KR20160144858A - Apparatus and method of controlling llc resonant converter - Google Patents

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박상갑
오지연
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주식회사 솔루엠
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Abstract

A control apparatus of an LLC resonant converter comprises: a high frequency signal generating unit for generating a first switching signal having a resonance frequency; and a switching signal generating unit for generating a second switching signal having a frequency lower than that of the first switching signal based on output voltage, and outputting the first switching signal only when the generated second switching signal is high. According to an embodiment of the present invention, by switching the LLC resonant converter to make a ratio of the resonance frequency and a switching frequency to be one, thereby enabling the LLC resonant converter to have optimal efficiency.

Description

LLC 공진형 컨버터의 제어 회로 및 제어 방법{APPARATUS AND METHOD OF CONTROLLING LLC RESONANT CONVERTER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a control circuit and a control method for an LLC resonant converter,

본 출원은, LLC 공진형 컨버터에 관한 것이다.
The present application relates to an LLC resonant converter.

일반적으로, TV와 같은 디스플레이장치를 포함하는 전자기기에서 동작에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원공급장치(power supply)로서 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply, SMPS)가 일반적으로 많이 적용되고 있다. SMPS의 고 전력 밀도를 얻기 위한 노력은 수동소자의 사이즈에 의해 제약을 받는다. 특히, 높은 주파수의 동작은 트랜스포머 또는 필터와 같은 수동소자의 사이즈를 상당히 감소시킬 수 있지만, 스위칭 손실을 발생시킬 수 있다.
2. Description of the Related Art In general, a switching mode power supply (SMPS) is generally applied as a power supply for supplying power required for operation in an electronic device including a display device such as a TV. Efforts to obtain high power density of SMPSs are limited by the size of passive components. In particular, high frequency operation can significantly reduce the size of passive components such as transformers or filters, but can cause switching losses.

상술한 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS)의 일 예로 디스플레이 장치의 메인 디스플레이에 전원을 공급하는 LLC 공진 컨버터(Resonant Converter)를 들 수 있다.
One example of the above-described switching mode power supply (SMPS) is an LLC resonant converter that supplies power to the main display of the display device.

도 1은 일반적인 전원 공급 장치의 예로 LLC 공진형 컨버터를 도시하고 있다.
Figure 1 shows an LLC resonant converter as an example of a common power supply.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 LLC 공진형 컨버터는 구형파 발생부(11), 공진부(13) 및 정류부(15)를 포함할 수 있다.
1, a general LLC resonant converter may include a square wave generator 11, a resonator 13, and a rectifier 15.

구체적으로, 구형파 발생부(11)는 부하에 따라 가변되는 주파수에 따라 스위치 Q1과 Q2가 50%의 시비율로 교번으로 도통/차단된다. 스위치 Q1과 Q2는 교번 동작시 작은 데드 타임이 존재하여, 암 쇼트(Arm Short) 없이 연속 동작을 수행할 수 있다.
Specifically, the square wave generating unit 11 alternately turns on / off the switches Q1 and Q2 at a duty ratio of 50% according to a variable frequency depending on the load. Switches Q1 and Q2 have a small dead time in alternate operation and can perform continuous operation without arm short.

한편, 공진부(13)는 커패시터(Cr), 누설 인덕터(Lr), 그리고 트랜스포머의 자화인덕터(Lm)를 포함하며, 정류부(15)는 정류 다이오드(D)와 커패시터(C)로 교류 전류를 정류하여 직류(DC) 전압을 생성한다. 정류부(15)는 풀-브리지(Full-Bridge) 다이오드 또는 센터-탭(Center-tap) 구조와 커패시터의 조합으로 구성될 수 있다.
The resonance unit 13 includes a capacitor Cr and a leakage inductor Lr and a magnetizing inductor Lm of a transformer. The rectifying unit 15 includes a rectifier diode D and a capacitor C, And generates a direct current (DC) voltage by rectification. The rectifying unit 15 may be a combination of a full-bridge diode or a center-tap structure and a capacitor.

상술한 LLC 컨버터는, 정상 동작조건(유도성 모드)에서 공진부(13)의 입력 임피던스는 유도성(Inductive)이며, 도 2a에 도시된 바와 같이, 공진부(13)의 입력전류 Ip는 공진부(13)에 인가된 전압 Vd 보다 지연(D)된다. 이는 MOSFET Q1, Q2가 도 2a와 같이 영전압에서 턴-온되는 소프트 스위칭(Soft Switching) 즉, ZVS이 이루어진다는 것을 나타낸다.
In the above-described LLC converter, the input impedance of the resonance part 13 is inductive in a normal operating condition (inductive mode), and as shown in FIG. 2A, the input current Ip of the resonance part 13 is resonant (D) than the voltage Vd applied to the part (13). This indicates that the soft switching (ZVS) in which the MOSFETs Q1 and Q2 are turned on at the zero voltage as shown in FIG. 2A is performed.

한편, 심각한 과부하 조건(용량성 모드)에서는 공진부(13)의 입력 임피던스가 용량성(Capacitive)이 되고, 도 2b에 도시된 바와 같이 Ip가 Vd를 앞지르게 된다(D 참조). 이렇게 공진 컨버터가 용량성 영역(Capacitive Mode)에서 동작하는 경우, ZVS가 이루어지지 않기 때문에 Q1, Q2의 하드 스위칭(Hard Switching)으로 인해 높은 스위칭 손실(Loss)이 발생한다. 또한, MOSFET의 바디 다이오드가 스위칭 변환 중에 역회복(reverse recovery)하여, 스트라이크(Spike) 전류 및 심각한 노이즈를 발생시킬 수 있다. 따라서, 공진 컨버터가 용량성 영역에서 동작하는 경우, 위와 같은 사유로 MOSFET이 쉽게 파손(Blow Up)될 가능성이 있다.
On the other hand, in a severe overload condition (capacitive mode), the input impedance of the resonance part 13 becomes capacitive, and Ip exceeds Vd as shown in FIG. 2B (see D). When the resonant converter operates in the capacitive mode, since the ZVS is not performed, a high switching loss occurs due to the hard switching of Q1 and Q2. In addition, the body diode of the MOSFET may reverse-recover during the switching conversion, causing a spike current and serious noise. Therefore, when the resonant converter operates in the capacitive region, there is a possibility that the MOSFET easily blows up due to the above reason.

또한, 상술한 LLC 공진형 컨버터는 일반적으로 공진주파수(fr) 대비 스위칭 주파수(fs)의 비(fs/fr)의 비가 1이 되도록 구동될 때, 최적의 효율을 가진다. 하지만, 종래의 경우 공진주파수(fr) 대비 스위칭 주파수(fs)의 비(fs/fr)의 비가 1 이하에서 주로 구동된다는 점에서 최적의 효율을 가질 수 없다는 문제점이 있다.
In addition, the above-described LLC resonant converter generally has an optimum efficiency when it is driven so that the ratio of the resonance frequency fr to the ratio fs / fr of the switching frequency fs is 1. However, there is a problem that the efficiency can not be optimized because the ratio of the ratio fs / fr of the switching frequency fs to the resonance frequency fr in the conventional case is mainly 1 or less.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, LLC 공진형 컨버터가 최적의 효율을 가지도록 함과 동시에 정전압 제어도 가능한 LLC 공진형 컨버터의 제어 회로 및 제어 방법을 제공한다.
According to one embodiment of the present invention, there is provided a control circuit and a control method of an LLC resonant converter capable of achieving optimal efficiency of an LLC resonant converter and also capable of constant voltage control.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 공진 주파수를 가지는 제1 스위칭 신호를 생성하는 고주파 신호 생성부와, 출력 전압에 기초하여 제1 스위칭 신호보다 낮은 주파수를 가지는 제2 스위칭 신호를 생성하고, 생성된 제2 스위칭 신호가 하이인 구간 동안에만 제1 스위칭 신호를 출력하는 스위칭 신호 생성부를 포함하는 LLC 공진형 컨버터의 제어 회로 및 제어 방법을 제공한다.
According to one embodiment of the present invention, there is provided a high-frequency signal generating apparatus comprising: a high-frequency signal generating unit that generates a first switching signal having a resonant frequency; a second switching unit that generates a second switching signal having a frequency lower than that of the first switching signal, And a switching signal generator for outputting a first switching signal only during a period in which the second switching signal is high. The present invention also provides a control circuit and a control method for an LLC resonant converter.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 공진 주파수를 가지는 제1 스위칭 신호를 생성하는 단계와, 출력 전압에 기초하여 제1 스위칭 신호보다 낮은 주파수를 가지는 제2 스위칭 신호를 생성하고, 생성된 제2 스위칭 신호가 하이인 구간 동안에만 제1 스위칭 신호를 출력하는 단계를 포함하는 LLC 공진형 컨버터의 제어 방법을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of generating a first switching signal, the method including generating a first switching signal having a resonance frequency, generating a second switching signal having a lower frequency than the first switching signal based on the output voltage, And outputting the first switching signal only during a period in which the signal is high.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 공진 주파수와 스위칭 주파수의 비가 1이 되도록 LLC 공진형 컨버터를 스위칭함으로써, LLC 공진형 컨버터가 최적의 효율을 가지도록 할 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, by switching the LLC resonant converter so that the ratio of the resonant frequency and the switching frequency becomes 1, the LLC resonant converter can have the optimum efficiency.

또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 출력 전압에 기초하여 낮은 주파수를 가지는 제2 스위칭 신호가 하이인 구간 동안 공진 주파수를 가지는 제1 스위칭 신호를 출력하도록 함으로써, 정전압 제어가 가능하다. 또한, 부수적으로 안정적인 영전압 스위칭(ZVS)을 수행함과 동시에 LLC 공진형 컨버터가 용량성 모드로 동작하는 것을 방지할 수 있다.
According to another embodiment of the present invention, constant voltage control is possible by outputting a first switching signal having a resonance frequency during a period in which a second switching signal having a low frequency is high based on the output voltage. In addition, it is possible to prevent the LLC resonant converter from operating in a capacitive mode while performing an incidentally stable zero voltage switching (ZVS).

도 1은 일반적인 전원 공급 장치의 예로 LLC 공진형 컨버터를 도시하고 있다.
도 2a 내지 도 2b는 도 1에 도시된 역률 개선용 컨버터의 유도성 모드 및 용량성 모드의 경우 주요부 파형도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 LLC 공진형 컨버터의 제어 회로를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 LLC 공진형 컨버터의 제어 회로의 주요부 파형을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 제어 결과, LLC 공진형 컨버터의 주요부 파형도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 LLC 공진형 컨버터의 제어 회로를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 LLC 공진형 컨버터의 제어 회로를 도시한 도면이다.Figure 1 shows an LLC resonant converter as an example of a common power supply.
FIGS. 2A and 2B are main waveforms of the power factor improving converter shown in FIG. 1 in the inductive mode and the capacitive mode.
3 is a diagram showing a control circuit of the LLC resonant converter according to the first embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a main part waveform of the control circuit of the LLC resonant converter according to the first embodiment of the present invention.
5 is a waveform diagram of a main part of an LLC resonant converter according to the control result of the first embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing a control circuit of an LLC resonant converter according to a second embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing a control circuit of an LLC resonant converter according to a third embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.

가. 제1 실시 형태end. First Embodiment

도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 LLC 공진형 컨버터의 제어 회로이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 LLC 공진형 컨버터의 제어 회로의 주요부 파형을 도시한 도면이다.
3 is a control circuit of the LLC resonant converter according to the first embodiment of the present invention. 4 is a diagram showing a main part waveform of the control circuit of the LLC resonant converter according to the first embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, LLC 공진형 컨버터는 하프 브리지 타입의 구형파 발생부(11), 공진부(13) 및 정류부(15)를 포함할 수 있다. 비록 도 3에서는 하프 브리지 타입이 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 풀 브리지 타입도 적용 가능함에 유의하여야 한다.
As shown in FIG. 3, the LLC resonant converter may include a half-bridge type square wave generator 11, a resonator 13, and a rectifier 15. Although the half bridge type is shown in FIG. 3, it should be noted that the present invention is not limited thereto and a full bridge type is also applicable.

구체적으로, 구형파 발생부(11)는 스위칭 신호(SW11, SW12)에 따라 스위치 Q1과 Q2가 50%의 시비율로 교번으로 도통/차단된다. 스위치 Q1과 Q2는 교번 동작시 작은 데드 타임이 존재하여, 암 쇼트(Arm Short) 없이 연속 동작을 수행할 수 있다.
Specifically, the square wave generating unit 11 alternately turns on / off the switches Q1 and Q2 at a duty ratio of 50% according to the switching signals SW11 and SW12. Switches Q1 and Q2 have a small dead time in alternate operation and can perform continuous operation without arm short.

한편, 공진부(13)는 커패시터(Cr), 누설인덕턴스(Lr), 그리고 트랜스포머의 자화인덕턴스(Lm)를 포함하며, 정류부(15)는 정류 다이오드(D)와 커패시터(C)로 교류(AC) 전류를 정류하여 직류(DC) 전압을 생성한다. 정류부(15)는 풀-브리지(Full-Bridge) 다이오드 또는 센터-탭(Center-tap) 구조와 커패시터의 조합으로 구성될 수 있다.
The rectifying unit 15 includes a rectifier diode D and a capacitor C for AC (AC), a capacitor C, a leakage inductance Lr, and a magnetizing inductance Lm of the transformer. ) Current to generate a direct current (DC) voltage. The rectifying unit 15 may be a combination of a full-bridge diode or a center-tap structure and a capacitor.

한편, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 LLC 공진형 컨버터의 제어 회로는, 고주파 신호 생성부(220) 및 스위칭 신호 생성부(230)를 포함할 수 있다.
On the other hand, the control circuit of the LLC resonant converter according to the first embodiment of the present invention may include a high-frequency signal generation unit 220 and a switching signal generation unit 230.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 LLC 공진형 컨버터의 제어 회로 및 이의 동작 원리에 대해 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the control circuit of the LLC resonant converter according to the first embodiment of the present invention and the operation principle thereof will be described in detail with reference to Figs. 3 to 5. Fig.

우선, 고주파 신호 생성부(220)는 수~수십 MHz의 높은 주파수를 가지는 제1 스위칭 신호(221)를 생성할 수 있다. 상술한 고주파 신호 생성부(220)에서 생성되는 제1 스위칭 신호(221)의 주파수는 공진 주파수와 동일한 값일 수 있다(도 4의 (b) 참조).
First, the high-frequency signal generating unit 220 can generate the first switching signal 221 having a high frequency of several to several tens of MHz. The frequency of the first switching signal 221 generated by the high frequency signal generating unit 220 may be the same as the resonance frequency (see FIG. 4B).

그리고, 스위칭 신호 생성부(230)는 출력 전압(Vo)에 기초하여 제1 스위칭 신호보다 낮은 주파수를 가지는 제2 스위칭 신호(232a, 도 4의 (a) 참조)를 생성하고, 생성된 제2 스위칭 신호가 하이인 구간 동안에만 제1 스위칭 신호를 출력할 수 있다(도 4의 (c) 참조). 여기서, 제2 스위칭 신호(232a)는 제1 스위칭 신호(221)보다 낮은 수십~수백 KHz의 주파수를 가진 신호일 수 있다. 상술한 고주파수의 제1 스위칭 신호(221)와 저주파수의 제2 스위칭 신호(232a)의 주파수는 MHz 단위와 KHz 단위로 구분하였으나, 이는 이해를 돕기 위한 것에 불과하며, 당업자의 필요에 따라 달라질 수 있음에 유의하여야 한다.
The switching signal generator 230 generates a second switching signal 232a having a lower frequency than the first switching signal 232a (see FIG. 4 (a)) based on the output voltage Vo, The first switching signal can be outputted only during a period in which the switching signal is high (see (c) of FIG. 4). Here, the second switching signal 232a may be a signal having a frequency of several tens to several hundreds of KHz lower than the first switching signal 221. The frequencies of the high-frequency first switching signal 221 and the low-frequency second switching signal 232a are divided into MHz units and KHz units, but this is merely for the sake of understanding, and may vary depending on the needs of those skilled in the art .

구체적으로, 스위칭 신호 생성부(230)는 LLC 공진형 컨버터의 출력 전압(Vo)과 기준 전압인 12V 전압 명령에 기초하여 오차 신호를 생성하는 오차 증폭기(231), 오차 증폭기(231)에서 생성된 오차 신호와 기준 삼각파(234)를 비교하는 비교기(232)와, 비교기(232)로부터 출력되는 비교 결과에 따라 제2 스위칭 신호(SW11, SW12)를 생성하는 스위치 구동 신호 생성부(233)를 포함할 수 있다. 상술한 기준 삼각파(234)의 주파수는 수십~수백 KHz일 수 있으며, 이에 따라 비교기(232)로부터 출력되는 제2 스위칭 신호의 주파수 역시 수십~수백 KHz일 수 있다.
Specifically, the switching signal generator 230 includes an error amplifier 231 for generating an error signal based on the output voltage Vo of the LLC resonant converter and the 12V voltage command as a reference voltage, A comparator 232 for comparing the error signal with the reference triangular wave 234 and a switch drive signal generator 233 for generating the second switching signals SW11 and SW12 according to the comparison result output from the comparator 232 can do. The frequency of the reference triangular wave 234 may be several tens to several hundreds of kilohertz, and the frequency of the second switching signal output from the comparator 232 may also be several tens to several hundreds of kilohertz.

또한, 스위치 구동 신호 생성부(233)는 비교기(232)로부터 출력되는 제2 스위칭 신호가 하이인 구간 동안에만 고주파 신호 생성부(220)에서 생성된 제1 스위칭 신호를 출력할 수 있다. 상술한 스위치 구동 신호 생성부(233)는, 예를 들면 AND 게이트로 구현될 수 있다.
The switch driving signal generating unit 233 may output the first switching signal generated by the high frequency signal generating unit 220 only during a period in which the second switching signal output from the comparator 232 is high. The switch drive signal generator 233 may be realized by an AND gate, for example.

상술한 본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, LLC 컨버터의 주 스위치(Q1, Q2)가 최적의 조건에서 스위칭하여 전력 변환을 하도록 하는 것이다. 즉, 출력 전압의 제어는 출력 전압(Vo)을 검출하고, 검출된 출력 전압(Vo)이 12V 전압 명령보다 클 경우 오차 증폭기(231)의 출력은 작아지게 되고 이를 스위칭 주파수(또는 LC 공진 주파수)보다 낮은 주파수의 삼각파(234)와 비교하여 낮은 주파수의 구형파(232a)를 만들어 내고 이를 스위치 구동 신호 생성부(233)에서 고정 주파수의 고주파 구동 신호(221)와 논리곱하여 구동 신호의 개수가 줄어든 제안 방식의 게이트 신호(SW11, SW12)를 만들어낸다.
According to the first embodiment of the present invention described above, the main switches Q1 and Q2 of the LLC converter are switched under optimum conditions to perform power conversion. That is, when the output voltage Vo is higher than the 12V voltage command, the output of the error amplifier 231 becomes smaller and the switching frequency (or the LC resonance frequency) Frequency square wave 232a compared with the lower frequency triangular wave 234 and logically multiplied by the high frequency driving signal 221 of the fixed frequency in the switch driving signal generating unit 233 so that the number of driving signals is reduced Type gate signals SW11 and SW12.

또한, 검출된 출력 전압(Vo)이 12V 전압 명령보다 작은 경우 오차 증폭기(231)의 출력은 커지게 되고 이를 낮은 주파수의 삼각파(234)와 비교하여 낮은 주파수의 구형파를 만들어 내고 이를 스위치 구동 신호 생성부(233)에서 고정 주파수의 고주파 구동 신호(221)와 논리곱하여 구동 신호의 개수가 늘어난 제안 방식의 게이트 신호(SW11, SW12)를 만들어낸다. 위와 같은 방식으로 출력전압(Vo)을 제어하게 된다.
Also, when the detected output voltage Vo is smaller than the 12V voltage command, the output of the error amplifier 231 becomes large, which is compared with the low frequency triangle wave 234 to generate a low frequency square wave, The high frequency driving signal 221 having the fixed frequency is multiplied by the logical sum of the high frequency driving signal 221 and the fixed frequency driving signal 221 to generate the proposed gate signals SW11 and SW12 in which the number of driving signals is increased. The output voltage Vo is controlled in the above manner.

한편, 도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 LLC 공진형 컨버터의 제어 회로의 주요부 파형을 도시한 도면으로, Ip는 LLC 공진형 컨버터의 인덕터(Lr)에 흐르는 전류, Im은 LLC 공진형 컨버터의 자화인덕터(Lm)에 흐르는 전류, IDS1은 스위치(Q1)에 흐르는 전류, ID는 정류부(15)의 전류, Vd는 스위치(Q2)의 양단 전압, SW11은 Q1의 게이트로 입력되는 스위칭 신호, SW12는 Q2의 게이트로 입력되는 스위칭 신호일 수 있다.5 is a view showing a main part waveform of the control circuit of the LLC resonant converter according to the first embodiment of the present invention, wherein Ip is a current flowing in the inductor Lr of the LLC resonant converter, Im is an LLC resonant type I DS1 is the current flowing through the switch Q1, I D is the current of the rectifying section 15, Vd is the voltage across the switch Q2, and SW11 is input to the gate of Q1 The switching signal, SW12, may be a switching signal input to the gate of Q2.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 LLC 공진형 컨버터에 의하면, 공진 주파수와 스위칭 주파수의 비가 1이 되도록 LLC 공진형 컨버터를 스위칭함으로써, LLC 공진형 컨버터가 최적의 효율을 가지도록 할 수 있다.
5, in the LLC resonant converter according to the first embodiment of the present invention, the LLC resonant converter is switched so that the ratio of the resonant frequency to the switching frequency becomes 1, .

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 공진 주파수와 스위칭 주파수의 비가 1이 되도록 LLC 공진형 컨버터를 스위칭함으로써, LLC 공진형 컨버터가 최적의 효율을 가지도록 할 수 있다.
As described above, according to the embodiment of the present invention, by switching the LLC resonant converter so that the ratio of the resonant frequency and the switching frequency becomes 1, the LLC resonant converter can have the optimum efficiency.

또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 출력 전압에 기초하여 낮은 주파수를 가지는 제2 스위칭 신호가 하이인 구간 동안 공진 주파수를 가지는 제1 스위칭 신호를 출력하도록 함으로써, 정전압 제어가 가능하다. 또한, 부수적으로 안정적인 영전압 스위칭(ZVS)을 수행함과 동시에 LLC 공진형 컨버터가 용량성 모드로 동작하는 것을 방지할 수 있다.
According to another embodiment of the present invention, constant voltage control is possible by outputting a first switching signal having a resonance frequency during a period in which a second switching signal having a low frequency is high based on the output voltage. In addition, it is possible to prevent the LLC resonant converter from operating in a capacitive mode while performing an incidentally stable zero voltage switching (ZVS).

나. 제2 실시 형태I. Second Embodiment

한편, 도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 LLC 공진형 컨버터의 제어 회로를 도시한 도면이다. 도 3의 오차 증폭기(231)를 삭제하고, 출력 전압(Vo)과 미리 설정된 상한치와 하한치 설계값을 비교하여 제2 스위칭 신호(232a)를 생성하는 방식이다.
6 is a diagram showing a control circuit of the LLC resonant converter according to the second embodiment of the present invention. The error amplifier 231 of FIG. 3 is deleted, and the second switching signal 232a is generated by comparing the output voltage Vo with a preset upper limit value and a lower limit design value.

구체적으로, 고주파 신호 생성부(220)는 수~수십 MHz의 높은 주파수를 가지는 제1 스위칭 신호(221)를 생성할 수 있다. 상술한 고주파 신호 생성부(220)에서 생성되는 제1 스위칭 신호(221)의 주파수는 공진 주파수와 동일한 값일 수 있다.
Specifically, the high-frequency signal generating unit 220 can generate the first switching signal 221 having a high frequency of several to several tens of MHz. The frequency of the first switching signal 221 generated by the high frequency signal generator 220 may be the same as the resonance frequency.

그리고, 스위칭 신호 생성부(230)는 출력 전압(Vo)과 미리 설정된 상한치 및 하한치 설계값을 비교하여 제2 스위칭 신호(232a)를 생성할 수 있다.
The switching signal generator 230 may generate the second switching signal 232a by comparing the output voltage Vo with predetermined upper and lower limit design values.

구체적으로, 스위칭 신호 생성부(230)는 LLC 공진형 컨버터의 출력 전압(Vo)과 미리 설정된 상한치 및 하한치 설계값을 비교하는 비교기(232)와, 비교기(232)로부터 출력되는 비교 결과에 따라 제2 스위칭 신호(SW11, SW12)를 생성하는 스위치 구동 신호 생성부(233)를 포함할 수 있다.
Specifically, the switching signal generator 230 includes a comparator 232 for comparing the output voltage Vo of the LLC resonant converter with preset upper and lower limit design values, And a switch driving signal generator 233 for generating the two switching signals SW11 and SW12.

즉, 출력전압(Vo)의 레귤레이션 특성을 만족하는 상한치와 하한치 범위를 설정하고 출력전압(Vo)이 상한치에 도달하면 비교기(232)의 출력을 오프하고, 반대로 출력전압(Vo)이 하한치에 도달하면 비교기(232)의 출력을 온하도록 구성된다.
That is, when an upper limit value and a lower limit value range that satisfy the regulation characteristics of the output voltage Vo are set and the output of the comparator 232 is turned off when the output voltage Vo reaches the upper limit value, The output of the comparator 232 is turned on.

다. 제3 실시 형태All. Third Embodiment

한편, 도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 LLC 공진형 컨버터의 제어 회로를 도시한 도면이다. 도 3의 기준 삼각파(234) 대신 미리 설정된 상한치 및 하한치 설계값(235)을 비교기(235)로 입력하는 방식이다.
7 is a diagram showing a control circuit of the LLC resonant converter according to the third embodiment of the present invention. The upper and lower limit design values 235 are input to the comparator 235 instead of the reference triangular wave 234 of FIG.

구체적으로, 고주파 신호 생성부(220)는 수~수십 MHz의 높은 주파수를 가지는 제1 스위칭 신호(221)를 생성할 수 있다. 상술한 고주파 신호 생성부(220)에서 생성되는 제1 스위칭 신호(221)의 주파수는 공진 주파수와 동일한 값일 수 있다.
Specifically, the high-frequency signal generating unit 220 can generate the first switching signal 221 having a high frequency of several to several tens of MHz. The frequency of the first switching signal 221 generated by the high frequency signal generator 220 may be the same as the resonance frequency.

그리고, 스위칭 신호 생성부(230)는 출력 전압(Vo)과 미리 설정된 상한치 및 하한치 설계값을 비교하여 제2 스위칭 신호(232a)를 생성할 수 있다.
The switching signal generator 230 may generate the second switching signal 232a by comparing the output voltage Vo with predetermined upper and lower limit design values.

구체적으로, 스위칭 신호 생성부(230)는 LLC 공진형 컨버터의 출력 전압(Vo)과 기준 전압인 12V 전압 명령에 기초하여 오차 신호를 생성하는 오차 증폭기(231), 오차 증폭기(231)에서 생성된 오차 신호와 미리 설정된 상한치 및 하한치 설계값을 비교하는 비교기(232)와, 비교기(232)로부터 출력되는 비교 결과에 따라 제2 스위칭 신호(SW11, SW12)를 생성하는 스위치 구동 신호 생성부(233)를 포함할 수 있다.
Specifically, the switching signal generator 230 includes an error amplifier 231 for generating an error signal based on the output voltage Vo of the LLC resonant converter and the 12V voltage command as a reference voltage, A switch driving signal generator 233 for generating second switching signals SW11 and SW12 according to a comparison result output from the comparator 232, a comparator 232 for comparing the error signal with predetermined upper and lower limit design values, . ≪ / RTI >

즉, 오차 증폭기(231)에서 생성된 오차 신호가 상한치에 도달하면 비교기(232)의 출력을 오프하고, 반대로 출력전압(Vo)이 하한치에 도달하면 비교기(232)의 출력을 온하도록 구성된다.
That is, when the error signal generated by the error amplifier 231 reaches the upper limit value, the output of the comparator 232 is turned off, and when the output voltage Vo reaches the lower limit value, the output of the comparator 232 is turned on.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
The present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be self-evident.

11: 구형파 발생부 13: 공진부
15: 정류부 220: 고주파 신호 생성부
230: 스위칭 신호 생성부 231: 오차 증폭기
232: 비교기 233: 스위치 구동 신호 생성부11: Square wave generator 13: Resonator
15: rectification part 220: high frequency signal generation part
230: switching signal generator 231: error amplifier
232: comparator 233: switch driving signal generating unit

Claims (8)

입력 전력을 스위칭하는 메인 스위치를 포함하는 구형파 발생부와, 공진부 및 정류부 및 제어 회로를 포함하는 LLC 공진형 컨버터에 있어서,
상기 제어 회로는:
공진 주파수를 가지는 제1 스위칭 신호를 생성하는 고주파 신호 생성부; 및
제1 스위칭 신호의 출력을 제1 스위칭 신호보다 낮은 제2 스위칭 신호로 스위칭하여 상기 메인 스위치를 제어하는 스위칭 신호 생성부;
를 포함하는 LLC 공진형 컨버터.
A square wave generating unit including a main switch for switching input power; and an LLC resonant converter including a resonating unit, a rectifying unit, and a control circuit,
The control circuit comprising:
A high frequency signal generating unit for generating a first switching signal having a resonance frequency; And
A switching signal generator for switching the output of the first switching signal to a second switching signal lower than the first switching signal to control the main switch;
/ RTI > resonant converter.
제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 신호 생성부는 :
출력 전압을 제1 스위칭 신호보다 낮은 주파수를 가지는 기준 삼각파와 비교하여 제2 스위칭 신호를 생성하여 출력하는 비교기;
를 포함하는 LLC 공진형 컨버터.
The apparatus of claim 1, wherein the switching signal generator comprises:
A comparator comparing the output voltage with a reference triangular wave having a frequency lower than the first switching signal to generate and output a second switching signal;
/ RTI > resonant converter.
제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 신호 생성부는
출력 전압과 기준 전압에 기초하여 오차 신호를 생성하여 비교기로 출력하는 오차 증폭기;
를 더 포함하는 LLC 공진형 컨버터.
3. The apparatus of claim 2, wherein the switching signal generator
An error amplifier for generating an error signal based on the output voltage and the reference voltage and outputting the error signal to a comparator;
Further comprising:
제 2 항에 있어서, 기준 삼각파는 상한치와 하한치에 따라 설계되는 LLC 공진형 컨버터.
3. The LLC resonant converter according to claim 2, wherein the reference triangular wave is designed according to an upper limit value and a lower limit value.
공진 주파수를 가지는 제1 스위칭 신호를 생성하는 고주파 신호 생성 단계; 및
제1 스위칭 신호의 출력을 제1 스위칭 신호보다 낮은 제2 스위칭 신호로 스위칭하여 상기 메인 스위치를 제어하는 스위칭 신호 생성 단계;
를 포함하는 LLC 공진형 컨버터의 제어 방법.
A high frequency signal generating step of generating a first switching signal having a resonance frequency; And
A switching signal generation step of switching the output of the first switching signal to a second switching signal lower than the first switching signal to control the main switch;
/ RTI > of the LLC resonant converter.
제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 신호 생성 단계는:
출력 전압을 제1 스위칭 신호보다 낮은 주파수를 가지는 기준 삼각파와 비교하여 제2 스위칭 신호를 생성하여 출력하는 단계;
를 포함하는 LLC 공진형 컨버터의 제어 방법.
The method of claim 1, wherein the generating of the switching signal comprises:
Comparing the output voltage with a reference triangular wave having a frequency lower than the first switching signal to generate and output a second switching signal;
/ RTI > of the LLC resonant converter.
제 6 항에 있어서, 상기 제2 스위칭 신호를 생성하여 출력하는 단계 이전에:
출력 전압과 기준 전압에 기초하여 오차 신호를 생성하여 비교기로 출력하는 단계;
를 더 포함하는 LLC 공진형 컨버터의 제어 방법.
7. The method of claim 6, further comprising: prior to the step of generating and outputting the second switching signal:
Generating an error signal based on the output voltage and the reference voltage, and outputting the error signal to a comparator;
Further comprising the steps of:
제 6 항에 있어서, 기준 삼각파는 상한치와 하한치에 따라 설계되는 LLC 공진형 컨버터의 제어 방법.

The control method of an LLC resonant converter according to claim 6, wherein the reference triangular wave is designed according to an upper limit value and a lower limit value.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101884414B1 (en) * 2018-03-05 2018-08-01 글로비 주식회사 Wireless Power Transmission Apparatus for Drone

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