KR20180021478A - Buck boost converter - Google Patents

Buck boost converter Download PDF

Info

Publication number
KR20180021478A
KR20180021478A KR1020160106081A KR20160106081A KR20180021478A KR 20180021478 A KR20180021478 A KR 20180021478A KR 1020160106081 A KR1020160106081 A KR 1020160106081A KR 20160106081 A KR20160106081 A KR 20160106081A KR 20180021478 A KR20180021478 A KR 20180021478A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
buck
link
switching element
unit
power
Prior art date
Application number
KR1020160106081A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101886053B1 (en
Inventor
최세완
오성진
김연우
김민재
양대기
Original Assignee
서울과학기술대학교 산학협력단
데스틴파워 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울과학기술대학교 산학협력단, 데스틴파워 주식회사 filed Critical 서울과학기술대학교 산학협력단
Priority to KR1020160106081A priority Critical patent/KR101886053B1/en
Priority to PCT/KR2017/006001 priority patent/WO2018038362A1/en
Priority to US16/327,120 priority patent/US10658930B2/en
Publication of KR20180021478A publication Critical patent/KR20180021478A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101886053B1 publication Critical patent/KR101886053B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582—Buck-boost converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H02M3/1586—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • H02M2003/1586—

Abstract

Disclosed is a buck boost converter. According to an embodiment of the present invention, the buck boost converter performs a buck mode and a boost mode by reducing the overall conduction loss and switching loss as the number of switching elements of a buck boost converter is reduced compared to the number of switching elements of an existing buck boost converter. Also, the buck boost converter arranges a structure connecting a two-phase interleaving boost converter part and a single-phase buck converter part, thereby boosting with respect to input voltage of a wide range. Since a buck-boost control can be performed with one controller, the buck boost converter having a simple structure, low manufacturing costs and a high circuit integration degree can be realized. The buck boost converter comprises: a battery; a boost converter part; a link part; a rectification part; a buck converter part; and a control module.

Description

벅 부스트 컨버터{BUCK BOOST CONVERTER}BUCK BOOST CONVERTER

본 발명은 벅 부스트 컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2상 인터리빙 부스트 컨버터와 단상 벅 컨버터를 연결하는 구조로 마련하여 넓은 범위의 입력 전압에 대해 부하에 공급되는 전력의 승강압이 가능하고, 스위칭 손실을 최소화하여 도통 손실을 감소함에 따라 전원 전체 효율을 향상시키며, 하나의 제어 모듈로 승강압 제어가 가능한 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a buck-boost converter, and more particularly, to a buck-boost converter having a structure in which a two-phase interleaved boost converter and a single-phase buck converter are connected to each other, The present invention relates to a technique capable of improving the overall efficiency of a power supply by reducing conduction loss by minimizing loss, and capable of controlling up / down pressure by a single control module.

DC-DC 컨버터는 직류 전압을 입력 받아 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. 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.DC-DC converter is a device that receives DC voltage and converts it into DC voltage of different size and outputs it. The DC-DC converter is operated by a voltage source type and the output voltage is always higher than the input voltage A low buck converter, a boost converter that operates on a current source basis and has an output voltage that is always higher than the input voltage, and an integrated buck converter and a boost converter that perform both step-up and step-down on the input DC voltage. And a buck-boost converter. Among them, the buck-boost converter can perform both step-up and step-down with respect to the input DC voltage, and thus has a wide input voltage range and high efficiency in the entire range of the input voltage.

이러한 벅 부스트 컨버터는 마이크로 그리드 보다 낮은 정격 파워로 1MW이하의 소규모 전력망에서 직류 나노 그리드의 스위치 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply : SMPS)의 응용에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.These buck-boost converters are actively exploring the application of DC nano grid switch mode power supplies (SMPS) in a small power grid of less than 1MW with lower rated power than microgrid.

즉, 이러한 기존의 직류 나노 그리드 시스템의 경우 에너지 저장 장치의 양방향 컨버터는 베터리의 충방전 양을 조절하며 정전 또는 계통 사고 시 직류 버스 전압을 제어할 수 있다.That is, in the case of the conventional direct current nano grid system, the bidirectional converter of the energy storage device controls the charge / discharge amount of the battery and can control the DC bus voltage in case of power failure or system fault.

그러나, 절연형 벅 부스트 컨버터인 경우, 입력과 출력 사이를 절연시킬 수 있어서 유용하나, 스위치가 온일 경우 또는 오프일 경우에만 변압기의 1차측 에너지가 2차측 출력으로 전달되므로 변압기의 이용이 제한될 수 밖에 없다. 그리고, 비절연형의 경우, 입력 리플 전류가 크기 때문에 컨버터의 입력에 필터 회로가 필요하다. 또한, 입력 리플 전류가 작은 회로 구성도 필요하고 기본 회로 구성에 비해 부품이 추가로 필요하여 그 구조가 매우 복잡하다. However, in the case of an isolated buck-boost converter, it is useful to be able to isolate the input and the output, but the primary side energy of the transformer is transferred to the secondary side output only when the switch is on or off, There is nothing. In the case of the non-isolated type, a filter circuit is required at the input of the converter because the input ripple current is large. In addition, a circuit configuration requiring a small input ripple current is also required, which requires additional components in comparison with the basic circuit configuration, and the structure is very complicated.

이에 본 출원인은 넓은 범위의 입력 전압에 대해 승강압이 가능하고, 스위칭 소자의 감소를 통해 스위칭 손실을 최소화하여 도통 손실을 감소함에 따라 전원 전체 효율을 향상시키며, 하나의 제어 모듈을 이용하여 승강압 제어를 수행함에 따라 구조가 간단한 벅 부스트 컨버터를 제공하는 방안을 제안하고자 한다. Accordingly, applicant of the present invention has been able to improve the overall efficiency of the power supply by reducing the conduction loss by minimizing the switching loss through the reduction of the switching elements, The present invention proposes a method of providing a buck-boost converter that is simple in structure as the control is performed.

따라서 본 발명은 넓은 범위의 입력 전압에 대해 승강압이 가능한 벅 부스트 컨버터를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a buck-boost converter capable of up / down with respect to a wide range of input voltages.

또한 본 발명은 스위칭 소자의 수 감소를 통해 스위칭 손실을 최소화하여 도통 손실을 줄여 전원 전체 효율을 향상할 수 있는 벅 부스트 컨버터를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a buck-boost converter capable of minimizing a switching loss by reducing the number of switching elements, thereby reducing conduction loss and improving overall power efficiency.

또한 본 발명은 하나의 제어기를 이용하여 승강압 제어가 가능하므로 구조가 간단하고 저렴한 제조 단가로 제작할 수 있는 벅 부스트 컨버터를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a buck-boost converter that can be constructed with a simple structure and a low manufacturing cost because buck-boost control using one controller is possible.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 과제는,Technical Solution In order to achieve the above object,

배터리; 2상 인터리빙 구조로 마련되어 배터리로부터 공급되는 직류 전력을 승압하는 부스트 컨버터부; 승압된 직류 전력을 부하로 DC 링크하는 링크부; 상기 링크부의 DC 링크 전력을 정류하여 부하로 전달하는 정류부; 단상으로 마련되어 DC 링크 전력을 강압하여 상기 정류부를 통해 부하로 전달하는 벅 컨버터부; 및 상기 부스트 컨버터부와 벅 컨버터부를 제어하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.battery; A boost converter unit provided in a two-phase interleaving structure for boosting DC power supplied from a battery; A link unit for DC linking the boosted DC power to the load; A rectifying unit for rectifying the DC link power of the link unit and delivering the DC link power to the load; A buck converter provided in a single phase to reduce the DC link power and deliver the DC link power to the load through the rectifying unit; And a control module for controlling the boost converter unit and the buck converter unit.

바람직하게 부스트 컨버터부는 캐패시터; 상기 캐패시터를 경유하여 인가된 배터리의 직류 전력을 승압하기 위한 하나 이상의 코일; 및 하나 이상의 코일의 승압된 직류 전력을 통과시키기 위한 하나 이상의 스위칭 소자를 포함할 수 있고, 하나 이상의 스위칭 소자는 각 코일의 타단과 링크부의 일단에 연결되는 하나 이상의 상단 스위칭 소자; 및 각 코일의 타단과 캐패시터의 타단에 연결되는 하나 이상의 하단 스위칭 소자를 구비할 수 있고, 또한 각 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자는 부스트 모드에서 상보적으로 턴온 상태로 스위칭할 수 있고, 벅 모드에서 각 상단 스위칭 소자는 턴온 상태로 스위칭되고 각 하단 스위치 소자는 턴오프 상태로 동작할 수 있다.Preferably, the boost converter section comprises a capacitor; One or more coils for boosting direct current power of a battery applied via the capacitor; And one or more switching elements for passing the boosted direct current power of the at least one coil, wherein the at least one switching element is connected to one end of the link and the other end of each coil; And at least one lower switching element connected to the other end of each coil and the other end of the capacitor, and each upper switching element and the lower switching element can switch to a complementary turn-on state in a boost mode, Each upper switching element is switched to a turn-on state and each lower switch element can operate in a turn-off state.

바람직하게 벅 컨버터부는 부스트 모드에서 상기 링크부의 일단와 타단 사이에 연결되어 상기 DC 링크 전력을 상기 정류부로 전달하도록 구비될 수 있고, 벅 모드에서 기준 전압 이상의 링크부의 DC 링크 전력을 배터리의 직류 전력으로 강압하도록 구비될 수 있다. Preferably, the buck converter unit is connected between one end of the link unit and the other end of the link unit in the boost mode to transfer the DC link power to the rectifier unit. In the buck mode, the DC link power of the link unit, .

바람직하게 벅 컨버터부는, 상기 링크부의 일단에 연결되는 상단 스위칭 소자와, 링크부의 타단에 연결된 하단 스위칭 소자를 구비할 수 있고, 부스트 모드에서 상단 스위칭 소자가 턴온 상태로 동작되어 링크부의 DC 링크 전력을 정류부로 인가될 수 있고, 벅 모드에서 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자가 상보적으로 턴온 상태로 동작하여 과전압의 DC 링크 전력을 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자에 의거 강압하여 정류부로 전달할 수 있다.Preferably, the buck converter unit may include a top switching element connected to one end of the link unit and a bottom switching unit connected to the other end of the link unit. In the boost mode, the top switching unit is operated in a turn- In the buck mode, the upper switching element and the lower switching element operate complementarily in a turned-on state, so that the DC link power of the overvoltage can be lowered based on the upper switching element and the lower switching element and transferred to the rectifying part.

바람직하게 상기 제어 모듈은, 부하의 전압과 기준 전압과의 오차에 보상하는 전압 보상부; 각 코일에 흐르는 전류를 보상하는 하나 이상의 전류 보상부; 각 전류 보상부된 전류에 의거하여 부스트 컨버터부의 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자의 스위칭 단속을 수행하는 PWM 제어신호를 생성하여 전달하는 부스트 스위칭 단속부를 포함하고, 하나 이상의 전류 보상부의 출력을 인가받아 벅 컨버터부의 상단 스위칭 소자과 하단 스위칭 소자의 스위칭 단속을 수행하는 PWM 제어신호를 생성하여 전달하는 벅 스위칭 단속부를 더 포함할 수 있다.Preferably, the control module includes: a voltage compensating unit for compensating for an error between a voltage of the load and a reference voltage; At least one current compensating unit for compensating a current flowing in each coil; And a boost switching interrupter for generating and transmitting a PWM control signal for performing switching interrupting of the upper switching element and the lower switching element of the boost converter section based on the currents compensated for by the current compensating sections, And a buck switching interrupter for generating and delivering a PWM control signal for performing switching interrupting of the upper switching element and the lower switching element of the converter unit.

제어 모듈은 부스트 모드에서 상기 부스트 스위칭 단속부의 PWM 제어 신호는 부스트 컨버터부의 상단 스위칭 소자와 하단 스위칭 소자의 게이트측에 각각 인가되어 베터리의 직류 전력을 인가받은 부스트 컨버터부가 코일에서 발생된 자속에 따라 승압된 전력을 링크부에 전달할 수 있고, 벅 모드에서 벅 스위칭 단속부의 PWM 제어 신호가 벅 컨버터부의 상단 스위칭소자및 하단 스위칭 소자의 게이트측에 각각 인가되어 링크부의 DC 링크 전력이 과전압인 경우 벅 컨버터부의 상단 스위칭소자 및 하단 스위칭소자에 의거 강압된 DC 링크 전력을 정류부로 전달할 수 있다.In the boost mode, in the boost mode, the PWM control signal of the boost switching intermittent portion is applied to the gate of the upper switching element and the lower switching element of the boost converter portion, respectively, so that the booster converter portion, to which the DC power of the battery is applied, And the PWM control signal of the buck switching interrupter in the buck mode is applied to the gate side of the upper switching element and the lower switching element of the buck converter part and the DC link power of the link part is overvoltage, The lowered DC link power can be transmitted to the rectifying part based on the upper switching element and the lower switching element.

본 발명에 따르면 기존의 벅 부스트 컨버터의 스위칭 소자의 수와 비교하여 감소됨에 따라 전체적인 도통 손실 및 스위칭 손실을 감소하여 벅 모드 및 부스트 모드를 수행한다. 또한, 2상 인터리빙 부스트 컨버터부와 단상 벅 컨버터부를 연결하는 구조로 마련하여 넓은 범위의 입력 전압에 대해 승강압이 가능하고, 하나의 제어기로 승강압 제어가 하므로 구조가 간단하고 저렴한 제조 단가 및 회로의 집적도가 높은 벅 부스트 컨버터를 구현할 수 있다.According to the present invention, as compared with the number of switching elements of a conventional buck-boost converter, the total conduction loss and the switching loss are reduced to perform the buck mode and the boost mode. In addition, it has a structure that connects the two-phase interleaved boost converter section and the single-phase buck converter section so that it is possible to increase / decrease the voltage with respect to a wide range of input voltages. Since a single controller can control up / down pressure, A buck-boost converter having a high degree of integration can be realized.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 벅 부스트 컨버터의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 벅 부스트 컨버터의 제어 모듈의 구성을 보인 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 벅 부스트 컨버터의 부스트 모드를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 벅 부스트 컨버터의 벅 모드를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 벅 부스트 컨버터의 각 부의 전압 및 전류 파형을 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 벅 부스트 컨버터에 대한 전력 손실량을 보인 도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further understand the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is a diagram illustrating a configuration of a buck-boost converter according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a configuration of a control module of a buck-boost converter according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a boost mode of a buck-boost converter according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a buck mode of a buck-boost converter according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating voltage and current waveforms of respective portions of a buck-boost converter according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating power loss for a buck-boost converter according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유리 기판 가공 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, an apparatus and a method for processing a glass substrate according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 벅 부스트 컨버터에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a buck-boost converter according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 따른 벅 부스트 컨버터를 나타낸 도면이고, 도 1을 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 벅 부스트 컨버터(S)는, 배터리(10), 2상 인터리빙 구조로 마련되어 배터리(10)로부터 공급되는 직류 전력을 승압하는 부스트 컨버터부20)와, 상기 부스트 컨버터부(20)의 출력이 DC 링크하는 링크부(30)와, 링크부(30)의 DC 전압을 정류하여 부하로 전달하는 정류부(40)를 포함할 수 있다. 또한 벅 부스트 컨버터(S)는 단상으로 마련되어 DC 링크 전력을 강압하여 정류부(40)를 통해 부하로 전달하는 벅 컨버터부(50)를 더 포함할 수 있다. 1, a buck-boost converter S according to an embodiment of the present invention includes a battery 10, a two-phase interleaving structure, a battery 10, A boost converter unit 20 for boosting the DC power supplied from the boost converter unit 20, a link unit 30 for DC-linking the output of the boost converter unit 20, And may include a rectifying part 40. The buck-boost converter S may further include a buck converter unit 50 provided in a single phase, forcing the DC link power and delivering the rectified DC voltage to the load through the rectifying unit 40.

그리고, 벅 부스트 컨버터(S)는 부스트 컨버터부(20) 및 벅 컨버터부(40)를 제어하는 제어 모듈(60)를 더 포함할 수 있다. The buck-boost converter S may further include a control module 60 for controlling the boost converter unit 20 and the buck converter unit 40.

여기서 부스트 컨버터부(20)는 2개의 단자로 구비되고, 일단은 배터리(10)와 연결되고, 부스트 컨버터부(20)의 타단은 링크부(30)와 연결되어 배터리(10)의 직류 전력을 입력받을 수 있다. Here, the boost converter unit 20 is provided with two terminals, one end thereof is connected to the battery 10, and the other end of the boost converter unit 20 is connected to the link unit 30 to supply the DC power of the battery 10 Input can be received.

부스트 컨버터부(20)는 캐패시터(201)로 이루어지고, 배터리(10)의 직류 전력이 인가되는 캐패시터(201)를 경유하여 배터리(10)의 직류 전력을 승압하기 위한 하나 이상의 코일(203)(205)을 포함할 수 있다. 여기서, 코일(203)(205)의 일단은 캐패시터(201)에 연결될 수 있다.The boost converter unit 20 includes a capacitor 201 and at least one coil 203 for boosting DC power of the battery 10 via a capacitor 201 to which DC power of the battery 10 is applied 205). Here, one end of the coils 203 and 205 may be connected to the capacitor 201.

또한 코일(203)(205)의 타단은 코일(203)(205)의 승압된 직류 전력을 통과시키기 위한 하나 이상의 스위칭 소자(207)를 포함할 수 있고, 하나 이상의 스위칭 소자(207)는 코일(203)(205)의 타단과 링크부(30)의 일단에 연결되는 상단 스위칭 소자(209)(211)와, 코일(203)(205)의 타단과 캐패시터(201)의 타단에 연결되는 하단 스위칭 소자(213)(215)로 분류할 수 있다. 상단 스위칭 소자(209)(211)(213)(215) 각각의 양단에 마련된 프리 휠링(freewheeling)용 다이오드를 포함할 수 있다. The other end of the coils 203 and 205 may include one or more switching elements 207 for passing the boosted DC power of the coils 203 and 205 and one or more switching elements 207 may be connected to a coil 203 connected to the other end of the coil 203 and 205 and the other end of the capacitor 201 connected to the other end of the link unit 30, And devices 213 and 215, respectively. And a freewheeling diode provided at both ends of each of the upper switching elements 209, 211, 213,

보다 상세하게 상단 스위칭 소자(209)(211)의 일단은 각각 코일(203)(205)의 타단에 연결되고, 상단 스위칭 소자(209)(211)의 타단은 링크부(30)이 일단과 공유하게 된다. 하단 스위칭 소자(213)(215)의 일단은 코일(203)(205)의 타단과 연결되고 하단 스위칭 소자(213)(215)의 타단은 링크부(30)의 타단과 연결되고 캐패시터(201) 및 배터리(10)의 음극에 연결될 수 있다.More specifically, one end of each of the upper switching elements 209 and 211 is connected to the other end of each of the coils 203 and 205, and the other end of the upper switching elements 209 and 211 is connected to one end of the link part 30 . One end of the lower switching elements 213 and 215 is connected to the other end of the coils 203 and 205 and the other end of the lower switching elements 213 and 215 is connected to the other end of the link part 30, And the cathode of the battery 10.

이에 부스트 모드에서는 코일(203)(205)에 의거 승압된 직류 전력이 상단 스위칭 소자(209)(211) 및 하단 스위칭 소자(213)(215)를 경유하여 링크부(30)로 인가되도록 할 수 있다.In the boost mode, the boosted DC power based on the coils 203 and 205 can be applied to the link unit 30 via the upper switching devices 209 and 211 and the lower switching devices 213 and 215 have.

여기서, 부스트 모드란 부스트 컨버터부(20)가 배터리(10)로부터 인가된 전력을 승압한 후 링크부(30)를 경유하여 부하로 전달하는 상태를 의미하고, 벅 모드란 기 정해진 기준 전력 이상의 과전력의 링크부(30)의 DC 링크 전력을 강압하여 링크부(30)의 DC 링크 전력이 배터리(10)의 직류 전력인 상태를 의미한다.Here, the boost mode refers to a state in which the boost converter unit 20 boosts the power applied from the battery 10 and then transfers the boosted power to the load via the link unit 30. The buck mode refers to a state in which Means that the DC link power of the link unit 30 is the DC power of the battery 10 by reducing the DC link power of the link unit 30 of the power.

여기서 링크부(30)는 캐패시터로 이루어지며, 링크부(30)의 일단은 상단 스위칭 소자(209)(211)의 타단에 연결되고 링크부(30)의 타단은 하단 스위칭 소자(213)(215)의 타단에 연결되어 코일(203)(205)에 의거 승압된 직류 전력을 하나 이상의 스위칭 소자(207)를 경유하여 입력받을 수 있다. 링크부(30)는 이에 코일(203)(205)의 승압된 직류 전력을 인가받아 DC 링크 전력을 벅 컨버터부(40) 및 정류부(40)를 순차 경유하여 부하로 제공할 수 있다.One end of the link portion 30 is connected to the other end of the upper switching elements 209 and 211 and the other end of the link portion 30 is connected to the lower switching element 213 And the DC power that has been boosted based on the coils 203 and 205 can be received via the at least one switching device 207. The link unit 30 can receive the DC power of the boosted DC power of the coils 203 and 205 and supply the DC link power to the load via the buck converter unit 40 and the rectifying unit 40 sequentially.

한편, 벅 컨버터부(40)는 부스트 모드 시 링크부(30)의 일단와 타단 사이에 연결되어 링크부(30)의 DC 링크 전력을 정류부(50)로 전달하도록 구비될 수 있고, 벅 모드에서 링크부(30)의 DC 링크 전력을 강압하도록 구비될 수 있다.Meanwhile, the buck converter unit 40 may be connected between one end of the link unit 30 and the other end thereof to transmit the DC link power of the link unit 30 to the rectifier unit 50 in the boost mode, And to reduce the DC link power of the unit 30.

보다 상세하게 벅 컨버터부(40)는, 링크부(30)의 일단에 연결되는 상단 스위칭 소자(401)와, 링크부(30)의 타단에 연결된 하단 스위칭 소자(403)을 포함할 수 있고, 상단 스위칭 소자(401)의 타단과 하단 스위칭 소자(403)의 일단은 공유하게 된다. 또한, 상단 스위칭 소자(401) 및 하단 스위칭 소자(403) 각각의 양단에 마련된 프리 휠링(freewheeling)용 다이오드를 포함할 수 있다.The buck converter unit 40 may include a top switching device 401 connected to one end of the link unit 30 and a bottom switching unit 403 connected to the other end of the link unit 30, One end of the upper switching element 401 and one end of the lower switching element 403 are shared. In addition, a freewheeling diode provided at both ends of each of the upper switching element 401 and the lower switching element 403 may be included.

즉, 상단 스위칭 소자(401)의 일단은 링크부(30)의 일단에 연결되고 상단 스위칭 소자의 타단은 정류부(50)의 일단과 연결되고, 하단 스위칭 소자(403)의 일단은 상단 스위칭 소자(401)의 타단과 연결되고 하단 스위칭 소자(403)의 타단은 링크부(30)의 타단과 연결될 수 있다. That is, one end of the upper switching element 401 is connected to one end of the link part 30, the other end of the upper switching element is connected to one end of the rectifying part 50, and one end of the lower switching element 403 is connected to the upper switching element 401 and the other end of the lower switching element 403 may be connected to the other end of the link portion 30. [

이에 부스트 모드에서는 링크부(30)의 DC 링크 전력이 상단 스위칭 소자(401)를 경유하여 정류부(50)로 인가될 수 있고, 벅 모드에서는 링크부(300)의 DC 링크 전력이 상단 스위칭 소자(401) 및 하단 스위칭 소자(403)에 의거 강압될 수 있다. In the boost mode, the DC link power of the link unit 30 can be applied to the rectifying unit 50 via the upper switching device 401, and in the buck mode, the DC link power of the link unit 300 can be supplied to the upper switching device 401 and the lower stage switching element 403. In this case,

즉, 과전력인 링크부(30)의 DC 링크 전력은 상단 스위칭 소자(401) 및 하단 스위칭 소자(403)에 의거 강압되어 정류부(50)로 전달될 수 있다. 이때 링크부(30)의 DC 링크 전력은 배터리(10)로부터 인가되는 직류 전력으로 이루어질 수 있다.That is, the DC link power of the link unit 30, which is an overpower, can be reduced by the upper switching device 401 and the lower switching device 403 and transmitted to the rectifying unit 50. At this time, the DC link power of the link unit 30 may be DC power applied from the battery 10.

한편 정류부(50)는 벅 컨버터부(30)의 상단 스위칭 소자(401)의 타단 및 하단 스위칭 소자(403)의 일단에 접속되어 링크부(30)의 DC 링크 전력이 벅 컨버터부(40)를 경유하여 인가될 수 있다.The rectifying unit 50 is connected to the other end of the upper switching unit 401 of the buck converter unit 30 and one end of the lower switching unit 403 so that the DC link power of the link unit 30 is supplied to the buck converter unit 40 Or the like.

정류부(50)는 벅 컨버터부(40)를 경유하여 전달받은 링크부(30)의 DC 직류 전력을 정류하는 코일(501) 및 캐패시터(503)을 포함할 수 있고, 캐패시터(503)의 평할 전력은 부하로 공급될 수 있다.The rectifying unit 50 may include a coil 501 and a capacitor 503 for rectifying the DC DC power of the link unit 30 received via the buck converter unit 40 and may be a rectifier Can be supplied to the load.

제어 모듈(60)은 게이트 드라이버 또는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)으로 이루어질 수 있다. 제어 모듈(60)은 부하에 인가되는 전원, 코일(203)(205)에 흐르는 전류, 및 기 정해진 승압 및 강압 듀티에 따라 설정된 제어 값 기 정해진 게인 제어값을 기초하여 부스트 컨버터부(20)의 스위칭 소자(201, 211, 213, 215)와 벅 컨버터부(40)의 스위칭 소자(401, 403)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.The control module 60 may be a gate driver or a micro control unit (MCU). The control module 60 controls the gain of the boost converter 20 based on the power supplied to the load, the current flowing in the coils 203 and 205, and the predetermined gain control value set in accordance with the predetermined step- The switching operation of the switching elements 201, 211, 213, and 215 and the switching elements 401 and 403 of the buck converter unit 40 can be controlled.

도 2는 도 1에 도시된 제어 모듈(60)의 세부적인 구성을 보인 회로도로서, 도 2를 참조하면 제어 모듈(60)은, 부하의 전압과 기준 전압과의 오차에 보상하는 전압 보상부(610)과, 각 코일(203)(205)에 흐르는 전류를 보상하는 하나 이상의 전류 보상부(620)과, 각 전류 보상부(620)된 전류에 의거하여 부스트 컨버터부(20)의 상단 스위칭 소자(209)(211) 및 하단 스위칭 소자(213)(215)의 스위칭 단속을 수행하는 PWM 제어신호를 생성하여 전달하는 부스트 스위칭 단속부(630)를 포함할 수 있다.2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the control module 60 shown in FIG. 1. Referring to FIG. 2, the control module 60 includes a voltage compensator (not shown) for compensating an error between a voltage of a load and a reference voltage And an upper switching element 620 of the boost converter unit 20 based on the currents supplied to the current compensating units 620 And a boost switching interrupter 630 for generating and delivering a PWM control signal for performing switching interrupting of the switching elements 209 and 211 and the lower switching elements 213 and 215.

또한 제어 모듈(60)은, 하나 이상의 전류 보상부(620)의 출력을 인가받아 벅 컨버터부(40)의 상단 스위칭 소자(401)과 하단 스위칭 소자(403)의 스위칭 단속을 수행하는 PWM 제어신호를 생성하여 전달하는 벅 스위칭 단속부(640)를 더 포함할 수 있다.The control module 60 receives the output of the at least one current compensating unit 620 and outputs a PWM control signal for performing switching interrupting of the upper switching element 401 and the lower switching element 403 of the buck converter unit 40. [ And a buck switching interrupter 640 for generating and delivering the buck switching control signal.

부스트 모드에서 부스트 스위칭 단속부(630)의 PWM 제어 신호는 부스트 컨버터부(20)의 상단 스위칭소자(209)(211)과 하단 스위칭 소자(213)(215)의 게이트측에 각각 인가될 수 있다. 이에 베터리(10)의 직류 전력을 인가받은 부스트 컨버터부(20)가 코일(203)(205)에서 발생된 자속에 따라 승압된 전력을 링크부(30)에 전달할 수 있다. 이때 상단 스위칭소자(209)와 하단 스위칭 소자(213)는 상보적으로 스위칭하고, 상단 스위칭소자(211)와 하단 스위칭 소자(215)는 역시 상보적으로 스위칭한다. The PWM control signal of the boost switching interrupter 630 in the boost mode can be applied to the gate sides of the upper switching elements 209 and 211 and the lower switching elements 213 and 215 of the boost converter section 20 respectively . The boost converter unit 20 receiving the direct current power of the battery 10 can transmit the boosted electric power to the link unit 30 in accordance with the magnetic flux generated from the coils 203 and 205. At this time, the upper switching element 209 and the lower switching element 213 are complementarily switched, and the upper switching element 211 and the lower switching element 215 are also complementarily switched.

한편 벅 모드에서 벅 스위칭 단속부(640)의 PWM 제어 신호는 벅 컨버터부(40)의 상단 스위칭소자(401)및 하단 스위칭 소자(403)의 게이트측에 각각 인가될 수 있고, 이에 따라 과전압의 링크부(30)의 DC 링크 전력은 벅 컨버터부(40)의 상단 스위칭소자(401) 및 하단 스위칭소자(403)에 의거 강압되고 강압된 DC 링크 전력은 정류부(50)에 인가될 수 있다. 이때 상단 스위칭소자(401) 및 하단 스위칭소자(403)는 서로 상보적으로 스위칭할 수 있다.On the other hand, in the buck mode, the PWM control signal of the buck switching interrupter 640 can be respectively applied to the gate side of the upper switching element 401 and the lower switching element 403 of the buck converter unit 40, The DC link power of the link section 30 is stepped down by the upper switching element 401 and the lower switching element 403 of the buck converter section 40 and the DC link power can be applied to the rectifying section 50. [ At this time, the upper switching element 401 and the lower switching element 403 can be complementarily switched.

도 3은 도 1에 도시된 벅 부스트 컨버터(S)의 부스트 모드를 설명하기 위한 회로도로서, 도 3을 참조하면, 부스트 모드에서 부스트 컨버터부(20)는 캐패시터(201)를 경유하여 배터리(10)의 직류 전력을 코일(203)(205)에 전달되어 승압될 수 있다.3 is a circuit diagram for explaining the boost mode of the buck-boost converter S shown in Fig. 1. Referring to Fig. 3, in the boost mode, the boost converter unit 20 is connected to the battery 10 Can be transmitted to the coils 203 and 205 and can be boosted.

그리고, 제어 모듈(60)의 PWM 제어 신호에 따라 부스트 컨버터부(20)의 상단 스위칭 소자(209)(211)(213)(215)의 스위칭 동작에 따라 코일(203)(205)에 의거 승압된 배터리(10)의 직류 전력은 링크부(30)에 전달될 수 있다.Based on the PWM control signal of the control module 60, the boost operation is performed in accordance with the switching operation of the upper switching elements 209, 211, 213, and 215 of the boost converter section 20, The DC power of the battery 10 can be transmitted to the link portion 30.

이때 제어 모듈(60)의 PWM 제어 신호에 따라 벅 컨버터부(40)의 상단 스위칭 소자(401)은 턴온 상태로 스위칭되므로, 링크부(30)에 의해 링크된 DC 링크 전력은 상단 스위칭 소자(401)를 경유하여 정류부(50)로 전달될 수 있다. 정류부(50)는 DC 링크 전력을 정류한 후 부하로 전달할 수 있다. 이때 링크부(30)의 DC 링크 전력은 부하에 공급되는 전력과 동일하다.At this time, the upper switch 401 of the buck converter unit 40 is switched to a turn-on state according to the PWM control signal of the control module 60, so that the DC link power linked by the link unit 30 is switched to the upper switch 401 To the rectifying unit 50 via the rectifying unit. The rectifying unit 50 can rectify the DC link power and then deliver it to the load. At this time, the DC link power of the link unit 30 is equal to the power supplied to the load.

도 4는 도 1에 도시된 벅 부스트 컨버터(S)의 벅 모드를 설명하기 위한 회로도로서, 도 4를 참조하면, 벅 모드에서 부스트 컨버터부(20)는 제어 모듈(60)의 PWM 제어 신호에 따라 상단 스위칭소자(209)(211)는 턴온 상태로 스위칭하고, 벅 컨버터부(40)는 상단 스위칭 소자(401) 및 하단 스위칭소자(403)가 턴온 상태로 스위칭한다. 보다 구체적으로 이때 상단 스위칭소자(209)와 하단 스위칭 소자(213)는 상보적으로 스위칭하고, 상단 스위칭소자(211)와 하단 스위칭 소자(215)는 역시 상보적으로 스위칭한다4 is a circuit diagram for explaining the buck mode of the buck-boost converter S shown in Fig. 1. Referring to Fig. 4, in the buck mode, the boost converter section 20 is connected to the PWM control signal of the control module 60 The upper switch elements 209 and 211 switch to the turn-on state and the buck converter section 40 switches the upper switch element 401 and the lower switch element 403 to the turn-on state. More specifically, the upper switching element 209 and the lower switching element 213 are complementarily switched, and the upper switching element 211 and the lower switching element 215 are also complementarily switched

이에 벅 모드에서 링크부(30)의 DC 링크 전력은 상단 스위칭 소자(401) 및 하단 스위칭 소자(403)에 의거 강압되고 강압된 DC 링크 전력은 정류부(50)를 경유하여 부하로 전달될 수 있다. 이 경우 링크부(30)의 DC 링크 전력은 배터리(10)의 직류 전력과 동일하다. 이때 상단 스위칭소자(401) 및 하단 스위칭소자(403)는 상보적으로 스위칭한다.Thus, in the buck mode, the DC link power of the link portion 30 is lowered by the upper switching element 401 and the lower switching element 403, and the lowered DC link power can be transmitted to the load via the rectifying portion 50 . In this case, the DC link power of the link unit 30 is equal to the DC power of the battery 10. At this time, the upper switching element 401 and the lower switching element 403 are complementarily switched.

도 5는 도 1에 도시된 벅 부스트 컨버터(S)의 각 부의 전압 및 전류 파형을 나타낸다. 도 5의 (a)를 참조하면, 부스트 모드에서 부하에 공급되는 전력이 배터리(10)의 직류 전력과 동일하게 승압됨이 확인될 수 있고, 부스트 컨버터부(20)의 코일(203)(205) 각각의 흐르는 전류량은 동일하게 감소하며, 정류부(50)의 코일(501)에 흐르는 전류가 일정함을 확인할 수 있다. 또한 벅 모드에서 부하에 공급되는 전력은 배터리(10)의 직류 전력과 동일한 값으로 일정하게 유지될 수 있다. Fig. 5 shows the voltage and current waveforms of the respective portions of the buck-boost converter S shown in Fig. 5 (a), it can be confirmed that the power supplied to the load in the boost mode is boosted to be equal to the DC power of the battery 10, and the coils 203 (205 And the current flowing through the coil 501 of the rectifying unit 50 is constant. Also, the power supplied to the load in the buck mode can be kept constant at the same value as the DC power of the battery 10. [

도 5의 (b)에 도시된 바에 따르면, 부스트 모드 시 상단 스위칭소자(209)와 하단 스위칭 소자(213)는 상보적으로 스위칭하고, 상단 스위칭소자(211)와 하단 스위칭 소자(215)는 역시 상보적으로 스위칭됨을 확인할 수 있고, (c)에 도시된 바에 따르면, 벅 모드 시 상단 스위칭소자(401) 및 하단 스위칭소자(403)는 역시 상보적으로 스위칭됨을 확인할 수 있다.5B, in the boost mode, the upper switching device 209 and the lower switching device 213 are switched in a complementary manner, and the upper switching device 211 and the lower switching device 215 And it can be confirmed that the top switching device 401 and the bottom switching device 403 are also complementarily switched in the buck mode according to (c).

도 6은 도 1에 도시된 벅 부스트 컨버터(S)에 대한 전력 손실량을 보인 도면으로서, 도 6을 참조하면, 기존의 벅 부스트 컨버터에 비교하여 볼 때 본 발명의 스위칭 소자의 수가 감소되고 스위칭 소자에 흐르는 전류가 감소됨에 따라 도통 손실이 감소됨이 확인될 수 있고, 각 스위칭 소자의 스위칭 손실이 감소됨을 확인할 수 있다.FIG. 6 is a graph showing power loss for the buck-boost converter S shown in FIG. 1. Referring to FIG. 6, the number of switching elements of the present invention is reduced as compared with the conventional buck- It can be confirmed that the conduction loss decreases as the current flowing in the switching element decreases, and it is confirmed that the switching loss of each switching element is reduced.

이에 본 발명에 의하면, 기존의 벅 부스트 컨버터의 스위칭 소자의 수와 비교하여 감소됨에 따라 전체적인 도통 손실 및 스위칭 손실을 감소하여 벅 모드 및 부스트 모드를 수행한다. 또한, 2상 인터리빙 부스트 컨버터부와 단상 벅 컨버터부를 연결하는 구조로 마련하여 넓은 범위의 입력 전압에 대해 승강압이 가능하고, 하나의 제어기로 승강압 제어가 하므로 구조가 간단하고 저렴한 제조 단가 및 회로의 집적도가 높은 벅 부스트 컨버터를 구현할 수 있다.Therefore, according to the present invention, as compared with the number of switching elements of a conventional buck-boost converter, the total conduction loss and the switching loss are reduced to perform the buck mode and the boost mode. In addition, it has a structure that connects the two-phase interleaved boost converter section and the single-phase buck converter section so that it is possible to increase / decrease the voltage with respect to a wide range of input voltages. Since a single controller can control up / down pressure, A buck-boost converter having a high degree of integration can be realized.

이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. will be. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by all changes or modifications derived from the scope of the appended claims and equivalents of the following claims.

기존의 벅 부스트 컨버터의 스위칭 소자의 수와 비교하여 감소됨에 따라 전체적인 도통 손실 및 스위칭 손실을 감소하여 벅 모드 및 부스트 모드를 수행한다. 또한, 2상 인터리빙 부스트 컨버터부와 단상 벅 컨버터부를 연결하는 구조로 마련하여 넓은 범위의 입력 전압에 대해 승강압이 가능하고, 하나의 제어기로 승강압 제어가 하므로 구조가 간단하고 저렴한 제조 단가 및 회로의 집적도가 높은 벅 부스트 컨버터를 구현할 수 있는 벅 부스트 컨버터에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 소규모 전력원의 전원공급장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.The buck mode and the boost mode are performed by reducing the overall conduction loss and the switching loss as the number of the switching elements of the conventional buck-boost converter is reduced compared to the number of the switching elements of the conventional buck-boost converter. In addition, it has a structure that connects the two-phase interleaved boost converter section and the single-phase buck converter section, so that it is possible to increase / decrease the voltage with respect to a wide range of input voltages. Can provide significant improvements in operational accuracy and reliability of the buck-boost converter capable of implementing a highly integrated buck-boost converter, and furthermore in terms of performance efficiency, and the availability or power of the small power source power supply Is not only sufficient but also practically usable because it can be practically carried out clearly.

Claims (10)

배터리;
2상 인터리빙 구조로 마련되어 배터리로부터 공급되는 직류 전력을 승압하는 부스트 컨버터부;
승압된 직류 전력을 부하로 DC 링크하는 링크부; 상기 링크부의 DC 링크 전력을 정류하여 부하로 전달하는 정류부;
단상으로 마련되어 DC 링크 전력을 강압하여 상기 정류부를 통해 부하로 전달하는 벅 컨버터부; 및
상기 부스트 컨버터부와 벅 컨버터부를 제어하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.
battery;
A boost converter unit provided in a two-phase interleaving structure for boosting DC power supplied from a battery;
A link unit for DC linking the boosted DC power to the load; A rectifying unit for rectifying the DC link power of the link unit and delivering the DC link power to the load;
A buck converter provided in a single phase to reduce the DC link power and deliver the DC link power to the load through the rectifying unit; And
And a control module for controlling the boost converter unit and the buck converter unit.
제1항에 있어서, 부스트 컨버터부는
캐패시터;
상기 캐패시터를 경유하여 인가된 배터리의 직류 전력을 승압하기 위한 하나 이상의 코일; 및
하나 이상의 코일의 승압된 직류 전력을 통과시키기 위한 하나 이상의 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.
The power converter according to claim 1, wherein the boost converter unit
A capacitor;
One or more coils for boosting direct current power of a battery applied via the capacitor; And
And at least one switching element for passing the boosted direct current power of the at least one coil.
제2항에 있어서, 하나 이상의 스위칭 소자는
각 코일의 타단과 링크부의 일단에 연결되는 하나 이상의 상단 스위칭 소자; 및
각 코일의 타단과 캐패시터의 타단에 연결되는 하나 이상의 하단 스위칭 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.
3. The device of claim 2, wherein the at least one switching element
One or more upper switching elements connected to one end of the link and the other end of each coil; And
And one or more lower switching elements connected to the other end of each coil and the other end of the capacitor.
제3항에 있어서, 각 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자는
부스트 모드에서 서로 상보적으로 턴온 상태로 스위칭할 수 있고,
벅 모드에서 각 상단 스위칭 소자는 턴온 상태로 스위칭되고 각 하단 스위치 소자는 턴오프 상태로 동작하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.
4. The switching regulator according to claim 3, wherein each upper switching element and the lower switching element
It is possible to switch to the turn-on state complementarily to each other in the boost mode,
Wherein in the buck mode each upper switching element is switched to a turn-on state and each lower switch element operates in a turn-off state.
제4항에 있어서, 상기 벅 컨버터부는
부스트 모드에서 상기 링크부의 일단와 타단 사이에 연결되어 상기 DC 링크 전력을 상기 정류부로 전달하도록 구비될 수 있고,
벅 모드에서 기준 전압 이상의 링크부의 DC 링크 전력을 배터리의 직류 전력으로 강압하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.
5. The buck converter of claim 4,
The link unit may be connected between one end of the link unit and the other end to transmit the DC link power to the rectifier unit in the boost mode,
And to lower the DC link power of the link portion beyond the reference voltage to the DC power of the battery in the buck mode.
제5항에 있어서, 상기 벅 컨버터부는,
상기 링크부의 일단에 연결되는 상단 스위칭 소자와,
링크부의 타단에 연결된 하단 스위칭 소자를 구비할 수 있고,
부스트 모드에서 상단 스위칭 소자가 턴온 상태로 동작되고 하단 스위칭 소자가 턴오프 상태로 동작되어 링크부의 DC 링크 전력을 정류부로 인가될 수 있고,
벅 모드에서 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자가 상보적으로 턴온 상태로 동작하여 과전압의 DC 링크 전력을 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자에 의거 강압하여 정류부로 전달하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.
6. The buck converter of claim 5,
A top switching element connected to one end of the link portion,
And a lower stage switching element connected to the other end of the link portion,
In the boost mode, the upper switching element is operated in a turn-on state and the lower switching element is operated in a turn-off state so that the DC link power of the link portion can be applied to the rectification portion,
Wherein the upper switching element and the lower switching element complementarily operate in a turn-on state in the buck mode, and the DC link power of the overvoltage is lowered based on the upper switching element and the lower switching element to transfer the DC link power to the rectifying part.
제6항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
부하의 전압과 기준 전압과의 오차에 보상하는 전압 보상부;
각 코일에 흐르는 전류를 보상하는 하나 이상의 전류 보상부; 및
각 전류 보상부된 전류에 의거하여 부스트 컨버터부의 상단 스위칭 소자 및 하단 스위칭 소자의 스위칭 단속을 수행하는 PWM 제어신호를 생성하여 전달하는 부스트 스위칭 단속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.
7. The apparatus of claim 6,
A voltage compensating unit for compensating for an error between the voltage of the load and the reference voltage;
At least one current compensating unit for compensating a current flowing in each coil; And
And a boost switching interrupter for generating and delivering a PWM control signal for performing switching interrupting of the upper switching element and the lower switching element of the boost converter section based on the current-compensated currents.
제7항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
하나 이상의 전류 보상부의 출력을 인가받아 벅 컨버터부의 상단 스위칭 소자과 하단 스위칭 소자의 스위칭 단속을 수행하는 PWM 제어신호를 생성하여 전달하는 벅 스위칭 단속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.
8. The apparatus of claim 7,
Further comprising a buck switching interrupter configured to generate and deliver a PWM control signal for performing switching interrupting of the upper switching element and the lower switching element of the buck converter unit by receiving the output of the at least one current compensating unit.
제7항에 있어서, 상기 제어 모듈은
상기 부스트 모드에서 상기 부스트 스위칭 단속부의 PWM 제어 신호를 부스트 컨버터부의 상단 스위칭 소자와 하단 스위칭 소자의 게이트측에 각각 인가하여 베터리의 직류 전력을 인가받은 부스트 컨버터부가 코일에서 발생된 자속에 따라 승압된 전력을 링크부에 전달하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.
8. The apparatus of claim 7, wherein the control module
Wherein the boost control section generates a PWM control signal in the boost mode by applying the PWM control signal to the gate of the boost converter section and the gate of the lower stage switching device in response to the direct current power of the battery, To the link unit.
제9항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
상기 벅 모드에서 벅 스위칭 단속부의 PWM 제어 신호가 벅 컨버터부의 상단 스위칭소자및 하단 스위칭 소자의 게이트측에 각각 인가되어 링크부의 DC 링크 전력이 과전압인 경우 벅 컨버터부의 상단 스위칭소자 및 하단 스위칭소자에 의거 강압된 DC 링크 전력을 정류부로 전달하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.
10. The apparatus of claim 9,
In the buck mode, when the PWM control signal of the buck switching interrupter is applied to the gate side of the upper switching element and the lower switching element of the buck converter part and the DC link power of the link part is an overvoltage, the upper and lower switching elements of the buck converter part And to deliver the step-down DC link power to the rectification section.
KR1020160106081A 2016-08-22 2016-08-22 Buck boost converter KR101886053B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160106081A KR101886053B1 (en) 2016-08-22 2016-08-22 Buck boost converter
PCT/KR2017/006001 WO2018038362A1 (en) 2016-08-22 2017-06-09 Buck boost converter
US16/327,120 US10658930B2 (en) 2016-08-22 2017-06-09 Buck boost converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160106081A KR101886053B1 (en) 2016-08-22 2016-08-22 Buck boost converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180021478A true KR20180021478A (en) 2018-03-05
KR101886053B1 KR101886053B1 (en) 2018-08-07

Family

ID=61726744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160106081A KR101886053B1 (en) 2016-08-22 2016-08-22 Buck boost converter

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101886053B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210006658A (en) 2019-07-09 2021-01-19 충북대학교 산학협력단 Fast frequency PWM control buck converter using voltage-controlled delay line
CN113507211A (en) * 2021-05-17 2021-10-15 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院 Charging circuit with low input current ripple and wide charging voltage range

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0002014A1 (en) * 1977-11-19 1979-05-30 Bayer Ag Alpha-isocyanocarboxylic acid salts, method for their preparation, and their use as plant growth controlling agents
US6798177B1 (en) * 2002-10-15 2004-09-28 Arques Technology, Inc. Boost-buck cascade converter for pulsating loads
KR20130090678A (en) * 2012-02-06 2013-08-14 엘지전자 주식회사 Battery charger and electric vehicle having the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0002014A1 (en) * 1977-11-19 1979-05-30 Bayer Ag Alpha-isocyanocarboxylic acid salts, method for their preparation, and their use as plant growth controlling agents
US6798177B1 (en) * 2002-10-15 2004-09-28 Arques Technology, Inc. Boost-buck cascade converter for pulsating loads
KR20130090678A (en) * 2012-02-06 2013-08-14 엘지전자 주식회사 Battery charger and electric vehicle having the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. Radan et al. "A novel low-ripple interleaved buck-boost converter with high efficiency and low oscillation for fuel-cell applications". EP&ES. 2014. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210006658A (en) 2019-07-09 2021-01-19 충북대학교 산학협력단 Fast frequency PWM control buck converter using voltage-controlled delay line
CN113507211A (en) * 2021-05-17 2021-10-15 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院 Charging circuit with low input current ripple and wide charging voltage range

Also Published As

Publication number Publication date
KR101886053B1 (en) 2018-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10686378B2 (en) High-efficiency regulated buck-boost converter
US8767415B2 (en) High efficiency and fast response AC-DC voltage converters
US7787261B2 (en) Intermediate bus architecture with a quasi-regulated bus converter
CN102474189B (en) Low-cost electric source circuit and method
JP6302095B2 (en) Switching power supply and method for controlling the switching power supply
US8994349B2 (en) Synchronous rectifier bi-directional converter
US20100054001A1 (en) AC/DC Converter with Power Factor Correction
US20140043866A1 (en) High efficiency and low loss ac-dc power supply circuit and control method
US20150188437A1 (en) Power supply apparatus, power supply system with the power supply apparatus, and method of controlling the same
CN101888734A (en) Electronic ballast of belt lifting/voltage reducing power-factor correction DC-DC converter
JP2013021861A (en) Power-supply device and method of controlling the same
US20120292996A1 (en) Multi-output dc-to-dc conversion apparatus with voltage-stabilizing function
US9209698B2 (en) Electric power conversion device
US10193464B2 (en) DC-DC converter
US8331110B2 (en) Switching capacitor—PWM power converter
KR101886053B1 (en) Buck boost converter
Li et al. Series-connected current-source-mode multiple-output converters with high step-down ratio and simple control
KR20170064076A (en) Shared flux type of power supply device
CN107615634B (en) Power conversion device and power supply system using same
JP6270753B2 (en) Power converter
KR102003688B1 (en) Multi-input single-inductor buck-boost converter
JP5700373B2 (en) Switching power supply
KR101916155B1 (en) Apparatus for controlling buck boost converter
JP5729762B2 (en) Switching power supply
Acharya et al. Dynamic bus voltage configuration in a two-stage multi-phase buck converter to mitigate transients

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant