KR20090051505A - 자동차 배터리 충전용 ｄｃ-ｄｃ 컨버터 - Google Patents

자동차 배터리 충전용 ｄｃ-ｄｃ 컨버터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 역전류를 방지를 위해 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터가 구비하는 역전류 방지용 MOSFET 소자를 제거하고서도 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터에 역전류가 발생하는 것을 방지할 수 있는 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터에 관한 것이다.
DC-DC 컨버터, 배터리, 역전류, MOSFET, 비교기, 동기 정류 방식

Description

자동차 배터리 충전용 ＤＣ-ＤＣ 컨버터{DC-DC coverter for charging battery in vehicle}
본 발명은 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터에 관한 것으로, 특히 역전류를 방지를 위해 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터가 구비하는 역전류 방지용 MOSFET 소자를 제거하고서도 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터에 역전류가 발생하는 것을 방지할 수 있는 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터에 관한 것이다.
자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터는 고전압 배터리 전원(예를 들어, 42V)을 변환하여 12V 배터리를 충전한다. 이러한 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터는 발열 감소와 효율을 위해 2개의 모스펫(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 이하, MOSFET)를 순차로 턴-온시켜 배터리를 충전하는 동기(Synchronous) 정류 방식이 사용된다.
한편, 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터는 초기 시동시에 출력전압이 배터리 전압보다 낮은데, 이에 따라 배터리 쪽에서 컨버터로 역전류가 흐른다. 따라 서, 역전류를 차단하기 위해 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리(Vbat) 전압과 컨버터의 출력전압(Vout)을 비교하는 비교기(12)와, 비교기(12)가 비교한 배터리(Vbat) 전압이 컨버터의 출력전압(Vout)보다 높으면 배터리로부터 컨버터로 흐르는 전류를 차단하기 위한 역전류 방지용 MOSFET 소자(14)를 구비한다. 역전류 방지용 MOSFET 소자(14)는 비교기(12)가 비교한 배터리(Vbat) 전압이 컨버터의 출력전압(Vout)보다 높으면 턴-오프되어 배터리로부터 컨버터로 역전류가 흐르는 것을 방지한다.
그런데, 역전류 방지용 MOSFET 소자(14)가 고가임에 따라, 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터의 단가가 상승하는 문제점이 있다. 그리고, 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터가 동기 정류 방식으로 배터리를 충전하기 위해 구비하는 2개의 MOSFET 이외에 역전류 방지용 MOSFET 소자(14)를 하나 더 구비함에 따라 발열면에서 비효율적이다.
따라서, 본 발명의 목적은 역전류를 방지를 위해 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터가 구비하는 역전류 방지용 MOSFET 소자를 제거하고서도 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터에 역전류가 발생하는 것을 방지할 수 있는 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터는 동기 정류 방식으로 배터리를 충전하기 위한 제1 모스펫(MOSFET) 소자 및 제2 모스펫 소자와; (+)단자에 레퍼런스 전류가, (-)단자에는 컨버터의 출력전류가 입력되는 비교기와; 베이스 단자에 상기 비교기의 출력이, 이미터 단자에 상기 제1 및 제2 모스펫 소자의 출력이 입력되며, 콜렉터 단자가 접지단에 접속된 비제이티(BJT) 소자를 구비한다.
상기 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터는 상기 제1 모스펫 소자와 상기 비제이티 소자의 이미터 단자 사이에 상기 제1 모스펫 소자로부터의 출력을 반전하여 상기 비제이티 소자로 입력시키는 인버터를 더 구비한다.
상기 레퍼런스 전류는 컨버터의 출력전압이 배터리 전압보다 큰 때의 최소전류이다.
상기 제1 및 제2 모스펫 소자는 역전류 방지용 다이오드를 구비한다.
본 발명의 실시 예에 따른 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터는 (+)단자에는 컨버터의 출력전압이 배터리 전압보다 큰 때의 최소전류인 레퍼런스 전류를 입력되고, (-)단자에는 컨버터의 출력전류를 입력되는 비교기와, 비교기의 출력에 따라 도통되는 BJT를 구비하고, BJT의 도통에 따라 동기 정류 방식으로 배터리를 충전하기 위한 제1 및 제2 MOSFET 소자 중 하나를 턴-온 또는 턴-오프시킨다. 이와 같은 구성으로 본 발명의 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터는 컨버터의 출력전압이 배터리 전압보다 작을 때에는 제1 및 제2 MOSFET 소자 중 하나를 턴-오프시킴으로써, 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터는 컨버터의 출력전압이 배터리 전압보다 작을 때에 배터리로부터 컨버터로 역전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터는 종래의 컨버터에서 고가의 역전류 방지용 MOSFET 소자를 제거할 수 있음으로써, 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터의 단가가 상승하는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터에서 역전류 방지용 MOSFET 소자를 제거함으로써 발열면에서 효율적이다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한 다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터를 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터는 동기 정류 방식으로 배터리를 충전하기 위한 제1 MOSFET 소자(4) 및 제2 MOSFET 소자(6)와, (+)단자에 컨버터의 출력전압이 배터리 전압보다 큰 때의 전류인 레퍼런스 전류가, (-)단자에는 컨버터의 출력전류가 입력되는 비교기(2)와, 제1 MOSFET 소자(4)의 출력이 입력되는 인버터(10)와, 베이스 단자에 비교기(2)의 출력이 이미터 단자에 인버터(10)의 출력 및 제2 MOSFET 소자(6)의 출력이 입력되며, 콜렉터 단자가 접지된 비제이티(Bipolar Junction Transistor, 이하 BJT) 소자(8)를 구비한다.
제1 및 제2 MOSFET 소자(4, 6)는 역전류 방지용 다이오드를 구비한다.
자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터의 초기 시동시에 출력전압은 배터리 전압보다 낮다. 따라서, 초기 시동시에 본 발명의 비교기(2)의 (+)단자에는 컨버터의 출력전압이 배터리 전압보다 큰 때의 최소전류인 레퍼런스 전류가, (-)단자에는 컨버터의 출력전류가 입력된다. 그러면, 비교기(2)로부터의 출력에 의해 BJT 소자(8)가 구동되지 않음으로써, 제2 MOSFET 소자(6)가 턴-오프된다. 제2 MOSFET 소자(6)가 턴-오프되면, 제2 MOSFET 소자(6)의 역전류 방지용 다이오드(6a)에 의해서 배터리로부터 컨버터로 역전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
초기 시동 이후에, 컨버터의 출력전압이 배터리 전압보다 커지면 본 발명의 비교기(2)의 (+)단자에는 컨버터의 출력전압이 배터리 전압보다 큰 때의 최소전류인 레퍼런스 전류가 여전히 입력되지만, (-)단자에는 레퍼런스 전류보다 큰 컨버터의 출력전류가 입력된다. 이에 따라, 비교기(2)로부터의 출력에 의해 BJT 소자(8)가 구동되어, 제2 MOSFET 소자(6)가 턴-온된다. 제2 MOSFET 소자(6)가 턴-온되면, 본 발명의 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터는 동기 정류 방식으로 배터리를 충전한다.
도 1은 종래의 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터를 나타내는 회로도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 배터리 충전용 DC-DC 컨버터를 나타내는 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2, 12 : 비교기 14 : 역전류 방지용 MOSFET 소자
4 : 제1 MOSFET 소자 4a : 제1 다이오드 소자
6 : 제2 MOSFET 소자 6a : 제2 다이오드 소자
8 : BJT 소자 10 : 인버터

Claims (4)

  1. 동기 정류 방식으로 배터리를 충전하기 위한 제1 모스펫(MOSFET) 소자 및 제2 모스펫 소자와;
    (+)단자에 레퍼런스 전류가, (-)단자에는 컨버터의 출력전류가 입력되는 비교기와;
    베이스 단자에 상기 비교기의 출력이, 이미터 단자에 상기 제1 및 제2 모스펫 소자의 출력이 입력되며, 콜렉터 단자가 접지단에 접속된 비제이티(BJT) 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 배터리 충전용 ＤＣ-ＤＣ 컨버터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 모스펫 소자와 상기 비제이티 소자의 이미터 단자 사이에 상기 제1 모스펫 소자로부터의 출력을 반전하여 상기 비제이티 소자로 입력시키는 인버터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 배터리 충전용 ＤＣ-ＤＣ 컨버터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 레퍼런스 전류는 컨버터의 출력전압이 배터리 전압보다 큰 때의 최소전류인 것을 특징으로 하는 자동차 배터리 충전용 ＤＣ-ＤＣ 컨버터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 모스펫 소자는 역전류 방지용 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 배터리 충전용 ＤＣ-ＤＣ 컨버터.
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