KR20170103440A - Dc-dc 컨버터 및 이의 구동 방법 - Google Patents

Dc-dc 컨버터 및 이의 구동 방법 Download PDF

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KR20170103440A KR1020160026363A KR20160026363A KR20170103440A KR 20170103440 A KR20170103440 A KR 20170103440A KR 1020160026363 A KR1020160026363 A KR 1020160026363A KR 20160026363 A KR20160026363 A KR 20160026363A KR 20170103440 A KR20170103440 A KR 20170103440A
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정중기
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Abstract

본 발명은 과전압으로 인하 손상을 방지할 수 있는 DC-DC 컨버터 및 이의 구동방법을 제공하기 위하여, 고전압 배터리와, 고전압 배터리보다 낮은 레벨의 저전압 배터리와, 고전압 배터리 일단 및 입력단과 각각 연결되는 제1스위치 및 고전압 배터리 타단 및 입력단과 각각 연결되는 제2스위치를 포함하는 메인 스위치부와, 입력단 및 출력단과 각각 연결되는 인덕터와, 출력단 및 고전압 배터리 타단과 각각 연결되는 커패시터와, 출력단 및 저전압 배터리 일단과 각각 연결되며, 직렬로 연결된 제3 및 제4스위치를 포함하는 백투백 스위치부와, 메인 스위치부의 온오프를 제어하는 제1제어부와, 백투백 스위치부의 온오프를 제어하는 제2제어부와, 구동 종료시 제2제어부 보다 제1제어부를 먼저 오프시키는 제3제어부를 포함하는 DC-DC 컨버터를 제공한다.

Description

DC-DC 컨버터 및 이의 구동 방법{DC-DC CONVERTER AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 DC-DC 컨버터에 관한 것으로서, 특히 과전압으로 인하 손상을 방지할 수 있는 DC-DC 컨버터 및 이의 구동방법에 관한 것이다.
종래의 차량용 DC-DC 컨버터는 차량의 고전압 배터리로부터 출력되는 고전압 직류전압을 저전압 직류전압으로 변환하여 보조배터리 등의 차량의 전장 부하에 제공하는 역할을 한다.
도 1은 종래의 차량용 DC-DC 컨버터를 도시한 도면이다.
도면에 도시한 바와 같이, 종래의 차량용 DC-DC 컨버터(10)는, 고전압 배터리(HVB)와, 고전압 배터리(HVB)보다 낮은 레벨을 갖는 저전압 배터리(LVB)와, 메인 스위치부(11)와, 인덕터(L)와, 커패시터(C)와, 백투백 스위치부(12)와, 제1 및 제2제어부(13, 14)를 포함한다.
구체적으로, 메인 스위치부(11)는 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)를 포함하며, 메인 스위치부(11)의 제1스위치(SW1)는 고전압 배터리(HVB) 일단 및 입력단(N1)과 각각 연결되고, 메인 스위치부(11)의 제2스위치(SW2)는 고전압 배터리(HVB) 타단 및 입력단(N1)과 각각 연결된다.
또한, 인덕터(L)는 입력단(N1) 및 출력단(N2)과 각각 연결되고, 커패시터(C)는 출력단(N2) 및 고전압 배터리(HVB) 타단과 각각 연결된다.
또한, 백투백 스위치부(12)는 출력단(N2) 및 저전압 배터리(LVB) 일단과 각각 연결되며, 직렬로 연결된 제3 및 제4스위치(SW3, SW4)를 포함한다.
또한, 제1제어부(13)는 메인 스위치부(11)의 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)의 온오프를 각각 제어하고, 제2제어부(14)는 백투백 스위치부(12)의 제3 및 제4스위치(SW3, SW4)의 온오프를 각각 제어한다.
전술한 종래의 차량용 DC-DC 컨버터(10)는, 제1제어부(13)가 메인 스위치부(11)의 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)를 온오프 제어함으로써 입력전압을 원하는 전압으로 변환하고, 그 전압을 인덕터(L) 및 커패시터(C)를 통해 평활하여 전장부하로 출력한다.
또한, 제2제어부(14)가 백투백 스위치부(12)의 제3 및 제4스위치(SW3, SW4)의 온오프를 제어한다.
한편, 제1 및 제2제어부(13, 14)가 메인 스위치부(11)와 백투백 스위치부(12)를 제어함에 있어, 차량용 DC-DC 컨버터(10) 구동 종료시 메인 스위치부(11) 및 백투백 스위치부(12)가 동시에 오프되지 않고, 메인 스위치부(11) 보다 백투백 스위치부(12)가 먼저 오프되는 경우가 종종 발생한다.
이와 같은 경우, 백투백 스위치부(12)는 오프되고, 메인 스위치부(11)가 온되는 동안, 출력단(N2)에는 고전압 배터리(HVB)로부터 전류가 공급되고 있지만, 백투백 스위치(12)가 개방된 상태이기 때문에, 출력단(N2)에 공급된 전류가 빠져나갈 경로가 없게 되어 출력단(N2)에 과전압이 걸리게 됨으로써 차량용 DC-DC 컨버터(10)가 손상되는 문제점이 발생된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 출력단에 걸리는 과전압으로 인한 손상을 방지할 수 있는 DC-DC 컨버터 및 이의 구동 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고전압 배터리와, 고전압 배터리보다 낮은 레벨의 저전압 배터리와, 고전압 배터리 일단 및 입력단과 각각 연결되는 제1스위치 및 고전압 배터리 타단 및 입력단과 각각 연결되는 제2스위치를 포함하는 메인 스위치부와, 입력단 및 출력단과 각각 연결되는 인덕터와, 출력단 및 고전압 배터리 타단과 각각 연결되는 커패시터와, 출력단 및 저전압 배터리 일단과 각각 연결되며, 직렬로 연결된 제3 및 제4스위치를 포함하는 백투백 스위치부와, 메인 스위치부의 온오프를 제어하는 제1제어부와, 백투백 스위치부의 온오프를 제어하는 제2제어부와, 구동 종료시 제2제어부 보다 제1제어부를 먼저 오프시키는 제3제어부를 포함하는 DC-DC 컨버터를 제공한다.
또한, 메인 스위치부의 제1 및 제2스위치는 다수 개가 배치되어 병렬로 연결되고, 백투백 스위치부의 제3 및 제4스위치는 다수 개가 배치되어 병렬로 연결된다.
또한, 제3 및 제4스위치는 각각 내부 다이오드를 포함하고, 제3스위치의 내부 다이오드는 출력단으로만 전류를 흐르게 하고, 제4스위치의 내부 다이오드는 저전압 배터리로만 전류를 흐르게 한다.
또한, 백투백 스위치부와 직렬 연결되며, 제4스위치의 내부 다이오드에 흐르는 전류를 센싱하는 전류센서를 더 포함한다.
또한, 제3스위치는 제4스위치 보다 먼저 턴-온 되며, 제4스위치는 전류센서에 의해 센싱되는 전류가 일정 시간 동안 지속적으로 증가되는 경우 턴-온된다.
또한, 제1제어부가 메인 스위치부를 일정 듀티비로 온오프 제어하여 DC-DC 컨버터를 구동하는 단계와, 제2제어부가 백투백 스위치부의 제3 및 제4스위치를 순차로 턴-온시키는 단계와, DC-DC 컨버터의 구동 종료시 제2제어부 보다 제1제어부를 먼저 오프시키는 단계를 포함하는 DC-DC 컨버터의 구동 방법을 제공한다.
본 발명은, 제1제어부에 의해 온오프 제어되는 메인 스위치부가 턴-오프되고 난 후, 제2제어부에 의해 온오프 제어되는 백투백 스위치부가 턴-오프됨으로써, 출력단에 걸리는 과전압으로 인한 DC-DC 컨버터의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 각 스위치에 포함된 내부 다이오드에 의한 전압 강하로 인해 발생되는 DC-DC 컨버터의 소비전력 증가를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량용 DC-DC 컨버터를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 DC-DC 컨버터의 제1실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 DC-DC 컨버터의 제2실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 DC-DC 컨버터의 구동 흐름도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 2는 본 발명의 DC-DC 컨버터의 제1실시예를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 DC-DC 컨버터의 제2실시예를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 DC-DC 컨버터(100)는, 고전압 배터리(HVB)와, 고전압 배터리(HVB)보다 낮은 레벨을 갖는 저전압 배터리(LVB)와, 메인 스위치부(110)와, 인덕터(L)와, 커패시터(C)와, 백투백 스위치부(120)와, 제1 내지 제3제어부(130, 140, 150)를 포함한다.
이 때, 고전압 배터리(HVB)의 전압 레벨은 48V일 수 있으며, 저전압 배터리(LVB)의 전압 레벨은 12V일 수 있다.
구체적으로, 메인 스위치부(110)는 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)를 포함하며, 메인 스위치부(110)의 제1스위치(SW1)는 고전압 배터리(HVB) 일단 및 입력단(N1)과 각각 연결되고, 메인 스위치부(110)의 제2스위치(SW2)는 고전압 배터리(HVB) 타단 및 입력단(N1)과 각각 연결된다.
이 때, 고전압 배터리(HVB) 일단은 정극성(+) 단자이고, 그 타단은 부극성(-) 단자일 수 있다.
또한, 인덕터(L)는 입력단(N1) 및 출력단(N2)과 각각 연결되고, 커패시터(C)는 출력단(N2) 및 고전압 배터리(HVB) 타단과 각각 연결된다.
또한, 백투백 스위치부(120)는 출력단(N2) 및 저전압 배터리(LVB) 일단과 각각 연결되며, 직렬로 연결된 제3 및 제4스위치(SW3, SW4)를 포함한다.
이 때, 저전압 배터리(LVB) 일단은 정극성(+) 단자이고, 그 타단은 부극성(-) 단자일 수 있다.
또한, 제1제어부(130)는 메인 스위치부(110)의 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)의 온오프를 각각 제어하고, 제2제어부(140)는 백투백 스위치부(120)의 제3 및 제4스위치(SW3, SW4)의 온오프를 각각 제어한다.
또한, 제1 내지 제4스위치(SW1~SW4)는 각각 내부 다이오드를 포함하는데, 특히, 백투백 스위치부(120)에 포함된 제3스위치(SW3)의 내부 다이오드는 출력단(N2)으로만 전류를 흐르게 하고, 백투백 스위치부(120)에 포함된 제4스위치(SW4)의 내부 다이오드는 저전압 배터리(LVB)로만 전류를 흐르게 한다.
전술한 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 DC-DC 컨버터(100)는, 제1제어부(130)가 메인 스위치부(110)의 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)를 온오프 제어함으로써 입력전압을 원하는 전압으로 변환하고, 그 전압을 인덕터(L) 및 커패시터(C)를 통해 평활하여 전장부하로 출력한다.
구체적으로, 제1스위치(SW1)가 턴-온되면 제2스위치(SW2)는 턴-오프되고, 제1스위치(SW1)가 턴-오프되면 제2스위치(SW2)는 턴-온되며, 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)는 제1제어부(130)에 의해 듀티(duty)비가 조절됨으로써 입력전압을 원하는 전압으로 변환한다.
또한, 제1제어부(130)에 의해 제1스위치(SW1)가 턴-온되고, 제2스위치(SW2)가 턴-오프되면, 제1스위치(SW1)가 턴-온되는 동안 고전압 배터리(HVB)에 충전된 전압에 의해 입력단(N1)에서 출력단(N2)으로 전류가 흐르게 되어, 입력단(N1)과 출력단(N2) 사이에 접속된 인덕터(L)에 에너지가 축적된다.
다음, 제1제어부(130)에 의해 제1스위치(SW1)가 턴-오프되고, 제2스위치(SW2)가 턴-온되면, 제1스위치(SW1)가 턴-온되는 동안 인덕터(L)에 축적된 에너지가 저전압 배터리(LVB)로 전달된다.
한편, 저전압 배터리(LVB)의 정극성(+) 단자와 부극성(-) 단자를 DC-DC 컨버터(100)에 서로 반대로 연결한 경우, 출력단(N2)에서 저전압 배터리(LVB)로 과전류가 흘러 저전압 배터리(LVB)가 손상될 수 있다.
이에, 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 DC-DC 컨버터(100)는 제2제어부(140)가 백투백 스위치부(120)의 제3스위치(SW3)의 온오프를 제어함으로써, 저전압 배터리(LVB)가 손상을 방지할 수 있다.
구체적으로, 저전압 배터리(LVB)의 정극성(+) 단자와 부극성(-) 단자를 DC-DC 컨버터(100)에 반대로 연결한 경우에, 백투백 스위치부(120)에 포함된 제3스위치(SW3)의 내부다이오드에 의해 저전압 배터리(LVB)로 흐르는 과전류를 차단함으로써, 저전압 배터리(LVB)의 손상을 방지할 수 있다.
또한, DC-DC 컨버터(100)의 초기 구동시 제1스위치(SW1)보다 제2스위치(SW2)가 먼저 턴-온되는 경우, 저전압 배터리(LVB)에서 고전압 배터리(HVB)로 과전류가 흘러 고전압 배터리(HVB)가 손상될 수 있다.
이에, 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 DC-DC 컨버터(100)는 백투백 스위치부(120)의 제4스위치(SW4)를 통해, 고전압 배터리(HVB)가 손상을 방지할 수 있다.
구체적으로, DC-DC 컨버터(100)의 초기 구동시 제1스위치(SW1)보다 제2스위치(SW2)가 먼저 턴-온되는 경우, 백투백 스위치부(120)에 포함된 제4스위치(SW4)의 내부다이오드에 의해 저전압 배터리(LVB)에서 고전압 배터리(HVB)로 흐르는 과전류를 차단함으로써, 고전압 배터리(HVB)의 손상을 방지할 수 있다.
한편, 제1 및 제2제어부(130, 140)가 메인 스위치부(110)와 백투백 스위치부(120)를 제어함에 있어, DC-DC 컨버터(100)의 구동 종료시 메인 스위치부(110) 및 백투백 스위치부(120)가 동시에 턴-오프되지 않고, 메인 스위치부(110) 보다 백투백 스위치부(120)가 먼저 턴-오프되는 경우가 종종 발생한다.
이와 같은 경우, 백투백 스위치부(120)는 턴-오프되고, 메인 스위치부(110)는 턴-온되는 동안, 출력단(N2)에는 고전압 배터리(HVB)로부터 전류가 공급되고 있지만, 백투백 스위치부(120)는 개방된 상태이기 때문에, 출력단(N2)에 공급된 전류가 빠져나갈 경로가 없게 되어 출력단(N2)에 과전압이 걸리게 됨으로써 DC-DC 컨버터(100)가 손상될 수 있다.
이와 같은 DC-DC 컨버터(100)의 손상을 방지하기 위하여, 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 DC-DC 컨버터(100)는 제3제어부(150)를 통해, DC-DC 컨버터(100)의 구동 종료시 제2제어부(140) 보다 제1제어부(130)를 먼저 오프시키는 것을 특징으로 한다.
이 때, 제1 및 제2제어부(130, 140)의 오프되는 간격은 수 내지 수십 msec인 것이 바람직하다.
이와 같이, 제1제어부(130)에 의해 온오프 제어되는 메인 스위치부(110)가 턴-오프되고 난 후, 제2제어부(140)에 의해 온오프 제어되는 백투백 스위치부(120)가 턴-오프됨에 따라, 전술한 DC-DC 컨버터(100)의 손상을 방지할 수 있다.
물론, 제3제어부(150)가 제1 및 제2제어부(130, 140)를 동시에 오프 시키더라도 위와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
한편, 제1 내지 제4스위치(SW1~SW4)는 각각 내부 다이오드를 포함하기 때문에, 각 스위치(SW1~SW4)의 턴-오프시 각 스위치(SW1~SW4)에 포함된 내부 다이오드에 의한 전압 강하로 인해 DC-DC 컨버터(100)의 소비전력이 증가될 수 있다.
이와 같은 문제점을 방지하기 위하여, 도 3에 도시한 바와 같이, 메인 스위치부(120)의 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)를 다수 개 배치하여 이를 병렬로 연결하고, 백투백 스위치부(130)의 제3 및 제4스위치(SW3, SW4)를 다수 개 배치하여 병렬로 연결할 수 있다. 이에 따라, 인덕터(L)도 다수 개가 배치된다.
이와 같이 메인 스위치부(110)와 백투백 스위치부(120)를 구성함으로써, 이들 스위치부(110, 120)에 포함된 각 스위치(SW1~SW4)의 내부 다이오드의 전압강하로 인한 소비전력을 절감할 수 있다.
한편, 제3스위치(SW3)가 턴-오프된 상태로 지속적으로 동작되면, 내부 다이오드의 전압 강하 등으로 인해 DC-DC 컨버터(100)의 효율을 저하시킬 수 있다.
이 때, 본 발명의 실시예에 따른 DC-DC 컨버터(100)는, 백투백 스위치부(120)와 직렬 연결되며 제4스위치(SW4)의 내부 다이오드에 흐르는 전류를 센싱하는 전류센서(CS)를 더 포함한다.
여기서, 제4스위치(SW4)는, DC-DC 컨버터(100)의 초기 구동시 턴-오프되고, 전류센서(CS)에 의해 센싱되는 전류가 일정 시간 동안 지속적으로 증가되는 경우 턴-온된다.
구체적으로, 제2제어부(140)는, DC-DC 컨버터(100)의 초기 구동시에는 제4스위치(SW4)를 턴-오프시킴으로써 제4스위치(SW4)에 포함된 내부 다이오드를 통해 전류가 입력단(N1)에서 출력단(N2)으로만 흐르게 하여 고전압 배터리(HV battery)의 손상을 방지하고, 다음 제4스위치(SW4)와 직렬 연결된 전류센서(CS)에 의해 제4스위치(SW4)의 내부 다이오드에 흐르는 전류를 센싱하여, 센싱된 전류가 일정 시간 동안 지속적으로 증가되는 것으로 감지되면 제4스위치(SW4)를 턴-온시킴으로써, 내부 다이오드의 전압 강하 등으로 인해 발생되는 DC-DC 컨버터(100)의 효율 저하를 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 DC-DC 컨버터(100)의 구동 흐름도이다.
이하, 도2 내지 도4를 참조하여 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 DC-DC 컨버터(100)의 구동 방법을 설명하겠다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 DC-DC 컨버터(100)의 구동 방법은, 제1제어부(130)에 의해 DC-DC 컨버터(100)를 구동하는 단계(S110)와, 제2제어부(140)에 의해 제3 및 제4스위치(SW3, SW4)를 순차로 턴-온 시키는 단계(S120)와, DC-DC 컨버터(100)의 구동 종료시 제2제어부(140) 보다 제1제어부(130)를 먼저 오프시키는 단계(S130)를 포함한다.
구체적으로, 먼저, DC-DC 컨버터(100)를 구동하는 단계(S110)는, 제1제어부(130)가 메인 스위치부(110)의 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)를 온오프 제어함으로써 입력전압을 원하는 전압으로 변환하고, 그 전압을 인덕터(L) 및 커패시터(C)를 통해 평활하여 전장부하로 출력한다.
구체적으로, 제1스위치(SW1)가 턴-온되면 제2스위치(SW2)는 턴-오프되고, 제1스위치(SW1)가 턴-오프되면 제2스위치(SW2)는 턴-온되며, 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)는 제1제어부(130)에 의해 듀티(duty)비가 조절됨으로써 입력전압을 원하는 전압으로 변환한다.
또한, 제1제어부(130)에 의해 제1스위치(SW1)가 턴-온되고, 제2스위치(SW2)가 턴-오프되면, 제1스위치(SW1)가 턴-온되는 동안 고전압 배터리(HVB)에 충전된 전압에 의해 입력단(N1)에서 출력단(N2)으로 전류가 흐르게 되어, 입력단(N1)과 출력단(N2) 사이에 접속된 인덕터(L)에 에너지가 축적된다.
다음, 제1제어부(130)에 의해 제1스위치(SW1)가 턴-오프되고, 제2스위치(SW2)가 턴-온되면, 제1스위치(SW1)가 턴-온되는 동안 인덕터(L)에 축적된 에너지가 저전압 배터리(LVB)로 전달된다.
또한, 제3 및 제4스위치(SW3, SW4)를 순차로 턴-온 시키는 단계(S120)는, DC-DC 컨버터(100)의 구동 전에는 제1제어부(130)에 의해 제3 및 제4스위치(SW3, SW4)가 모두 턴-오프 상태에 있다고, 구동 시에 먼저 제3스위치(SW3)를 턴-온하고, 일정 시간 경과 뒤 제4스위치(SW4)를 턴-온 한다.
구체적으로, 먼저, DC-DC 컨버터(100)의 구동 전에, 저전압 배터리(LVB)의 정극성(+) 단자와 부극성(-) 단자를 DC-DC 컨버터(100)에 서로 반대로 연결한 경우, 제3스위치(SW3)는 턴-오프 상태이기 때문에 제3스위치(SW3)의 내부 다이오드에 의해 출력단(N2)에서 저전압 배터리(LVB)로 흐르는 과전류가 차단된다. 이를 통해, 저전압 배터리(LVB)의 손상을 방지할 수 있다.
다음, DC-DC 컨버터(100)의 초기 구동 시에, 제3 및 제4스위치(SW3, SW2)는 각각 턴-온 및 턴-오프 상태이기 때문에, 턴-온된 제3스위치(SW3)와, 제4스위치(SW4)의 내부 다이오드를 통해 인덕터(L)에 축적된 에너지가 저전압 배터리(LVB)로 전달된다.
또한, DC-DC 컨버터(100)의 초기 구동 시에, 제1스위치(SW1)보다 제2스위치(SW2)가 먼저 턴-온되는 경우, 제4스위치(SW4)는 턴-오프 상태이기 때문에 제4스위치(SW4)의 내부 다이오드에 의해 저전압 배터리(LVB)에서 고전압 배터리(HVB)로 흐르는 과전류가 차단된다. 이를 통해 고전압 배터리(HVB)의 손상을 방지할 수 있다.
다음, 제3스위치(SW3)가 턴-온 된 후, 일정 시간 경과 뒤 제4스위치(SW4)를 턴-온됨으로써, 제4스위치(SW4)의 내부 다이오드의 전압 강하 등으로 인해 발생되는 DC-DC 컨버터(100)의 효율 저하를 방지할 수 있다.
이 때, 제4스위치(SW4)와 직렬 연결된 전류센서(CS)에 의해 제4스위치(SW4)의 내부 다이오드에 흐르는 전류를 센싱하여, 센싱된 전류가 일정 시간 동안 지속적으로 증가되는 것으로 감지되면 제2제어부(140)가 제4스위치(SW4)를 턴-온시킨다.
다음, DC-DC 컨버터(100)의 구동 종료시 제2제어부(140) 보다 제1제어부(130)를 먼저 오프시키는 단계(S130)는, 제3제어부(150)를 통해 DC-DC 컨버터(100)의 구동 종료시 제2제어부(140) 보다 제1제어부(130)를 먼저 오프시킨다.
이 때, 제1 및 제2제어부(130, 140)의 오프되는 간격은 수 내지 수십 msec인 것이 바람직하다.
이와 같이, 제1제어부(130)에 의해 온오프 제어되는 메인 스위치부(110)가 턴-오프되고 난 후, 제2제어부(140)에 의해 온오프 제어되는 백투백 스위치부(120)가 턴-오프됨에 따라, 출력단(N2)에 과전압이 걸리게 됨으로써 발생되는 DC-DC 컨버터(100)의 손상을 방지할 수 있다.
물론, 제3제어부(150)가 제1 및 제2제어부(130, 140)를 동시에 오프 시키더라도 위와 동일한 효과를 달성할 수 있다.
또한, 메인 스위치부(120)의 제1 및 제2스위치(SW1, SW2)를 다수 개 배치하여 이를 병렬로 연결하고, 백투백 스위치부(130)의 제3 및 제4스위치(SW3, SW4)를 다수 개 배치하여 병렬로 연결할 수 있다. 이에 따라, 인덕터(L)도 다수 개가 배치된다.
이와 같이 메인 스위치부(110)와 백투백 스위치부(120)를 구성함으로써, 이들 스위치부(110, 120)에 포함된 각 스위치(SW1~SW4)의 내부 다이오드의 전압강하로 인한 소비전력을 절감할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100 : DC-DC 컨버터
130~150 : 제1 내지 제3제어부
CS : 전류센서
SW1~SW4 : 제1 내지 제4스위치

Claims (10)

  1. 고전압 배터리;
    상기 고전압 배터리보다 낮은 레벨의 저전압 배터리;
    상기 고전압 배터리 일단 및 입력단과 각각 연결되는 제1스위치 및 상기 고전압 배터리 타단 및 입력단과 각각 연결되는 제2스위치를 포함하는 메인 스위치부;
    상기 입력단 및 출력단과 각각 연결되는 인덕터;
    상기 출력단 및 고전압 배터리 타단과 각각 연결되는 커패시터;
    상기 출력단 및 저전압 배터리 일단과 각각 연결되며, 직렬로 연결된 제3 및 제4스위치를 포함하는 백투백 스위치부;
    상기 메인 스위치부의 온오프를 제어하는 제1제어부;
    상기 백투백 스위치부의 온오프를 제어하는 제2제어부; 및
    구동 종료시 상기 제2제어부 보다 상기 제1제어부를 먼저 오프시키는 제3제어부
    를 포함하는 DC-DC 컨버터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 스위치부의 상기 제1 및 제2스위치는 다수 개가 배치되어 병렬로 연결되고, 상기 백투백 스위치부의 상기 제3 및 제4스위치는 다수 개가 배치되어 병렬로 연결되는 DC-DC 컨버터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 및 제4스위치는 각각 내부 다이오드를 포함하고,
    상기 제3스위치의 내부 다이오드는 상기 출력단으로만 전류를 흐르게 하고, 상기 제4스위치의 내부 다이오드는 상기 저전압 배터리로만 전류를 흐르게 하는 DC-DC 컨버터.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 백투백 스위치부와 직렬 연결되며, 상기 제4스위치의 내부 다이오드에 흐르는 전류를 센싱하는 전류센서
    를 더 포함하는 DC-DC 컨버터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제3스위치는 상기 제4스위치 보다 먼저 턴-온 되는 DC-DC 컨버터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제4스위치는 상기 전류센서에 의해 센싱되는 전류가 일정 시간 동안 지속적으로 증가되는 경우 턴-온되는 DC-DC 컨버터.
  7. 제 1 항의 DC-DC 컨버터의 구동 방법에 있어서,
    상기 제1제어부가 상기 메인 스위치부를 일정 듀티비로 온오프 제어하여 상기 DC-DC 컨버터를 구동하는 단계;
    상기 제2제어부가 상기 백투백 스위치부의 상기 제3 및 제4스위치를 순차로 턴-온시키는 단계; 및
    상기 DC-DC 컨버터의 구동 종료시 상기 제2제어부 보다 상기 제1제어부를 먼저 오프시키는 단계
    를 포함하는 DC-DC 컨버터의 구동 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 메인 스위치부의 상기 제1 및 제2스위치는 다수 개가 배치되어 병렬로 연결되고, 상기 백투백 스위치부의 상기 제3 및 제4스위치는 다수 개가 배치되어 병렬로 연결되는 DC-DC 컨버터의 구동 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제3 및 제4스위치는 각각 내부 다이오드를 포함하고,
    상기 제3스위치의 내부 다이오드는 상기 출력단으로만 전류를 흐르게 하고, 상기 제4스위치의 내부 다이오드는 상기 저전압 배터리로만 전류를 흐르게 하는 DC-DC 컨버터의 구동 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2제어부는,
    상기 백투백 스위치와 직렬 연결된 전류센서에 의해 센싱되는 전류가 일정 시간 동안 지속적으로 증가되는 경우 상기 제4스위치를 턴-온시키는 DC-DC 컨버터의 구동 방법.

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WO2019135820A1 (en) * 2018-01-03 2019-07-11 Intel Corporation Reducing electromagnetic interference in switching regulators

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