KR20020074245A - High efficiency soft-switching AC-DC boost converter using coupled inductor and energy recovery circuit having power factor correction function - Google Patents

High efficiency soft-switching AC-DC boost converter using coupled inductor and energy recovery circuit having power factor correction function Download PDF

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KR20020074245A
KR20020074245A KR1020010013999A KR20010013999A KR20020074245A KR 20020074245 A KR20020074245 A KR 20020074245A KR 1020010013999 A KR1020010013999 A KR 1020010013999A KR 20010013999 A KR20010013999 A KR 20010013999A KR 20020074245 A KR20020074245 A KR 20020074245A
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김윤호
박경수
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주식회사 파웰
김윤호
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Abstract

PURPOSE: A high efficiency soft switching AC-DC booster converter is provided to significantly reduce electromagnetic interference by reducing stresses of blocking diode, while reducing harmonic distortion. CONSTITUTION: A high efficiency soft switching AC-DC booster converter comprises a booster inductor(Lb) for receiving a DC voltage through a primary coil, and which has a secondary coil operating as a voltage source; a leakage inductor(LL) connected to the secondary coil of the booster inductor, and which limits the current being applied from the secondary coil; an auxiliary switching element(Q2) connected to the secondary coil of the booster inductor through the leakage inductor, and zero-current switched by the current limitation of the leakage inductor; a main switching element(Q1) which is zero-voltage switched when the current flowing by the switching operation of the auxiliary switching element reaches the current flowing at the primary coil of the booster inductor; and a blocking switching element which is switched during turn-off of the main switching element, such that the current flowing through the main switching element charges a resonance capacitor and provides a current path.

Description

역률 보정기능을 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생 회로를 사용한 고 효율 소프트 스위칭 교류-직류 승압 컨버터{High efficiency soft-switching AC-DC boost converter using coupled inductor and energy recovery circuit having power factor correction function}High efficiency soft-switching AC-DC boost converter using coupled inductor and energy recovery circuit having power factor correction function}

본 발명은 소프트 스위칭 교류-직류 승압(Boost) 컨버터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 역률 보정(Power Factor Correction : PFC)회로를 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생 회로를 사용하여 새로운 고 효율 소프트 스위칭 AC-DC 승압(Boost) 컨버터로써 보다 단순한(simpler) 회로구성으로 스위칭 노이즈(Switching noise)에 의한 전자파 장해(EMI) 및 고조파 왜곡(Harmonic Distortion)과 스위칭 손실을 최소화할 수 있도록 하고, 적은 비용으로 시스템의 크기를 소형, 경량화 하면서 고 신뢰성을 갖출 수 있도록 하는 역률 보정기능을 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생 회로를 사용한 고 효율 소프트 스위칭용 교류-직류 승압 컨버터에 관한 것이다.The present invention relates to a soft switching AC-DC boost converter, and more particularly to a novel high efficiency soft switching AC-DC using a coupled inductor and an energy regeneration circuit with a power factor correction (PFC) circuit. Booster converter allows simpler circuit configuration to minimize EMI and harmonic distortion and switching losses due to switching noise and to reduce system size at a low cost The present invention relates to an AC-DC boost converter for high efficiency soft switching using a coupled inductor and an energy regenerative circuit having a power factor correction function that enables a compact, lightweight and high reliability.

종래, 집적회로(IC)나 고집적회로(LSI) 등의 반도체 소자를 사용하는 컴퓨터, 전자계산기, 통신기기, 음향·영상 기기 및 의료장비 등에서는 동작 전원으로서 여러 종류의 저전압 고품질을 갖는 직류 전원이 요구되고 있다.Background Art Conventionally, a computer, an electronic calculator, a communication device, an audio / video device, and a medical device using a semiconductor device such as an integrated circuit (IC) or an integrated circuit (LSI) has a DC power source having various kinds of low voltage and high quality as an operating power source. It is required.

이러한 고품질의 직류 전력을 각 기기에 공급하기 위해서는 상용 교류 전압을 원하는 직류 전압으로 정류하여야 하는데, 도 1과 같이 라인필터(LFT)(Line Filter), 브리지 다이오드(BD) 그리고 L-C필터를 사용하면 원가가 절감되는 점이 있다.In order to supply such high-quality DC power to each device, the commercial AC voltage must be rectified to a desired DC voltage. As shown in FIG. 1, when using a line filter (LFT), a bridge diode (BD), and an LC filter, the cost is reduced. There is a point to be reduced.

하지만, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 이 정류방식은 상용 교류입력전압의 첨두치 부근에서만 전류가 흐르기 때문에 입력전류 파형이 펄스형태로 되어 많은 고조파 왜곡(Harmonic Distortion : HD)을 발생되는 불리함이 있다.However, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, since the current flows only near the peak value of the commercial AC input voltage, the input current waveform is in the form of a pulse, which generates a large amount of harmonic distortion (HD). There is a ham.

따라서 역률이 낮으면 전원선의 효율이 떨어지고, 고조파가 많으면 주변의 다른 전자 시스템에 악영향을 주어서 오동작을 일으키게 하는 원인이 된다.Therefore, if the power factor is low, the efficiency of the power line decreases, and if there are many harmonics, it may adversely affect other electronic systems nearby, causing a malfunction.

한편, 이러한 저역률, 고조파에 대한 규제가 강화되어 있고, 이를 규제하기 위한 법규가 1982년도에 국제 표준 IEC(International Electrotechnical Commission)에서 만들어졌으며, 대표적인 것이 600W 이하의 용량을 위한 IEC 555-2, 이보다 높은 용량을 위한 IEC 519 등이다. 이러한 법규는 1995년도에 IEC 100-3-2로 개정되었는 바, 그 IEC 1000-3-2 중에서 600W 이상의 스위칭 전원장치Class D에 대한 고조파 제한치를 나타낸다. 미국이나 유럽연합에서는 이미 IEC 표준을 채택하여 고조파 규제를 하고 있으며, 우리나라의 경우에도 아직은 고고파 규제를 하고 있지 않지만, 조만간 IEC 표준을 채택할 것으로 예상되기 때문에 노이즈 및 고조파를 저감하기 위한 연구가 활발하게 이루어질 것으로 예상된다On the other hand, the regulation of low power factor and harmonics is strengthened, and a regulation to regulate it was made in 1982 by the international standard IEC (International Electrotechnical Commission), and the representative is IEC 555-2, which is smaller than 600W. IEC 519 for higher capacities. These regulations were amended to IEC 100-3-2 in 1995 and represent the harmonic limits for Class D switching power supplies of 600 W and higher in IEC 1000-3-2. The United States and the European Union have already adopted the IEC standard to regulate harmonics, while Korea has not yet regulated the harmonics, but research to reduce noise and harmonics is active because it is expected to adopt the IEC standard in the near future. Is expected to come true

이러한 문제의 개선 및 극복을 위해서 고역률의 교류-직류 컨버터 회로(Power Factor Correction AC-DC Circuit)가 다양하게 제안되어 적용되고 있는 추세이다. 하지만, 이들 대부분의 교류-직류 컨버터회로는 하드 스위칭(Hard Switching)을 이용한 컨버터 회로가 채용되고 있어서 입력 단위 역률(Unity Power Factor)의 제어가 가능하고, 입력 전류를 정현 파형으로 만들 수 있지만, 여전히고조파에 따른 파형 왜곡, 스위칭 노이즈에 의한 전자파 장해(EMI)와 스위칭 손실 등의 문제점이 있다.In order to improve and overcome this problem, a variety of high power factor AC-DC converter circuits have been proposed and applied. However, most of these AC-DC converter circuits employ a hard switching converter circuit, so that the unity power factor can be controlled and the input current can be made into a sinusoidal waveform. There are problems such as waveform distortion due to harmonics, electromagnetic interference (EMI) and switching loss due to switching noise.

특히, 정보통신 기기나 컴퓨터 기기 또는 의료장비 등에 적용된 전원 시스템에서는 소형 경량을 요하면서 고효율을 갖는 역률보정 회로(Power Factor Correction; PFC) 또는 스위치모드 파워 서플라이(Switch-Mode Power Supply : SMPS) 시스템에 대한 요구가 급격히 증가하고 있는 바, 현재 사용되고 있는 하드 스위칭인 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation : PWM) 방식의 역률 보정 회로 컨버터는 스위칭 주파수를 증가시키면 인덕터, 변압기 및 커패시터(Capacitor)의 크기와 무게를 줄일 수 있지만, 스위칭 소자에 대한 스위칭 손실은 스위칭 주파수에 비례하므로 손실이 증가한다는 문제점을 갖고 있다.In particular, power systems applied to information and communication devices, computer devices, and medical devices require small, light weight, high efficiency power factor correction (PFC) or switch-mode power supply (SMPS) systems. As the demand for power is rapidly increasing, the power factor correction circuit converter of the pulse width modulation (PWM) method, which is currently used hard switching, increases the size and weight of the inductor, transformer, and capacitor by increasing the switching frequency. Although it can be reduced, the switching loss for the switching element is proportional to the switching frequency, so the problem is that the loss increases.

이에, 보다 단순한 회로구성으로도 스위치의 스위칭 손실을 최소화시키면서 컨버터를 고주파로 동작시켜도 고 효율의 전력밀도를 갖는 고 역률 컨버터의 개발에 대한 요구가 날로 증가하고 있는 추세이다.Therefore, even with a simpler circuit configuration, the demand for the development of a high power factor converter having high power density with high efficiency even when the converter is operated at a high frequency while minimizing switching loss of the switch is increasing day by day.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 하드 스위칭 PWM 교류-직류 승압 컨버터에 작은 수의 회로소자만을 적용하여 스위칭소자가 영 전압 스위칭(Zero-Voltage Switching) 및 영 전류 스위칭(Zero-Current Switching)이 가능하도록 함과 더불어, 스위칭소자의 스위칭 손실 및 고조파의 발생이 최소화되는 소프트 스위칭이 실현될 수 있도록 하는 역률 보정기능을 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생 회로를 사용한 고 효율 소프트 스위칭 교류-직류 승압 컨버터를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and an object thereof is to apply only a small number of circuit elements to a hard switching PWM AC-DC boost converter so that the switching elements are zero-voltage switching and zero voltage switching. High efficiency with coupled inductor and energy regenerative circuit with power factor correction to enable zero-current switching and to achieve soft switching with minimal switching losses and harmonics It is to provide a soft switching AC-DC boost converter.

도 1은 종래의 기본적인 교류-직류 정류기 회로의 구성을 나타낸 도면,1 is a view showing the configuration of a conventional basic AC-DC rectifier circuit,

도 2는 도 1에 도시된 종래 회로의 입력 전압/전류 및 고조파 파형을 나타낸 도면,FIG. 2 is a view showing input voltage / current and harmonic waveforms of the conventional circuit shown in FIG. 1;

도 3은 도 1에 도시된 회로에서 입력전류에 대한 고조파를 분석한 그래프,3 is a graph analyzing harmonics with respect to an input current in the circuit of FIG. 1;

도 4는 본 발명에 따른 역률 보정(Power Factor Correction; PFC) 기능을 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생 회로를 사용한 고 효율 소프트 스위칭 교류-직류 승압 컨버터의 회로구성을 나타낸 도면,4 is a diagram illustrating a circuit configuration of a high efficiency soft switching AC-DC boost converter using a coupled inductor having a power factor correction (PFC) function and an energy regenerative circuit according to the present invention;

도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 본 발명에 따른 승압 인덕터의 트랜스포머 모델과 그에 대한 등가모델을 나타낸 도면,5A and 5B are diagrams illustrating a transformer model and an equivalent model thereof of the boost inductor according to the present invention shown in FIG. 4;

도 6은 본 발명에 따른 소프트 스위칭 승압 컨버터의 등가회로를 나타낸 도면,6 is a view showing an equivalent circuit of a soft switching boost converter according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 소프트 스위칭 승압 컨버터의 이상적인 동작 파형을 나타낸 도면,7 is a view showing an ideal operating waveform of the soft switching boost converter according to the present invention;

도 8은 본 발명의 승압 컨버터에 대한 도 7의 이상적인 기본동작 파형에서 t0-t1 구간에 대한 제 1모드의 동작상태를 나타낸 도면,8 is a view showing the operating state of the first mode for the interval t0-t1 in the ideal basic operating waveform of Figure 7 for the boost converter of the present invention,

도 9는 본 발명의 승압 컨버터에 대한 도 7의 이상적인 기본동작 파형에서 t1-t2 구간에 대한 제 2모드의 동작상태를 나타낸 도면,9 is a view showing the operating state of the second mode for the period t1-t2 in the ideal basic operating waveform of Figure 7 for the boost converter of the present invention,

도 10은 본 발명의 승압 컨버터에 대한 도 7의 이상적인 기본동작 파형에서 t2-t3 구간에 대한 제 3모드의 동작상태를 나타낸 도면,10 is a view showing the operating state of the third mode for the period t2-t3 in the ideal basic operating waveform of Figure 7 for the boost converter of the present invention,

도 11은 본 발명의 승압 컨버터에 대한 도 7의 이상적인 기본동작 파형에서 t3-t4 구간에 대한 제 4모드의 동작상태를 나타낸 도면,11 is a view showing the operating state of the fourth mode for the period t3-t4 in the ideal basic operating waveform of Figure 7 for the boost converter of the present invention,

도 12는 본 발명의 승압 컨버터에 대한 도 7의 이상적인 기본동작 파형에서 t4-t5 구간에 대한 제 5모드의 동작상태를 나타낸 도면,12 is a view showing an operating state of a fifth mode for a period t4-t5 in the ideal basic operating waveform of FIG. 7 for the boost converter of the present invention;

도 13은 본 발명의 승압 컨버터에 대한 도 7의 이상적인 기본동작 파형에서 t5-t0+ts 구간에 대한 제 6모드의 동작상태를 나타낸 도면,FIG. 13 is a view showing an operating state of a sixth mode for a period t5-t0 + ts in the ideal basic operating waveform of FIG. 7 for the boost converter of the present invention; FIG.

도 14는 본 발명에 따른 승압 컨버터의 제어회로에 대한 구성을 나타낸 도면,14 is a view showing the configuration of the control circuit of the boost converter according to the present invention;

도 15는 본 발명에 적용되는 EMI 필터회로에 대한 구성을 나타낸 도면,15 is a view showing the configuration of the EMI filter circuit applied to the present invention,

도 16은 본 발명의 승압 컨버터를 적용한 회로구성을 나타낸 도면,16 is a view showing a circuit configuration to which the boost converter of the present invention is applied;

도 17은 본 발명에 따른 소프트 스위칭 교류-직류 승압 컨버터의 동작특성에 따른 시뮬레이션 결과를 예시적으로 나타낸 파형도,17 is a waveform diagram illustrating a simulation result according to an operating characteristic of a soft switching AC-DC boost converter according to the present invention;

도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 소프트 스위칭 교류-직류 승압 컨버터의 입력전압, 입력전류 및 고조파 실험파형, 하드(Hard) 스위칭과 본 발명의 소프트 스위칭에 대한 고조파 분석결과를 예시적으로 나타낸 파형도,18A to 18C illustrate harmonic analysis results of input voltage, input current and harmonic experimental waveforms, hard switching, and soft switching of the present invention of a soft switching AC-DC boost converter according to a preferred embodiment of the present invention. Waveform diagram,

도 19a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 소프트 스위칭 교류-직류 승압 컨버터에서 주 스위칭소자의 전압, 전류 및 보조 스위칭소자의 전류 실험 파형에 대한 특성을 예시적으로 나타낸 파형도,19A is a waveform diagram exemplarily illustrating characteristics of voltage, current, and current experiment waveforms of an auxiliary switching device of a main switching device in a soft switching AC-DC boost converter according to a preferred embodiment of the present invention;

도 19b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 소프트 스위칭 교류-직류 승압 컨버터에서 보조 스위칭소자의 전압, 전류 실험 파형에 대한 특성을 예시적으로 나타낸 도면,19B is a view exemplarily illustrating characteristics of voltage and current test waveforms of an auxiliary switching device in a soft switching AC-DC boost converter according to a preferred embodiment of the present invention;

도 19c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 소프트 스위칭 교류-직류 승압 컨버터에서 블로킹 다이오드의 전압과 커패시터의 전류 실험 파형에 대한 특성을 예시적으로 나타낸 도면,19C is a diagram illustrating characteristics of a voltage of a blocking diode and a current experimental waveform of a capacitor in a soft switching AC-DC boost converter according to a preferred embodiment of the present invention;

도 20은 본 발명에 따른 역률 보정기능을 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생 회로를 사용한 고 효율 소프트 스위칭용 교류-직류 승압 컨버터에 대한 효율특성 곡선을 나타낸 도면이다.FIG. 20 is a view illustrating efficiency characteristic curves for an AC-DC boost converter for high efficiency soft switching using a coupled inductor having an power factor correction function and an energy regeneration circuit according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

LFT:라인필터, BD:브리지 다이오드,LFT: line filter, BD: bridge diode,

Q1,Q2:스위칭소자, C1∼C3:커패시터,Q1, Q2: switching element, C1 to C3: capacitor,

Lb:승압 인덕터, LL:누설 인덕터,L b : stepped inductor, L L : leakage inductor,

DB:블로킹 다이오드, CS:커패시터,D B : blocking diode, C S : capacitor,

CR:공진 커패시터, CQ2:클램프 커패시터.C R : resonance capacitor, C Q2 : clamp capacitor.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 교류 입력전압을 직류전압으로 변환하여 부하에 공급하는 교류-직류 정류기 회로에 있어서, 상기 직류전압을 1차 권선을 통해 인가받아 종속 전류원으로서 동작하고, 그 2차 권선이 종속 전압원으로서 동작하는 승압 인덕터와, 상기 승압 인덕터의 2차 권선과 접속되어, 그 2차 권선으로부터 인가되는 전류를 제한하는 누설 인덕터 및, 상기 누설 인덕터를 매개로 상기 승압 인덕터의 2차 권선과 연결되어, 그 누설 인덕터의 전류 제한에 의해 영 전류 스위칭되는 보조 스위칭소자, 상기 보조 스위칭소자의 스위칭에 의해 흐르는 전류가 상기 승압 인덕터의 1차 권선에 흐르는 전류에 이르게 되면 영 전압 스위칭이 진행되는 주 스위칭소자 및, 상기 주 스위칭소자의 턴-오프시에 스위칭되어 그 주 스위칭소자로 흐르는 전류가 공진 커패시터를 충전하고 다른 전류 경로를 제공하는 블로킹 스위칭소자로 구성된 역률 보정기능을 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생 회로를 사용한 고 효율 소프트 스위칭 교류-직류 승압 컨버터가 제공된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, in the AC-DC rectifier circuit for converting an AC input voltage into a DC voltage and supplying the load, the DC voltage is applied through the primary winding to operate as a dependent current source, A boost inductor whose secondary winding operates as a dependent voltage source, a leakage inductor connected to the secondary winding of the boost inductor to limit a current applied from the secondary winding, and a boost inductor of the boost inductor via the leak inductor. An auxiliary switching element connected to the secondary winding and switched to zero current by the current limiting of the leakage inductor; zero voltage switching when a current flowing by the switching of the auxiliary switching element reaches a current flowing in the primary winding of the boost inductor. The main switching device is advanced, and the main switching device is switched when the main switching device is turned off. High efficiency soft switching AC current flowing in the resonance capacitor is charged, and with the coupling inductor and the energy recovery circuit having a power factor correction function consisting of blocking the switching device to provide a different current paths - a DC up-converter is provided.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

즉, 도 4는 본 발명에 따른 역률 보정 회로를 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생 회로를 사용한 고 효율 소프트 스위칭 교류-직류 승압 컨버터의 회로구성을 나타낸 도면이다.That is, FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit configuration of a high efficiency soft switching AC-DC boost converter using a coupled inductor having an power factor correction circuit and an energy regeneration circuit according to the present invention.

본 발명의 구성은 PFC회로를 이용한 승압(Boost) 컨버터로 일정한 직류 전압을 만들고, 이것을 다시 절연(Isolate) 트랜스를 갖는 직류-직류 컨버터를 통해서원하는 출력 전압을 얻는 이 단(Two stage)방식으로 가장 많이 이용되는 방식이다. 이와 같은 이 단(Two stage) 방식은 최종 출력 전압에는 저주파 리플(ripple)이 거의 존재하지 않으며, 응답특성이 빠른 장점을 갖는다.The configuration of the present invention is a two stage method that produces a constant DC voltage with a boost converter using a PFC circuit, and then obtains a desired output voltage through a DC-DC converter having an isolated transformer. This is a popular method. This two stage method has a low frequency ripple in the final output voltage and has an advantage of fast response.

또한, 상기한 본 발명은 PFC회로를 이용한 승압(Boost) 컨버터로써, 도 5와 도 6에 나타낸 바와 같이 입력 인덕터의 변압기모델은 큰 자화 전류(Magnetizing current)(Im)를 흘리는 변압기처럼 동작한다. 이 자화 전류는 자화 인덕턴스(Lm)를 통해 흐른다. 1:NX의 턴-수비를 가진 이상적인 변압기는 일차측과 보조 권선 사이에 완전히 연결(Tight coupling)된 것으로 모델링 되었다고 가정한다.In addition, the present invention described above is a boost converter using a PFC circuit, and as shown in FIGS. 5 and 6, the transformer model of the input inductor acts as a transformer for passing a large magnetizing current Im. This magnetizing current flows through the magnetizing inductance Lm. An ideal transformer with a turn-ratio of 1: N X is assumed to be modeled as a tight coupling between the primary side and the auxiliary winding.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소프트 스위칭 교류-직류 컨버터는 보다 단순한 회로 구성으로, 주 스위칭 소자가 영 전압 스위칭(ZVS)이 가능하도록 제어함과 동시에, 블로킹 다이오드(DB)가 소프트 스위칭을 실현할 수 있도록 되어 있다.As shown in FIG. 4, the soft switching AC-DC converter according to the present invention has a simpler circuit configuration, while the blocking diode D B is simultaneously controlled while the main switching element controls zero voltage switching (ZVS). Soft switching can be realized.

동 도면에 따른 소프트 스위칭 교류-직류 컨버터는 승압 인덕터(Lb)와, 자기회로(Magnetics Circuit), IGBT 또는 MOS-FET로 이루어진 주 스위칭 소자 및 보조 스위칭소자(Q1,Q2), 누설 인덕터(LL), 블로킹 다이오드(D), 공진 커패시터(CR), 클램프 커패시터(CQ2) 및, 커패시터(CS)로 구성된다.The soft switching AC-DC converter according to the drawing includes a boost inductor L b , a main switching element consisting of a magnetic circuit, an IGBT or a MOS-FET, an auxiliary switching element Q1, Q2, and a leakage inductor L. L ), a blocking diode (D), a resonant capacitor (C R ), a clamp capacitor (C Q2 ), and a capacitor (C S ).

상기 승압 인덕터(Lb)는 1차 권선이 교류 입력전압원(Vin)과 접속되고, 2차 권선이 추가적으로 구비되어 상기 보조 스위칭소자(Q2)와 접속되고, 누설인덕터(LL)를 매개하여 공진 인덕터로 사용된다. 따라서 그 2차 권선에 의해 손실이 거의 없는 경로를 제공하여 주게 된다.The boost inductor L b has a primary winding connected to an AC input voltage source V in , a secondary winding additionally connected to the auxiliary switching element Q2, and a leakage inductor L L. Used as a resonant inductor. Thus, the secondary winding provides a path with little loss.

또, 상기 보조 스위칭소자(Q2)에는 병렬로 커패시터(CQ2)를 연결함으로써, 해당 보조 스위칭소자(SQ2)가 턴-오프되는 순간에 발생되는 전압 스파이크(Spike)와 발진(Oscillation)을 격감시킬 수 있도록 한다.In addition, by connecting a capacitor (C Q2 ) in parallel to the auxiliary switching element ( Q2 ), the voltage spike and oscillation generated at the moment when the auxiliary switching element (S Q2 ) is turned off is greatly reduced. Make it work.

상기 승압 인덕터(Lb)에 2차권선을 추가함으로써 생기는 누설 인덕터(LL)는 보조 스위칭소자(Q2)가 영 전류 스위칭(Zero-Current- Switching : ZCS)을 수행하도록 보조 회로에 흐르는 전류(di/dt)를 제한한다.The leakage inductor L L generated by adding the secondary winding to the boost inductor L b is a current flowing through the auxiliary circuit so that the auxiliary switching element Q 2 performs zero-current switching (ZCS). limit (di / dt)

또한, 또한, 상기 보조 회로가 동작하는 동안에는 전류 변압기(Current Transformer)로 동작한다. 그리고 해당 2차 권선이 1차측을 통해서 흐르는 전류의 보조 경로를 만들어 주는데 이용된다. 그리고 보조 회로가 동작하지 않은 나머지 모든 구간에서 인덕터는 승압 인덕터로 동작한다.In addition, while the auxiliary circuit is operating, it operates as a current transformer. The secondary winding is then used to create an auxiliary path for the current flowing through the primary side. The inductor acts as a boost inductor in all remaining sections in which the auxiliary circuit is not operated.

즉, 상기 승압 인덕터(Lb) 및 자기회로는 보조 스위칭소자(Q2)가 턴-온 하면 그 1차 권선에 흐르는 전류의 영향으로 2차 권선에 전류가 흐르기 시작하고, 이 전류가 역으로 1차측 권선의 자화 전류를 감쇠시키는 방향으로 영향을 주게 되는 한편, 보조 회로를 통해 흐르는 전류가 해당 승압 인덕터(Lb)의 1차 권선과 NX의 턴수비(n)에 따른 전류치에 도달하게 되었을때 공진 회로에 저장된 전하를 제거시킬 수 있다.That is, the boost inductor L b and the magnetic circuit start to flow in the secondary winding under the influence of the current flowing in the primary winding when the auxiliary switching element Q2 is turned on. The magnetizing current of the secondary winding is influenced in the direction of attenuation, while the current flowing through the auxiliary circuit reaches the current value according to the turn ratio (n) of the primary winding of the boost inductor L b and N X. When the charge stored in the resonant circuit can be removed.

그 이후, 주 스위칭회로의 전압이 0V로 떨어지면 주 스위칭소자(Q1)를 턴-온 시키게 되고, 이에 따라 승압 인덕터(Lb)에 흐르는 전류가 주 스위칭소자(Q1)를 통해 모두 흐르게 됨으로써 보조 스위칭소자(Q2)가 영 전류에서 턴-오프 되도록 동작되는 ZVS(Zero-Voltage-Switching) 동작특성을 갖게 된다.After that, when the voltage of the main switching circuit drops to 0V, the main switching element Q 1 is turned on, so that the current flowing through the boost inductor L b flows through the main switching element Q 1 . Auxiliary switching element Q 2 has a zero-volt-switching (ZVS) operating characteristic that is operated to turn off at zero current.

여기서, 상기 보조 스위칭소자(Q2)는 단 방향성이어야 하기 때문에, 반대방향으로 흐르는 전류를 차단하기 위해서 빠른 회복(fast recovery) 다이오드(DFR)를 해당 보조 스위칭소자(Q2)에 직렬로 접속하게 되고, 일단 전류가 0으로 감소하면 보조 스위칭소자(Q2)는 영 전류스위칭(ZCS)으로 턴-오프 하게 된다).In this case, since the auxiliary switching element Q2 should be unidirectional, a fast recovery diode D FR is connected in series to the corresponding auxiliary switching element Q2 in order to block current flowing in the opposite direction. Once the current decreases to zero, the auxiliary switching element Q2 is turned off to zero current switching (ZCS).

한편, 본 발명의 교류-직류 컨버터에 상기한 승압 인덕터(Lb)의 2차권선을 추가한 자기회로를 적용하게 되면, 보조 회로에 흐르는 최대 전류를 승압 인덕터(Lb)에 흐르는 전류의 절반 정도로 제한할 수 있어 보조 회로 소자의 용량도 작은 것을 선택할 수 있고 스위칭 도통 손실도 적게 할 수 있다.On the other hand, when the magnetic circuit in which the secondary winding of the boost inductor L b is added to the AC-DC converter of the present invention is applied, the maximum current flowing in the auxiliary circuit is half of the current flowing in the boost inductor L b . This can be limited to a small capacity of the auxiliary circuit element, and the switching conduction loss can be reduced.

또, 상기 보조 스위칭소자(Q2)에는 병렬로 커패시터(CQ2)를 연결함에 의해, 해당 보조 스위칭소자(Q2)가 턴-오프되는 과정에서 발생되는 전압 스파이크와 발진(Oscillation)을 격감시킬 수 있도록 한다.In addition, by connecting the capacitor (C Q2 ) in parallel to the auxiliary switching element (Q2), so that the voltage spike and oscillation generated in the process of turning off the auxiliary switching element (Q2) can be reduced. do.

동 도면에서, 상기 블로킹 다이오드(DB)에는 병렬로 커패시터(CS)를 연결하여 스위칭소자의 턴-온 및 턴-오프 시에 발생되는 해당 블로킹 다이오드(DB)의 손실을감소시키고, 감소된 스트레스로 블로킹 다이오드(DB)가 동작할 수 있도록 함에 의해, 시스템의 주요한 장애요인인 전자파 장애(EMI)가 감소될 수 있게 되면서 종래의 컨버터보다 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.In the same figure, a capacitor C S is connected to the blocking diode D B in parallel to reduce and reduce a loss of the corresponding blocking diode D B generated at the time of turn-on and turn-off of the switching element. By allowing the blocking diode D B to operate at a reduced stress, the electromagnetic interference (EMI), which is a major obstacle of the system, can be reduced while improving the efficiency of the conventional converter.

다음에, 도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 본 발명에 따른 승압 인덕터의 변압기 모델과 그에 대한 등가모델을 나타낸 도면이다.Next, FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating a transformer model and an equivalent model thereof of the boost inductor according to the present invention shown in FIG. 4.

도 5a에 도시된 승압 인덕터의 변압기 모델과, 도 5b에 도시된 그 등가 모델에서는 상기 변압기가 이상적인 상태인 것으로 가정하면, 1차 권선을 종속 전류원으로 하고, 2차 권선측은 종속 전압원으로 대체할 수 있고, 그에 따른 2차 권선의 누설 인덕턴스는 LL이며 공진 인덕터로 사용된다.In the transformer model of the boost inductor shown in FIG. 5A and the equivalent model shown in FIG. 5B, assuming that the transformer is in an ideal state, the primary winding may be a slave current source, and the secondary winding side may be replaced by a slave voltage source. And the leakage inductance of the secondary winding is L L and is used as a resonant inductor.

도 6은 본 발명에 따른 소프트 스위칭 승압 컨버터의 등가회로를 나타낸 도면으로서, 동 도면에 따른 소프트 스위칭 교류-직류 승압 컨버터의 등가 회로는 주 스위칭소자(Q1)와, 보조 스위칭소자(Q2), 승압 인덕터 및 자기회로(Coupled Inductor), 공진 커패시터(CR), 블로킹 다이오드(DB), 보조 스위칭소자(Q2)의 병렬 커패시터(CQ2)로 구성되는 바, 해당 등가 회로의 모든 전압과 전류는 세개의 단자(ⓒ, ⓟ, ⓐ)를 기준으로 나타나게 된다.6 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a soft switching boost converter according to the present invention, wherein the equivalent circuit of the soft switching AC-DC boost converter according to the drawings includes a main switching element Q 1 and an auxiliary switching element Q 2 . , Boosted inductor and magnetic circuit (Coupled Inductor), resonant capacitor (C R ), blocking diode (D B ), parallel capacitor (C Q2 ) of auxiliary switching element (Q 2 ), all voltages of the equivalent circuit The overcurrent will appear based on the three terminals (ⓒ, ⓟ, ⓐ).

여기서, 상기 승압 인덕터의 1차 권선은 종속 전류원으로서 대체되고, 2차 권선은 종속 전압원으로서 대체될 수 있다.Here, the primary winding of the boost inductor may be replaced as a slave current source, and the secondary winding may be replaced as a slave voltage source.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 소프트 스위칭 교류-직류승압 컨버터의 동작에 대하여 첨부된 도 7∼도 13을 참조하여 상세히 설명한다.Next, the operation of the soft switching AC-DC converter according to the present invention made as described above will be described in detail with reference to FIGS. 7 to 13.

즉, 도 7은 본 발명에 따른 승압 컨버터의 이상적인 기본동작 파형을 나타낸 도면으로서, t0∼t5의 구간에 따른 스위칭 동작은 6가지 모드(제 1모드∼제 6모드)로 나뉘어 지게 된다.That is, FIG. 7 is a diagram illustrating an ideal basic operation waveform of the boost converter according to the present invention, and the switching operation according to the section of t0 to t5 is divided into six modes (first mode to sixth mode).

먼저, 제 1모드는 그 이전에 공진 커패시터(CR)가 0으로 방전되고, 커패시터(Cs)가 출력 전압(Vo)으로 충전된 상태인 한편, 클램프 커패시터(CQ2)가 방전된 상태에서 보조 스위칭소자(Q2)는 오프(off) 상태이고, 주 스위칭소자(Q1)가 온(on)상태에서 오프(off)상태로 전환된다고 가정한다.First, in the first mode, the resonant capacitor C R is discharged to zero, and the capacitor Cs is charged to the output voltage Vo, while the clamp capacitor C Q2 is discharged. It is assumed that the switching element Q2 is in an off state and the main switching element Q1 is switched from an on state to an off state.

상기 제 1모드는 도 7에서 t0~t1의 구간에 해당되는 바, 그 제 1모드의 회로는 도 8에 도시된 바와 같다. 즉, 상기 제 1모드는 t0의 구간에서 주 스위칭소자(Q1)가 영 전압 스위칭(Zero-Voltage-Switching : ZVS)으로 턴-오프하면서 개시되고, 그 주 스위칭소자(Q1)로 흐르는 전류는 공진 커패시터(CR)로 흐르기 때문에 해당 주 스위칭소자(Q1)에 걸리는 전압은 서서히 증가하여 출력전압(V0)으로 충전된다.The first mode corresponds to a section of t 0 to t 1 in FIG. 7, and the circuit of the first mode is as shown in FIG. 8. That is, the first mode is a main switching element (Q 1) a ZVS (Zero-Voltage-Switching: ZVS ) in the range of t 0 to the turn-is started while off, flows into the main switching element (Q 1) Since the current flows through the resonant capacitor C R , the voltage applied to the corresponding main switching element Q 1 gradually increases to charge the output voltage V 0 .

따라서, 상기 공진 커패시터(CR)는 전계효과 트랜지스터로 이루어진 주 스위칭소자(Q1)의 외부 노드에 연결된 커패시턴스(CDS)와 그 주 스위칭소자가 가지고 있는 커패시턴스(Coss)의 조합이고, 드레인단 전압의 dv/dt는 해당 커패시터(CR)에 의해서 제어되기 때문에, 공진 커패시터(CR)가 초기에 주 스위칭소자(Q1)의 드레인 전압을 0(Zero)V로 하게 되어 턴-오프에 따른 주 스위칭소자(Q1)의 손실을 상당히 줄일 수 있다.Accordingly, the resonant capacitor C R is a combination of a capacitance C DS connected to an external node of the main switching element Q 1 , which is a field effect transistor, and a capacitance C oss of the main switching element, and a drain. Since the dv / dt of the short voltage is controlled by the corresponding capacitor C R , the resonant capacitor C R initially sets the drain voltage of the main switching element Q1 to 0 (Zero) V to turn off. The loss of the main switching element Q 1 can thus be significantly reduced.

또, 상기 t0의 구간에서 입력전류는 보조 스위칭소자(Q2)에 병렬 접속된 클램프 커패시터(CQ2)를 충전하게 된다.In addition, in the section of t 0 , the input current charges the clamp capacitor C Q2 connected in parallel to the auxiliary switching element Q 2 .

상기 클램프 커패시터(CQ2)는 상기 보조 스위칭소자(Q2)가 턴-오프 시에 발생되는 전압 스파이크와 발진을 방지하게 된다.The clamp capacitor C Q2 prevents voltage spike and oscillation generated when the auxiliary switching element Q 2 is turned off.

상기 주 스위칭소자(Q1)의 공진 커패시터(CR)와 클램프 커패시터(CQ2)에 대한 충전이 종료되면, 제 1모드에서 다음의 제 2모드로 넘어가게 되는 바, 상기 제 2모드는 도 7에서 t1∼t2의 구간에 해당된다.When the charging of the resonant capacitor C R and the clamp capacitor C Q2 of the main switching element Q 1 is completed, the second mode is shifted from the first mode to the next second mode. Corresponds to the section from t1 to t2 at 7.

상기 제 2모드는 도 7에서 t1∼t2의 구간에 해당되는 것으로서, 도 9에 도시한 바와 같이 t1에서 커패시터(Cs)의 전압은 역 방향으로 출력 전압(V0)만큼의 크기로 충전되어 있기 때문에, 해당 커패시터(Cs)가 가지고있는 전하만큼만 부하측으로 순간 방전되는 동시에 상기 블로킹 다이오드(DB)는 영 전압에서 턴-온하게 되어 승압 인덕터의 전류(Im)는 출력 부하 측으로 흐르게 된다.The second mode corresponds to the period t1 to t2 in FIG. 7, and as shown in FIG. 9, the voltage of the capacitor Cs is charged in the reverse direction by the output voltage V 0 in the reverse direction. As a result, only the charge of the capacitor Cs is discharged to the load side at the same time, and the blocking diode D B is turned on at zero voltage so that the current Im of the boost inductor flows to the output load side.

상기 블로킹 다이오드(DB)가 영 전압에서 턴-온 되므로 전압 스트레스를 줄일 수 있다. 상기 블로킹 다이오드(DB)가 영 전압에서 턴-온되고, 입력전류(Im)가출력으로 흐르는 구간은 주 스위칭소자(Q1)와 보조 스위칭소자(Q2)는 턴-오프 상태이다. 상기 주 스위칭소자(Q1)에 걸리는 전압은 출력전압(Von=Vpan)과 같게 된다.Since the blocking diode D B is turned on at zero voltage, voltage stress can be reduced. The blocking diode D B is turned on at zero voltage and the input current Im flows to the output in a state in which the main switching element Q 1 and the auxiliary switching element Q 2 are turned off. The voltage across the main switching element Q 1 is equal to the output voltage Von = Vpan.

다음에, 제 3모드는 도 7에서 t2∼t3의 구간에 해당되는 것으로서, 도 10에 도시한 바와 같이 t2에서 또 다른 스위칭 주기가 시작되고, 주 스위칭소자(Q1)의 드레인 전압을 0V로 떨어뜨리기 위해서 보조 스위칭소자(Q2)가 먼저 영 전류 스위칭(ZCS)으로 턴-온 된다.Next, the third mode corresponds to the period t2 to t3 in FIG. 7, and another switching period starts at t2 as shown in FIG. 10, and the drain voltage of the main switching element Q 1 is set to 0V. In order to drop, the auxiliary switching element Q 2 is first turned on with zero current switching ZCS.

상기 보조 스위칭소자(Q2)가 영 전류 스위칭(ZCS)으로 턴-온 되는 이유는 보조 인덕터의 전류가 [Vpan + Nx(Vpan-Vcan)]/LL의 비율로 증가하기 때문이고, 전류가 증가함에 따라 그에 비례하여 보조 전류가 Im/Nx의 값에 도달할 때까지 1차 권선 측에 반영된다. 이 때, 상기 승압 인덕터의 전류(Im)는 승압 인덕터에 흐르는 직류 자화 전류(magnetizing current)이고, 보조 스위칭소자로 흐르는 최대전류는 승압 인덕터(Lb)에 흐르는 전류(Im)의 절반정도로 제한할 수 있다.The auxiliary switching element Q 2 is turned on by zero current switching (ZCS) because the current of the auxiliary inductor increases at a ratio of [Vpan + Nx (Vpan-Vcan)] / L L , and the current is As it increases, the auxiliary current is reflected on the primary winding side until it reaches the value of Im / Nx. In this case, the current Im of the boost inductor is a direct current magnetizing current flowing through the boost inductor, and the maximum current flowing to the auxiliary switching element is limited to about half of the current Im flowing in the boost inductor L b . Can be.

이는 보조회로에 흐르는 전류가 입력 인덕터의 일차측에 영향을 줄뿐만 아니라, 턴수비(n)에 따른 전류가 흐르기 때문이다. 이 시간동안에 블로킹 다이오드(DB)의 전류는 감소하여 0(Zero)이 되면 해당 블로킹 다이오드(DB)는 소프트 스위칭으로 턴-오프 된다.This is because not only the current flowing in the auxiliary circuit affects the primary side of the input inductor, but also the current flows according to the turn ratio n. During this time, when the current of the blocking diode D B decreases to zero, the blocking diode D B is turned off by soft switching.

한편, 누설 인덕터(LL)에 흐르는 전류에 대한 상태 방정식은 하기한 수학식1에 나타나 바와 같다.On the other hand, the state equation for the current flowing through the leakage inductor (L L ) is as shown in Equation 1 below.

여기서, 상기 제 3모드의 끝 구간에 있는 t3에서 상기 블로킹 다이오드(DB)를 통해서 전류가 흐르지 않게 되면 그 블로킹 다이오드(DB)의 역 회복 특성 때문에 손실이 발생될 우려가 있지만, 전류가 상기 커패시터(Cs) 측으로 흘러서 출력 전압으로 충전을 진행하기 때문에 블로킹 다이오드(DB)의 역 회복 특성에 관계없이 손실을 줄일 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 컨버터 회로는 더 낮은 온도에서 동작이 가능할 뿐만 아니라, 전자파 장애(EMI)를 최소한으로 낮출 수 있다.Here, if the current does not flow through the blocking diode D B at t3 in the end section of the third mode, a loss may occur due to the reverse recovery characteristic of the blocking diode D B , but the current may occur. Since the charge flows to the output voltage of the capacitor Cs, the loss can be reduced regardless of the reverse recovery characteristic of the blocking diode D B. As a result, the converter circuit of the present invention can not only operate at lower temperatures, but also minimize the electromagnetic interference (EMI).

이어, 상기 제 3모드는 이후의 제 4모드로 진행하게 되는 바, 상기 제 4모드는 도 7에서 t3∼t4의 구간에 해당된다.Subsequently, the third mode proceeds to a subsequent fourth mode, and the fourth mode corresponds to a section of t3 to t4 in FIG. 7.

상기 제 4모드는 도 11에 도시된 바와 같이, t3에서 보조 스위칭소자(Q2)로 흐르는 전류가 Im/Nx이 되면, 해당 누설 인덕터(LL)와 공진 커패시터(CR)는 공진을 개시하게 되고, 그 공진 주기는 공진 커패시터(CR)가 방전하여 양단 전압이 0(Zero)이 될 때까지 계속된다.In the fourth mode, as shown in FIG. 11, when the current flowing to the auxiliary switching element Q 2 becomes I m / Nx at t 3 , the corresponding leakage inductor L L and the resonant capacitor C R undergo resonance. The resonant period is continued until the resonant capacitor C R is discharged and the voltage at both ends thereof becomes zero.

상기 보조 스위칭소자(Q2)를 통하여 흐르는 전류는 공진 커패시터(CR)가 방전하는 동안 계속해서 증가하게 되고, 주 스위칭소자(Q1)의 드레인 전압이 0(Zero)에 도달하기 위해 필요한 시간은 공진 주기의 1/4이다. 상기 제 4모드가 포함되는 t3∼t4의 구간의 끝에서 상기 주 스위칭소자(Q1)의 바디(Body) 다이오드는 턴-온된다.The current flowing through the auxiliary switching element Q2 continues to increase while the resonant capacitor C R is discharged, and the time required for the drain voltage of the main switching element Q 1 to reach zero is zero. 1/4 of the resonant period. At the end of the period t3 to t4 including the fourth mode, the body diode of the main switching element Q 1 is turned on.

이에, 상기 누설 인덕터(LL)의 전류와 주 스위칭소자(Q1)의 커패시터 전압은 하기한 수학식 2와 수학식 3에 나타난 바와 같다.Accordingly, the current of the leakage inductor L L and the capacitor voltage of the main switching element Q 1 are as shown in Equations 2 and 3 below.

다음에, 상기 제 4모드는 이후의 제 5모드로 진행하게 되는 바, 상기 제 5모드는 도 7에서 t4∼t5의 구간에 해당된다.Next, the fourth mode proceeds to the fifth mode, which corresponds to the period t4 to t5 in FIG. 7.

상기 제 5모드는 도 12에 도시된 바와 같이, 구간 t4에서 주 스위칭소자(Q1)의 드레인 전압(Vca=vs)은 0V가 되고, 공진 전류는 공진 커패시터(CR)로부터 누설 인덕터(LL)를 통하여 주 스위칭소자(Q1)의 바디(Body) 다이오드로 프리-휠링(free-wheeling) 함에 따라, 해당 바디 다이오드가 턴-온 된다. 이 때, 상기 주 스위칭소자(Q1)는 영 전압 스위칭(ZVS)로 턴-온하기 위해 해당 주 스위칭소자(Q1)의 바디 다이오드가 도통 중일 때, 즉 시간(t4)와 기간(ton)의 사이에서 주 스위칭소자(Q1)의턴-온 게이트신호를 인가하여 도통시킨다. 해당 주 스위칭소자(Q1)는 영 전압 스위칭(ZVS)으로 턴 온 됨에 따라 스위칭 손실을 줄일 수 있게 되고, 해당 주 스위칭소자(Q1)에 걸리는 전압은 0V가 되므로 승압 인덕터(Lm)에 걸리는 전압은 Vca와 같게 된다.In the fifth mode, as shown in FIG. 12, in the period t4, the drain voltage V ca = v s of the main switching element Q 1 becomes 0 V, and the resonance current is leaked from the resonant capacitor C R. By free-wheeling to the body diode of the main switching element Q 1 through L L , the corresponding body diode is turned on. At this time, the main switching element Q 1 is turned on when the body diode of the corresponding main switching element Q1 is turned on to turn on the zero voltage switching ZVS, that is, the time t4 and the time ton. The turn-on gate signal of the main switching element Q1 is applied to conduct the circuit between them. As the main switching element Q1 is turned on by zero voltage switching ZVS, switching loss can be reduced, and the voltage applied to the boost inductor Lm is reduced to 0 V because the voltage applied to the main switching element Q 1 becomes 0V. Becomes the same as V ca.

따라서, 상기 승압 인덕터(Lm)의 2차 권선에 나타나는 전압은 NxVca이 되고, 누설 인덕터(LL)에 걸리는 전압은 -NxVca + vca = -NxVca가 됨에 따라, 상기 승압 인덕터(Lm)는 결합 변압기와 같이 동작하여 에너지가 해당 승압 인덕터(Lm)를 통해서 전압원(Vin)으로 반환되고, 상기 보조 스위칭소자(Q2)의 전류는 NxVca/LL의 비율로 감소한다.Therefore, the voltage appearing on the secondary winding of the boost inductor Lm becomes NxVca, and the voltage across the leakage inductor L L becomes -NxVca + vca = -NxVca, so that the boost inductor Lm is a coupling transformer. The energy is returned to the voltage source Vin through the step-up inductor Lm, and the current of the auxiliary switching element Q 2 decreases at a ratio of NxVca / L L.

상기 보조 스위칭소자(Q2)의 전류가 0(Zero)으로 떨어지면, 상기 보조 스위칭소자(Q2)는 단 방향으로 전류를 흐르게 하는 특성 때문에 전류를 0으로 유지하게 되고, 기간(t5)에서 영 전류 스위칭(ZCS)으로 턴-오프 된다.Current of the auxiliary switching element (Q 2) falls to 0 (Zero), the auxiliary switching element (Q 2) is to keep the current to zero due to the nature of flowing a current to the one-way, in a period (t 5) It is turned off by zero current switching (ZCS).

이에 대한 상태 방정식은 누설 인덕터 전류로서 설명되는 바, 하기한 수학식 4와 같이 나타난다.The state equation for this is described as the leakage inductor current, which is represented by Equation 4 below.

다음으로, 제 5모드는 이후의 제 6모드로 진행하게 되는 바, 상기 제 6모드는 도 7에서 t5∼t0+t5의 구간에 해당된다.Next, the fifth mode proceeds to the following sixth mode, and the sixth mode corresponds to a section of t5 to t0 + t5 in FIG. 7.

상기 제 6모드는 도 13에 도시된 바와 같이, 그러한 회로가 전형적인 하드 스위칭 PWM 승압 컨버터로서 동작하게 되고, 상기 승압 인덕터(Lm)는 전압원(Vin)으로부터의 에너지가 해당 승압 인덕터(Lm)의 자화전류에 저장되기 때문에 통상적인 필터 인덕터로서 사용되고, 양의 di/dt는 Vca/Lm과 같아지게 되는 한편, 출력 커패시터(CR)는 출력 전압을 부하로 방전하게 된다.In the sixth mode, as shown in FIG. 13, such a circuit operates as a typical hard switching PWM boost converter, and the boost inductor Lm has energy from the voltage source Vin magnetizing the boost inductor Lm. It is used as a conventional filter inductor because it is stored in current, and positive di / dt becomes equal to Vca / Lm, while output capacitor C R discharges the output voltage to the load.

다음으로, 도 14는 본 발명에 따른 승압 컨버터의 제어회로에 대한 구성을 나타낸 도면이다.Next, FIG. 14 is a diagram showing the configuration of the control circuit of the boost converter according to the present invention.

도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고 효율 소프트 스위칭 교류-직류 승압 컨버터의 제어회로는 전압 보상기(Voltage Compensator), 곱셈기(MK)(Multiplier), 전류 보상기(Current Compensator), 삼각파 발생기(SK) 및, 분할기(Divider)(DK)로 구성된다.As shown in FIG. 14, the control circuit of the high efficiency soft switching AC-DC boost converter according to the present invention includes a voltage compensator, a multiplier, a current compensator, and a triangular wave generator. SK) and divider (DK).

상기 제어회로에서, 전압 보상기의 비교기(com)에서는 출력 전압(VO)을 검지 하여 기준 전압(Vref)과 비교하게 되고, 그 비교된 에러신호(e = Vref-VO)는 전압 보상기에 의해 규정된 레벨로 출력 직류전압을 유지하고, 안정된 과도 응답 특성을 얻기 위해 사용된다.In the control circuit, the comparator com of the voltage compensator detects the output voltage V O and compares it with the reference voltage V ref , and the compared error signal e = V ref −V O is a voltage compensator. It is used to maintain the output DC voltage at the level specified by and to obtain stable transient response characteristics.

여기서, 본발명의 교류-직류 컨버터를 제어하는 제어회로는 출력 전압을 제어함과 동시에 교류 입력전압과 교류 입력전류를 동상 및 정현 입력전류 파형으로 유지하는 것이 시스템의 주목적이므로, 입력전원으로부터 정류된 전압을 검지하여 제어기준 파형(|VAC|)을 얻고, 검지 된 전압|VAC|은 동상의 입력전류 지령신호(Icom)를 얻기 위해 곱셈기(MK)에서 분할기(DK)를 통한 전압 보상기로부터의 출력 신호(Vvea)와 곱함으로써 얻어진다(Icom=|Vac|×Vvea).Here, in the control circuit for controlling the AC-DC converter of the present invention, the main purpose of the system is to control the output voltage and maintain the AC input voltage and the AC input current as in-phase and sinusoidal input current waveforms. Detects the voltage to obtain the control reference waveform (| V AC |), and the detected voltage | V AC | is the voltage compensator through the divider (DK) in the multiplier (MK) to obtain the input current command signal (I com ) in phase. It is obtained by multiplying the output signal V vea from (I com = | V ac | × V vea ).

실제로 승압 인덕터(Lb)에 흐르는 전류(ILb)는 전류 루프에서 전류 보상기를 적절하게 설계하여 줌으로써 전류 지령 신호(Icom)를 정확하게 추종(Track) 할 수 있도록 제어해 주게 됨에 따라, 제어회로를 통해서는 단위 입력 역률을 얻을 수 있다.In practice, the current I Lb flowing in the boost inductor L b is controlled to accurately track the current command signal I com by appropriately designing a current compensator in the current loop, so that the control circuit Through the unit input power factor can be obtained.

상기한 바와 같은 구동회로를 개발하는데 있어서는 역률을 0.999로 하고, 입력 전류 전체 고조파 왜곡율(Total Harmonic Distortion : THD)을 3%이하로 제한하기 위하여 집적 회로IC로서 예컨대 텍사스 인스트루먼트사(TI)의 제품번호 UC3854BN의 프리-레귤레이터(Pre-regulator)를 적용하는 것이 바람직하다.In developing the above driving circuit, the power factor is 0.999, and the total current harmonic distortion (THD) is limited to 3% or less. It is desirable to apply the pre-regulator of UC3854BN.

다음에, 도 15는 본 발명에 적용되는 EMI 필터회로에 대한 구성을 나타낸 도면이고, 도 16은 본 발명의 승압 컨버터가 적용된 회로구성을 나타낸 도면이다.Next, FIG. 15 is a diagram showing a configuration of an EMI filter circuit applied to the present invention, and FIG. 16 is a diagram showing a circuit configuration to which the boost converter of the present invention is applied.

도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고 효율 소프트 스위칭 승압 컨버터가 적용된 회로는 2000W의 전력에 100kHz의 주파수를 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생 회로를 사용한 고 효율 소프트 스위칭 교류-직류 승압 컨버터가 설계되고, 승압 인덕터(Lb)는 고조파 스위칭 리플에 따른 손실을 저감하기 위해 피크-피크 리플 전류가 피크 승압 인덕터(Lb)의 전류(I_Lbpk)에 대해서 15%가 되도록 설계하였으며, 승압 인덕터(Lb)의 값은 521μH, 누설 인덕턴스 값은 39μH이고, 높은 주파수에서도 낮은 손실특성을 갖는 소자로서 예컨대 TDK사의 PQ50/50코어를 사용하였다. 그리고, Nx는 보조회로의 전류 스트레스와 전압 스트레스를 고려하여 0.5로 하였다.As shown in Figs. 15 and 16, the circuit to which the high efficiency soft switching boost converter of the present invention is applied has a high efficiency soft switching AC-DC boost converter using a coupled inductor and an energy regeneration circuit having a frequency of 100 kHz at 2000 W of power. The step-up inductor (L b ) is designed such that the peak-peak ripple current is 15% of the current (I_Lbpk) of the peak step-up inductor (L b ) in order to reduce the loss due to the harmonic switching ripple. The value of (L b ) is 521 μH, the leakage inductance value is 39 μH, and a PQ50 / 50 core manufactured by TDK Corp. was used as a device having low loss characteristics even at high frequency. Nx was set to 0.5 in consideration of the current stress and the voltage stress of the auxiliary circuit.

공진 커패시터는 주 스위칭소자(Q1)의 출력 커패시터와 외부 노드(node) 캐패시터(CR)의 합이며 높은 주파수에서 낮은 ESR과 ESL가 요구된다.The resonant capacitor is the sum of the output capacitor of the main switching element Q 1 and the external node capacitor C R , and low ESR and ESL are required at high frequencies.

그리고, 주 스위칭소자(Q1)의 스위칭 전류가 커패시터 측으로 전환 될 때 발생되는 턴-오프 손실을 줄이기 위해 큰 충전전류를 충전할 수 있도록 해야 하고, 기생 인덕터와 기생 커패시터를 고려하여 공진 커패시터(CR)의 값을 결정해야 한다. 따라서, 상기 공진 커패시터(CR)의 값은 손실인자(Dissipation Factor)(tan δ)가 0.2%이고 손실이 낮은 세라믹 커패시터를 사용했다.In addition, in order to reduce the turn-off loss generated when the switching current of the main switching element Q 1 is switched to the capacitor side, a large charging current may be charged, and the resonant capacitor C may be considered in consideration of the parasitic inductor and the parasitic capacitor. The value of R ) must be determined. Therefore, the resonant capacitor C R used a ceramic capacitor having a low loss factor (tan δ) of 0.2% and a low loss.

또한, 상기 주 스위칭소자(Q1)는 R_DS(on) = 0.18Ω(25。C)과 C_OSS??600pF을 가진 500V, 30A의 전계효과 트랜지스터 소자를 적용하였고, 보조 스위칭소자(Q2)는 R_DS(on) = 0.24Ω(25。C)와 C_OSS??470pF을 가진 500V, 22A의 전계효과 트랜지스터 소자를 적용하였으며, 블로킹 다이오드는 역 회복 시간(trr)이 50ns를 갖는 다이오드 소자를 적용하였다.In addition, the main switching device (Q 1 ) is applied to the field effect transistor device of 500V, 30A having R_DS (on) = 0.18Ω (25 ° C) and C_OSS ?? 600pF, the auxiliary switching device (Q 2 ) A 500V, 22A field effect transistor device with R_DS (on) = 0.24Ω (25 ° C) and C_OSS ?? 470pF is used, and the blocking diode is a diode device with a reverse recovery time (t rr ) of 50ns. .

또한, 상기 전자파 장애(Electro-Magnetic Interference; EMI)는 전원선을 타고 나가는 전도성분(Conducted Emission; CE)과 공간(공중)으로 나타나는 방사성분(Radiated; RE)으로 분류할 수 있는 바, 방사성분의 경우에는 실드(Shielding)나접지(Grounding)로 대책을 강구하였고, 상기 전도성분은 도 14에 도시된 바와 같이 EMI필터를 라인필터(LFT1)(LFT2)(Line Filter)와 저항(R11) 및 커패시터(C11, C12, C13및 C14)로 구성하여 전체적으로 노이즈를 격감시켰다. 신호의 경로 대책으로는 인쇄회로기판(PCB) 및 각 부품의 배치에 대해서 기생 커패시터가 감소되도록 패턴을 구성하였고, 특히 블로킹 다이오드(DB)에 병렬로 커패시터(CS)를 연결하여 턴-온 및 턴-오프 시에 시스템의 중요한 고려사항인 전자파 장애(EMI)를 감소시킬 수 있도록 하고 있다.In addition, the electromagnetic interference (Electro-Magnetic Interference; EMI) can be classified into a conducted component (Conducted Emission (CE) and the radiated component (Radiated; RE) appearing in the space (air) to go through the power line, the radiation component In this case, measures are taken by shielding or grounding, and the conductive powder is an EMI filter as shown in FIG. 14. The line filter LFT1 (LFT2) and the resistor R 11 are shown in FIG. And capacitors C 11 , C 12 , C 13, and C 14 to reduce noise as a whole. As a signal path countermeasure, the pattern is configured to reduce the parasitic capacitors for the PCB and the arrangement of each component, and in particular, the capacitor C S is connected to the blocking diode D B in turn to turn on. And to reduce electromagnetic interference (EMI), an important consideration of the system at turn-off.

다음으로, 도 17을 참조하여 본 발명에 대한 시뮬레이션 결과 및 실험결과에 대하여 설명한다.Next, a simulation result and an experimental result of the present invention will be described with reference to FIG. 17.

즉, 도 17은 본 발명에 따른 교류-직류 승압 컨버터의 동작특성에 따른 시뮬레이션 결과를 예시적으로 나타낸 파형도이다.That is, FIG. 17 is a waveform diagram illustrating a simulation result according to an operating characteristic of the AC-DC boost converter according to the present invention.

도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 교류-직류 승압 컨버터는 Pspice를 이용하여 시뮬레이션을 수행한 결과로, 상기 도 7에 나타난 이상적인 파형과 거의 일치하는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 17, the AC-DC step-up converter of the present invention has a simulation result using Pspice, which is almost identical to the ideal waveform shown in FIG. 7.

다음으로, 도 18a는 입력전압 220VAC, 출력 400VDC, 스위칭 주파수 100kHz, 1kW, 역률 0.998일 때 입력 전압·전류 및 고조파의 실험결과를 나타낸 파형이고, 도 18b는 종래의 일반적인 하드 스위칭일 때 입력 전류에 대한 고조파 분석을 나타낸 그래프도이고, 도18c는 본 발명에 따른 승압 컨버터의 입력 전류에 대한 고조파 분석을 나타낸 그래프도이다.Next, Figure 18a is a waveform showing the experimental results of the input voltage, current and harmonics at the input voltage 220VAC, output 400VDC, switching frequency 100kHz, 1kW, power factor 0.998, Figure 18b is the input current when the conventional hard switching Fig. 18C is a graph showing harmonic analysis of input current of a boost converter according to the present invention.

고조파 분석은 오실로스코프에서 입력전류를 다운로드받아 저장된 데이터 중에 1주기를 선별하여 그 샘플링(Sampling) 개수가 1024가 되도록 스텝(Step)을 결정하여 C프로그램으로 측정한 실험파형을 FFT 분석하였다.In harmonic analysis, the FFT analysis was performed on the experimental waveform measured by C program by determining the step so that the sampling number is 1024 by selecting one cycle from the stored data after downloading the input current from the oscilloscope.

동 도면에서, 본 발명에 따른 소프트 스위칭 승압 컨버터는 전체 고조파 왜곡율(THD)이 0.03102(약 3%)이다. 하드 스위칭 컨버터의 전체 고조파 왜곡율(THD)은 0.07829(약 8%)이고, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 간단한 교류-직류 정류기 회로의 입력 전류에 대한 고조파 왜곡율은 1.22505가 된다.In the figure, the soft switching boost converter according to the present invention has a total harmonic distortion factor (THD) of 0.03102 (about 3%). The total harmonic distortion (THD) of the hard switching converter is 0.07829 (about 8%), and the harmonic distortion relative to the input current of the simple AC-DC rectifier circuit as shown in Figs. 1 and 3 is 1.22505.

따라서, 본 발명의 소프트 스위칭 교류-직류 승압 컨버터는 하드 스위칭보다 전체 고조파 왜곡이 약 3% 정도로 작은 것을 알 수 있고, 이는 IEC 1000-3-2 표준 중에서 스위칭 전원장치(Class D)에 대한 고조파 제한치보다 이하인 것을 알수 있다.Thus, it can be seen that the soft switching AC-DC boost converter of the present invention has about 3% less total harmonic distortion than hard switching, which is the harmonic limit for switching power supplies (Class D) in the IEC 1000-3-2 standard. It turns out that it is less than.

다음에, 도 19a와 도 19b 및 도 19c는 본 발명의 교류-직류 승압 컨버터에서 주 스위치전압, 전류 및 보조 스위치 전류와, 블로킹 다이오드의 전압과 커패시터의 전류파형에 대한 특성을 예시적으로 나타낸 도면이다.19A, 19B, and 19C exemplarily show characteristics of the main switch voltage, the current and the auxiliary switch current, the voltage of the blocking diode and the current waveform of the capacitor in the AC-DC boost converter of the present invention. to be.

도 19a는 본 발명의 소프트 스위칭 AC-DC 승압 컨버터에서 주 스위치전압, 전류 및 보조 스위치 전류 파형으로 주 스위칭소자(Q1)가 영 전압 스위칭(ZVS)으로 소프트 스위칭하는 것을 볼 수 있으며, 보조 스위칭소자(Q2)로 흐르는 공진 전류가 약 8A가 되는 것을 확인 할 수 있다.19A shows that the main switching element Q1 soft switches to zero voltage switching ZVS in the main switch voltage, current and auxiliary switch current waveforms in the soft switching AC-DC boost converter of the present invention. It can be seen that the resonance current flowing at (Q2) becomes about 8A.

도 19b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소프트 스위칭 AC-DC 승압 컨버터의 보조 스위치 전압, 전류 실험 파형으로 보조 스위칭소자(Q2)가 턴-오프 시에발생되는 전압 스파이크(Spike)와 발진(Oscillation)이 감소된 것을 확인 할 수 있다.As shown in FIG. 19B, voltage spikes and oscillations generated when the auxiliary switching element Q2 is turned off by the auxiliary switch voltage and current experimental waveforms of the soft switching AC-DC boost converter according to the present invention. Oscillation) is reduced.

도 19c에 도시된 바와 같이, 블로킹 다이오드(DB)의 전압과 블록킹 다이오드에 병렬로 연결된 커패시터(CS)의 전류파형에 대한 특성을 예시적으로 나타낸 도면이다. 동 도면에서 블로킹 다이오드가 소프트 스위칭으로 턴-온 또는 턴-오프시에 발생되는 스트레스를 감소되는 것을 볼 수 있다.As shown in FIG. 19C, the voltage waveform of the blocking diode D B and the current waveform of the capacitor C S connected in parallel with the blocking diode are illustrated. In the figure, it can be seen that the blocking diode reduces the stress generated during turn-on or turn-off by soft switching.

또한, 도 20에 도시된 바와 같이 능동 스위치 소자(Q1, Q2, DB)가 소프트 스위칭이 진행되도록 하고, 승압 인덕터(Lb)에 2차 권선을 추가하여 손실이 거의 없는 전류 경로를 제공하고, 블로킹 다이오드에 병렬로 커패시터를 연결함으로써 턴-온 및 턴-오프 시에 블록킹 다이오드의 스트레스를 감소됨으로써 전부하와 높은 입력에서 전체 최대 효율 97.63%을 얻을 수 있다.In addition, as shown in FIG. 20, the active switch elements Q1, Q2, and D B allow soft switching to proceed, and a secondary winding is added to the boost inductor L b to provide a lossless current path. By connecting the capacitors in parallel to the blocking diode, the blocking diode's stress is reduced during turn-on and turn-off, resulting in an overall maximum efficiency of 97.63% at full load and high input.

상기한 실시예를 갖는 본 발명은 그 실시양태에 구애받지 않고 그 요지를 벗어나지 않는 한도 내에서 얼마든지 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.It is a matter of course that the present invention having the above-described embodiments can be variously modified without departing from the gist of the present invention without departing from the gist thereof.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 역률 보정 회로를 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생회로를 사용하고, 능동 스위치 소자가 소프트 스위칭이 진행되도록 하고, 누설 인덕턴스를 공진 인덕터로 이용함과 더불어 블로킹 다이오드에 병렬로 커패시터를 연결함으로써 턴-온 및 턴-오프 시에 블로킹 다이오드의 스트레스를 감소시키고, 감소된 스트레스로 블로킹 다이오드가 동작할 수 있도록 함에 의해,시스템의 중요한 고려사항인 전자파 장애를 크게 감소시킬 수 있다는 장점이 있고, 승압 컨버터의 스위칭소자와 블로킹 다이오드에 의한 소프트 스위칭에 의해 종래의 하드 스위칭보다 전체적으로 고조파 왜곡율을 격감시킬 수 있다는 효과를 갖게 된다.As described above, according to the present invention, a coupling inductor and an energy regenerative circuit having a power factor correction circuit are used, the active switch element allows soft switching to proceed, the leakage inductance is used as a resonant inductor, and a capacitor in parallel to the blocking diode. By reducing the stress on the blocking diodes during turn-on and turn-off and enabling the blocking diodes to operate with reduced stress, the system considerably reduces electromagnetic interference, an important consideration of the system. In addition, soft switching by the switching element and the blocking diode of the boost converter has the effect of reducing the harmonic distortion as a whole rather than the conventional hard switching.

결과적으로, 하-드 스위칭 PWM 교류-직류 승압 컨버터에 작은 수의 회로소자만을 추가하여 종래의 하-드 스위칭 컨버터보다 효율을 향상시킴과 동시에 시스템을 고 주파수로 제어하여 승압 인덕터를 작게 제작할 수 있고, 커패시터는 보다 작은 용량으로 사용할 수 있으며, 능동 스위칭 소자가 소프트 스위칭을 하여 보다 낮은 온도에서 시스템이 동작하므로 히트 싱크(Heat sink) 면적을 크게 줄일 수 있게 되고, 적은 비용으로 시스템의 크기를 소형, 경량화하고, 고 신뢰성으로 제작할 수 있다는 각별한 효과를 갖게된다.As a result, by adding only a small number of circuit elements to the hard-switching PWM AC-DC boost converter, the efficiency can be improved compared to the conventional hard-switching converter and the system can be controlled at a high frequency to make the boost inductor small. In addition, the capacitor can be used with a smaller capacity, and the active switching element performs soft switching to operate the system at a lower temperature, thereby significantly reducing the heat sink area. Light weight and high reliability can be produced to have a special effect.

Claims (6)

고 효율 소프트 스위칭 교류-직류 승압 컨버터 회로에 있어서,In the high efficiency soft switching AC-DC boost converter circuit, 상기 직류전압을 1차 권선을 통해 인가받아 종속 전류원으로서 동작하고, 그 2차 권선이 종속 전압원으로서 동작하는 승압 인덕터와,A boost inductor receiving the DC voltage through the primary winding and operating as a slave current source, the secondary winding operating as a slave voltage source; 상기 승압 인덕터의 2차 권선과 접속되어, 그 2차 권선으로부터 인가되는 전류를 제한하는 누설 인덕터 및,A leakage inductor connected to the secondary winding of the boost inductor to limit a current applied from the secondary winding; 상기 누설 인덕터를 매개로 상기 승압 인덕터의 2차 권선과 연결되어, 그 누설 인덕터의 전류 제한에 의해 영 전류 스위칭되는 보조 스위칭소자,An auxiliary switching element connected to the secondary winding of the boost inductor through the leakage inductor and switched at zero current by a current limit of the leakage inductor; 상기 보조 스위칭소자의 스위칭에 의해 흐르는 전류가 상기 승압 인덕터의 1차 권선에 흐르는 전류에 이르게 되면 영 전압 스위칭이 진행되는 주 스위칭소자 및,A main switching device in which zero voltage switching proceeds when a current flowing by switching of the auxiliary switching device reaches a current flowing in a primary winding of the boost inductor; 상기 주 스위칭소자의 턴-오프시에 스위칭되어 그 주 스위칭소자로 흐르는 전류가 공진 커패시터를 충전하고 다른 전류 경로를 제공하는 블로킹 스위칭소자로 구성된 것을 특징으로 하는 역률 보정기능을 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생 회로를 사용한 고 효율 소프트 스위칭용 교류-직류 승압 컨버터.Combined inductor and energy regeneration with a power factor correction function, characterized in that it consists of a blocking switching element that is switched at the time of turning off the main switching element and the current flowing to the main switching element charges the resonant capacitor and provides a different current path. AC-DC boost converter for high efficiency soft switching using circuitry. 제 1 항에 있어서, 상기 주 스위칭소자와 보조 스위칭소자는 IGBT 및 MOS-FET 중에 어느 하나의 회로소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 역률 보정기능을 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생 회로를 사용한 고 효율 소프트 스위칭용 교류-직류 승압 컨버터.2. The method of claim 1, wherein the main switching element and the auxiliary switching element comprise one of an IGBT and a MOS-FET, and the high efficiency soft switching using a combined inductor and an energy regenerative circuit having a power factor correction function. AC-DC boost converter. 제 2 항에 있어서, 상기 주 스위칭소자에는 턴-오프 손실을 감소시키기 위해 병렬로 접속된 공진 커패시터를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 역률 보정기능을 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생 회로를 사용한 고 효율 소프트 스위칭용 교류-직류 승압 컨버터.3. The high efficiency software using a combined inductor and energy regeneration circuit having a power factor correction function according to claim 2, wherein the main switching element further comprises a resonant capacitor connected in parallel to reduce turn-off losses. AC-DC boost converter for switching. 제 2 항에 있어서, 상기 보조 스위칭소자에는 턴-오프시에 스파이크와 발진을 감소시키기 위해 병렬로 접속된 커패시터를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 역률 보정기능을 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생 회로를 사용한 고 효율 소프트 스위칭용 교류-직류 승압 컨버터.3. The coupled inductor and energy regeneration circuit of claim 2, wherein the auxiliary switching device further comprises a capacitor connected in parallel to reduce spikes and oscillations at turn-off. AC-DC boost converter for high efficiency soft switching. 제 1 항에 있어서, 상기 블로킹 스위칭소자는 블로킹용 다이오드로 이루어진 것을 특징으로 하는 역률 보정기능을 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생 회로를 사용한 고 효율 소프트 스위칭용 교류-직류 승압 컨버터.2. The AC-DC boost converter for high efficiency soft switching using a coupled inductor having an power factor correction function and an energy regeneration circuit according to claim 1, wherein the blocking switching element comprises a blocking diode. 제 5 항에 있어서, 상기 블로킹 스위칭소자에는 턴-온 및 턴-오프시의 손실을 감소시키기 위해 병렬로 접속된 커패시터를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 역률 보정기능을 갖는 결합 인덕터 및 에너지 회생 회로를 사용한 고 효율 소프트 스위칭용 교류-직류 승압 컨버터.6. The coupled inductor and energy regenerative circuit of claim 5, wherein the blocking switching element further comprises capacitors connected in parallel to reduce losses during turn-on and turn-off. AC to DC boost converter for high efficiency soft switching.
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