 영전압 스위칭은 스위칭소자와 역병렬로 연결된 다이오드가 환류전류에 의해 도통되어 스위칭소자 양단의 전압이 영이 된 후 턴온하게 되면 도7의 a에서 보는 바와 같이 스위칭에 따른 전력손실은 완전히 제거된다.
그러나, 스위칭소자가 턴오프할 때는 도 6의 하드스위칭(Hard-Switching)의 경우와 같아서 손실이 줄어들지 않는다. 이러한 손실을 제거하기 위해 스위칭소자의 양단에 스너버(snubber) 캐패시터(capacitor)를 연결하면 도 7의 b에서 보는 바와 같이 전압증가 속도가 저하되어 전류가 감소하는 구간동안의 전력손실은 줄어들게 된다.
영전류 스위칭은 도7의 b에서 보는 바와 같이 스위칭소자에 흐르는 전류가 영일 때 스위칭소자를 턴오프하게 되는 데, 이 때는 꼬리전류를 형성하는 축적된 소수 캐리어가 모두 사리진 뒤이므로 턴오프에 의한 전력손실은 발생하지 않게 되는 것이다. 그러나, 턴온시에는 일반적으로 도 6의 하드스위칭과 같아서 다이오드의 역회복 시간에 의한 손실이 있으나 풀 브릿지 DC/DC 컨버터에서는 다이오드가 역회복되는 경우가 발생하지 않기 때문에 턴온할 때도 손실은 거의 발생하지 않는다. 따라서, 풀 브릿지 DC/DC 컨버터에 있어서는 영전류 스위칭이 영전압 스위칭보다 약간 유리함을 알 수 있다.
현재, 대용량 고주파 스위칭 용도에 영전압 스위칭의 풀 브릿지 DC/DC 컨버터가 널리 사용되고 있으나, 영전압 스위칭이 되는 부하범위가 좁아서 스위칭소자와 병렬로 큰 스너버 캐패시터를 연결할 수가 없으므로 절연게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)나 게이트 턴오프 사이리스트(GTO)와 같은 소수 캐리어 소자를 사용하여 고주파 스위칭을 하는 데는 스위칭손실에 따른 어려움이 많다.
이러한 문제를 해결하기 위해 절연게이트 바이폴라 트랜지스터나 게이트 턴오프 사이리스트와 같은 소수 캐리어 소자에 대해서도 고주파 스위칭이 가능하도록 한 도 5와 같은 영전압 스위칭과 영전류 스위칭이 혼합된 풀 브릿지 DC/DC 컨버터들이 제안되어 사용되고 있다.
도 5의 풀 브릿지 DC/DC컨버터에서는, 1차측의 왼쪽 레그(S1,S3)는 영전압 스위칭을 수행하고, 오른쪽 레그(S2,S4)는 영전류 스위칭을 넓은 부하범위에서 수행하여 절연게이트 바이폴라 트랜지스터나 게이트 턴오프 사이리스터와 같은 턴 오프시 꼬리전류 특성을 갖는 소자들에 대해서도 고주파 스위칭이 가능하게 되며 환류모드시에는 2차측 전류가 1차측을 통해서 환류하지 않고 2차측 정류소자(D1,D2,D3,D4)를 통해서 환류하기 때문에 1차측 스위칭소자(S1,S2,S3,S4) 및 변압기(T)에 의한 도통손실이 감소하게 된다.
그러나, 도 5와 같이 구성되는 풀 브릿지 영전압/영전류 DC/DC 컨버터들은 각각의 문제점을 가지고 있는 바, 도 5의 a에 도시된 컨버터회로는 1차측에 포화 리액터(SR)를 포함함으로써 부가적인 전력손실과 포화 리액터(SR)를 냉각시켜야 하는 문제점이 있는 것이며, b에 도시된 컨버터회로는 2차측 회로에 능동소자가 포함됨으로써 원가가 상승되는 문제점 및 이 능동소자를 제어하기 위한 별도의 제어회로가 필요한 문제점이 있는 것이며, c에 도시된 컨버터회로는 비록 수동소자만을 포함하고 있지만 변압기(T)의 누설 인덕턴스(inductance)와 보조회로부(10)대의 캐패시터와의 공진에 의해 2차측의 정류기 전압(Vrec)이 정상상태의 2배 가까이 상승하여 정류기 다이오드(D1,D2,D3,D4)의 전압 스트레스를 증가시키고, 또한 공진에 의한 환류전류로 인해서 전력손실이 증가하는 문제점이 있는 것이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소시키기 위해서 창작된 것으로서, 포화 리액터와 같은 손실성 소자나 능동소자를 사용하지 않으며 또한 정류기에 높은 전압 스트레스나 환류전류에 의한 전력손실을 감소시킬 수 있는 풀 브릿지 DC/DC 컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로를 제공하는 것이며, 본 발명의 다른 몬적은, 본 발명에 따른 회로대의 용량성소지에 전류가 충전될 때, 전류에 과도한 데크가 발생하는 것을 방지하는 풀 브릿지 DC/DC 컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 풀 브릿지 DC/DC컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로의 일실시예가 설치된 풀 브릿지 DC/DC 컨버터이고,
도 2는 본 발명에 따른 풀 브릿지 DC/DC컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로의 실시예가 설치된 다양한 풀 브릿지 DC/DC 컨버터의 구성을 도시한 것이고,
도 3은 도 1 회로의 각 동작단계에 따른 등가회로를 도시한 것이고,
도 4는 도 1 회로의 각 동작단계에 따라서 발생하는 전류 및 전압파형을 주요부분만을 발췌하여 도시한 것이고,
도5는 종래의 영전압/영전류 스위칭의 풀 브릿지 DC/DC 컨버터를 도시한 것이 고,
도 6은 영전압/영전류 스위칭이 아닌 하드 스위칭(Hard Switching)지의 전류 및 전압파형을 도시한 것이고,
도 7은 영전압/영전류 스위칭지의 전류 및 전압파형을 도시한 것으로서,
a는 영전압, 스위칭지의 전류 및 전압파형이고,
b는 영전류 스위칭시의 전류 및 전압파형이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 종래의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로
100 : 본 발명에 따른 회로의 실시예 BD100 : 풀 브릿지 정류기
BD100' : 하프 브릿지 정류기 C1,C3 : 스너버 캐패시터
C100 : 캐패시터
Dl,D2,D3,D4 : 정류기를 구성하는 다이오드
D100 : 다이오드 D101 : 환류 다이오드
DS1,DS2,DS3,DS4 : 다이오드 IC: 캐패시터(C100)를 흐르는 전류
IO: 부하전류 ISW: 스위치를 흐르는 전류
IP: 1차측 전류 L100 : 코일
LO,CO: 출력필터 L1k: 누설인덕턴스
RO: 부하
S1,S2, S3,S4 : 풀 브릿지를 구성하는 스위치
SR : 포화 리액터 T : 변압기
VC: 캐패시터(C100) 양단전압 VGS: 스위치 제어전압
VSW: 스위치 양단전압 Vab: 1차측 전압
Vrec: 2차측 전압
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풀 브릿지 DC/DC 컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로는, 변압기를 포함하는 풀 브릿지 DC/DC 컨버터에 있어서, 상기 변압기의 3차 권선외 두 단자에 연결되어 3차 권선에 유도되는 전류를 정류하여 출력단자로 출력하는 정류수단, 상기 정류수단의 출력단자와 접지사이에 연결되는 수동 용량성소자 및 상기 정류수단의 출력단자와 상기 변압기의 2차측에서 정류된 전류가 출력되는 단자사이에 상기 정류수단에 의한 전류가 흐를 수 있는 방향으로 배치되어 연결되는 제 1 정류소자를 포함하여 구성되는 것과, 상기 정류수단이 풀 브릿지 정류기 또는 하프 브릿지의 정류기로서 구현되는 것에 특징이 있는 것이며, 본 발명에 따른 풀 브릿지 DC/DC 컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로는, 상기 변압기의 3차 권선과 상기 정류수단사이에 또는 상기 수동 용량성소지와 제 1 정류소자와 연결점과 상기 정류수단의 출력단자사이에 연결되는 수동유도성소지를 더 포함하여 구성되는 것에 따른 특징이 있는 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 풀 브릿지 DC/DC 컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로가 2차측에 설치되면 풀 브릿지 DC/DC 컨버터에서는 다음과 같이 영전압과 영전류의 스위칭이 이루어지게 된다.
풀 브릿지를 구성하는 진상(進相)레그(leading leg)상의 스위치와 지상(遲相)레그(lagging leg)상의 스위치는 게이트에 인가되는 개폐용 제어전압의 위상에 따라 상호 교번적으로 턴온 및 턴오프되는 데, 진상레그상의 스위치가 영전압 스위칭되는 과정은 종래의 구성에서와 동일하다. 즉, 스위치가 턴오프될 때는 병렬로 연결된 스너버 캐패시터에 의해 스위칭손실을 감소자키게 되고, 스위치의 턴온은, 상기 수동 용량성소지에 충전된 전압과 스위치에 병렬로 연결된 스너버 캐패시터에 충전된 전압이 동일레그상의 다른 스위치의 차단으로 인해 부하에 대신 전류를 공급함으로써 감소하게 되고 그에 따라 스위치 양단전압이 영이 되면서 역방향의 다이오드가 턴온되게 되는데 이 때, 즉 영전압 상대에서 이루어짐으로써 스위칭손실이 완전히 제거 된다. 지상레그의 스위치가 영전류 스위칭이 되는 과정은 상기와는 다른 방식으로 이루어지게 되는 데, 상기의 수동 용량성소자는 부하에 전류를 공급하는 파워링모드(powering mode)동안에 3차권선에 연결된 상기 정류수단을 통해 충전된 전압을, 전원으로 부터 공급되는 전력이 일시중단되는 환류모드가 시작되면서 상기 제 1 정류소자를 통해 방전하기 시작하면서 2차측에 양의 전압을 일정기간 동안 가해주게 된다. 2차측에 가해진 상기 전압은 변압기를 통해 1차측 누설 인덕턴스에 전류가 흐르는 방향의 역으로 인가됨으로써 1차측에 흐르던 전류를 급격하게 감소시키게 된다. 1차측에 흐르던 전류가 급격히 감소하여 영에 이르게 되면 지상레그상의 해당스위치는 영전류에서의 턴오프가 이루어지게 되는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 풀 브릿지 DC/DC 컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로의 일 실시예의 구성 및 작용에 대해, 상기 회로가 걸힙된 첨부된 풀 브릿지 DC/DC 컨버터의 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 풀 브릿지 DC/DC 컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로의 일 실시예가 구현된 풀 브릿지 DC/DC 컨버터를 도시한 것으로서, 풀 브릿지의 스위치(S1,S2,S3,S4)의 개폐동작에 따라 1차측의 전류와 전압을 2차측과 3차측에 유도하는 변압기(T), 2차측에서 전류를 일방향으로 흐르도록 하는 풀 브릿지 다이오드(D1,D2,D3,D4), 2차측에 인가된 출력필터(LO,CO) 및 부하(RO)와 본 발명에 따른 구성요소로서 상기 변압기(T)의 3차측에 연결되어 전류를 정류하는 풀 브릿지 정류기(BD100), 상기 정류기(BD100)의 출력단과 접지사이에 연결되는 캐패시터(C100), 상기 정류기(BD100)의 출력단과 2차측의 출력단사이에 연결되는 다이오드(D100)를 포함하여 구성되어 있다.
도 4는 상기와 같이 구성된 풀 브릿지 DC/DC 컨버터가 동작하는 과정에서 발생하는 신호의 파형을 주요부분만을 도시한 것인데,이 신호의 파형은 풀 브릿지 DC/DC 컨버터의 동작을 몇단계로 구분할 수 있음을 보여준다.
도 3은 도 4의 신호파형에 따른 구분된 동작모드에서의 DC/DC 컨버터의 등가회로를 도시한 것이다.
상기와 같이 구성된 풀 브릿지 DC/DC 컨버터의 동작설명의 편의를 위해 출력필터의 인덕터(LO)는 충분히 커서 스위칭 한주기동안 부하전류(IO)는 일정하다고 가정하고, 또한 상기 변압기(T)의 3차권선은 2차권선의 절반이하가 되도록 구성한다.
이하에서는, 상기와 같이 구성된 풀 브릿지 DC/DC 컨버터에서, 영전압 및 영전류 스위칭이 이루어지는 과정을 도 4의 각 구분된 동작모드에 따른 파형을 참조하여 단계별로 상세히 설명한다.
모드 1(M1)
1차측의 스위치(S1,S2)가 도통하여 입력단에서 출력단으로 전력이 전달되는 단계로서, 이 모드를 '파워링모드'라 한다. 상기 캐패시터(C100)는 상기 변압기(T)의 3차권선내의 누설 인덕턴스와의 공진에 의해서 충전하기 시작한다. 충전되는 전압이 입력전원 전압(VS)에 제3권선의 권선비(N3/N1)를 곱한 전압의 2배만큼 증가하게 되면 공진은 종료하게 되고 상기 정류기(BD100)내의 다이오드에는 역전압이 인가되어 전류의 흐름이 차단된다. 또한, 상기 캐패시터(C100)에 충전된 전압은 3차권선이 2차권선의 1/2이하이므로 2차권선의 출력전압보다는 낮은 값이고 따라서 상기 다이오드(D100)를 통해서 부하쪽으로 방전하지 않는다.
모드 2(M2)
상기 캐패시터(C100)에 충전된 전압은 방전루프가 형성되어 있지 않으므로 외부요인에 의한 루프가 형성될 때까지 상기 충전된 전압을 유지하게 된다.
모드 3(M3)
정해진 사이클(duty cycle)에 의해 상기 스위치(S1)가 개방되면 일정하게 흐르는 부하전류에 의해 스너버 캐패시터(C1)는 충전하기 시작하고 스너버 캐패시터(C3)는 방전하기 시작한다. 부하전류가 일정하게 흐르기 때문에 스너버 캐패시터(C1)의 전압은 선형적으로 증가하며, 따라서 상기 변압기(T)의 1차측 전압(Vab)은 선형적으로 감소한다. 종래의 영전압 스위칭에서와 같이 스너버 캐패시터(C1)의 값을 충분하게 하여 상기 턴오프되는 구간대에서의 스위치(S1) 양단전압을 영에 가깝게 유지시켜(도 7의 a참조) 스위칭손실이 거의 발생하지 않도록 할 수 있다. 이 때, 2차측의 전압(Vrec)은 1차측의 전압(Vab)이 감소하는 비율과 같은 비율로 감소하게 되는 데, 이 전압감소는 2차측의 전압이, M2단계에서 상기 캐패시터(C100)에 충전되어 유지되고 있는 전압과 같아질 때까지 진행된다.
모드 4(M4)
상기 변압기(T)의 2차측의 전압(Vrec)이 감소하는 도중 상기 캐패시터(C100)에 충전된 전압과 같아지게 되면 상기 다이오드(D100)가 도통하게 되고 2차측의 전압(Vrec)은 상기 캐패시터(C100)에 충전되어 있던 전압에서 매우 느린 속도로 방전하게 된다. 한편, 1차측의 스너버 캐패시터(C3)에서 방전되는 전압은 1차측의 누설인덕턴스에 흐르고 있던 전류에 의해서 계속해서 빠른 속도로 방전하게 되고, 따라서 1차측 전압(Vab)은 2차측이 상기 캐패시터(C100)에서 서서히 방전되고 있는 전압이 1차측으로 넘어 dhs 전압보다 낮아지게 된다, 이와 같이, 2차측 전압(Vrec)의 1차측으로 넘어온 전압이 1차측 전압(Vab)보다 큰 전압차 부분은 1차측인 누설인덕턴스에 흐르는 전류(IP)에 역방향으로 인가되어 1차측의 전류를 급격하게 감소시키게 된다.
출력필터의 인덕터(LO)를 통해 흐르는 전류가 일정하기 때문에, 1차측에서 감소하는 전류의 양만큼 2차측의 상기 캐패시터(C100)에서 상기 다이오드(Dl00)를 통해 전류가 공급되고 이에 따라 상기 캐패시터(C100)의 전압은 M3 단계에서보다는 빠른 속도로 감소하기 시작하며, 1차측의 스너버 캐패시터(C3)의 전압이 완전히 영이 될 때까지 상기 과정이 진행된다.
모드 5(M5)
감소하던 스너버 캐패시터(C3)의 전압이 영이 되면, 스위치(S3)에 역방향으로 연결된 다이오드(DS3)가 도통하게 되고, 따라서 스위치(S3)의 양단전압은 영이 되며 영전압 스위칭이 이루어지게 된다. 이 단계는, 1차측에 흐르는 전류(IP)가 2차측에서 1차측으로 넘어와 역방향으로 인가되는 전압에 의해 빠른 속도로 계속해서 감소하여 영이 될 때까지 진행한다.
모드 6(M6)
1차측의 전류(IP)가 영이 되었으므로 스위치(S2)는 영전류에서 턴오프할 수 있게 된다. 이 때는 1차측에서 공급되는 전류가 없으으로 2차측의 상기 캐패시터(C100)가 전 부하전류를 공급하게 되고, 상기 캐패시터(C100)의 전압이 완전히 방전하여 영이 될 때까지 이 단계가 진행된다
모드 7(M7)
2차측의 상기 캐패시터(C100)의 전압이 완전히 방전되면, 부하전류(IO)는 2차측의 풀 브릿지 다이오드를 통해 환류(D2-D4, D3-D1)하게 된다.
모드 8(M8)
스위치(S2)에는 전류가 흐르지 않는 상태이므로 영전류상태에서 턴오프되며 스위치(S4)가 턴온되어 전류의 루프를 새로이 형성할 때까지 데드타임(dead time)이 된다.
모드 9(M9)
스위치(S4)가 턴온되면서 환류모드가 끝나게 된다. 스위치(S4)의 턴온과정도, 1차측의 누설 인덕턴스 때문에 전류가 급격하게 변할 수 없으므로 영전류의 상태에서 이루어지게 된다. 1차측의 스위치(S4,S3)를 통해 전류공급 루프가 형성되었으므로 전류가 선형적으로 증가하게 되며 이 전류는 2차측으로 유도되어 2차측의 풀 브릿지 다이오드(D3-D4)를 통해 정류되어 부하쪽으로 흐르게 된다.
2차측의 전압(Vrec)은 2차측으로 유도된 전류가 직전의 환류되고 있던 부하전류보다 커질 때까지는 영인 상태로 유지되다가 값이 커지는 순간에 1차측 전압의 권선비(N2/N1)에 해당하는 값으로 증가하게 된다.
본 발명에 따른 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로가 설치된 풀 브릿지DC/DC 컨버터의 일 실시예는 지금까지 설명한 동작단계에 따라, 진상레그의 스위치(S1,S3)는 영전압 스위칭이 이루어지게 되고(M3 : 턴오프, M5 : 턴온 ), 지상레그의 스위치(S2,S4)는 역전류 스위칭이 이루어지게 된다.(M8 : 턴오프, M9 : 턴온 )
도 2는 본 발명에 따른 풀 브릿지 DC/DC컨버터외 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로의 실시예가 적용된 다양한 풀 브릿지 DC/DC컨버터를 도시한 것으로서, a는 변압기(T)의 2차측과 3차측에 모두 하프 브릿지(Half-Bridge)의 정류기를 사용한 구성이고, b는 2차측에는 하프 브릿지 정류기를, 3차측에는 풀 브릿지 정류기를 사용한 구성이며, c는 2차측에는 풀 브릿지 정류기를, 3차측에는 하프 브릿지 정류기를 사용한 구성이고, d는 정류기 구성은 b와 같으나, 접지에서 2차측 출력방향으로 연결되어 있는 환류 다이오드(D101)와 정류기(BD100)의 출력단과 캐패시터(C100)사이에 연결되는 코일(L100)을 더 포함하여 구성되는 것이 다르다. 또한, 도 2에서 보는 바와 같이, 하프 브릿지 정류기를 사용하여 전류를 정류하는 구성인 경우에는 2차측의 회로와 본 발명에 따른 영전압/영전류를 위한 회로의 접지는 변압기(T)의 2차측과 3차측의 중립단자에 각각 연결된다.
상기와 같이 구성되는 각각의 실시예는 전류를 정류하는 정류기와 그에 따른 결선방식만이 상이할 뿐 그 동작은 도 1의 실시예의 동작과 모두 동일한 단계에 따라 이루어지게 된다. 다만, 도 2의 d에 포함되어 있는 환류 다이오드(D101)는, 도 2의 a와 b에서와 같이 2차측에 하프 브릿지 정류기를 사용하는 경우에 환류모드(모드 7(M7))시에 도통하게 되어 환류전류가 2차측 권선을 통해 흐르는 대신 상기 환류 다이오드(D101)를 통해 흐르게 함으로써, 발생하는 도통손실을 줄이는 작용을 하게 되고, 상기 코일(L100)은 파워링모드(모드1(M1))에서 상기 캐패시터(C100)에 충전되는 전압의 피크(peak)값을 제한함으로써, 상기 캐패시터(C100)에 전압 스트레스를 주지않도록 하는 점이 다른 실시예와 다를 뿐이다. 또한, 상기와 같은 작용을 하는 코일(L100)은 도 2의 d와 같이 연결되는 대신, 변압기(T)의 3차권선과 정류기(BD100)사이에 직렬로 연결되어도 동일한 작용을 하게 된다.
상기와 같이 구성되어 작용하는 본 발명에 따른 풀 브릿지 DC/DC 컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로는, 포화 리액터와 같은 손실성 부품이나 능동 소자와 같은 고가의 부품을 포함하지 않으며 또한 회로가 간단하기 때문에 영전압/영전류 스위칭의 풀 브릿지 DC/DC 컨버터를 보다 저원가로 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 대용량화가 용이해서 대용량 고주파 스위칭의 DC/DC 컨버터 분야에서도 널리 이용될 수가 있는 매우 경제적이고 유용한 발명인 것이다.

Claims (4)

  1. 변압기를 포함하는 풀 브릿지 DC/DC 컨버터에 있어서, 상기 변압기의 3차 권선의 두 단자에 연결되어 3차 권선에 유도되는 전류를 정류하여 출력단자로 출력하는 정류수단, 상기 정류수단의 출력단자와 접지사이에 연결되는 수동 용량성소자 및 상기 정류수단의 출력단자와 상기 변압기의 2차측에서 정류된 전류가 출력되는 단자사이에 상기 정류수단에 의한 전류가 흐를 수 있는 방향으로 배치되어 연결되는 제 1 정류소자를 포함하여 구성되는 풀 브릿지 DC/DC컨버터외 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 정류수단은 4개의 다이오드로 구성되는 풀 브릿지(Full Bridge) 정류기로서, 제 1 및 제 2 다이오드는 상기 출력단자와 상기 변압기의 3차 권선의 두단자사이에 상기 각단자에서 전류가 유출될 수 있는 방향으로 배치되어 각각 연결되고, 제 3 및 제 4 다이오드는 접지와 상기 변압기의 3차 권선의 두단자사이에 상기 각단자로 전류가 유입될 수 있는 방향으로 배치되어 연결되는 것을 특징으로 하는 풀 브릿지 DC/DC컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 정류수단은 2개의 다이오드로 구성되는 하프 브릿지(Half Bridge) 정류기로서, 제 1 및 제 2 다이오드는 상기 출력단자와 상기 변압기의 3차 권선의 비중립 두단자에 상기 각 단자에서 전류가 유출될 수 있는 방향으로 배치되어 각각 연결되고, 상기 변압기의 3차권선의 중립단자는 접지에 연결된 것을 특징으로 하는 풀 브릿지 DC/DC컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 수동 용량성소지와 제 1 정류소자의 연결점과 상기 정류수단의 출력단자사이에 연결되는 수동 유도성소자를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 풀 브릿지 DC/DC컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로.
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