KR20180133987A - 직류-직류 컨버터 시스템 - Google Patents

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Abstract

직류-직류 컨버터 시스템이 개시된다. 입력단과 출력단 사이에 구비된 변압기; 상기 입력단의 전압을 교류의 형태로 변환하여 상기 변압기의 1차측 코일에 제공하는 1차측 스위칭 회로부; 상기 변압기의 2차측 코일에 유도되는 전압을 직류로 변환하여 상기 출력단에 제공하도록 마련된 복수의 스위치를 포함하는 2차측 스위칭 회로부; 및 상기 복수의 스위치 각각의 양단 전압에 기반하여 상기 복수의 스위치의 단락/개방 상태를 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

직류-직류 컨버터 시스템{DC-DC CONVERTER SYSTEM}
본 발명은 직류-직류 컨버터 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컨버터의 2차측 스위치 회로부를 이용하여 에너지 역파워링 현상을 차단함으로써 불필요한 에너지 흐름을 방지하여 보조배터리의 내구를 보호하고, 컨버터의 내부소자 손상을 방지할 수 있는 직류-직류 컨버터 시스템에 관한 것이다.
하이브리드 차량, 전기차량, 연료전지 차량을 포함한 친환경 차량은 내연기관 차량의 전장부하에 전력을 공급하는 알터네이터(alternator) 대신 저전압 직류 변환기(LDC: Low voltage DC-DC Converter)가 장착되어 알터네이터의 기능을 대신 수행한다.
LDC는 보조배터리의 방전을 보호하기 위해 전장부하에 전력을 공급할 뿐만 아니라, 보조배터리의 전압이 감소되면 이를 충전하는 역할을 수행한다.
일반적으로 다양한 토폴로지의 LDC가 알려져 있고, 그 중 입출력단의 절연을 위해 트랜스포머를 적용한 LDC가 주로 차량에 채용되고 있다. 트랜스포머를 적용한 LDC는 트랜스포머의 2차측(즉, 출력단측)에서 일종의 정류동작을 통해 직류 전압을 생성하게 되는데, 이때 2차측에 다이오드 대신 스위치를 구비하여 저부하 효율이 향상시키고자 하는 기술이 제안된 바 있다. 그러나, 2차측에 다이오드 대신 스위치를 구성한 종래의 LDC는 스위치가 단락 상태인 경우 주변의 전기적 환경에 따라 출력단측에서 입력단측으로 에너지가 흐르는 역파워링 현상이 발생할 수 있다.
예를 들어, LDC의 출력전압이 보조배터리의 전압보다 낮을 경우 보조배터리에 저장된 에너지는 LDC 즉, 메인배터리로 이동하여 역충전되는 현상 즉, 역파워링 현상이 발생하고, 이로 인해 보조배터리가 방전되거나 LDC의 파워부품 내부소자가 손상되어 시스템 전체에 문제가 발생할 수 있다. 또한, 이와 같이 불필요한 에너지 이동으로 인해 차량 연비가 급격히 저하되는 문제점이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2011-0072013 A
본 발명은 에너지 역파워링 현상을 차단함으로써 불필요한 에너지 흐름을 방지하여 보조배터리의 내구를 보호하고, 컨버터의 내부소자 손상을 방지할 수 있는 직류-직류 컨버터 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
입력단과 출력단 사이에 구비된 변압기;
상기 입력단의 전압을 교류의 형태로 변환하여 상기 변압기의 1차측 코일에 제공하는 1차측 스위칭 회로부;
상기 변압기의 2차측 코일에 유도되는 전압을 직류로 변환하여 상기 출력단에 제공하도록 마련된 복수의 스위치를 포함하는 2차측 스위칭 회로부; 및
상기 복수의 스위치 각각의 양단 전압에 기반하여 상기 복수의 스위치의 단락/개방 상태를 제어하는 제어부;를 포함하는 직류-직류 컨버터 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 변압기는 제1 2차측 코일 및 제2 2차측 코일을 포함하며, 상기 2차측 스위칭 회로부는, 상기 제1 2차측 코일과 상기 출력단 사이에 전류 루프를 형성하는 제1 2차측 스위치와 상기 제2 2차측 코일과 상기 출력단 사이에 전류 루프를 형성하는 제2 2차측 스위치를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 2차측 코일과 상기 제2 2차측 코일에서 유도된 전압을 상호 반대 위상으로 상기 출력단 측에 제공하도록 상기 제1 및 제2 2차측 스위치를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 제1 2차측 스위치에 의해 형성된 전류 루프에서 상기 출력단으로 부의 방향의 전류가 흐르는 경우 상기 제1 2차측 스위치를 지속적으로 개방시키고, 상기 제2 2차측 스위치에 의해 형성된 전류 루프에서 상기 출력단으로 부의 방향의 전류가 흐르는 경우 상기 제2 2차측 스위치를 지속적으로 개방시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 제1 1차측 스위치 및 제2 1차측 스위치 각각의 양단 전압차와 사전에 설정된 기준값을 비교하는 비교부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 비교부의 비교 결과 상기 양단 전압차가 사전에 설정된 기준값보다 큰 경우 상기 제1 1차측 스위치 및 제2 1차측 스위치를 지속적으로 개방시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 1차측 스위칭 회로부를 제어하기 위한 펄스폭 변조 신호에 따라 결정된 상기 제1 2차측 스위치 및 상기 제2 2차측 스위치의 펄스폭 변조 신호와 상기 비교부의 비교 결과를 기반으로 상기 2차측 스위칭 회로부의 상기 1 2차측 스위치 및 상기 제2 2차측 스위치 각각의 단락/개방 상태를 제어하는 제어 신호를 생성하는 연산부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 연산부는, 상기 제1 2차측 스위치 및 상기 제2 2차측 스위치의 펄스폭 변조 신호 중 하나가 입력되는 제1 입력단, 상기 비교부의 비교 결과가 입력되는 제2 입력단, 상기 제1 입력단과 연결된 변수단을 갖는 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
입력단과 출력단 사이에 구비되며 상기 입력단에 연결된 1차측 코일과 상기 출력단에 각각 연결된 제1 2차측 코일 및 제2 2차측 코일을 갖는 변압기;
상기 입력단의 전압을 교류의 형태로 변환하여 상기 변압기의 1차측 코일에 제공하는 1차측 스위칭 회로부;
상기 제1 2차측 코일과 상기 출력단 사이에 전류 루프를 형성하는 제1 2차측 스위치와 상기 제2 2차측 코일과 상기 출력단 사이에 전류 루프를 형성하는 제2 2차측 스위치를 포함하는 2차측 스위칭 회로부; 및
상기 복수의 전류 루프에 흐르는 전류의 방향에 기반하여 상기 제1 2차측 스위치 및 상기 제2 2차측 스위치의 개방/단락 상태를 제어하는 제어부;를 포함하는 직류-직류 컨버터 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 제1 2차측 스위치에 의해 형성된 전류 루프에서 상기 출력단으로 부의 방향의 전류가 흐르는 경우 상기 제1 2차측 스위치를 지속적으로 개방시키고, 상기 제2 2차측 스위치에 의해 형성된 전류 루프에서 상기 출력단으로 부의 방향의 전류가 흐르는 경우 상기 제2 2차측 스위치를 지속적으로 개방시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 제1 1차측 스위치 및 제2 1차측 스위치 각각의 양단 전압차와 사전에 설정된 기준값을 비교하는 비교부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 비교부의 비교 결과 상기 양단 전압차가 사전에 설정된 기준값보다 큰 경우 상기 제1 1차측 스위치 및 제2 1차측 스위치를 지속적으로 개방시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 1차측 스위칭 회로부를 제어하기 위한 펄스폭 변조 신호에 따라 결정된 상기 제1 2차측 스위치 및 상기 제2 2차측 스위치의 펄스폭 변조 신호와 상기 비교부의 비교 결과를 기반으로 상기 2차측 스위칭 회로부의 상기 1 2차측 스위치 및 상기 제2 2차측 스위치 각각의 단락/개방 상태를 제어하는 제어 신호를 생성하는 연산부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 연산부는, 상기 제1 2차측 스위치 및 상기 제2 2차측 스위치의 펄스폭 변조 신호 중 하나가 입력되는 제1 입력단, 상기 비교부의 비교 결과가 입력되는 제2 입력단, 상기 제1 입력단과 연결된 변수단을 갖는 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
상기 직류-직류 컨버터 시스템에 따르면, 컨버터의 2차측 스위칭 회로부를 이용하여 에너지 역파워링 현상을 차단함으로써 불필요한 에너지 흐름을 방지하여 보조배터리의 내구를 보호하고, 컨버터의 내부소자를 보호할 수 있다.
특히, 직류-직류 컨버터 시스템이 차량의 컨버터 제어에 적용되는 경우, 별도의 하드웨어 추가 없이 에너지 역파워링 현상을 차단함으로써 제품 원가를 절감할 수 있고, 다이오드 대신 2차측 스위칭 회로부로 구성됨으로써 기존 대비 저부하 에너지의 효율이 향상되어 차량 주행 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 직류-직류 컨버터 시스템의 회로도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 직류-직류 컨버터 시스템에서 1차측 스위칭 회로부의 펄스폭 변조 신호에 기반하여 2차측 스위칭 회로부의 펄스폭 변조 신호를 생성하는데 적용되는 논리회로를 도시한 도면이다.
도 4은 도 1 내지 도 3에 표시된 각 노드의 신호 파형을 도시한 파형도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 직류-직류 컨버터 시스템을 더욱 상세하게 설명한다. 특히, 이하의 설명에서는, 차량에 적용된 저전압 직류-직류 컨버터를 일례로서 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 직류-직류 컨버터 시스템의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 직류-직류 컨버터 시스템(10)은 변압기(11), 1차측 스위칭 회로부(12), 2차측 스위칭 회로부(13) 및 제어부(14)를 포함한다.
먼저, 변압기(11)는 컨버터 입력단과 출력단 사이에 구비되고, 1차측 코일(111) 및 2차측 코일(112)을 포함한다. 여기서, 2차측 코일(112)은 제1 2차측 코일(1121) 및 제2 2차측 코일(1122)로 구성될 수 있다. 변압기(11)는 전자기 유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변화시킬 수 있다.
다음으로, 1차측 스위칭 회로부(12)는 컨버터 입력단의 전압(Vin)을 교류의 형태로 변환하여 변압기(11)의 1차측 코일(111)에 제공한다.
1차측 스위칭 회로부(12)는 변압기(11)의 1차측에 구비되어 각각의 펄스폭 변조 신호에 의해 제어되는 복수의 스위치를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 스위치는 트랜지스터를 포함한 다양한 스위칭 소자로 구비될 수 있다.
예를 들어, 복수의 스위치는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 스위치(121), 제2 스위치(122), 제3 스위치(123) 및 제4 스위치(124)를 포함한다. 제1 스위치(121) 및 제2 스위치(122)는 서로 직렬 연결되고, 제3 스위치(123) 및 제4 스위치(124)는 서로 직렬 연결될 수 있다. 이때, 서로 직렬 연결된 제1 및 제2 스위치(121, 122)와 서로 직렬 연결된 제3 및 제4 스위치(123, 124)는 서로 병렬 연결되고, 서로 직렬 연결된 제1 및 제2 스위치(121, 122)는 변압기(11)의 1차측 코일(111)의 일단(흑점단자)에 연결되고, 서로 직렬 연결된 제3 및 제4 스위치(123, 124)는 변압기(11)의 1차측 코일(111)의 타단에 연결되어 컨버터 입력단의 전압은 변압기(11)의 1차측 코일을 통해 2차측 코일(112)에 제공될 수 있다.
여기서, 제1 스위치(121)는 펄스폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 신호(PWM A)에 의해 온/오프되고, 제2 스위치(122)는 펄스폭 변조 신호(PWM B)에 의해 온/오프되고, 제3 스위치(123)는 펄스폭 변조 신호(PWM C)에 의해 온/오프되며, 제4 스위치(124)는 펄스폭 변조 신호(PWM D)에 의해 온/오프 될 수 있다.
다음으로, 2차측 스위칭 회로부(13)는 변압기(11)의 2차측 코일(112)과 출력단 사이에 구비되고, 변압기(11)의 2차측 코일(112)에 유도되는 전압을 직류로 변환하여 컨버터 출력단에 제공하도록 마련된 복수의 스위치를 포함한다.
예를 들어, 복수의 스위치는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 2차측 스위치(131) 및 제2 2차측 스위치(132)를 포함한다. 제1 2차측 스위치(131)는 제1 2차측 코일(1121)과 컨버터 출력단 사이에 구비되고, 제2 2차측 스위치(132)는 제2 2차측 코일(1122)과 컨버터 출력단 사이에 구비될 수 있다. 여기서, 복수의 스위치(131, 132)는 트랜지스터를 포함한 다양한 스위칭 소자로 구비될 수 있다.
2차측 스위칭 회로부(13)는 제1 2차측 코일(1121)과 제2 2차측 코일(1122)에서 유도된 전압을 상호 반대 위상으로 컨버터 출력단 측에 제공할 수 있다.
더욱 구체적으로, 제1 2차측 코일(1121)의 일단(흑점단자)는 제1 2차측 스위치(131)에 연결되고, 제1 2차측 스위치(131)는 출력단의 (-)에 연결되며, 제1 2차측 코일(1121)의 타단은 출력단의 (+)에 연결되어 제1 2차측 코일(1121)에 의한 루프(N1)가 형성될 수 있다. 이 루프(N1)에서 제1 2차측 코일(1121)에 유도된 전류가 정(positive)의 관계로 출력단에 제공되는 경우(도 1에 도시된 'N1'의 화살표 방향) 정파워링이고, 제1 2차측 코일(1121)에 유도된 전류가 부(negative)의 관계로 출력단에 제공되는 경우(도 1에 도시된 'N1'의 화살표의 반대 방향)를 역파워링이라 할 수 있다.
또한, 제2 2차측 코일(1122)의 일단(흑점단자)는 출력단의 (+)에 연결되고, 출력단의 (+)는 제2 2차측 스위치(132)에 연결되며, 2차측 코일(1122)의 타단은 제2 2차측 스위치(132)에 연결되어 제2 2차측 코일(1122)에 의한 루프(N2)가 형성될 수 있다. 이 루프(N2)에서 제2 2차측 코일(1122)에 유도된 전류가 정(positive)의 관계로 출력단에 제공되는 경우(도 1에 도시된 'N2'의 화살표 방향) 정파워링이고, 제2 2차측 코일(1122)에 유도된 전류가 부(negative)의 관계로 출력단에 제공되는 경우(도 1에 도시된 'N2'의 화살표의 반대 방향)를 역파워링이라 할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 컨버터 시스템을 나타낸 회로도에서 정파워링(N1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 변압기(11)의 1차측 코일(111)을 통해 제1 2차측 코일(1121)에 유도되는 전압을 직류를 변환하여 컨버터 출력단의 커패시터를 거쳐 제1 2차측 스위치(131)로 전류가 흐르는 상태를 의미한다.
또한, 본 발명의 컨버터 시스템을 나타낸 회로도에서 정파워링(N2)은 도 1에 도시된 바와 같이, 변압기(11)의 1차측 코일(111)을 통해 제2 2차측 코일(1122)에 유도되는 전압을 직류를 변환하여 컨버터 출력단의 커패시터를 거쳐 제2 2차측 스위치(132)로 전류가 흐르는 상태를 의미한다. 이때, 정파워링(N1, N2)되면 전류는 컨버터 입력단에서 출력단으로 흘러 보조배터리(15) 또는 부하(16)에 전력을 공급할 수 있다.
반대로, 역파워링은 정파워링(N1, N2)의 반대 상태로서, 컨버터의 출력단에서 입력단으로 역전류가 흐르는 상태를 의미하고, 도 1에 도시된 정파워링(N1, N2) 흐름의 반대 방향으로 전류가 흐르는 것을 의미한다.
다음으로, 제어부(14)는 2차측 스위칭 회로부(13)의 스위치(131, 132)를 제어하여 출력단에 직류 전압이 인가될 수 있게 한다. 구체적으로, 제어부(14)는 1차측 스위칭 회로부(12)의 스위치(121, 122, 123, 124)를 제어하는 PWM 신호에 기반하여 2차측 스위칭 회로부(13)의 스위치(131, 132)를 PWM 제어할 수 있다. 이는 도 2에 상세하게 도시된다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 직류-직류 컨버터 시스템에서 1차측 스위칭 회로부의 펄스폭 변조 신호에 기반하여 2차측 스위칭 회로부의 펄스폭 변조 신호를 생성하는데 적용되는 논리회로를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 제어부(14)는, 1차측 스위칭 회로부(12)의 제1 스위치(121)과 제4 스위치(124)의 PWM 신호를 OR 게이트에 입력시킨 결과가 2차측 스위칭 회로부(13)의 제2 2차측 스위치(132)의 PWM 신호로 결정할 수 있다. 마찬가지로, 제어부(14)는, 1차측 스위칭 회로부(12)의 제2 스위치(122)과 제3 스위치(123)의 PWM 신호를 OR 게이트에 입력시킨 결과가 2차측 스위칭 회로부(13)의 제1 2차측 스위치(131)의 PWM 신호로 결정할 수 있다.
한편, 제어부(14)는 전술한 것과 같이 2차측 스위칭 회로부(13)의 스위치(131, 132)의 PWM 신호를 결정하는 과정에서, 역파워링이 발생한 순간 스위치(131, 132)를 개방(오프)시켜 즉시 역파워링을 차단할 수 있다.
구체적으로, 제어부(14)는, 2차측 스위칭 회로부(13)의 스위치 양단 중 컨버터 출력단에 연결된 일단의 전압이 2차측 코일(112)에 연결된 타단의 전압보다 높을 경우 해당 스위치를 지속적으로 오프시켜 역파워링 현상을 차단시킬 수 있다.
제어부(14)는 2차측 스위칭 회로부(13)의 스위치 양단 중 컨버터 출력단에 연결된 일단의 전압이 2차측 코일(112)에 연결된 타단의 전압보다 낮을 경우에는 해당 스위치를 통상적으로 PWM 제어할 수 있다.
제어부(14)는 역파워링 차단을 위해 2차측 스위칭 회로부(13)의 스위치 양단 사이의 전압을 측정할 수 있다.
만약, 2차측 스위칭 회로부(13)의 스위치 양단 중 컨버터 출력단에 연결된 일단의 전압 즉, 보조배터리(15)의 전압이 2차측 코일(112)에 연결된 타단의 전압보다 높으면, 보조배터리(15)에 저장된 에너지는 2차측 스위칭 회로부(13)의 복수의 스위치(131, 132)를 통해 2차측 코일(112)로 이동하고 2차측 코일(112)에서 1차측 코일(111)로 전압이 유도되어 1차측 스위칭 회로부(11)로 전류가 흐르는 역파워링 현상이 발생할 수 있다.
이와 같이, 역파워링 현상이 발생되면, 보조배터리(15)에 저장된 에너지는 변압기의 2차측 코일 및 1차측 코일을 통해 메인배터리로 이동하여 보조배터리(15)가 방전되고, 이로 인해 보조배터리(15)의 내구성에 문제가 발생하여 컨버터 시스템 전체에 문제가 발생하거나 컨버터의 내부소자가 손상될 수 있다. 또한, 차량의 컨버터에서 역파워링 현상이 발생되면 보조배터리(15)에 저장된 에너지는 메인배터리로 이동하여 불필요한 에너지 이동으로 차량의 연비가 저하될 수 있다.
따라서, 2차측 스위칭 회로부(13)의 스위치 양단 중 컨버터 출력단에 연결된 일단의 전압이 2차측 코일(112)에 연결된 타단의 전압보다 높을 경우 제어부(14)가 2차측 스위칭 회로부(13)의 해당 스위치를 제어 즉, 지속적으로 오프시켜 역파워링 현상을 차단할 수 있다.
제어부(14)는 도 1에 도시된 바와 같이, 2차측 스위칭 회로부(13)의 복수의 스위치(131, 132)를 제어하기 위해 증폭부(141), 비교부(142) 및 연산부(미도시)를 포함할 수 있다.
제어부(14)는 2차측 스위칭 회로부(13)의 제1 2차측 스위치(131)에 연결되고, 도면에는 도시되지 않았지만, 2차측 스위칭 회로부(13)의 제2 2차측 스위치(132)에도 연결될 수 있다.
증폭부(141)는 제1 2차측 스위치(131) 및 제2 2차측 스위치(132) 각각의 양단 전압차를 증폭할 수 있다. 예를 들어, 증폭부(141)는 도 1에 도시된 것과 같이 차동증폭기로 구현되는 증폭 회로의 형태를 가질 수 있다. 여기서, 차동증폭기는 반전 입력단과 비반전 입력단의 전압차를 증폭하는 것을 의미한다. 차동증폭기의 반전 입력단에는 트랜지스터의 소스(E_FET S, F_FET S) 단의 전압이 입력되고, 차동증폭기의 비반전 입력단에는 트랜지스터의 드레인(E_FET D, F_FET D) 단의 전압이 입력될 수 있다.
트랜지스터의 드레인(E_FET D, F_FET D)과 소스(E_FET S, F_FET S) 사이의 내부저항은 [mΩ]단위로 매우 작은 값을 갖기 때문에 트랜지스터의 드레인(E_FET D, F_FET D)과 소스(E_FET S, F_FET S) 단에 걸리는 전압은 작을 것이다. 따라서, 제어부(14)는 트랜지스터의 드레인(E_FET D, F_FET D)과 소스(E_FET S, F_FET S) 단에 걸리는 작은 전압을 비교부(142)에 바로 제공할 수 없기 때문에 증폭부(141)을 통해 전압을 증폭시킨 후 증폭된 전압을 비교부(142)에 제공할 수 있다.
비교부(142)는 증폭부(141)에서 증폭된 값과 사전에 설정된 기준값을 비교할 수 있다.
예를 들어, 비교부(142)는 도 1에 도시된 것과 같이 비반전 입력단이 접지된 비교기로 구현되는 회로의 형태를 가질 수 있다. 비교부(142)는 액티브 로우로 동작할 수 있다. 즉, 비교부(142)의 입력단에 기준전압(Vref) 보다 작은 전압이 입력되면 비교부(142)의 출력단은 하이(HIGH)에 해당하는 전압값이 출력될 수 있다. 반대로, 비교부(142)의 입력단에 기준전압(Vref) 보다 큰 전압이 입력되면 비교부(142)의 출력단은 로우(LOW)에 해당하는 전압(0V 또는 접지 레벨)이 출력될 수 있다.
비교부(142)에서 출력되는 신호는 역파워링 발생 여부를 판단할 수 있는 기준 신호(SR PWM Off)가 될 수 있다. 비교부(142)에서 사용되는 기준 전압(Vref)는 스위치(131, 132)의 양단 전압을 증폭한 값과 비교되는 값으로 역파워링을 판단할 수 있는 최소의 값으로 결정될 수 있다. 이상과 같이 구성된 제어부(14)는 다음과 같이 동작할 수 있다.
먼저, 제1 2차측 스위치(131)를 통해 전류의 흐름이 발생하는 루프(N1)의 경우, 제1 2차측 스위치(131)가 온인 경우 제1 2차측 스위치(131)의 소스(S)에서 드레인(D)으로 전류가 흘러야 정파워링이 이루어진다. 만일, 출력단의 전압(보조 배터리의 전압)(Vout)이 제1 2차측 코일(1121)에 유도된 전압보다 큰 경우 제1 2차측 스위치(131)가 온되면 제1 2차측 스위치(131)의 드레인(D)에서 소스(S)로 전류가 흘러 역파워링이 발생한다.
역파워링에 의한 전류 흐름이 발생하게 되면, 제1 2차측 스위치(131)의 드레인(D)과 소스(S) 사이의 내부저항에 의해 제1 2차측 스위치(131)의 드레인(D)과 소스(S) 사이에는 전압이 인가되고, 인가된 전압은 증폭부(141)에 의해 증폭된다. 제1 2차측 스위치(131)의 드레인(D)이 차동 증폭기로 구현된 증폭부(141)의 비반전 입력단과 연결되고 소스(S)가 증폭부(141)의 반전 입력단과 연결되므로, 증폭부(141)의 출력은 양의 값을 갖게 된다. 증폭부(141)에서 출력된 값은 비교부(142)에서 기준 전압(Vref)와 비교되고 증폭부(141)의 출력이 기준 전압(Vref)보다 큰 경우, 액티브 로우(LOW)로 동작하는 비교부(142)는 로우값(0V, 접지레벨)을 출력하게 된다.
다음으로, 제2 2차측 스위치(132)를 통해 전류의 흐름이 발생하는 루프(N2)의 경우, 제2 2차측 스위치(132)가 온인 경우 제2 2차측 스위치(132)의 소스(S)에서 드레인(D)으로 전류가 흘러야 정파워링이 이루어진다. 만일, 출력단의 전압(보조 배터리의 전압)(Vout)이 제1 2차측 코일(1121)에 유도된 전압보다 큰 경우 제2 2차측 스위치(132)가 온되면 제2 2차측 스위치(132)의 드레인(D)에서 소스(S)로 전류가 흘러 역파워링이 발생한다.
역파워링에 의한 전류 흐름이 발생하게 되면, 제2 2차측 스위치(132)의 드레인(D)과 소스(S) 사이의 내부저항에 의해 제2 2차측 스위치(132)의 드레인(D)과 소스(S) 사이에는 전압이 인가되고, 인가된 전압은 증폭부(141)에 의해 증폭된다. 제2 2차측 스위치(132)의 드레인(D)이 차동 증폭기로 구현된 증폭부(141)의 비반전 입력단과 연결되고 소스(S)가 증폭부(141)의 반전 입력단과 연결되므로, 증폭부(141)의 출력은 양의 값을 갖게 된다. 증폭부(141)에서 출력된 값은 비교부(142)에서 기준 전압(Vref)와 비교되고 증폭부(141)의 출력이 기준 전압(Vref)보다 큰 경우, 액티브 로우(LOW)로 동작하는 비교부(142)는 로우값(0V, 접지레벨)을 출력하게 된다.
연산부(미도시)는 1차측 스위칭 회로부(12)를 제어하기 위한 펄스폭 변조 신호에 따라 결정된 2차측 스위칭 회로부(13)의 복수의 스위치(131, 132) 각각에 대한 펄스폭 변조 신호와 비교부(142)의 비교 결과를 기반으로 2차측 스위칭 회로부(13)의 복수의 스위치(131, 132) 각각의 온/오프(단락/개방) 상태를 제어하는 제어 신호(PWM E, PWM F)를 생성할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 연산부의 동작을 더욱 상세하게 설명한다.
도 4은 도 1 내지 도 3에 표시된 각 노드의 신호 파형을 도시한 파형도이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 연산부는 1차측 스위칭 회로부(12)를 제어하기 위한 펄스폭 변조 신호에 따라 결정된 2차측 스위칭 회로부(13)의 제1 2차측 스위치(131) 및 제2 2차측 스위치(132) 각각에 대한 펄스폭 변조 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 연산부는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 1차측 스위칭 회로부(12)의 제1 스위치(121)를 동작하도록 일정한 듀티를 가지는 펄스폭 변조 신호(PWM A)와 1차측 스위칭 회로부(12)의 제4 스위치(124)를 동작하도록 일정한 듀티를 가지는 펄스폭 변조 신호(PWM D)를 OR 게이트에 입력하여 2차측 스위칭 회로부(13)의 제2 2차측 스위치(132)에 대한 펄스폭 변조 신호(PWM F_1)를 생성할 수 있다.
또한, 연산부는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 1차측 스위칭 회로부(12)의 제2 스위치(122)를 동작하도록 일정한 듀티를 가지는 펄스폭 변조 신호(PWM B)와 1차측 스위칭 회로부(12)의 제3 스위치(123)를 동작하도록 일정한 듀티를 가지는 펄스폭 변조 신호(PWM C)를 OR게이트에 입력하여 2차측 스위칭 회로부(13)의 제1 2차측 스위치(131)에 대한 펄스폭 변조 신호(PWM E_1)를 생성할 수 있다. 여기서, OR 게이트는 입력 중 하나 또는 모두가 하이(HIGH)이면 출력은 하이(HIGH)이고, 입력 중 모두가 로우(LOW)이면 출력은 로우(LOW)을 출력하는 것을 의미한다. 따라서, 제1 및 제2 2차측 스위치(131, 132)에 대한 펄스폭 변조 신호(PWM E_1, PWM F_1)는 OR 게이트에 입력되는 각각의 신호 대역을 모두 합한 신호 대역을 가질 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 연산부는 멀티플렉서(MUX: Multiplexer)를 통해 2차측 스위칭 회로부(13)의 제1 2차측 스위치(131) 및 제2 2차측 스위치(132)를 제어하는 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 멀티플렉서(MUX)는 제1 입력단, 제2 입력단 및 변수단을 포함할 수 있다. 제1 입력단에는 제1 2차측 스위치(131) 및 제2 2차측 스위치(132)의 펄스폭 변조 신호(PWM F_1, PWM E_1) 중 하나가 입력되고, 제2 입력단에는 비교부(142)의 비교 결과 즉, 기준 신호(SR PWM Off)가 입력되며, 변수단에는 제1 입력단이 연결되어 입력될 수 있다.
이때, 연산부는 멀티플렉서(MUX)를 이용하여 변수단에 연결된 제1 입력단 즉, 제2 2차측 스위치(132)의 펄스폭 변조 신호(PWM F_1)가 로우값이면 제2 2차측 스위치(132)의 펄스폭 변조 신호(PWM F_1)의 로우값을 그대로 출력하고, 반대로 제2 2차측 스위치(132)의 펄스폭 변조 신호(PWM F_1)가 하이값이면 비교부(142)의 비교 결과 즉, 기준 신호(SR PWM Off)의 반전값을 출력하여 2차측 스위칭 회로부(13)의 제2 2차측 스위치(132)를 제어하는 제어 신호 즉, 펄스폭 변조 신호(PWM F)를 생성할 수 있다.
또한, 연산부는 멀티플렉서를 이용하여 변수단에 연결된 제1 입력단 즉, 제1 2차측 스위치(131)의 펄스폭 변조 신호(PWM E_1)가 로우값이면 제1 2차측 스위치(131)의 펄스폭 변조 신호(PWM E_1)의 로우값을 그대로 출력하고, 반대로 제1 2차측 스위치(131)의 펄스폭 변조 신호(PWM E_1)가 하이값이면 비교부(142)의 비교 결과 즉, 기준 신호(SR PWM Off)의 반전값을 출력하여 2차측 스위칭 회로부(13)의 제1 2차측 스위치(131)를 제어하는 제어 신호 즉, 펄스폭 변조 신호(PWM E)를 생성할 수 있다.
여기서, 2차측 스위칭 회로부(13)의 제1 및 제2 2차측 스위치(131, 132)를 제어하는 제어 신호 즉, 펄스폭 변조 신호(PWM E, PWM F)는 비교부(142)의 비교 결과 즉, 기준 신호(SR PWM Off)의 동작 상태에 의해 결정될 수 있다.
2차측 스위칭 회로부(13)의 제1 및 제2 2차측 스위치(131, 132)를 제어하는 제어 신호(PWM E, PWM F)는 비교부(142)의 기준 신호(SR PWM Off)가 로우값이면 2차측 스위칭 회로부(13)의 제1 및 제2 2차측 스위치(131, 132) 각각에 대한 펄스폭 변조 신호(PWM E_1, PWM F_1)를 스위치 제어 신호로 활용하여 제1 및 제2 2차측 스위치(131, 132)를 동작시킬 수 있다.
반대로, 2차측 스위칭 회로부(13)의 제1 및 제2 2차측 스위치(131, 132)를 제어하는 제어 신호(PWM E, PWM F)는 비교부(142)의 기준 신호(SR PWM Off)가 하이값이면 2차측 스위칭 회로부(13)의 제1 2차측 스위치(131) 및 제2 2차측 스위치(132)를 지속적으로 오프시켜 에너지 역파워링을 차단시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태는 컨버터의 2차측 스위칭 회로부를 이용하여 에너지 역파워링 현상을 차단함으로써 불필요한 에너지 흐름을 방지하여 보조배터리의 내구를 보호하고, 컨버터의 내부소자를 보호할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시형태는 차량의 컨버터 제어에 적용되는 경우, 별도의 하드웨어 추가 없이 에너지 역파워링 현상을 차단함으로써 제품 원가를 절감할 수 있고, 다이오드 대신 2차측 스위칭 회로부로 구성됨으로써 기존 대비 저부하 에너지의 효율이 향상되어 차량 주행 연비를 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 직류-직류 컨버터 시스템 11: 변압기
12: 1차측 스위치 13: 2차측 스위치
14: 제어부 15: 보조배터리
16: 부하 111: 1차측 코일
112: 2차측 코일 121: 제1 스위치
122: 제2 스위치 123: 제3 스위치
124: 제4 스위치 131: 제1 2차측 스위치
132: 제2 2차측 스위치 141: 증폭부
142: 비교부 1121: 제1 2차측 코일
1122: 제2 2차측 코일

Claims (11)

  1. 입력단과 출력단 사이에 구비된 변압기;
    상기 입력단의 전압을 교류의 형태로 변환하여 상기 변압기의 1차측 코일에 제공하는 1차측 스위칭 회로부;
    상기 변압기의 2차측 코일에 유도되는 전압을 직류로 변환하여 상기 출력단에 제공하도록 마련된 복수의 스위치를 포함하는 2차측 스위칭 회로부; 및
    상기 복수의 스위치 각각의 양단 전압에 기반하여 상기 복수의 스위치의 단락/개방 상태를 제어하는 제어부;를 포함하는 직류-직류 컨버터 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 변압기는 제1 2차측 코일 및 제2 2차측 코일을 포함하며,
    상기 2차측 스위칭 회로부는, 상기 제1 2차측 코일과 상기 출력단 사이에 전류 루프를 형성하는 제1 2차측 스위치와 상기 제2 2차측 코일과 상기 출력단 사이에 전류 루프를 형성하는 제2 2차측 스위치를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 2차측 코일과 상기 제2 2차측 코일에서 유도된 전압을 상호 반대 위상으로 상기 출력단 측에 제공하도록 상기 제1 및 제2 2차측 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 2차측 스위치에 의해 형성된 전류 루프에서 상기 출력단으로 부의 방향의 전류가 흐르는 경우 상기 제1 2차측 스위치를 지속적으로 개방시키고, 상기 제2 2차측 스위치에 의해 형성된 전류 루프에서 상기 출력단으로 부의 방향의 전류가 흐르는 경우 상기 제2 2차측 스위치를 지속적으로 개방시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 1차측 스위치 및 제2 1차측 스위치 각각의 양단 전압차와 사전에 설정된 기준값을 비교하는 비교부;를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 비교부의 비교 결과 상기 양단 전압차가 사전에 설정된 기준값보다 큰 경우 상기 제1 1차측 스위치 및 제2 1차측 스위치를 지속적으로 개방시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 1차측 스위칭 회로부를 제어하기 위한 펄스폭 변조 신호에 따라 결정된 상기 제1 2차측 스위치 및 상기 제2 2차측 스위치의 펄스폭 변조 신호와 상기 비교부의 비교 결과를 기반으로 상기 2차측 스위칭 회로부의 상기 1 2차측 스위치 및 상기 제2 2차측 스위치 각각의 단락/개방 상태를 제어하는 제어 신호를 생성하는 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 제1 2차측 스위치 및 상기 제2 2차측 스위치의 펄스폭 변조 신호 중 하나가 입력되는 제1 입력단, 상기 비교부의 비교 결과가 입력되는 제2 입력단, 상기 제1 입력단과 연결된 변수단을 갖는 멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 시스템.
  7. 입력단과 출력단 사이에 구비되며 상기 입력단에 연결된 1차측 코일과 상기 출력단에 각각 연결된 제1 2차측 코일 및 제2 2차측 코일을 갖는 변압기;
    상기 입력단의 전압을 교류의 형태로 변환하여 상기 변압기의 1차측 코일에 제공하는 1차측 스위칭 회로부;
    상기 제1 2차측 코일과 상기 출력단 사이에 전류 루프를 형성하는 제1 2차측 스위치와 상기 제2 2차측 코일과 상기 출력단 사이에 전류 루프를 형성하는 제2 2차측 스위치를 포함하는 2차측 스위칭 회로부; 및
    상기 복수의 전류 루프에 흐르는 전류의 방향에 기반하여 상기 제1 2차측 스위치 및 상기 제2 2차측 스위치의 개방/단락 상태를 제어하는 제어부;를 포함하는 직류-직류 컨버터 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 2차측 스위치에 의해 형성된 전류 루프에서 상기 출력단으로 부의 방향의 전류가 흐르는 경우 상기 제1 2차측 스위치를 지속적으로 개방시키고, 상기 제2 2차측 스위치에 의해 형성된 전류 루프에서 상기 출력단으로 부의 방향의 전류가 흐르는 경우 상기 제2 2차측 스위치를 지속적으로 개방시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 1차측 스위치 및 제2 1차측 스위치 각각의 양단 전압차와 사전에 설정된 기준값을 비교하는 비교부;를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 비교부의 비교 결과 상기 양단 전압차가 사전에 설정된 기준값보다 큰 경우 상기 제1 1차측 스위치 및 제2 1차측 스위치를 지속적으로 개방시키는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 1차측 스위칭 회로부를 제어하기 위한 펄스폭 변조 신호에 따라 결정된 상기 제1 2차측 스위치 및 상기 제2 2차측 스위치의 펄스폭 변조 신호와 상기 비교부의 비교 결과를 기반으로 상기 2차측 스위칭 회로부의 상기 1 2차측 스위치 및 상기 제2 2차측 스위치 각각의 단락/개방 상태를 제어하는 제어 신호를 생성하는 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 제1 2차측 스위치 및 상기 제2 2차측 스위치의 펄스폭 변조 신호 중 하나가 입력되는 제1 입력단, 상기 비교부의 비교 결과가 입력되는 제2 입력단, 상기 제1 입력단과 연결된 변수단을 갖는 멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류-직류 컨버터 시스템.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030067794A1 (en) * 2001-10-09 2003-04-10 Boylan Jeffrey John Synchronous rectifier controller
KR20110072013A (ko) 2009-12-22 2011-06-29 현대모비스 주식회사 양방향 컨버터 제어 방법
US20150023062A1 (en) * 2012-02-17 2015-01-22 Mitsumi Electric Co., Ltd. Switching power supply device

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101141095B (zh) * 2006-09-06 2013-11-06 台达电子工业股份有限公司 具有反向电流抑制器的同步整流顺向转换器
JP5463759B2 (ja) 2008-10-24 2014-04-09 富士電機株式会社 スイッチング電源装置およびスイッチング電源制御回路
US8526202B2 (en) 2009-10-22 2013-09-03 Bcd Semiconductor Manufacturing Limited System and method for synchronous rectifier
US9356535B2 (en) * 2013-08-14 2016-05-31 Stmicroelectronics S.R.L. Control method for rectifier of switching converters
CN203775025U (zh) * 2014-04-22 2014-08-13 成都芯源系统有限公司 一种功率因数校正电路及其控制电路
ITUB20153819A1 (it) * 2015-09-23 2017-03-23 St Microelectronics Srl Circuito di pilotaggio per switch raddrizzatori sincroni in convertitori risonanti, convertitore e procedimento corrispondenti
KR101947858B1 (ko) 2015-11-26 2019-04-23 현대자동차주식회사 컨버터 제어방법 및 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030067794A1 (en) * 2001-10-09 2003-04-10 Boylan Jeffrey John Synchronous rectifier controller
KR20110072013A (ko) 2009-12-22 2011-06-29 현대모비스 주식회사 양방향 컨버터 제어 방법
US20150023062A1 (en) * 2012-02-17 2015-01-22 Mitsumi Electric Co., Ltd. Switching power supply device

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