KR20130061965A - Low voltage dc-dc converter for vehicle - Google Patents

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KR20130061965A KR1020110128307A KR20110128307A KR20130061965A KR 20130061965 A KR20130061965 A KR 20130061965A KR 1020110128307 A KR1020110128307 A KR 1020110128307A KR 20110128307 A KR20110128307 A KR 20110128307A KR 20130061965 A KR20130061965 A KR 20130061965A
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Abstract

PURPOSE: A low voltage DC-converter for a vehicle is provided to use a PWM generating circuit by using a microcomputer, to facilitate digitalization and to reduce manufacturing costs. CONSTITUTION: An LDC controlling apparatus(10) generates a switching signal by using output voltage which has a set value and a PWM S/W counter module(12). A MOSFET part(110) transforms DC high voltage into AC high voltage by using several power switching elements by a PWM switching signal. [Reference numerals] (10) LDC controlling apparatus; (12) PWM S/W counter module; (14) PWM signal generating module; (AA) Input/output; (BB) Voltage, current sensing

Description

차량용 저전압 직류전원변환장치{Low voltage DC-DC converter for vehicle}Low voltage DC-DC converter for vehicle

본 발명은 차량용 저전압 직류전원변환장치에 관한 것으로, 구체적으로 고속 PWM스위칭 방법을 개선하여 제조원가의 절감 및 풀 디지털 제어를 구현하기 위한 차량용 저전압 직류전원변환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a low voltage DC power converter for a vehicle, and more particularly, to a low voltage DC power converter for a vehicle to implement a full digital control and to reduce manufacturing costs by improving a high speed PWM switching method.

도 1은 종래 차량용 저전압 직류전원변환장치(Low voltage DC-DC Converter, 이하 LDC라 칭함)의 개략적인 회로도로서, 도 1에 도시된 LDC(10)는 차량의 고전압 배터리 입력전압을 저전압으로 변환하여 차량 전장부하에 전력을 공급한다.1 is a schematic circuit diagram of a conventional low voltage DC-DC converter (hereinafter referred to as LDC) for a vehicle. The LDC 10 illustrated in FIG. 1 converts a high voltage battery input voltage of a vehicle into a low voltage. Power the vehicle's electrical load.

도 1을 참조하면, LDC(10)는 고전압 배터리로부터 고전압(Vin)을 입력받아 LDC제어기(미 도시)의 출력전압지령에 따라 발생된 PWM 스위칭신호에 의해 1차측 모스펫부(12)의 파워 스위칭소자(FET)를 구동하여 변압기(14)의 1차측 입력전류를 제어한다. 그리고 변압기(14)의 2차측은 턴수비에 맞게 출력전류가 발생되고 2차측의 다이오드 정류기 및 평활 기능을 수행하는 커패시터를 거쳐 출력전압(Vout)을 생성한다.Referring to FIG. 1, the LDC 10 receives a high voltage Vin from a high voltage battery and switches the power of the primary MOSFET 12 by a PWM switching signal generated according to an output voltage command of an LDC controller (not shown). The element FET is driven to control the primary input current of the transformer 14. The secondary side of the transformer 14 generates an output current according to the turn ratio, and generates an output voltage Vout through the diode rectifier and the capacitor performing the smoothing function of the secondary side.

LDC(10)는 전력변환을 위해 스위칭 능력이 수백 KHz 급의 고속 파워 스위칭소자(FET)를 적용하고, 파워 스위칭소자를 구동하기 위하여 고효율 고속 PWM 스위칭 방법인 풀브리지 페이져 쉬프트 영전압 스위칭(Full-bridge phase shift zero voltage switching, 이하 FB-ZVS라 칭함) 기법을 사용한다.The LDC 10 employs a high power switching device (FET) having a switching capability of several hundred KHz for power conversion, and a full bridge phase shifter zero voltage switching (Full-), which is a high efficiency high speed PWM switching method, to drive the power switching device. bridge phase shift zero voltage switching (hereinafter referred to as FB-ZVS).

즉 종래 LDC는 FB-ZVS 신호발생 전용소자(IC)를 포함한 PWM 발생회로에 의해 LDC제어기(미 도시)의 출력전압지령에 따라 도 1에 도시된 1차측 모스펫부(12)의 각 파워 스위칭소자(FET)를 스위칭하기 위한 고속 PWM 스위칭 신호(S1+, S1-, S2+, S2-)를 발생한다.That is, in the conventional LDC, each power switching device of the primary MOSFET 12 shown in FIG. 1 according to the output voltage command of the LDC controller (not shown) by the PWM generation circuit including the FB-ZVS signal generation dedicated device (IC). Generates high-speed PWM switching signals S1 +, S1-, S2 +, S2- for switching (FET).

PWM발생회로는 일반적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 출력전압 지령회로, 출력전압 센싱회로, 출력전류 센싱회로, FB-ZVS 신호발생 전용IC와 같은 아날로그 회로들에 의해 구현된다. 마이컴과 같은 LDC제어기에서 출력전압 지령회로로 지령이 인가되면 출력전압 센싱회로에 의해 비교되어 FB-ZVS 신호발생 전용IC로 입력하기 위한 제어신호가 생성된다.The PWM generation circuit is generally implemented by analog circuits such as an output voltage command circuit, an output voltage sensing circuit, an output current sensing circuit, and a dedicated FB-ZVS signal generation IC as shown in FIG. When a command is applied to the output voltage command circuit from an LDC controller such as a microcomputer, it is compared by the output voltage sensing circuit to generate a control signal for input to the dedicated FB-ZVS signal generation IC.

FB-ZVS 신호발생 전용IC는 입력된 제어신호에 의해 1차측 모스펫부(12)의 파워 스위칭소자(FET)를 구동하기 위한 PWM 스위칭신호(S1+, S1-, S2+, S2-) 4개를 생성한다.The dedicated FB-ZVS signal generation IC generates four PWM switching signals S1 +, S1-, S2 +, and S2- for driving the power switching element FET of the primary MOSFET 12 by the input control signal. do.

그러나 종래 LDC(10)에서 PWM 스위칭신호를 발생하는 FB-ZVS 신호발생 전용IC는 고가의 부품으로 제조단가를 올리는 주요 원인이 되고 있다.However, the conventional FB-ZVS signal generation IC that generates the PWM switching signal in the LDC 10 is a major cause of increasing the manufacturing cost as an expensive component.

또한 FB-ZVS 신호발생 전용IC 등을 포함한 PWM발생회로는 아날로그 회로로서 최근 풀 디지털 제어의 구현에 따라 이를 대체하기 위한 수단이 요구되고 있으나, 아직 이에 대한 개발은 미흡한 실정이다.In addition, the PWM generation circuit including the FB-ZVS signal generation IC, etc., is an analog circuit, and a means for replacing the current is required due to the implementation of the full digital control, but the development of this is still insufficient.

본 발명의 목적은 종래 1차측 모스펫부의 스위칭신호를 생성하는 FB-ZVS 신호발생 전용IC 등을 포함한 PWM발생회로를 마이컴을 이용하여 소프트웨어적으로 구현함으로써 제조원가를 절감할 수 있고 풀 디지털화를 더욱 용이하게 구현할 수 있는 차량용 저전압 직류전원변환장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to implement a PWM generation circuit including the FB-ZVS signal generation dedicated IC for generating the switching signal of the primary side MOSFET portion by using a microcomputer to reduce the manufacturing cost and more easily full digitalization It is to provide a low voltage DC power converter for a vehicle that can be implemented.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량용 저전압 직류전원변환장치에 관한 것으로, 본 차량용 저전압 직류전원변환장치는 사전에 설정된 출력전압지령값과 내장된 PWM S/W 카운터모듈을 이용하여 PWM 스위칭신호를 생성하여 출력하는 LDC제어기; 및 상기 LDC제어기로부터 입력된 PWM 스위칭신호에 의해 스위칭되는 복수 개의 파워 스위칭소자들을 이용하여 외부로부터 입력된 직류 고전압을 교류 고전압으로 변환하는 1차측 모스펫부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object relates to a low-voltage DC power converter for a vehicle, the low-voltage DC power converter for a vehicle uses a predetermined output voltage command value and a built-in PWM S / W counter module PWM switching signal LDC controller for generating and outputting; And a primary side MOSFET unit configured to convert a DC high voltage input from the outside into an AC high voltage using a plurality of power switching elements switched by the PWM switching signal input from the LDC controller.

상기 파워 스위칭소자들은 풀브리지(full bridge) 방식으로 4개의 FET 소자로 마련되고, 상기 PWM 스위칭신호는 FB-ZVS(Full-bridge phase shift zero voltage switching) 스위칭신호일 수 있다.The power switching elements are provided as four FET elements in a full bridge manner, and the PWM switching signal may be a full-bridge phase shift zero voltage switching (FB-ZVS) switching signal.

상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트의 주기는 상기 PWM 스위칭신호의 주기와 일치하고, 상기 PWM 스위칭신호의 듀티는 50%일 수 있다.The period of the count of the PWM S / W counter module may match the period of the PWM switching signal, and the duty of the PWM switching signal may be 50%.

여기서, 상기 LDC제어기는, 상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트의 주기에 동기하도록 상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트의 최대값인 'Ts', 상기 출력전압지령값인 'Vref' 및 상기 1차측 모스펫부로 입력된 입력전압인 'Vdc'을 이용하여, 상기 PWM 스위칭신호인 'S1+', 'S1-', 'S2+' 및 'S2-'를 발생하기 위한 PWM 신호 발생모듈을 더 구비할 수 있다.Here, the LDC controller, 'Ts' is the maximum value of the count of the PWM S / W counter module, 'Vref' and the output voltage command value 1 so as to be synchronized with the cycle of the count of the PWM S / W counter module. A PWM signal generating module for generating the PWM switching signals 'S1 +', 'S1-', 'S2 +' and 'S2-' using the input voltage 'Vdc' input to the vehicle MOSFET may be further provided. have.

상기 PWM 신호 발생모듈은, 상기 'S1+'가 상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트 '0'~'(Ts/2)-1' 범위에서 온(ON) 신호이고 '(Ts/2)'~'Ts-1' 범위에서 오프(OFF) 신호의 주기로 발생되며, 상기 'S2-'가 상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트 '0'~'a-1' 범위에서 오프(OFF) 신호이고 'a-1'~'b-1' 범위에서 온(ON) 신호이며 다시 'b-1'~'Ts-1' 범위에서 오프(OFF) 신호의 주기로 발생되고, 상기 'S1+'가 상기 'S1-'의 위상을 반대로 하는 것에 의해 발생되고 상기 'S2+'가 상기 'S2-'의 위상을 반대로 하는 것에 의해 발생되며, 상기 a는 수식 '(Ts/2) - (Ts/2)*(Vref/Vdc)'에 의해 산출되고, 상기 b는 수식 'Ts - (Ts/2)*(Vref/Vdc)'에 의해 산출될 수 있다.The PWM signal generating module, wherein 'S1 +' is an ON signal in the range '0' to '(Ts / 2) -1' of the PWM S / W counter module and '(Ts / 2)' to It is generated in the period of the OFF signal in the 'Ts-1' range, the 'S2-' is the OFF signal in the count '0' ~ 'a-1' range of the PWM S / W counter module and ' It is an ON signal in the range a-1 'to' b-1 'and is generated in the period of the OFF signal in the range' b-1 'to' Ts-1 'again, and the' S1 + 'is the' S1 '. Generated by reversing the phase of-'and' S2 + 'is generated by reversing the phase of the' S2- ', where a is the formula' (Ts / 2)-(Ts / 2) * (Vref ' / Vdc) ', and b may be calculated by the formula' Ts-(Ts / 2) * (Vref / Vdc) '.

또한 상기 PWM 신호 발생모듈은, 상기 입력전압(Vdc)과 이에 대응하는 입력전류 및 상기 1차측 모스펫부로부터 출력되는 출력전압 및 출력전류를 감지하여, 상기 감지결과 센싱 상태에 이상이 있는 경우 알람을 발생하고 상기 PWM 신호 발생모듈의 동작을 비활성화할 수 있다.The PWM signal generating module detects the input voltage Vdc, an input current corresponding thereto, an output voltage and an output current output from the primary MOSFET, and generates an alarm when there is an abnormality in the sensing result. And deactivate an operation of the PWM signal generating module.

이와 같이, 본 발명은 종래 1차측 모스펫부의 스위칭신호를 생성하는 FB-ZVS 신호발생 전용IC 등을 포함한 PWM발생회로를 LDC제어기를 이용하여 소프트웨어적으로 구현함으로써 제조원가를 절감할 수 있고 풀 디지털화를 구현할 수 있다.As described above, the present invention can reduce the manufacturing cost and implement full digitalization by implementing the PWM generation circuit including the FB-ZVS signal generation IC for generating the switching signal of the primary side MOSFET part using the LDC controller in software. Can be.

도 1은 종래 차량용 저전압 직류전원변환장치의 개략적인 회로도이다.
도 2는 종래 PWM 발생회로의 개략적인 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치의 LDC제어기의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치의 동작을 설명하기 위한 제어절차도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.1 is a schematic circuit diagram of a conventional low voltage DC power converter for a vehicle.
2 is a schematic circuit diagram of a conventional PWM generation circuit.
3 is a block diagram of an LDC controller of a low voltage DC power converter for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a control procedure for explaining the operation of the low-voltage DC power converter for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 is a waveform diagram illustrating an operation of a low voltage DC power converter for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, a low voltage DC power converter for a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치의 LDC제어기의 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치는 LDC제어기(10)가 1차측 모스펫부로 PWM 스위칭신호(S1+, S1-, S2+, S2-)를 출력한다.3 is a block diagram of an LDC controller of a low voltage DC power converter for a vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, in the low voltage DC power converter for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention, the LDC controller 10 outputs PWM switching signals S1 +, S1-, S2 +, and S2- to the primary MOSFET.

본 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치는 1차측 모스펫부에 의해 변환된 교류전압을 감압하는 변압기와 변압기에 의해 감압된 교류전압을 직류전압으로 변환하여 출력하는 2차측 정류부를 구비할 수 있다.The low voltage DC power converter for a vehicle according to the present exemplary embodiment may include a transformer for reducing the AC voltage converted by the primary side MOSFET unit and a secondary side rectifying unit for converting and outputting the AC voltage reduced by the transformer to DC voltage. .

1차측 모스펫부는 LDC제어기(10)로부터 입력된 PWM 스위칭신호(S1+, S1-, S2+, S2-)에 의해 스위칭되는 복수 개의 파워 스위칭소자(FET)들을 이용하여 고전압 배터리로부터 입력된 직류 고전압(Vin)을 교류 고전압으로 변환한다. The primary MOSFET unit DC high voltage (Vin) input from the high voltage battery using a plurality of power switching elements (FET) switched by the PWM switching signals (S1 +, S1-, S2 +, S2-) input from the LDC controller 10 ) Is converted into AC high voltage.

여기서, 파워 스위칭소자들은 FB-ZVS(Full-bridge phase shift zero voltage switching) 스위칭신호에 의해 스위칭되는 풀브리지(full bridge) 방식으로 4개의 FET 소자로 마련될 수 있다.Here, the power switching devices may be provided as four FET devices in a full bridge manner switched by a full-bridge phase shift zero voltage switching (FB-ZVS) switching signal.

LDC제어기(10)는 사전에 설정된 출력전압지령값과 내장된 PWM S/W 카운터모듈(12)을 이용하여 PWM 스위칭신호(S1+, S1-, S2+, S2-)를 생성하여 1차측 모스펫부로 출력한다.The LDC controller 10 generates PWM switching signals S1 +, S1-, S2 +, and S2- by using the preset output voltage command value and the built-in PWM S / W counter module 12, and outputs them to the primary MOSFET. do.

도 3을 참조하면, LDC제어기(10)는 PWM S/W 카운터모듈(12)과 PWM 신호 발생모듈(14)로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 3, the LDC controller 10 may include a PWM S / W counter module 12 and a PWM signal generation module 14.

PWM S/W 카운터모듈(12)은 카운트의 주기가 도 5에 도시된 바와 같이 PWM 스위칭신호(S1+, S1-, S2+, S2-)의 주기와 일치하도록 카운트의 최대값인 'Ts'를 설정하여, PWM 스위칭신호(S1+, S1-, S2+, S2-)를 카운트의 주기에 동기 시킬 수 있다. 예를 들면 카운트의 주기인 'Ts'를 100 KHz 주파수에 해당되는 PWM 발생 주기에 일치시킨다.The PWM S / W counter module 12 sets 'Ts' which is the maximum value of the count so that the cycle of the count coincides with the cycle of the PWM switching signals S1 +, S1-, S2 + and S2- as shown in FIG. Thus, the PWM switching signals S1 +, S1-, S2 +, and S2- can be synchronized to the period of the count. For example, the period of the count, 'Ts', is matched to the PWM generation period corresponding to the 100 KHz frequency.

도 5의 맨 위측 그래프에 나타난 바와 같이, PWM S/W 카운터모듈(12)은, 최대값이 'Ts'로서 'Ts'에 도달할 때까지 상승 카운트을 수행하며, 'Ts'에 도달한 경우, 리셋되어 '0'부터 카운트된다.As shown in the top graph of FIG. 5, the PWM S / W counter module 12 performs a rising count until the maximum value reaches 'Ts' as 'Ts', and when 'Ts' is reached, It is reset and counted from '0'.

PWM 신호 발생모듈(14)은 PWM S/W 카운터모듈(12)의 카운트의 주기에 동기하도록 카운트의 최대값인 'Ts', 출력전압지령값인 'Vref' 및 1차측 모스펫부로 입력된 입력전압인 'Vdc'을 이용하여, PWM 스위칭신호인 'S1+', 'S1-', 'S2+' 및 'S2-'를 발생하여 1차측 모스펫부로 출력한다.The PWM signal generating module 14 inputs the maximum value 'Ts' of the count, 'Vref' of the output voltage command value, and the input voltage inputted to the primary MOSFET to synchronize with the cycle of counting of the PWM S / W counter module 12. Using 'Vdc', PWM switching signals 'S1 +', 'S1-', 'S2 +' and 'S2-' are generated and output to the primary MOSFET.

여기서, PWM 스위칭신호인 FB-ZVS의 'S1+', 'S1-', 'S2+' 및 'S2-'의 발생에 대해 구체적으로 설명한다.Here, the generation of 'S1 +', 'S1-', 'S2 +' and 'S2-' of the PWM switching signal FB-ZVS will be described in detail.

본 실시예에서는, PWM 스위칭신호인 'S1+' 및 'S2-'를 먼저 생성하고, 생성된 'S1+' 및 'S2-'의 위상을 반대로 하여 각각 'S1-' 및 'S2+' 신호를 생성한다.In this embodiment, the PWM switching signals 'S1 +' and 'S2-' are first generated, and the generated 'S1 +' and 'S2- +' signals are reversed to generate 'S1-' and 'S2 +' signals, respectively. .

PWM 스위칭신호인 'S1+'은, 도 5의 맨 위에 도시된 PWM S/W 카운터모듈(12)의 카운트의 주기에 동기하여 발생된다. 구체적으로 'S1+'은, PWM S/W 카운터모듈(12)의 카운트 '0'~'(Ts/2)-1' 범위에서 온(ON) 신호이고 '(Ts/2)'~'Ts-1' 범위에서 오프(OFF) 신호의 주기로 발생된다.The PWM switching signal 'S1 +' is generated in synchronization with the cycle of the count of the PWM S / W counter module 12 shown at the top of FIG. Specifically, 'S1 +' is an ON signal in the count '0' to '(Ts / 2) -1' range of the PWM S / W counter module 12 and '(Ts / 2)' to 'Ts- It is generated in the period of OFF signal in 1 'range.

PWM 스위칭신호인 'S2-'는, 도 5의 맨 위에 도시된 PWM S/W 카운터모듈(12)의 카운트의 주기에 동기하여 발생된다. 구체적으로 'S2-'는, PWM S/W 카운터모듈(12)의 카운트 '0'~'a-1' 범위에서 오프(OFF) 신호이고 'a-1'~'b-1' 범위에서 온(ON) 신호이며 다시 'b-1'~'Ts-1' 범위에서 오프(OFF) 신호의 주기로 발생된다. The PWM switching signal 'S2-' is generated in synchronization with the cycle of the count of the PWM S / W counter module 12 shown at the top of FIG. Specifically, 'S2-' is an OFF signal in the count '0' to 'a-1' range of the PWM S / W counter module 12 and is turned on in the 'a-1' to 'b-1' range. It is a (ON) signal and is generated in the period of OFF signal again in the range of 'b-1' to 'Ts-1'.

여기서, a는 도 5를 참조하면, 수식 '(Ts/2) - (Ts/2)*(Vref/Vdc)'에 의해 산출될 수 있고, b는 수식 'Ts - (Ts/2)*(Vref/Vdc)'에 의해 산출될 수 있다.Here, referring to FIG. 5, a may be calculated by the formula '(Ts / 2)-(Ts / 2) * (Vref / Vdc)', and b is a formula 'Ts-(Ts / 2) * ( Vref / Vdc) 'can be calculated.

PWM 신호 발생모듈(14)은 전술한 바와 같이 생성된 'S1+'가 'S2-'의 위상을 반대로 하여 각각 'S1-', 'S2+' 신호를 생성함으로써, PWM 스위칭신호인 'S1+', 'S1-', 'S2+' 및 'S2-'를 발생하여, 이를 1차측 모스펫부로 출력한다. 이에 의해 도 5의 맨 아래의 도시된 바와 같은 부하구동전압 'Vab'의 파형을 얻을 수 있다.The PWM signal generating module 14 generates' S1- 'and' S2 + 'signals by reversing the phases of' S1 + 'generated as described above, respectively, so that the PWM switching signals' S1 +' and ' S1- ',' S2 + 'and' S2- 'are generated and output to the primary MOSFET part. As a result, the waveform of the load driving voltage 'Vab' as shown at the bottom of FIG. 5 can be obtained.

또한 PWM 신호 발생모듈(14)은, 입력전압(Vdc)과 이에 대응하는 입력전류 및 1차측 모스펫부(110)로부터 출력되는 출력전압 및 출력전류를 감지하여, 감지결과 센싱 상태에 이상이 있는 경우 알람을 발생하고 PWM 신호 발생모듈(14)의 동작을 비활성화할 수 있다.In addition, the PWM signal generation module 14 detects an input voltage Vdc, an input current corresponding thereto, an output voltage and an output current output from the primary MOSFET 110, and when there is an abnormality in the sensing result sensing state. An alarm may be generated and the operation of the PWM signal generating module 14 may be deactivated.

이하에서는, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치의 동작을 설명한다.Hereinafter, with reference to Figure 4, the operation of the low-voltage DC power converter for a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, LDC제어기(10)는 구동과 함께, 타이머 인터럽트 서비스 루틴을 시작하고(S405), 1차측 모스펫부(110)로 입력되는 입력전압(Vdc), 입력전류 그리고 1차측 모스펫부(110)로부터 출력되는 출력전압 및 출력전류를 감지한다(S410).First, the LDC controller 10 starts a timer interrupt service routine with driving (S405), and inputs the input voltage Vdc, the input current and the primary MOSFET 110 to the primary MOSFET 110. It detects the output voltage and the output current (S410).

다음, LDC제어기(10)는 S410단계에서 감지된 결과를 이용하여, 센싱 상태의 이상여부를 체크하고(S415), 이 체크여부를 통해 알람여부를 판단하며(S420), 판단 결과 알람 상태로 판단된 경우 본 제어절차를 종료한다.Next, the LDC controller 10 checks whether the sensing state is abnormal using the result detected in step S410 (S415), and determines whether or not the alarm through the check (S420), and determines that the alarm state If so, this control procedure ends.

S420단계의 판단결과, 알람 상태가 아닌 것으로 판단한 경우, LDC제어기(10)는 1차측 모스펫부(110)의 제어를 위한 출력전압지령값인 'Vref'를 설정한다(S425).As a result of the determination in step S420, when it is determined that the alarm state is not, the LDC controller 10 sets an output voltage command value 'Vref' for controlling the primary MOSFET 110 (S425).

다음. LDC제어기(10)는 위에서 설정된 'Vref'를 이용하여 FB-ZVS 스위칭신호(S1+, S1-, S2+, S2-)를 계산하고(S430), 1차측 모스펫부(110)의 파워 스위칭소자로 출력한다(S435). S435단계에서 출력된 FB-ZVS 스위칭신호에 의해 1차측 모스펫부(110)의 파워 스위칭소자는 스위칭되어 직류전원을 교류전원으로 변환한다(S440).next. The LDC controller 10 calculates the FB-ZVS switching signals S1 +, S1-, S2 +, and S2- by using 'Vref' set above (S430), and outputs the power switching elements of the primary MOSFET 110. (S435). The power switching element of the primary MOSFET 110 is switched by the FB-ZVS switching signal output in step S435 to convert the DC power to AC power (S440).

이와 같이, 본 실시예에 따른 차량용 저전압 직류전원변환장치는 종래 아날로그 방식의 PWM 발생회로의 기능을 마이컴 형태의 LDC제어기에 의해 동작할 수 있는 단순한 형태의 소프트웨어 로직을 통해 구현함으로써 부품 수 감소에 의한 제조원가의 절감을 실현할 수 있고, 종래 PWM 발생회로의 디지털화를 구현할 수 있다.As such, the low voltage DC power conversion device for a vehicle according to the present embodiment implements a function of a conventional analog PWM generation circuit through a simple form of software logic that can be operated by a microcomputer type LDC controller. The manufacturing cost can be reduced, and the digitization of the conventional PWM generation circuit can be realized.

10: LDC 제어기
12: PWM S/W 카운터 모듈
14: PWM 신호 발생모듈10: LDC Controller
12: PWM S / W Counter Module
14: PWM signal generating module

Claims (6)

차량용 저전압 직류전원변환장치에 있어서,
사전에 설정된 출력전압지령값과 내장된 PWM S/W 카운터모듈을 이용하여 PWM 스위칭신호를 생성하여 출력하는 LDC제어기; 및
상기 LDC제어기로부터 입력된 PWM 스위칭신호에 의해 스위칭되는 복수 개의 파워 스위칭소자들을 이용하여 외부로부터 입력된 직류 고전압을 교류 고전압으로 변환하는 1차측 모스펫부;를
포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 저전압 직류전원변환장치.In a low voltage DC power converter for a vehicle,
An LDC controller for generating and outputting a PWM switching signal using a preset output voltage command value and a built-in PWM S / W counter module; And
A primary MOSFET unit for converting a DC high voltage input from the outside into an AC high voltage using a plurality of power switching elements switched by a PWM switching signal input from the LDC controller;
Low voltage DC power converter for a vehicle comprising a. 제1항에 있어서,
상기 파워 스위칭소자들은 풀브리지(full bridge) 방식으로 4개의 FET 소자로 마련되고, 상기 PWM 스위칭신호는 FB-ZVS(Full-bridge phase shift zero voltage switching) 스위칭신호인 것을 특징으로 하는 차량용 저전압 직류전원변환장치.The method of claim 1,
The power switching elements are provided with four FET elements in a full bridge manner, and the PWM switching signal is a full-bridge phase shift zero voltage switching (FB-ZVS) switching signal for a vehicle. Inverter. 제2항에 있어서,
상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트의 주기는 상기 PWM 스위칭신호의 주기와 일치하고, 상기 PWM 스위칭신호의 듀티는 50%인 것을 특징으로 하는 차량용 저전압 직류전원변환장치.The method of claim 2,
The period of the count of the PWM S / W counter module is consistent with the period of the PWM switching signal, the duty of the PWM switching signal is a vehicle low voltage DC power converter, characterized in that 50%. 제3항에 있어서, 상기 LDC제어기는,
상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트의 주기에 동기하도록 상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트의 최대값인 'Ts', 상기 출력전압지령값인 'Vref' 및 상기 1차측 모스펫부로 입력된 입력전압인 'Vdc'을 이용하여, 상기 PWM 스위칭신호인 'S1+', 'S1-', 'S2+' 및 'S2-'를 발생하기 위한 PWM 신호 발생모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 저전압 직류전원변환장치.The method of claim 3, wherein the LDC controller,
'Ts', the maximum value of the count of the PWM S / W counter module, 'Vref', the output voltage command value, and the input voltage input to the primary side MOSFET unit so as to be synchronized with the cycle of the count of the PWM S / W counter module. Using a 'Vdc', a low voltage DC power supply for a vehicle further comprising a PWM signal generating module for generating the PWM switching signals 'S1 +', 'S1-', 'S2 +' and 'S2-' Inverter. 제4항에 있어서, 상기 PWM 신호 발생모듈은,
상기 'S1+'가 상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트 '0'~'(Ts/2)-1' 범위에서 온(ON) 신호이고 '(Ts/2)'~'Ts-1' 범위에서 오프(OFF) 신호의 주기로 발생되며, 상기 'S2-'가 상기 PWM S/W 카운터모듈의 카운트 '0'~'a-1' 범위에서 오프(OFF) 신호이고 'a-1'~'b-1' 범위에서 온(ON) 신호이며 다시 'b-1'~'Ts-1' 범위에서 오프(OFF) 신호의 주기로 발생되고, 상기 'S1+'가 상기 'S1-'의 위상을 반대로 하는 것에 의해 발생되고 상기 'S2+'가 상기 'S2-'의 위상을 반대로 하는 것에 의해 발생되며,
상기 a는 수식 '(Ts/2) - (Ts/2)*(Vref/Vdc)'에 의해 산출되고, 상기 b는 수식 'Ts - (Ts/2)*(Vref/Vdc)'에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 차량용 저전압 직류전원변환장치.According to claim 4, The PWM signal generation module,
'S1 +' is an ON signal in the range '0' to '(Ts / 2) -1' of the PWM S / W counter module and is in the range of '(Ts / 2)' to 'Ts-1'. 'S2-' is an OFF signal in the range of '0' to 'a-1' count of the PWM S / W counter module and 'a-1' to 'b. It is an ON signal in a range of -1 'and is generated in a cycle of an OFF signal in a range of' b-1 'to' Ts-1 ', and the' S1 + 'is to reverse the phase of the' S1- '. And is generated by reversing the phase of the 'S2-',
A is calculated by the formula '(Ts / 2)-(Ts / 2) * (Vref / Vdc)', and b is calculated by the formula 'Ts-(Ts / 2) * (Vref / Vdc)' Low voltage DC power converter for a vehicle, characterized in that. 제4항에 있어서, 상기 PWM 신호 발생모듈은, 상기 입력전압(Vdc)과 이에 대응하는 입력전류 및 상기 1차측 모스펫부로부터 출력되는 출력전압 및 출력전류를 감지하여, 상기 감지결과 센싱 상태에 이상이 있는 경우 알람을 발생하고 상기 PWM 신호 발생모듈의 동작을 비활성화 하는 것을 특징으로 하는 차량용 저전압 직류전원변환장치.5. The sensing device of claim 4, wherein the PWM signal generating module senses the input voltage Vdc, an input current corresponding thereto, and an output voltage and an output current output from the primary side MOSFET unit, and are abnormal in the sensing result sensing state. If there is an alarm and a low voltage DC power converter for a vehicle, characterized in that to deactivate the operation of the PWM signal generation module.
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