KR20120032318A - Isolated buck-boost dc-dc converter - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An insulation type buck boost DC-DC converter is provided to reduce a current ripple of an input current by a 2 phase interleaved method. CONSTITUTION: A first inductor(10) and a second inductor(20) are connected to a power source. A switching unit(30) includes first to fourth switches. A first capacitor(40) is connected between a contact of the first switch and the second switch and a contact of the third switch and the fourth switch. One side of a primary winding of a transformer(60) is connected to a contact of the first switch and the third switch. The other side of a secondary winding of the transformer is connected to a contact of the second switch and the fourth switch. A rectification unit(50) includes first to fourth diodes.

Description

절연형 벅 부스트 ＤＣ?ＤＣ 컨버터{Isolated buck-boost dc-dc converter}Isolated buck-boost DC-DC converters {Isolated buck-boost dc-dc converter}

본 발명은 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터에 관한 것이다. 보다 상세하게는 입력 전류의 전류 리플을 크게 감소 시키고 크기를 최소화하며 제작 단가의 상승을 억제함과 동시에 대용량에서도 활용 가능한 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터에 관한 것이다.The present invention relates to an isolated buck-boost DC-DC converter. More specifically, the present invention relates to an isolated buck-boost DC-DC converter that can greatly reduce the current ripple of the input current, minimize the size, suppress the increase in manufacturing cost, and at the same time use it in a large capacity.

DC-DC 컨버터는 직류 전압을 입력받아 다른 크기의 직류 전압으로 변환하여 출력하는 장치로써 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 이러한 DC-DC 컨버터의 종류로는 전압원 방식으로 동작하며 출력 전압이 입력 전압보다 항상 낮은 벅 컨버터(Buck converter), 전류원 방식으로 동작하며 출력 전압이 입력 전압보다 항상 높은 부스트 컨버터(Boost converter), 및 벅 컨버터와 부스트 컨버터의 일체형으로써 입력된 직류 전압에 대한 승압과 강압을 모두 수행할 수 있는 벅-부스트 컨버터(Buck-boost converter) 등이 있다.DC-DC converter is a device that receives DC voltage and converts it into DC voltage of different size and is used in various fields. DC-DC converter is operated by voltage source type and output voltage is always higher than input voltage. A low buck converter, which operates in a current source mode, boost converter whose output voltage is always higher than the input voltage, and is an integral part of the buck converter and boost converter to perform both step-up and step-down of the input DC voltage. Buck-boost converters.

이 중 벅 부스트 컨버터의 경우 입력된 직류 전압에 대한 승압과 강압을 모두 수행할 수 있으므로 입력 전압 범위가 넓고 입력 전압의 전 범위에서 고효율을 달성할 수 있다는 장점이 있어 다양한 분야에서 활용되고 있다.Among them, the buck-boost converter has a wide input voltage range and high efficiency over a full range of input voltages because the buck boost converter can perform both step-up and step-down of the input DC voltage.

벅 부스트 DC-DC 컨버터 중 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터인 플라이백 컨버터(Flyback converter)의 경우 입출력 절연과 최소의 부품으로 구성이 가능한 등의 장점을 가져 실제 제품에 가장 많이 적용되고 있지만 500W 미만의 소용량에서만 사용 가능한 문제점이 있었다.Among the buck-boost DC-DC converters, flyback converters, which are isolated buck-boost DC-DC converters, have the advantages of input / output isolation and configuration with minimal components. There was a problem that can only be used in small doses.

또한, 대용량에서도 사용 가능한 벅 부스트 DC-DC 컨버터인 듀얼 브릿지 절연형 벅 부스트 컨버터(Dual-bridge buck-boost converter)와 qZ-source DC-DC 컨버터의 경우, 듀얼 브릿지 절연형 벅 부스트 컨버터는 변압기 1차측과 2차측의 스위치 위상 지연을 이용하여 동작하는 특성상 변압기의 1차측과 2차측에 모두 능동소자를 써야하므로 시스템의 신뢰성 저하와 제작 단가 상승 등의 문제점이 있었으며, qZ-Source 인버터를 DC-DC 컨버터에 적용하고 스위치의 상단락(Shoot-through)을 이용하여 부스트 기능을 구현하는 qZ-source DC-DC 컨버터는 입력 측에 2개의 인덕터, 2개의 커패시터, 및 1개의 다이오드로 구성된 Z-source network로 인해 qZ-source DC-DC 컨버터의 전체 사이즈가 대형화와 제작 비용 상승 등의 문제점이 있었다.In addition, dual-bridge isolated buck-boost converters, which are buck-boost DC-DC converters that can be used in high volumes, and qZ-source DC-DC converters, Due to the nature of operation using switch phase delay on the secondary side and secondary side, active elements must be used on both the primary side and the secondary side of the transformer, which causes problems such as deterioration of system reliability and increased manufacturing cost. The qZ-source DC-DC converter, which is applied to the converter and implements a boost function by using the switch's boot-through, is a Z-source network consisting of two inductors, two capacitors, and one diode on the input side. As a result, the overall size of the qZ-source DC-DC converter has problems such as larger size and increased manufacturing cost.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 2 위상 천이 방식에 의해 입력 전류의 전류 리플을 크게 감소 시키고, 스위칭 소자의 사용을 최소화하여 시스템의 신뢰성과 제작 단가 절감을 담보하며, 1차 측의 구성을 간소화하여 크기를 최소화함과 동시에 대용량에서도 활용 가능한 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and greatly reduces the current ripple of the input current by the two-phase shift method, minimizes the use of switching elements to ensure the reliability and cost reduction of the system, the primary side Its purpose is to provide an isolated buck-boost DC-DC converter that can be used at high volumes while minimizing size by simplifying the configuration.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 절연형 벅 부스트 dc-dc 컨버터는 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터에 있어서, 일측이 전원부와 각각 연결되는 제1 인덕터와 제2 인덕터; 풀 브릿지 형태로 구성되는 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치, 및 제4 스위치를 포함하며, 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치의 일측이 연결된 접점에 상기 제1 인덕터의 타측이 연결되고 상기 제2 스위치와 상기 제4 스위치의 일측이 연결된 접점에 상기 제2 인덕터의 타측이 연결되는 스위칭부; 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 타측이 연결된 접점과 상기 제3 스위치와 상기 제4 스위치의 타측이 연결된 접점 사이에 연결되는 제1 커패시터; 1차측 권선의 일측이 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치의 일측이 연결된 접점에 연결되고 1차측 권선의 타측이 상기 제2 스위치와 상기 제4 스위치의 일측이 연결된 접점에 연결되는 변압기; 및 풀 브릿지 형태로 구성되는 제1 다이오드, 제2 다이오드, 제3 다이오드, 및 제4 다이오드를 포함하며, 상기 제1 다이오드와 상기 제3 다이오드의 접점에 상기 변압기 2차측 권선의 일측이 연결되고 상기 제2 다이오드와 상기 제4 다이오드의 접점에 상기 변압기 2차측 권선의 타측이 연결되는 정류부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Insulated buck-boost dc-dc converter according to the present invention for achieving the above object, the isolated buck-boost DC-DC converter, a first inductor and a second inductor, one side of which is respectively connected to the power supply; And a first switch, a second switch, a third switch, and a fourth switch configured in a full bridge form, and the other side of the first inductor is connected to a contact point at which one side of the first switch and the third switch is connected. A switching unit to which the other side of the second inductor is connected to a contact point of one side of the second switch and the fourth switch; A first capacitor connected between a contact at which the other side of the first switch and the second switch is connected, and a contact at which the other side of the third switch and the fourth switch is connected; A transformer having one side of the primary winding connected to a contact to which one side of the first switch and the third switch are connected, and the other side of the primary winding to a contact connected to one side of the second switch and the fourth switch; And a first diode, a second diode, a third diode, and a fourth diode configured in a full bridge shape, wherein one side of the secondary winding of the transformer is connected to a contact point of the first diode and the third diode and And a rectifier connected to the second diode and the fourth diode in contact with the other side of the transformer secondary winding.

또한, 일측이 상기 제1 다이오드와 상기 제2 다이오드의 접점에 연결되고 타측이 부하와 연결되는 제3 인덕터와 상기 제3 인덕터와 병렬 연결되는 제2 커패시터를 포함할 수 있다.In addition, one side may include a third inductor connected to the contact point of the first diode and the second diode and the other side is connected to the load and a second capacitor connected in parallel with the third inductor.

또한, 상기 제1 스위치와 상기 제4 스위치는 미리 결정된 시비율(Duty cycle)에 따라 동시에 온오프 동작하며, 상기 제1 스위치와 상기 제4 스위치가 온인 경우 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치는 오프일 수 있다.The first switch and the fourth switch may be simultaneously turned on and off according to a predetermined duty cycle. When the first switch and the fourth switch are turned on, the second switch and the third switch may be May be off.

또한, 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치는 미리 결정된 시비율(Duty cycle)에 따라 동시에 온오프 동작하며, 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치가 온인 경우 상기 제1 스위치와 상기 제4 스위치는 오프일 수 있다.The second switch and the third switch may be simultaneously turned on and off according to a predetermined duty cycle. When the second switch and the third switch are turned on, the first switch and the fourth switch may be May be off.

또한, 상기 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터의 전압 이득(Voltage gain)은 아래의 수학식과 같이 나타낼 수 있다.In addition, voltage gain of the isolated buck-boost DC-DC converter may be expressed by the following equation.

[수학식][Equation]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기에서, Vi는 입력 전압, Vo는 출력 전압, n은 상기 변압기의 권선비, 및 D는 상기 스위칭부의 듀티 사이클(Duty cycle)을 의미한다.Here, Vi denotes an input voltage, Vo denotes an output voltage, n denotes a turns ratio of the transformer, and D denotes a duty cycle of the switching unit.

또한, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치, 및 상기 제4 스위치는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)일 수 있다.In addition, the first switch, the second switch, the third switch, and the fourth switch may be an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT).

본 발명에 의하면 스위칭부의 스위칭 동작이 2 위상 천이(2 phase interleved) 방식으로 이루어져 종래에 비해 입력 전류의 전류 리플을 현저히 감소시키므로 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터와 연결되는 전압원의 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 갖는다.According to the present invention, since the switching operation of the switching unit is performed in a two phase interleved manner, the current ripple of the input current is significantly reduced compared to the conventional method, thereby extending the life of the voltage source connected to the isolated buck-boost DC-DC converter. Has the effect.

또한, 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터의 1차 측의 구성을 간소화하여 종래에 비해 컨버터의 사이즈를 줄이고 제작 단가 상승을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.In addition, by simplifying the configuration of the primary side of the isolated buck-boost DC-DC converter has an effect that can reduce the size of the converter and prevent the increase in manufacturing cost compared to the conventional.

또한, 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터의 1차 측에만 능동 소자를 사용함으로써 시스템의 신뢰성을 담보하고 제작 단가 상승을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.In addition, the use of active elements only on the primary side of the isolated buck-boost DC-DC converter ensures the reliability of the system and prevents cost increases.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터의 회로도,
도 2 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터의 동작 참고도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터의 동작 파형 그래프, 및
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터의 전압 게인 그래프이다. 1 is a circuit diagram of an isolated buck-boost DC-DC converter according to a preferred embodiment of the present invention;
2 to 5 is an operation reference diagram of the isolated buck-boost DC-DC converter according to a preferred embodiment of the present invention,
6 is an operation waveform graph of an isolated buck-boost DC-DC converter according to a preferred embodiment of the present invention, and
7 is a graph of voltage gain of an isolated buck-boost DC-DC converter according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, preferred embodiments of the present invention will be described below, but the technical idea of the present invention may be implemented by those skilled in the art without being limited or limited thereto.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터의 회로도이다.1 is a circuit diagram of an isolated buck-boost DC-DC converter according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터(1)는 제1 인덕터(10), 제2 인덕터(20), 스위칭부(30), 제1 커패시터(40), 정류부(50), 변압기(60), 제3 인덕터(70), 및 제2 커패시터(80)를 포함한다.As shown in FIG. 1, an insulated buck-boost DC-DC converter 1 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a first inductor 10, a second inductor 20, a switching unit 30, and a first capacitor. 40, a rectifier 50, a transformer 60, a third inductor 70, and a second capacitor 80.

제1 인덕터(10)와 제2 인덕터(20)는 각각 일측이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터(1)의 동작을 위한 직류 전원을 공급하는 전원부(V)와 연결된다.Each of the first inductor 10 and the second inductor 20 has a power supply unit V for supplying DC power for the operation of the isolated buck-boost DC-DC converter 1 according to a preferred embodiment of the present invention. Connected.

스위칭부(30)는 풀 브릿지(Full bridge) 형태로 구성되는 제1 스위치(32), 제2 스위치(34), 제3 스위치(36), 및 제4 스위치(38)를 포함하며, 제1 스위치(32)와 제3 스위치(36)의 일측이 연결된 접점에 제1 인덕터(10)의 타측이 연결되고, 제2 스위치(34)와 제4 스위치(38)의 일측이 연결된 접점에 제2 인덕터(20)의 타측이 연결된다.The switching unit 30 includes a first switch 32, a second switch 34, a third switch 36, and a fourth switch 38 configured in the form of a full bridge. The other side of the first inductor 10 is connected to a contact point at which one side of the switch 32 and the third switch 36 are connected, and the second point is at a contact point at which one side of the second switch 34 and the fourth switch 38 is connected. The other side of the inductor 20 is connected.

이때, 제1 스위치(32)와 제4 스위치(38)는 미리 결정된 시비율(Duty cycle)에 따라 동시에 온오프(On/off) 동작하고, 제1 스위치(32)와 제4 스위치(38)가 온(On)인 경우 제2 스위치(34)와 제3 스위치(36)는 오프(Off)일 수 있다.In this case, the first switch 32 and the fourth switch 38 simultaneously operate on / off according to a predetermined duty cycle, and the first switch 32 and the fourth switch 38 are operated. In case of ON, the second switch 34 and the third switch 36 may be off.

또한, 제2 스위치(34)와 제3 스위치(36)는 미리 결정된 시비율에 따라 동시에 온오프 동작하고, 제2 스위치(34)와 제3 스위치(36)가 온인 경우 제1 스위치(32)와 제4 스위치(38)는 오프일 수 있다.In addition, the second switch 34 and the third switch 36 are simultaneously turned on and off according to a predetermined ratio, and the first switch 32 when the second switch 34 and the third switch 36 are on. And the fourth switch 38 may be off.

또한, 제1 스위치(32), 제2 스위치(34), 제3 스위치(36), 및 제4 스위치(38)는 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET)을 게이트에 구성한 접합형 트랜지스터로써 대전력의 고속 스위칭이 가능한 반도체 소자인 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)일 수 있다.In addition, the first switch 32, the second switch 34, the third switch 36, and the fourth switch 38 are a junction transistor in which a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) is formed in a gate. It may be an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), which is a semiconductor device capable of high-speed switching.

제1 커패시터(40)는 제1 스위치(32)와 제2 스위치(34)의 타측이 연결된 접점과 제3 스위치(36)와 제4 스위치(38)의 타측이 연결된 접점 사이에 연결된다.The first capacitor 40 is connected between a contact to which the other side of the first switch 32 and the second switch 34 is connected, and a contact to which the other side of the third switch 36 and the fourth switch 38 are connected.

정류부(50)는 풀 브릿지 형태로 구성되는 제1 다이오드(52), 제2 다이오드(54), 제3 다이오드(56), 및 제4 다이오드(58)를 포함한다.The rectifier 50 includes a first diode 52, a second diode 54, a third diode 56, and a fourth diode 58 configured in a full bridge shape.

변압기(60)는 1차측 권선(62)의 일측이 제1 스위치(32)와 제3 스위치(36)이 일측이 연결된 접점에 연결되고 1차측 권선(62)의 타측이 제2 스위치(34)와 제4 스위치(38)의 일측이 연결된 접점에 연결되며, 2차측 권선(64)의 일측이 제1 다이오드(52)와 제3 다이오드(56)의 접점에 연결되고 2차측 권선(64)의 타측이 제2 다이오드(54)와 제4 다이오드(58)의 접점에 연결된다.The transformer 60 has one side of the primary winding 62 connected to a contact point to which the first switch 32 and the third switch 36 are connected to one side, and the other side of the primary winding 62 is the second switch 34. And one side of the fourth switch 38 are connected to a contact point, and one side of the secondary winding 64 is connected to a contact point of the first diode 52 and the third diode 56, and The other side is connected to the contact point of the second diode 54 and the fourth diode 58.

따라서, 변압기(60)는 1차측 권선(62)의 일측이 제1 인덕터(10)의 타측과 연결되고 1차측 권선(62)이 타측이 제2 인덕터(20)이 타측과 연결될 수 있다.Accordingly, in the transformer 60, one side of the primary winding 62 may be connected to the other side of the first inductor 10, and the second winding of the primary side 62 may be connected to the other side of the second inductor 20.

제3 인덕터(70)는 일측이 제1 다이오드(52)와 제2 다이오드(54)의 접점에 연결되고, 타측이 부하(L)의 일측과 연결되고 연결되며, 제2 커패시터(80)는 평활 커패시터로써 일측이 제3 인덕터(70)와 연결되고 부하(L)와 병렬로 연결된다.One side of the third inductor 70 is connected to the contact point of the first diode 52 and the second diode 54, the other side is connected and connected to one side of the load L, and the second capacitor 80 is smoothed. One side of the capacitor is connected to the third inductor 70 and is connected to the load L in parallel.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벅 부스트 DC-DC 컨버터의 동작 참고도, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벅 부스트 DC-DC 컨버터의 동작 파형 그래프이다.2 to 5 is a reference view of the operation of the buck boost DC-DC converter according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 6 is a graph of the operation waveform of the buck-boost DC-DC converter according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벅 부스트 DC-DC 컨버터(1)의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 2 to 6 will be described the operation of the buck-boost DC-DC converter 1 according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 제1 스위치(42)와 제4 스위치(48)가 온(On) 되면(도 6의 t0~t1 구간) 전원부(V)에서 공급되는 직류 전압인 입력 전압(Vin)이 제1 인덕터(10)와 제2 인덕터(20)에 공급된다.As shown in FIG. 2, when the first switch 42 and the fourth switch 48 are turned on (t0 to t1 in FIG. 6), an input voltage V in which is a DC voltage supplied from the power supply unit V. ) Is supplied to the first inductor 10 and the second inductor 20.

이때, 제2 인덕터(20) 양단에는 입력 전압(Vin)이 인가되므로 제2 인덕터(20)에 흐르는 전류는 Vin/L2의 기울기를 가지고 상승하게 되며, 제2 인덕터(20) 측으로 공급되는 입력 전류(IL2)는 제2 인덕터(20)와 온 상태인 제4 스위치(38)를 거쳐 다시 전원부(V) 측으로 흐르게 된다.(도 2의 ②)At this time, since the input voltage V in is applied across the second inductor 20, the current flowing in the second inductor 20 rises with a slope of V in / L 2 , and is supplied to the second inductor 20. The input current I L2 flows back to the power supply unit V via the second inductor 20 and the fourth switch 38 in an on state (2 in FIG. 2).

그리고, 제1 인덕터(20)의 양단에는 Vin-Vpn이 인가되는데 Vpn이 Vin보다 크므로 제1 인덕터(10)에 흐르는 전류는 (Vin-Vpn)/L1의 기울기를 가지고 하강하게 되며, 제1 인덕터(10) 측으로 공급되는 입력 전류(IL1)는 제1 인덕터(10)와 제1 스위치(32)와 병렬 연결된 바디 다이오드(D1)를 거쳐 제1 커패시터(40)를 충전시킨다.(도 2의 ①)In addition, V in -V pn is applied to both ends of the first inductor 20, and since V pn is greater than V in , the current flowing in the first inductor 10 is inclined at (V in -V pn ) / L 1 . And the input current I L1 supplied to the first inductor 10 is passed through the body diode D1 connected in parallel with the first inductor 10 and the first switch 32. Charge (① of FIG. 2)

여기에서, VPN은 풀 브릿지 형태로 구성되는 스위칭부(30) 단의 DC link 전압, L1은 제1 인덕터(20)의 인덕턴스를, 및 L2는 제2 인덕터(20)의 인덕턴스를 의미한다.Here, V PN denotes a DC link voltage of the switching unit 30 having a full bridge shape, L 1 denotes an inductance of the first inductor 20, and L 2 denotes an inductance of the second inductor 20. do.

다음으로, 제1 커패시터(40)에 충전된 전하가 온 상태인 제1 스위치(42)를 통과한 후 변압기(60)의 1차측 권선(62)으로 공급된다.(도 2의 ③)Next, the electric charge charged in the first capacitor 40 passes through the first switch 42 in the on state and is then supplied to the primary winding 62 of the transformer 60 (3 in FIG. 2).

또한, 변압기(60)의 1차측 권선(62)에 흐르는 전류(itr)의 방향으로 인해 변압기(60)의 2차측 권선(64)에 유도된 후 흐르는 전류가 변압기(60)의 2차측에 위치한 정류부(50)의 제1 다이오드(52)와 제4 다이오드(58)을 턴온(Turn-on) 시키면서 제3 인덕터(70)와 제2 커패시터(80)를 통과하여 부하(L) 측으로 전력이 전달될 수 있게 되며(도 2의 ④), 변압기(60)의 1차측 전압 Vtr은 Vpn이 되고 정류부(50)의 다음단 전압 Vrec도 VPN이 된다.In addition, the current flowing after being induced to the secondary winding 64 of the transformer 60 due to the direction of the current i tr flowing in the primary winding 62 of the transformer 60 flows to the secondary side of the transformer 60. While turning on the first diode 52 and the fourth diode 58 of the rectifier 50 located therethrough, the power passes through the third inductor 70 and the second capacitor 80 to the load L side. (4 in FIG. 2), the primary voltage V tr of the transformer 60 becomes V pn and the next stage voltage V rec of the rectifier 50 also becomes V PN .

여기에서, Llk는 이상적인 변압기인 경우 0이지만 실제 변압기의 경우 일정크기로 존재하는 변압기(60)의 누설 인덕턴스를 의미하며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터(1)의 경우 Llk는 500nH일 수 있다.Here, L lk means a leakage inductance of the transformer 60 is 0 in the case of an ideal transformer but present in a constant magnitude in the case of an actual transformer, the isolated buck-boost DC-DC converter 1 according to a preferred embodiment of the present invention L lk may be 500 nH.

도 3에 도시된 바와 같이 제1 스위치(32), 제2 스위치(34), 제3 스위치(36), 및 제4 스위치(38)가 모두 오프(Off) 되면(도 6의 t1~t2 구간) 전원부(V)로부터 제1 인덕터(10)로 공급되는 입력 전류(IL1)는 제1 인덕터(10)를 통과한 후 제1 스위치(32)와 제3 스위치(36)의 접점에서 분기되어 제1 스위치(32)에 병렬 연결된 바디 다이오드(D1)를 통과한 후 제1 커패시터(40)를 충전시킴과 동시에 변압기(60)의 1차측 권선(62)과 제2 스위치(34)에 병렬 연결된 바디 다이오드(D2)를 통과한 후 제1 커패시터(40)를 충전시킨다.(도 3의 ①)As shown in FIG. 3, when all of the first switch 32, the second switch 34, the third switch 36, and the fourth switch 38 are turned off (t1 to t2 in FIG. 6) The input current I L1 supplied from the power supply unit V to the first inductor 10 passes through the first inductor 10 and then branches from the contact point of the first switch 32 and the third switch 36. After passing through the body diode D1 connected in parallel to the first switch 32, the first capacitor 40 is charged and connected in parallel to the primary winding 62 of the transformer 60 and the second switch 34. After passing through the body diode D2, the first capacitor 40 is charged.

또한, 전원부(V)로부터 제2 인덕터(20)로 공급되는 입력 전류(IL2)는 제2 인덕터(20), 제2 스위치(34)에 병렬 연결된 바디 다이오드(D2)를 통과한 후 제1 커패시터(40)를 충전시킨다.(도 3의 ②)In addition, the input current I L2 supplied from the power supply unit V to the second inductor 20 passes through the body diode D2 connected in parallel to the second inductor 20 and the second switch 34, and then the first current. The capacitor 40 is charged (2 in FIG. 3).

그리고, 제3 인덕터(70)에 저장된 에너지가 부하(L) 측으로 전달되면서 정류부(60)의 제1 다이오드(62), 제2 다이오드(64), 제3 다이오드(66), 및 제4 다이오드(68)가 모두 턴온 되며(도 3의 ③), 변압기(60)의 1차측 전압과 2차측 전압은 0이 된다.In addition, the energy stored in the third inductor 70 is transferred to the load L side, so that the first diode 62, the second diode 64, the third diode 66, and the fourth diode of the rectifying unit 60 ( 68) are all turned on (3 in FIG. 3), and the primary side voltage and the secondary side voltage of the transformer 60 are zero.

도 4에 도시된 바와 같이 제2 스위치(34)와 제3 스위치(36)가 온(On) 되면 (도 6의 t2~t3 구간) 전원부(V)에서 공급되는 직류 전압인 입력 전압(Vin)이 제1 인덕터(10)와 제2 인덕터(20)에 공급된다.As shown in FIG. 4, when the second switch 34 and the third switch 36 are turned on (t2 to t3 in FIG. 6), an input voltage V in which is a DC voltage supplied from the power supply unit V. ) Is supplied to the first inductor 10 and the second inductor 20.

이때, 제1 인덕터(10) 양단에는 입력 전압(Vin)이 인가되어 제1 인덕터(20)에 흐르는 전류는 Vin/L1의 기울기를 가지고 상승하게 되며, 제1 인덕터(10) 측으로 공급되는 입력 전류(IL1)는 제1 인덕터(10)와 제3 스위치(34)를 통과하여 전원부(V) 측으로 유입된다.(도 4의 ①)At this time, an input voltage V in is applied across both of the first inductors 10 so that the current flowing in the first inductor 20 rises with a slope of V in / L 1 , and is supplied to the first inductor 10 side. The input current I L1 is introduced to the power supply unit V through the first inductor 10 and the third switch 34 (1 in FIG. 4).

또한, 제2 인덕터(20) 양단에는 (Vin-Vpn)의 전압이 걸리게 되는데, Vpn 전압이 Vin 보다 크므로 제2 인덕터(30)에 흐르는 전류는 (Vin-Vpn)/L2의 기울기를 가지고 하강하게 되며, 제2 인덕터(20) 측으로 공급되는 입력 전류(IL2)는 제2 인덕터(20)와 제2 스위치(34)에 병렬 연결된 바디 다이오드(D2)를 통과한 후 제1 커패시터(40)를 충전시킨다.(도 4의 ②)In addition, a voltage of (V in -V pn ) is applied across the second inductor 20. Since the voltage V pn is greater than V in , the current flowing in the second inductor 30 is (V in -V pn ) / with a slope of L 2 and falls, the second inductor 20, the input current (I L2) to be supplied toward the one passing through the body diode (D2) connected in parallel to the second inductor 20 and the second switch 34 After that, the first capacitor 40 is charged.

또한, 변압기(60) 1차측 권선(62)에 흐르는 전류(itr)의 방향에 의해 변압기(60)의 2차측 권선(64)에 흐르는 전류가 변압기(60)의 2차측에 위치한 정류부(50)의 제2 다이오드(54)와 제3 다이오드(56)을 턴온(Turn-on) 시키면서 제3 인덕터(70)와 커패시터(80)를 통과하여 부하(L) 측으로 전력이 전달될 수 있게 되며(도 4의 ③), 변압기(60)의 1차측 전압은 -Vpn이 되고 정류부(50)의 다음단 전압 Vrec은 VPN이 된다.In addition, the current flowing through the secondary winding 64 of the transformer 60 in the direction of the current i tr flowing in the primary winding 62 of the transformer 60 is located in the rectifier 50 located on the secondary side of the transformer 60. By turning on the second diode 54 and the third diode 56 of), power can be transferred to the load L through the third inductor 70 and the capacitor 80 ( 3) of FIG. 4, the primary voltage of the transformer 60 is -V pn , and the voltage V rec of the rectifier 50 is next to V PN .

도 5에 도시된 바와 같이 제1 스위치(32), 제2 스위치(34), 제3 스위치(36), 및 제4 스위치(38)가 모두 오프(Off) 되면(도 6의 t3~t4 구간), 전원부(V)로부터 제1 인덕터(10)로 공급되는 입력 전류(IL1)는 제1 인덕터(10)와 제1 스위치(32)에 병렬 연결되는 바디 다이오드(D1)를 통과한 후 제1 커패시터(40)를 충전시킨다.(도 5의 ①)As illustrated in FIG. 5, when the first switch 32, the second switch 34, the third switch 36, and the fourth switch 38 are all turned off (t3 to t4 in FIG. 6). ), The input current I L1 supplied from the power supply unit V to the first inductor 10 passes through the body diode D1 connected in parallel to the first inductor 10 and the first switch 32. 1 Charge the capacitor 40 (1 in Fig. 5).

또한, 전원부(V)로부터 제2 인덕터(20)로 공급되는 입력 전류(IL2)는 제2 인덕터(20)를 통과한 후 제2 스위치(34)와 제4 스위치(38)의 점점에서 분기되어 제2 스위치(34)에 병렬 연결된 바디 다이오드(D2)를 통과한 후 제1 커패시터(40)를 충전시킴과 동시에 변압기(60)의 1차측 권선(62)과 제1 스위치(32)에 병렬 연결된 바디 다이오드(D1)를 통과한 후 제1 커패시터(40)를 충전시킨다.(도 5의 ②)In addition, the input current I L2 supplied from the power supply unit V to the second inductor 20 passes through the second inductor 20 and branches off from the second switch 34 and the fourth switch 38. And through the body diode D2 connected in parallel to the second switch 34 to charge the first capacitor 40 and at the same time parallel to the primary winding 62 of the transformer 60 and the first switch 32. After passing through the connected body diode D1, the first capacitor 40 is charged.

제3 인덕터(70)에 저장된 에너지가 부하(L) 측으로 전달되면서 정류부(60)의 제1 다이오드(62), 제2 다이오드(64), 제3 다이오드(66), 및 제4 다이오드(68)가 모두 턴온 되며(도 5의 ③), 변압기(60)의 1차측 전압과 2차측 전압은 0이 된다.The energy stored in the third inductor 70 is transferred to the load L side, so that the first diode 62, the second diode 64, the third diode 66, and the fourth diode 68 of the rectifier 60 are transferred. Are both turned on (3 in FIG. 5), and the primary and secondary voltages of the transformer 60 are zero.

도 6에 도시된 바와 같이 제1 인덕터(10) 또는 제2 인덕터(20)의 전압-시간 균형 상태(Volt-sec balance condition)에 따라 입력 전압 Vin과 풀 브릿지 형태로 구성된 스위칭부(30) 단의 DC link 전압인 Vpn의 관계는 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.As shown in FIG. 6, the switching unit 30 configured as an input voltage V in and a full bridge form according to a voltage-time balance condition of the first inductor 10 or the second inductor 20. The relationship between V pn , which is the DC link voltage of the stage, may be represented by Equation 1 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기에서, Vin은 입력전압, VPN은 풀 브릿지 형태로 구성된 스위칭부(30) 단의 DC link 전압, 및 D는 스위칭부(30)의 시비율(Duty cycle)을 의미하며, 상기 수학식 1에 따라 VPN은 Vin보다 큰 값을 갖게 된다.Here, V in is the input voltage, V PN is the DC link voltage of the switching unit 30 stage configured in the form of a full bridge, and D is the duty cycle (Duty cycle) of the switching unit 30, According to 1, V PN is greater than Vin.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 제3 인덕터(70)의 전압-시간 균형 상태(Volt-sec balance condition)에 따라 출력 전압 Vo와 풀 브릿지 형태로 구성된 스위칭부(30) 단의 DC link 전압 Vpn의 관계는 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.In addition, as shown in FIG. 6, the output voltage V o and the DC link voltage at the stage of the switching unit 30 configured in a full bridge form according to the voltage-time balance condition of the third inductor 70. The relationship of V pn may be expressed as Equation 2 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기에서, VO는 출력 전압, VPN은 풀 브릿지 형태로 구성된 스위칭부(30) 단의 DC link 전압, n은 변압기(60)의 권선비(N2/N1), 및 D는 스위칭부(30)의 시비율(Duty cycle)을 의미한다.Here, V O is the output voltage, V PN is the DC link voltage of the switching unit 30 stage configured in the form of a full bridge, n is the winding ratio (N2 / N1) of the transformer 60, and D is the switching unit 30 It means the duty cycle of.

따라서, 상기 수학식 1과 수학식2 에 의해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터(1)의 전압 이득(Voltage Gain)은 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.Therefore, according to Equations 1 and 2, the voltage gain of the isolated buck-boost DC-DC converter 1 according to the preferred embodiment of the present invention can be expressed as Equation 3 below.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기에서, Vin은 입력 전압, VO는 출력 전압, n은 변압기(60)의 권선비(N2/N1), 및 D는 스위칭부(30)의 시비율(Duty cycle)을 의미한다.Here, V in represents an input voltage, V O represents an output voltage, n represents a turns ratio N2 / N1 of the transformer 60, and D represents a duty cycle of the switching unit 30.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터의 전압 이득 그래프이다.7 is a voltage gain graph of an isolated buck-boost DC-DC converter according to a preferred embodiment of the present invention.

이때, 변압기(60)의 권선비 n=1로 하였으며 도 7에 도시된 바와 같이 스위칭부(30)의 시비율(Duty cycle) D가 D<0.33인 경우 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터(1)는 감압 모드(Buck mode)로 동작하고, D>0.33인 경우 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터(1)는 승압 모드(Boost mode)로 동작하며, D=0.33인 경우 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터(1)의 입력 전압 Vin과 출력 전압 VO는 동일한 것을 확인할 수 있다.At this time, when the winding ratio n = 1 of the transformer 60 and the duty cycle D of the switching unit 30 is D <0.33 as shown in FIG. 7, the insulated buck according to the preferred embodiment of the present invention. The boost DC-DC converter 1 operates in a decompression mode, and when D> 0.33, the insulated buck boost DC-DC converter 1 according to a preferred embodiment of the present invention is in a boost mode. When D = 0.33, it can be seen that the input voltage V in and the output voltage V O of the isolated buck-boost DC-DC converter 1 according to the preferred embodiment of the present invention are the same.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터(1)는 벅 부스트 DC-DC 컨버터(1)의 동작을 위한 직류 전원을 공급하는 전원부(V)와 일측이 각각 연결되는 제1 인덕터(10)와 제2 인덕터(20), 풀 브릿지 형태로 구성되며 제1 스위치(32)와 제4 스위치(34)가 동시에 온오프(On/off) 동작하고 제2 스위치(34)와 제3 스위치(36)가 동시에 온오프 동작하는 스위칭부(30)를 포함한다.Insulated buck-boost DC-DC converter 1 according to a preferred embodiment of the present invention is a first power supply unit (V) for supplying DC power for the operation of the buck-boost DC-DC converter 1 and one side is connected to each other The inductor 10 and the second inductor 20 are formed in a full bridge shape, and the first switch 32 and the fourth switch 34 operate on / off at the same time and the second switch 34 and the The three switches 36 include a switching unit 30 that simultaneously operates on and off.

따라서, 본 발명의 입력 측을 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터(1)는 1차 측을 제1 인덕터(10), 제2 인덕터(20), 및 제1 커패시터(40)로 구성함으로써 1차 측에 2개의 인덕터, 2개의 커패시터, 및 1개의 다이오드로 구성된 Z-source network가 구성되어 있는 qZ-source DC-DC 컨버터와 비교 시 컨버터의 사이즈를 줄이고 제작 단가 상승을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.Accordingly, the insulated buck-boost DC-DC converter 1 according to the preferred embodiment of the present invention uses the input side of the present invention as the first inductor 10, the second inductor 20, and the first capacitor. (40) reduces the size of the converter and increases the manufacturing cost compared to the qZ-source DC-DC converter, which has a Z-source network composed of two inductors, two capacitors, and one diode on the primary side. Has the effect of preventing.

또한, 1차 측에만 능동 소자인 제1 스위치(32), 제2 스위치(34), 제3 스위치(36), 및 제4 스위치(38)를 포함하는 스위칭부(30)를 구성함으로써 1차 측과 2차 측 모두 능동소자 사용하는 듀얼 브릿지 절연형 벅 부스트 컨버터(Dual-bridge buck-boost converter)와 비교시 시스템의 신뢰성을 담보하고 제작 단가 상승을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.In addition, by configuring the switching unit 30 including the first switch 32, the second switch 34, the third switch 36, and the fourth switch 38 which are active elements only on the primary side, Compared to dual-bridge buck-boost converters that use active devices on both the side and the secondary side, it ensures the reliability of the system and prevents the increase in manufacturing cost.

또한, 스위칭부(30)의 스위칭 동작이 2 위상 천이(2 phase interleved) 방식으로 이루어지므로 종래에 비래 입력 전류(Iin)의 전류 리플을 현저히 감소시킬 수 있는 효과를 갖는다.In addition, since the switching operation of the switching unit 30 is performed in a two-phase interleved manner, the current ripple of the input current I in is significantly reduced.

여기에서, 2 위상 천이 방식이란 제1 스위치(32)와 제3 스위치(36)로 구성되는 페이즈 암(Phase arm)을 Phase A라 하고 제2 스위치(34)와 제4 스위치(38)로 구성되는 페이즈 암(Phase arm)을 Phase B라 하는 경우, Phase A와 Phase B가 서로 180도 위상 천이를 가지면서 스위칭을 하는 방식을 의미하며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터(1)에 있어서 스위칭부(30)의 스위칭 동작이 2 위상 천이 방식으로 이루어지는 경우 제1 인덕터(10)와 제2 인덕터(20)에 인가되는 전류는 입력 전류 (Iin)의 절반의 값인 DC 성분을 가지면서 아래의 수학식 4와 같은 교류 전류 리플을 갖게 된다.Here, the two-phase shift method is a phase arm composed of the first switch 32 and the third switch 36 is referred to as Phase A and composed of the second switch 34 and the fourth switch 38. When the phase arm is referred to as Phase B, it means a method in which Phase A and Phase B switch while having a phase shift of 180 degrees from each other, and insulated buck boost DC- according to a preferred embodiment of the present invention. In the DC converter 1, when the switching operation of the switching unit 30 is performed in a two-phase shift method, the current applied to the first inductor 10 and the second inductor 20 is equal to half of the input current I in . Having a DC component as a value, it has an AC current ripple as shown in Equation 4 below.

Figure pat00005
Figure pat00005

여기에서, ΔIL은 교류 전류 리플, Vi는 입력 전압, L은 제1 인덕터(10) 또는 제2 인덕터(20)의 인덕턴스, D는 스위칭부(30)의 시비율(Duty cycle), 및 Ts는 스위칭부(30)의 스위칭 주기를 의미한다.Here, ΔI L is an alternating current ripple, V i is an input voltage, L is an inductance of the first inductor 10 or the second inductor 20, D is a duty cycle of the switching unit 30, and T s means a switching period of the switching unit 30.

그러나, 입력 전류(Iin)의 경우 스위칭부(30)의 2 위상 천이(2 phase interleved) 방식의 스위칭 동작에 따라 제1 인덕터(10)와 제2 인덕터(20)의 전류 리플보다 훨씬 작은 전류 리플을 갖게 된다.However, in the case of the input current I in , a current much smaller than the current ripples of the first inductor 10 and the second inductor 20 according to the two-phase interleved switching operation of the switching unit 30. You will have a ripple.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터(1)를 밧데리 또는 연료 전지와 같은 전압원의 입력에 적용되는 경우 전압원의 전류 스트레스를 감소시켜 밧데리 또는 연료 전지의 수명을 연장시키는 것이 가능해진다.Therefore, when the isolated buck-boost DC-DC converter 1 according to a preferred embodiment of the present invention is applied to the input of a voltage source such as a battery or a fuel cell, the current stress of the voltage source is reduced to prolong the life of the battery or fuel cell. It becomes possible.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. It will be possible. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

(1) : 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터 (10) : 제1 인덕터
(20) : 제2 인덕터 (30) : 스위칭부
(32) : 제1 스위치 (34) : 제2 스위치
(36) : 제3 스위치 (38) : 제4 스위치
(40) : 제1 커패시터 (50) : 정류부
(52) : 제1 다이오드 (54) : 제2 다이오드
(56) : 제3 다이오드 (58) : 제4 다이오드
(60) : 변압기 (62) : 1차 권선
(64) : 2차 권선 (70) : 제3 인덕터
(80) : 제2 커패시터(1): isolated buck-boost DC-DC converter (10): first inductor
20: second inductor 30: switching unit
(32): first switch 34: second switch
36: third switch 38: fourth switch
40: first capacitor 50: rectifier
52: first diode 54: second diode
56: third diode 58: fourth diode
(60): transformer 62: primary winding
64: secondary winding 70: third inductor
80: second capacitor

Claims (6)

절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터에 있어서,
일측이 전원부와 각각 연결되는 제1 인덕터와 제2 인덕터;
풀 브릿지 형태로 구성되는 제1 스위치, 제2 스위치, 제3 스위치, 및 제4 스위치를 포함하며, 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치의 일측이 연결된 접점에 상기 제1 인덕터의 타측이 연결되고 상기 제2 스위치와 상기 제4 스위치의 일측이 연결된 접점에 상기 제2 인덕터의 타측이 연결되는 스위칭부;
상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 타측이 연결된 접점과 상기 제3 스위치와 상기 제4 스위치의 타측이 연결된 접점 사이에 연결되는 제1 커패시터;
1차측 권선의 일측이 상기 제1 스위치와 상기 제3 스위치의 일측이 연결된 접점에 연결되고 1차측 권선의 타측이 상기 제2 스위치와 상기 제4 스위치의 일측이 연결된 접점에 연결되는 변압기; 및
풀 브릿지 형태로 구성되는 제1 다이오드, 제2 다이오드, 제3 다이오드, 및 제4 다이오드를 포함하며, 상기 제1 다이오드와 상기 제3 다이오드의 접점에 상기 변압기 2차측 권선의 일측이 연결되고 상기 제2 다이오드와 상기 제4 다이오드의 접점에 상기 변압기 2차측 권선의 타측이 연결되는 정류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터.In an isolated buck-boost DC-DC converter,
A first inductor and a second inductor having one side connected to the power supply unit, respectively;
And a first switch, a second switch, a third switch, and a fourth switch configured in a full bridge form, and the other side of the first inductor is connected to a contact point at which one side of the first switch and the third switch is connected. A switching unit to which the other side of the second inductor is connected to a contact point of one side of the second switch and the fourth switch;
A first capacitor connected between a contact at which the other side of the first switch and the second switch is connected, and a contact at which the other side of the third switch and the fourth switch is connected;
A transformer having one side of the primary winding connected to a contact to which one side of the first switch and the third switch are connected, and the other side of the primary winding to a contact connected to one side of the second switch and the fourth switch; And
And a first diode, a second diode, a third diode, and a fourth diode configured in a full bridge shape, wherein one side of the secondary winding of the transformer is connected to the contact point of the first diode and the third diode and And a rectifier connected to the second diode and the fourth diode in contact with the other side of the secondary winding of the transformer. 제 1항에 있어서,
일측이 상기 제1 다이오드와 상기 제2 다이오드의 접점에 연결되고 타측이 부하의 일측과 연결되는 제3 인덕터와 상기 부하와 병렬 연결되는 제2 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터.The method of claim 1,
Isolated buck-boost DC-, characterized in that it comprises a third inductor connected in parallel with the load and a third inductor, one side is connected to the contact of the first diode and the second diode and the other side is connected to one side of the load. DC converter. 제 1항에 있어서,
상기 제1 스위치와 상기 제4 스위치는 미리 결정된 시비율(Duty cycle)에 따라 동시에 온오프 동작하며, 상기 제1 스위치와 상기 제4 스위치가 온인 경우 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치는 오프인 것을 특징으로 하는 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터.The method of claim 1,
The first switch and the fourth switch are simultaneously turned on and off according to a predetermined duty cycle. When the first switch and the fourth switch are turned on, the second switch and the third switch are turned off. Isolated buck-boost DC-DC converter, characterized in that. 제 1항에 있어서,
상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치는 미리 결정된 시비율(Duty cycle)에 따라 동시에 온오프 동작하며, 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치가 온인 경우 상기 제1 스위치와 상기 제4 스위치는 오프인 것을 특징으로 하는 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터.The method of claim 1,
The second switch and the third switch are simultaneously turned on and off according to a predetermined duty cycle. When the second switch and the third switch are turned on, the first switch and the fourth switch are turned off. Isolated buck-boost DC-DC converter, characterized in that. 제 1항에 있어서,
상기 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터의 전압 이득(Voltage gain)은 아래의 수학식과 같은 것을 특징으로 하는 절연형 벅 부스트 DC-DC 컨버터.
[수학식]
Figure pat00006

여기에서, Vi는 입력 전압, Vo는 출력 전압, n은 상기 변압기의 권선비, 및 D는 상기 스위칭부의 듀티 사이클(Duty cycle)을 의미한다.The method of claim 1,
Voltage gain (Voltage gain) of the isolated buck-boost DC-DC converter is characterized by the following equation.
[Equation]
Figure pat00006

Here, Vi denotes an input voltage, Vo denotes an output voltage, n denotes a turns ratio of the transformer, and D denotes a duty cycle of the switching unit. 제 1항에 있어서,
상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치, 및 상기 제4 스위치는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)인 것을 특징으로 하는 벅 부스트 DC-DC 컨버터.The method of claim 1,
The first switch, the second switch, the third switch, and the fourth switch buck boost DC-DC converter, characterized in that the IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
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