KR20110064605A - 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로 - Google Patents

위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로 Download PDF

Info

Publication number
KR20110064605A
KR20110064605A KR1020090121284A KR20090121284A KR20110064605A KR 20110064605 A KR20110064605 A KR 20110064605A KR 1020090121284 A KR1020090121284 A KR 1020090121284A KR 20090121284 A KR20090121284 A KR 20090121284A KR 20110064605 A KR20110064605 A KR 20110064605A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
circuit
leg
leg circuit
voltage
transformer
Prior art date
Application number
KR1020090121284A
Other languages
English (en)
Inventor
현동석
김종목
Original Assignee
성호전자(주)
현동석
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 성호전자(주), 현동석 filed Critical 성호전자(주)
Priority to KR1020090121284A priority Critical patent/KR20110064605A/ko
Publication of KR20110064605A publication Critical patent/KR20110064605A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/083—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the ignition at the zero crossing of the voltage or the current
    • 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

Abstract

본 발명에서 부가적인 누설 인덕터 없이 경부하 시에도 컨버터의 ZVS 범위를 확보할 수 있는 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로를 개시한다.
본 발명에 따른 컨버터 회로는, 위상천이 풀-브릿지 컨버터 회로에 있어서, 위상천이(Phase Shift) 제어에 따라 스위칭 신호를 수신하고, 경부하 시 진상 레그(leading leg) 및 지상 레그(lagging leg)에서 영전압 스위칭(ZVS)을 이루는 스위칭부; 상기 스위칭부의 출력 전압을 소정 레벨의 전압으로 출력하는 트랜스; 및 상기 트랜스의 출력 신호를 정류시켜 부하로 공급하는 브릿지 회로부로 이루어진다.
따라서, 부가적인 누설 인덕터 없이 경부하 시에도 컨버터의 ZVS 범위를 확보하여, 넓은 영전압 스위칭 영역을 보장하며, 수동 소자인 인덕터와 커패시터만을 보조 회로에 적용함으로써 제어 및 드라이브 손실을 줄일 뿐만 아니라, 누설 인덕턴스를 최소화할 수 있어 유효 듀티비를 최대화 할 수 있는 효과가 있다.
컨버터, 풀-브릿지, 위상, 천이, 스위칭, 영전압, ZVS, 누설, 인덕터

Description

위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로{CIRCUIT OF PHASE-SHIFT FULL-BRIDGE CONVERTER}
본 발명은 디씨-디씨 컨버터 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부가적인 누설 인덕터 없이 경부하 시에도 컨버터의 영전압 스위치(Zero Voltage Switch)의 범위를 확보할 수 있는 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로에 관한 것이다.
일반적으로, 전력용 반도체소자의 스위칭 동작에서는 전압과 전류가 소자에 따라 일정한 지연과 기울기를 가지고 변화하기 때문에 스위치를 단락(Turn-On) 또는 개방(Turn-Off)시키게 되면 스위치에 전압과 전류가 동시에 가해지는 구간이 발생하게 되며 따라서, 이 구간 동안에는 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 턴오프 시에 테일(tail) 전류가, 스위치의 양단에 전압이 충분히 가해진 후에도 일정구간 동안 흐르기 때문에 턴오프 시의 스위칭손실이 매우 크다. 이와 같은 스위칭손실은 소자가 개폐되는 주파수에 비례해서 증가하기 때문에 소자의 최대 스위칭 주파수를 제한하는 요소가 된다.
근래에는 이러한 제한적 요소를 배제하기 위한 회로가 개시되고 있으며, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 첨부되는 도 1은 종래 풀-브릿지 컨버터 회로도이다.
도시된 바와 같이, 종래 풀 브릿지 DC/DC 컨버터는 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 ); 상기 변압기(T)의 3차측에 연결되어 전류를 정류하는 풀 브릿지 정류기(BD100); 상기 정류기(BD100)의 출력단과 접지 사이에 연결되는 커패시터(C100); 상기 정류기(BD100)의 출력단과 2차측의 출력단 사이에 연결되는 다이오드(D100);를 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 종래 풀 브릿지 DC/DC 컨버터는 모드1(M1) 과정에서, 상기 커패시터(C100)는 상기 변압기(T)의 3차권선내의 누설 인덕턴스와의 공진에 의해서 충전하기 시작한다. 그리고, 모드2(M2) 과정에서, 상기 커패시터(C100)에 충전된 전압은 방전루프가 형성되어 있지 않으므로 외부요인에 의한 루프가 형성될 때까지 상기 충전된 전압을 유지하게 된다. 모드3(M3) 과정에서, 정해진 시비율(duty cycle)에 의해 상기 스위치(s1)가 개방되면 일정하게 흐르는 부하전류에 의해 스너버 커패시터(C1)는 충전하기 시작하고 스너버 커패시터(C3)는 방전하기 시작한다. 부하전류가 일정하게 흐르기 때문에 스너버 커패시터(C1)의 전압은 선형적으로 증가하며, 따라서 상기 변압기(T)의 1차측 전압(Vab)은 선형적으로 감소한다.
또한, 모드4(M4) 과정에서 상기 변압기(T)의 2차측의 전압(Vrec )이 감소하는 도중 상기 캐패시 터(C100)에 충전된 전압과 같아지게 되면 상기 다이오드(D100)가 도통하게 되고 2차측의 전압(Vrec )은 상기 커패시터(C100)에 충전되어 있던 전압에서 매우 느린 속도로 방전하게 된다. 한편, 1차측의 스너버 커패시터(C3)에서 방전되는 전압은 1차측의 누설 인덕턴스에 흐르고 있던 전류에 의해서 계속해서 빠른 속도로 방전하게 되고, 따라서 1차측 전압(Vab)은 2차측이 상기 커패시터(C100)에서 서서히 방전되고 있는 전압이 1차측으로 넘어온 전압보다 낮아지게 된다.
모드5(M5) 과정에서, 감소하던 스너버 커패시터(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. 모드6(M6) 과정에서, 1차측의 전류(IP)가 영이 되었으므로 스위치(S2)는 영전류에서 턴오프할 수 있게 된다. 이 때는 1차측에서 공급되는 전류가 없으므로 2차측의 상기 커패시터(C100)가 전 부하전류를 공급하게 되고, 상기 커패시터(C100)의 전압이 완전히 방전하여 영이 될 때까지 이 단계가 진행된다.
그리고 모드7(M7) 과정에서, 2차측의 상기 커패시터(C100)의 전압이 완전히 방전되면, 부하전류(IO )는 2차측의 풀 브릿지 다이오드를 통해 환류(D2-D4,D3-D1)하게 된다. 모드8(M8) 과정에서, 스위치(S2)에는 전류가 흐르지 않는 상태이므로 영전류상태에서 턴오프되며 스위치(S4)가 턴온되어 전류의 루프를 새로이 형성할 때까지 데드 타임(dead time)이 된다. 또한 모드9(M9) 과정에서, 스위치(S4)가 턴온되면서 환류모드가 끝나게 된다. 스위치(S4)의 턴온과정도, 1차측의 누설 인덕턴스 때문에 전류가 급격하게 변할 수 없으므로 영전류의 상태에서 이루어지게 된다.
결국, 포화 리액터와 같은 손실성 소자나 능동소자를 사용하지 않으며 또한 정류기에 높은 전압 스트레스나 환류전류에 의한 전력손실을 감소시킬 수 있게 된다. 그러나, 전술된 바와 같이, 종래 풀-브릿지 컨버터의 ZVS 범위는 누설 인덕터의 크기에 의해 결정되므로 경부하 시 상대적으로 큰 누설 인덕터가 요구되며, 이를 해결하기 위한 부가적인 인덕터의 사용은 전체 시스템 효율의 저하를 초래한다.
또한 큰 듀티비(duty ratio) 손실, 부하 의존 dc 특성 그리고 누설 인덕터와 2차측 기생 커패시터와의 링잉(Ringing) 현상에 의한 스위칭 손실 및 스위칭 노이즈의 발생 등의 단점들을 지니고 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 보조 회로를 적용하여, 위상 천이 풀-브릿지 컨버터가 가지고 있는 좁은 ZVS 범위를 확장시킬 수 있는 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 부가적인 누설 인덕터 없이 경부하 시에도 컨버터의 ZVS 범위를 확보할 수 있게 함으로써, 듀티비 손실과 2차측에 발생하는 링잉(Ringing) 현상에 의한 손실과, 제어 및 드라이브 손실을 감소시킬 수 있는 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로는, 위상천이 풀-브릿지 컨버터 회로에 있어서, 위상천이(Phase Shift) 제어에 따라 스위칭 신호를 수신하고, 경부하 시 진상 레그(leading leg) 및 지상 레그(lagging leg)에서 영전압 스위칭(ZVS)을 이루는 스위칭부; 상기 스위칭부의 출력 전압을 소정 레벨의 전압으로 출력하는 트랜스; 및 상기 트랜스의 출력 신호를 정류시켜 부하로 공급하는 브릿지 회로부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭부는, 상기 진상 레그회로(LE) 및 지상 레그회로(LA)는 각각으로 두 개의 스위치(S1-S3, S4-S2)로 구성되며, 각 스위 치(S1, S2, S3, S4)는 각각으로 역병렬 다이오드(D1, D2, D3, D4)가 연결되고, 각 역병렬 다이오드의 양단에는 출력 커패시터(C1, C2, C3, C4)가 접속되며; 상기 진상 레그회로(LE)의 두 스위치(S1, S3) 사이(A)와, 상기 지상 레그회로(LA)의 두 스위치(S4, S2) 사이(B)는 상기 트랜스(205)의 1차측 단자와 접속되고, 상기 진상 레그회로(LE)와 트랜스(205)의 1차측 단자 사이에는 누설 인덕터(Llkg)가 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로는, 부가적인 누설 인덕터 없이 경부하 시에도 컨버터의 ZVS 범위를 확보하여, 넓은 영전압 스위칭 영역을 보장하며, 수동 소자인 인덕터와 커패시터만을 보조 회로에 적용함으로써 제어 및 드라이브 손실을 줄일 뿐만 아니라, 누설 인덕턴스를 최소화할 수 있어 유효 듀티비를 최대화 할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2는 본 발명에 따른 위상 천이 풀-브릿지 컨버터를 나타낸 회로도이다. 도시된 바와 같이, 위상천이(Phase Shift) 제어에 따라 스위칭 신호를 수신하고, 경부하 시 진상 레그(leading leg) 및 지상 레그(lagging leg)에서 영전압 스위칭(ZVS)을 이루는 스위칭부(201)와, 상기 스위칭부(201)의 출력 전압을 소정 레벨의 전압으로 출력하는 트랜스(205) 및 상기 트랜스(205)의 출력 신호를 정류시켜 부하로 공급하는 브릿지 회로부(203)로 이루어진다.
여기서, 상기 스위칭부(201)는 각 두 개의 스위치로 구성되는 진상 레그 회로(LE)와 지상 레그 회로(LA)를 갖고, 상기 진상 레그회로(LE) 및 지상 레그회로(LA)는 상보적 관계를 갖도록 대향된다. 또한, 상기 진상 레그회로(LE) 및 지상 레그 회로(LA) 사이에는 보조 인덕터(La, Lb)가 직렬 접속되고, 상기 보조 인덕터(La, Lb) 사이와, 상기 진상 레그회로(LE) 및 지상 레그회로(LA)의 각 접속단 사이로 보조 커패시터(Ca, Cb)가 접속된다.
한편, 상기 진상 레그회로(LE) 및 지상 레그회로(LA)는 각각으로 두 개의 스위치(S1-S3, S4-S2)로 구성되며, 각 스위치(S1, S2, S3, S4)는 각각으로 역병렬 다이오드(D1, D2, D3, D4)가 연결되고, 각 역병렬 다이오드의 양단에는 출력 커패시터(C1, C2, C3, C4)가 접속된다. 또한, 상기 진상 레그회로(LE)의 두 스위치(S1, S3) 사이(A)와, 상기 지상 레그회로(LA)의 두 스위치(S4, S2) 사이(B)는 상기 트랜스(205)의 1차측 단자와 접속되고, 상기 진상 레그회로(LE)와 트랜스(205)의 1차측 단자 사이에는 누설 인덕터(Llkg)가 연결된다.
이와 같이 구성된 스위칭부(201)는 상기 진상 레그회로(LE) 및 지상 레그회로(LA)는 소정 비율의 듀티비, 바람직하게는 50%의 듀티비를 갖고 상보적으로 동작되며, 출력은 상기 진상 레그회로(LE)와 지상 레그회로(LA) 사이의 위상 천이(Phase Shift) 제어에 의해 결정된다.
이하, 본 발명의 동작을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 이하 설명되는 동작은 반주기 내의 동작을 나타내는 것으로 6개의 동작을 모드별로 분류하여 설명할 것이다.
도 3은 본 발명의 동작 관계를 설명하기 위한 모드 별 파형도이고, 도 4는 각 동작 모드에 따른 등가 회로이다. 동작 설명에 앞서, 상기 진상 레그회로(LE)의 스위치 S 1 과 S 3 그리고, 지상 레그회로(LA)의 스위치 S 2 와 S 4 는 항상 50% 듀티비로 상보적으로 동작하며, 본 발명의 실시 예로 제시된 회로의 소자는 이상적이고, 출력측 필터 인덕터 전류는 연속적이며, 출력측 필터 커패시터가 매우 커서 출력 전압이 V o 로 일정하게 유지됨을 전제로 한다.
먼저, 모드 1로서 도 3의 (t0 - t1) 구간과 같이, t 0 시점 이전에 S 3 과 S 4 는 턴-온 상태에 있고 S 1 과 S 2 는 턴-오프 상태이다. t0시점에서 S 3 가 턴-오프 되면 S 1 과 S 3 의 출력 커패시터(C1, C3)가 충전과 방전을 시작하고, 스위치의 출력 커패시터 양단 전압 Vc 1 과 Vc 3 는 감소하고 증가한다. 그리고 스위치 역병렬 다이오드 D 1 이 포워드 바이어스되어 환류(free-wheeling) 모드가 시작되고, 도 4(a)와 같이 전류는 스위치(S4)가 도통 상태이므로, S 4 와 D 1 을 통해 흐른다. 또한 누설 인덕터에 흐르는 전류, I lkg 는 거의 일정하게 흐르며 전압, V AB 는 영으로 감소한다.
이후, 모드 2로 진입하여 도시된 (t1 - t2) 구간의 t 1 시점에서 S 1 을 턴-온 시 키면, D 1 이 도통 중이므로 영전압 스위칭 조건이 되고, 전류는 도 4(b)에 도시된 바와 같이 S 4 와 D 1 를 통해 계속 환류 상태를 유지한다. 전압 V AB 는 영전압이 되고, I lkg 는 일정한 크기로 흐르고 있다. 그리고 보조 인덕터 L a 로부터 흐르는 전류는 D 1 을 통해 흘러나간다. 그리고, 모드 3의 (t2 - t3) 구간의 t 2 시점에서 S 4 가 턴-오프 되면, S 2 와 S 4 의 출력 커패시터(C2, C4)가 충전과 방전을 시작하고 Vc 2 와 Vc 4 는 감소하고 증가한다. 그리고 D 2 가 포워드 바이어스되어 1차측 전류는 도 4(c)와 같이 D 1 과 D 2 를 통해 환류하여 감소하고 양(positive)의 방양으로 전환하여 증가한다.
그리고 D 2 로부터 흘러나온 전류는 누설 인덕터(Llkg)와 보조 인덕터 L b 로 흐르기 때문에 기존의 PS-FB 컨버터의 지상 레그 보다 더 넓은 ZVS 범위를 갖고, 누설 인덕터에 흐르는 전류에 큰 영향을 미치지 않는다. V AB 는 영전압에서 V S 로 증가한다. 모드 4로서, 도시된 (t3 - t4) 구간의 t 3 시점에서 S 2 를 턴-온 하면, D 1 와 D 2 가 도통하고 있으므로 영전압 스위칭 조건이 되고, 도 4(d)와 같이 I lkg 의 방향이 완전히 전환된 후 S 1 과 S 2 를 통해 선형적으로 증가하여 피크(peak) 치에 도달한다. V AB 는 Vs로 일정하다.
또한, 모드 5로서 도시된 (t4 - t5) 구간의 t 4 시점에서 S 1 이 턴-오프 되면 S 1 과 S 3 의 출력 커패시터(C1, C3)가 충전과 방전을 시작하고 V c1 과 V c3 는 도 4(e)와 같이 증가하고 감소한다. 그리고 D 3 가 포워드 바이어스되어, 1차측 전류는 1차측 전류는 D 3 와 S 2 를 통해 일정하게 흐른다. V AB 는 영전압으로 감소한다. 마지막으로 모드 6으로서 (t5 - t6) 구간의 t 5 시점에서 S 3 를 턴-온 하면 D 3 가 도통 중이므로 영전압 스위칭 조건이 되고, 도 4(f)와 같이 I lkg 는 D 3 와 S 2 를 통해 일정하게 흐른다. 그리고 V AB 는 영전압 상태에 있다. 다음 스위칭 반주기 동안의 회로 동작은 대칭이므로 위에 나타낸 동작과 유사하다.
한편, 본 발명에서 제시되는 위상 전이 풀-브릿지 컨버터 회로의 동작을 검증하기 위해 입력전압 DC 270V, 출력은 48V, 30A 1.5kW급, 스위칭 주파수 83kHz로 하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션은 Powersim사의 PSIM을 이용하였고, 각 소자들의 파라미터 값은 L lkg =1.5μH, L o =50μH, C o =1000μF, L a , L b =22μH, C a , C b =2μF로 하였다.
시뮬레이션 결과로서 도 5(a)는 100%부하에서 진상 레그의 ZVS 파형을 도시하고 있으며, 도 5(b)는 100% 부하에서 지상 레그의 ZVS 파형이고, 도 5(c)는 100% 부하에서 누설 인덕터의 전류 파형을 나타낸다. 그리고, 도 5(d)는 5% 부하에서 진상 레그의 ZVS 파형이고, 도 5(e)는 5% 부하에서 지상 레그의 ZVS 파형이며, 도 5(f)는 5% 부하에서 누설 인덕터의 전류 파형을 나타낸다.
따라서, 본 발명은 기존의 위상 천이 풀-브릿지 컨버터가 가지고 있는 좁은 ZVS 범위를 확장시키기 위해 간단한 보조 회로를 적용한 새로운 PS-FB 컨버터를 제 시하였으며, 시뮬레이션 결과와 같이, 위상 천이 풀-브리지 컨버터는 넓은 영전압 스위칭 영역을 보장할 수 있고, 수동 소자인 인덕터와 커패시터만을 보조 회로에 적용함으로써 제어 및 드라이브 손실을 줄일 수 있으며, 누설 인덕턴스를 최소화할 수 있어 유효 듀티비를 최대화할 수 있게 된다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로는, 일반적인 PS-FB컨버터에 인덕터와 커패시터로 구성된 간단한 보조 회로를 부가하여, 넓은 영전압 스위칭 영역을 보장하며, 수동 소자인 인덕터와 커패시터만을 보조 회로에 적용함으로써 제어 및 드라이브 손실을 줄일 수 있도록 설계됨에 따라, 추가적인 제어회로나 드라이브 회로가 요구되지 않아 비용과 손실을 줄일 수 있고, 컨버터의 소형화와 제어를 용이하게 할 수 있어, 전력 산업의 활용성을 높일 수 있게 된다.
도 1은 종래 풀-브릿지 컨버터 회로를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 위상 천이 풀-브릿지 컨버터 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 각 동작 모드를 설명하기 위한 파형도이다.
도 4(a) 내지 도 4(f)는 도 3의 각 동작 모드에 따른 등가 회로도이다.
도 5(a) 내지 도 5(f)는 시뮬레이션 결과를 나타낸 파형도이다.
<주요 도면에 대한 부호의 설명>
201 : 스위칭부 203 : 브릿지회로부
205 : 트랜스 S1 ~ S4 : 스위치
D1 ~ D4 : 역병렬 다이오드 C1 ~ C4 : 출력 커패시터
La, Lb : 보조 인덕터 Ca, Cb : 보조 커패시터

Claims (5)

  1. 위상천이 풀-브릿지 컨버터 회로에 있어서,
    위상천이(Phase Shift) 제어에 따라 스위칭 신호를 수신하고, 경부하 시 진상 레그(leading leg) 및 지상 레그(lagging leg)에서 영전압 스위칭(ZVS)을 이루는 스위칭부(201);
    상기 스위칭부(201)의 출력 전압을 소정 레벨의 전압으로 출력하는 트랜스(205); 및
    상기 트랜스(205)의 출력 신호를 정류시켜 부하로 공급하는 브릿지 회로부(203)로 이루어진 것을 특징으로 하는 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭부(201)는 각 두 개의 스위치로 구성되는 진상 레그 회로(LE)와 지상 레그 회로(LA)를 갖고, 상기 진상 레그회로(LE) 및 지상 레그회로(LA)는 50%의 듀티비를 갖고 상보적으로 동작되는 것을 특징으로 하는 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 진상 레그회로(LE) 및 지상 레그 회로(LA) 사이에는 보조 인덕터(La, Lb)가 직렬 접속되고; 상기 보조 인덕터(La, Lb) 사이와, 상기 진상 레그회로(LE) 및 지상 레그회로(LA)의 각 접속단 사이로 보조 커패시터(Ca, Cb)가 접속되는 것을 특징으로 하는 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진상 레그회로(LE) 및 지상 레그회로(LA)는 각각으로 두 개의 스위치(S1-S3, S4-S2)로 구성되며, 각 스위치(S1, S2, S3, S4)는 각각으로 역병렬 다이오드(D1, D2, D3, D4)가 연결되고, 각 역병렬 다이오드의 양단에는 출력 커패시터(C1, C2, C3, C4)가 접속되는 것을 특징으로 하는 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 진상 레그회로(LE)의 두 스위치(S1, S3) 사이(A)와, 상기 지상 레그회로(LA)의 두 스위치(S4, S2) 사이(B)는 상기 트랜스(205)의 1차측 단자와 접속되고, 상기 진상 레그회로(LE)와 트랜스(205)의 1차측 단자 사이에는 누설 인덕터(Llkg)가 연결되는 것을 특징으로 하는 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로.
KR1020090121284A 2009-12-08 2009-12-08 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로 KR20110064605A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090121284A KR20110064605A (ko) 2009-12-08 2009-12-08 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090121284A KR20110064605A (ko) 2009-12-08 2009-12-08 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110064605A true KR20110064605A (ko) 2011-06-15

Family

ID=44398019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090121284A KR20110064605A (ko) 2009-12-08 2009-12-08 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110064605A (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9374012B2 (en) 2012-12-21 2016-06-21 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Power supply
KR20160110708A (ko) 2015-03-11 2016-09-22 순천향대학교 산학협력단 풀-브리지 dc-dc 컨버터
KR20160147584A (ko) * 2015-06-15 2016-12-23 계명대학교 산학협력단 근거리 저속 전기자동차의 배터리 충전을 위한 전력변환기
KR20180047479A (ko) 2016-10-31 2018-05-10 엘에스오토모티브테크놀로지스 주식회사 Dc-dc 컨버터 및 이의 구동 방법
KR20190090661A (ko) 2018-01-25 2019-08-02 대우전자부품(주) 풀-브릿지 컨버터 구동용 3탭 출력을 가진 dc/dc 플라이백 컨버터
KR20200090176A (ko) 2017-11-21 2020-07-28 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드 Bog 재응축기 및 이를 구비한 lng 저장 시스템
KR102522372B1 (ko) 2022-10-31 2023-04-17 에스케이시그넷 주식회사 래깅 레그 제거 위상 천이 풀 브릿지 컨버터 회로

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9374012B2 (en) 2012-12-21 2016-06-21 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Power supply
KR20160110708A (ko) 2015-03-11 2016-09-22 순천향대학교 산학협력단 풀-브리지 dc-dc 컨버터
KR20160147584A (ko) * 2015-06-15 2016-12-23 계명대학교 산학협력단 근거리 저속 전기자동차의 배터리 충전을 위한 전력변환기
KR20180047479A (ko) 2016-10-31 2018-05-10 엘에스오토모티브테크놀로지스 주식회사 Dc-dc 컨버터 및 이의 구동 방법
KR20200090176A (ko) 2017-11-21 2020-07-28 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드 Bog 재응축기 및 이를 구비한 lng 저장 시스템
KR20190090661A (ko) 2018-01-25 2019-08-02 대우전자부품(주) 풀-브릿지 컨버터 구동용 3탭 출력을 가진 dc/dc 플라이백 컨버터
KR102522372B1 (ko) 2022-10-31 2023-04-17 에스케이시그넷 주식회사 래깅 레그 제거 위상 천이 풀 브릿지 컨버터 회로

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Adib et al. Family of zero-current transition PWM converters
US9812977B2 (en) Resonant converters with an improved voltage regulation range
Wang A novel ZCS-PWM flyback converter with a simple ZCS-PWM commutation cell
US6992902B2 (en) Full bridge converter with ZVS via AC feedback
US8908401B2 (en) Multiphase soft-switched DC-DC converter
US5959438A (en) Soft-switched boost converter with isolated active snubber
Gurunathan et al. A zero-voltage transition boost converter using a zero-voltage switching auxiliary circuit
KR20110064605A (ko) 위상-천이 풀-브릿지 컨버터 회로
Carr et al. A three-level full-bridge zero-voltage zero-current switching converter with a simplified switching scheme
Jeon et al. A primary-side-assisted zero-voltage and zero-current switching three-level DC-DC converter with phase-shift control
Coccia et al. Wide input voltage range compensation in DC/DC resonant architectures for on-board traction power supplies
Zhao et al. Efficiency improvement of an adaptive-energy-storage full-bridge converter by modifying turns ratio of a coupled inductor
US10848071B2 (en) Highly reliable and compact universal power converter
Wang et al. GaN devices based integrated two-stage DC-DC converter with voltage regulation
JPH1198836A (ja) 出力電流のリプル（ｒｉｐｐｌｅ）低減の可能なフル・ブリッジＤＣ／ＤＣコンバータの０電圧／０電流スイッチングのための回路
KR100199508B1 (ko) 풀 브릿지 디씨/디씨 컨버터의 영전압/영전류 스위칭을 위한 회로
Kim et al. New ZCS turn-on and ZVS turn-off unity power factor PWM rectifier with reduced conduction loss and no auxiliary switches
Tran et al. A fully soft-switched PWM dc-dc converter using An active-snubber-cell
Mousavian et al. A novel ZVT/ZCT PWM converter used for solar battery chargers with reduced conduction loss
Xu et al. Transformer secondary leakage inductance based ZVS dual bridge DC/DC converter
Lin et al. Implementation of an interleaved ZVS/ZCS DC/DC converter
Sun et al. ZVZCS three-level DC-DC converter using passive clamping circuit
Kim et al. A new control method in Phase-Shifted Full-bridge converter for reduced power consumption under light load conditions
Chen et al. Half-bridge integrated ZVS three-level DC-DC converter with Wide ZVS range and Reduced Circulting current
Guo et al. Circulating current reduced three level DC-DC converter with two transformers for battery chargers

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application