KR20190058177A - Self resonant-reset forward dc-to-dc converter - Google Patents

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KR20190058177A KR1020170155914A KR20170155914A KR20190058177A KR 20190058177 A KR20190058177 A KR 20190058177A KR 1020170155914 A KR1020170155914 A KR 1020170155914A KR 20170155914 A KR20170155914 A KR 20170155914A KR 20190058177 A KR20190058177 A KR 20190058177A
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(주)에이앤디
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Abstract

A self resonant-reset forwarding DC-DC converter comprises: a transformer unit provided with a first main winding (Lp) and a first and a second sub-winding (Ls1, Ls2); an input unit connecting input voltage to one end of the first main winding; a switch unit connected between the other end of the main winding and the ground; a diode rectification unit in which an anode of a first forward diode (D1) is connected to one end of the first sub winding (Ls1), the other end of the first sub winding (LS1) is connected to an anode of a second free wheeling diode (D2), a cathode of the first forward diode is connected to the anode of the second free wheeling diode, an anode of a second forward diode (D3) is connected to one end of the second sub winding (Ls2), the other end of the second sub winding (Ls2) is connected to an anode of a second free wheeling diode (D4), a cathode of the second forward diode is connected to the anode of the second free wheeling diode, and the anode of the first free wheeling diode (D2) is connected to a cathode of the second free wheeling diode (D4); and an output unit outputting voltage between the cathode of the first free wheeling diode (D2) and the anode of the second free wheeling diode (D4). The present invention is advantageous in a high speed high frequency operation, has low ripple and noise properties and enhances voltage conversion efficiency.

Description

셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기{SELF RESONANT-RESET FORWARD DC-TO-DC CONVERTER}[0001] SELF RESONANT-RESET FORWARD DC-TO-DC CONVERTER [0002] BACKGROUND OF THE INVENTION [

본 발명은 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기에 관한 것이다.The present invention relates to a self-resonant-reset forward DC-DC converter.

도 1은 종래의 DC/DC(DC to DC) 컨버터(10)의 회로 다이어그램을 예시한 것이다. DC/DC(DC to DC) 컨버터(10)는 변압기(13) 및 변압기(13)의 일차 권선(primary winding)에 직렬로 연결된 스위치(SW)를 포함한다. 제어 신호(12)는 스위치(SW)를 제어하여 DC/DC 컨버터(10)의 출력 전압을 제어한다. 제어신호(12)는 스위치(SW)를 켜서 변압기(13)의 일차 권선을 전력 공급원(예를 들어 DC 전압(VDC))에 연결할 수 있고, 이로 인하여 일차 전류(Ip)(primary current)는 변압기(13)의 일차 권선을 통하여 흐른다. 따라서, 이차전류(Is)(secondary current)는 변압기(13)의 이차 권선(secondary winding)을 통하여 흐르고 그리고 인덕터Figure 1 illustrates a circuit diagram of a conventional DC / DC (DC to DC) converter 10. The DC to DC converter 10 includes a transformer 13 and a switch SW connected in series to the primary winding of the transformer 13. The control signal 12 controls the output voltage of the DC / DC converter 10 by controlling the switch SW. The control signal 12 may turn on the switch SW to connect the primary winding of the transformer 13 to a power source (e.g., a DC voltage VDC), which causes the primary current Ip (13). Thus, the secondary current Is flows through the secondary winding of the transformer 13,

(L)를 통하여 DC/DC 컨버터(10)의 출력 단자로 흐른다. (L) to the output terminal of the DC / DC converter (10).

한편, 인덕터(L)는 자기 에너지(magnetic energy)를 저장한다. 제어 신호(12)는 또한 스위치(SW)를 꺼 전력 공급원으로부터 일차 권선을 분리하고, 이로 인하여 일차 전류(Ip)는 흐르지 않게 된다. 한편, 인덕터(L)는 자기 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 전력을 DC/DC 컨버터의 출력 단자로 방전시킨다. 제어 신호(12)는 스위치(SW)의 듀티 사이클을 증가시킴으로써 DC/DC 컨버터(10)의 출력을 증가시키거나 또는 스위치(SW)의 듀티 사이클을 감소시킴으로써 DC/DC 컨버터(10)의 출력을 감소시킬 수 있다. DC/DC 컨버터(10)에서, 제어 신호(12)는 일정 주파수에서 스위치(SW)를 켠다. On the other hand, the inductor L stores magnetic energy. The control signal 12 also turns off the switch SW to disconnect the primary winding from the power supply source, thereby causing no primary current Ip to flow. Meanwhile, the inductor L converts the magnetic energy into electric energy, and discharges the electric power to the output terminal of the DC / DC converter. The control signal 12 is used to control the output of the DC / DC converter 10 by increasing the output of the DC / DC converter 10 by decreasing the duty cycle of the switch SW or by decreasing the duty cycle of the switch SW . In the DC / DC converter 10, the control signal 12 turns on the switch SW at a constant frequency.

다른 한편으로, 만약 DC/DC 컨버터(10)가 큰 부하(heavy load)에 전력을 공급한다면, 제어 신호(12)는 DC/DC 컨버터(10)가 큰 부하에 충분한 전력을 제공하도록 하기 위하여 스위치(SW)의 듀티 사이클(duty cycle)을 증가시킬 수 있다. 한편, DC/DC 컨버터(10)가 작은 부하에 전력을 공급한다면, 제어 신호(12)는 스위치(SW)의 듀티 사이클을 감소시킬 수 있다. On the other hand, if the DC / DC converter 10 is supplying a heavy load, the control signal 12 is supplied to the DC / DC converter 10, The duty cycle of the switch SW can be increased. On the other hand, if the DC / DC converter 10 supplies power to a small load, the control signal 12 can reduce the duty cycle of the switch SW.

본 발명의 목적은 높은 주파수에서 동작하며, 작은 리플(ripple)과 노이즈 전압을 출력하는 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a self-resonant-reset forward DC-DC converter that operates at a high frequency and outputs a small ripple and noise voltage.

본 발명에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기는 제1 주권선(Lp)과 제1, 2 부권선(Ls1, Ls2)을 구비하는 트랜스포머부; 상기 제1 주권선의 일단에 입력전압을 연결하는 입력부; 상기 제1 주권선의 타단과 접지 사이에 연결되는 스위치부; 상기 제1 부권선(Ls1)의 일단에 제1 포워드 다이오드(D1)의 애노드와 연결되고, 상기 제1 부권선(Ls1)의 타단이 제2 프리휠링 다이오드(D2)의 애노드에 연결되며, 상기 제1 포워드 다이오드의 캐소드와 상기 제2 프리휠링 다이오드의 애노드가 서로 연결되고, 상기 제2 부권선(Ls2)의 일단에 제2 포워드 다이오드(D3)의 애노드와 연결되고, 상기 제2 부권선(Ls2)의 타단이 제2 프리휠링 다이오드(D4)의 애노드에 연결되며, 상기 제2 포워드 다이오드의 캐소드와 상기 제2 프리휠링 다이오드의 애노드가 서로 연결되고, 상기 제1 플리휠링 다이오드(D2)의 애노드와 상기 제2 플리휠링 다이오드(D4)의 캐소드가 서로 연결되어 구비된 다이오드 정류부; 및 상기 제1 플리휠링 다이오드(D2)의 캐소드에와 상기 제2 플리휠링 다이오드(D4)의 애노드 사이의 전압을 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.The self-resonant-reset forward DC-DC converter according to the present invention includes a transformer unit having a first main winding (Lp) and first and second winding (Ls1, Ls2); An input unit for connecting an input voltage to one end of the first main winding line; A switch unit connected between the other end of the first main winding wire and the ground; The other end of the first sub winding line Ls1 is connected to the anode of the second freewheeling diode D2 and the other end of the first sub winding line Ls1 is connected to the anode of the first forward diode D1 at one end of the first sub- The cathode of the first forward diode and the anode of the second freewheeling diode are connected to each other and the anode of the second forward diode D3 is connected to one end of the second sub winding Ls2, The cathode of the second forward diode and the anode of the second freewheeling diode are connected to each other and the other end of the first freewheeling diode D2 is connected to the anode of the second freewheeling diode D2. A diode rectifying unit having an anode and a cathode of the second flywheeling diode D4 connected to each other; And an output unit for outputting a voltage between a cathode of the first flywheeling diode D2 and an anode of the second flywheeling diode D4.

또한, 본 발명에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기는 상기 제1 포워드 다이오드(D1)의 애노드와 캐소드 사이에 서로 직렬연결된 제1 스누버저항과 제1 스누버 캐패시터가 병렬연결되며, 상기 제2 포워드 다이오드(D3)의 애노드와 캐소드 사이에 서로 직렬연결된 제3 스누버저항과 제3 스누버 캐패시터가 병렬연결되어 구비된 스누버부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the self-resonant-reset forward DC-DC converter according to the present invention, a first snubber resistor and a first snubber capacitor are connected in parallel between the anode and the cathode of the first forward diode (D1) And a snubber unit having a third snubber resistor and a third snubber capacitor connected in parallel between the anode and the cathode of the second forward diode D3 and connected in series to each other.

또한, 본 발명에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기는 상기 스누버부는 상기 제1 프리휠링 다이오드(D2)의 애노드와 캐소드 사이에 서로 직렬연결된 제2 스누버저항과 제2 스누버 캐패시터가 병렬연결되고, 상기 제2 프리휠링 다이오드(D4)의 애노드와 캐소드 사이에 서로 직렬연결된 제4 스누버저항과 제4 스누버 캐패시터가 병렬연결되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the self-resonant-reset forward DC-DC converter according to the present invention, the snubber section includes a second snubber resistor and a second snubber capacitor, which are connected in series between the anode and the cathode of the first freewheeling diode (D2) And a fourth snubber resistor and a fourth snubber capacitor connected in parallel between the anode of the second freewheeling diode and the cathode of the second freewheeling diode are connected in parallel.

또한, 본 발명에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기는 상기 출력부는 인덕터와 커패시터로 이뤄진 저역통과필터가 더 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.In the self-resonant-reset forward DC-DC converter according to the present invention, the output unit may further include a low-pass filter formed of an inductor and a capacitor.

또한, 본 발명에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기는 상기 스위치부는 상기 출력부의 출력 전압을 피드백 받아 생성한 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 신호로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the self-resonant-reset forward DC-DC converter according to the present invention, the switch unit controls the output voltage of the output unit by a pulse width modulation (PWM) signal generated by feedback.

또한, 본 발명에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기는 상기 제1, 2 포워드 다이오드(D1, D3) 및 상기 제1, 2 프리휠링 다이오드(D2, D4)는 모두 쇼트키 다이오드인 것을 특징으로 할 수 있다.The self-resonant-reset forward DC-DC converter according to the present invention is characterized in that the first and second forward diodes D1 and D3 and the first and second freewheeling diodes D2 and D4 are Schottky diodes .

본 발명에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기는 병렬 다이오드 정류기 형식을 구성하면서도, 더욱이 해당 다이오드를 쇼트키 다이오드를 사용함으로써, 고속 고주파 동작에서 유리하며, 낮은 리플(ripple) 및 노이즈 특성을 보이며, 전압 전환 효율을 높일 수 있다. 또한 포워딩 다이오드 뿐만 아니라 플리휠링 다이오드에도 병렬로 스누버를 위한 회로를 연결하여 보다 효과적으로 출력 진동(output ringing) 현상을 감소시킬 수 있다.The self-resonant-reset forward DC-DC converter according to the present invention constitutes a parallel diode rectifier type, and further, by using a Schottky diode as the diode, it is advantageous in high-speed high frequency operation, exhibits low ripple and noise characteristics , The voltage conversion efficiency can be increased. It is also possible to reduce the output ringing effect more effectively by connecting the circuit for the snubber in parallel to the forwarding diode as well as the flywheeling diode.

도 1은 종래기술의 직류-직류 변환기의 회로 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기를 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기의 입력 전압을 나타낸 도면이다.
도 3b는 본 발명에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기의 스위치 게이트 전압을 나타낸 도면이다.
도 3c는 본 발명에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기의 스위치 드레인 전압을 나타낸 도면이다.
도 3d는 본 발명에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기의 다이오드 정류부 출력 전압을 나타낸 도면이다.
도 3e는 본 발명에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기의 출력 전압 및 출력 전압의 리플 및 노이즈를 나타낸 도면이다.1 is a circuit diagram of a prior art DC-DC converter.
2 is a view showing a self resonance-reset forward DC-DC converter according to the present invention.
3A shows the input voltage of the self-resonant-reset forward DC-DC converter according to the present invention.
FIG. 3B is a diagram showing the switch gate voltage of the self resonance-reset forward DC-DC converter according to the present invention.
3C is a diagram showing the switch drain voltage of the self resonance-reset forward DC-DC converter according to the present invention.
FIG. 3D is a diagram showing the output voltage of the diode rectifier of the self-resonant-reset forward DC-DC converter according to the present invention.
FIG. 3E is a diagram illustrating the ripple and noise of the output voltage and the output voltage of the self-resonant-reset forward DC-DC converter according to the present invention.

본 발명의 실시 형태에 대한 참조가 아래에서 상세하게 만들어질 것이다. 본 발명은 이러한 실시 형태와 함께 기술되는 한편, 이러한 실시 형태로 본 발명이 제한되는 것으로 의도된 것이 아님이 이해될 것이다. 이와 반대로, 본 발명은 첨부된 청구 범위에 의하여 규정된 본 발명의 기술적 사상 및 범위에 포함될 수 있는 대안 발명, 변형 발명 및 등가 발명을 포함하는 것으로 의도된다.Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention. While the invention will be described in conjunction with such embodiments, it will be understood that they are not intended to limit the invention to these embodiments. On the contrary, the invention is intended to cover alternatives, modifications and equivalents as may be included within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

추가로 본 발명의 아래의 상세한 설명에서, 수많은 상세한 사항들이 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위하여 개시될 것이다. 그러나 본 발명은 이러한 특정한 상세한 사항이 없이도 실시될 수 있는 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인지될 것이다. 다른 한편으로, 공지된 방법, 절차, 구성요소 및 회로가 본 발명의 특징을 불필요하게 모호하게 만들지 않도록 하기 위하여 상세하게 기술되지 않을 것이다.In the following detailed description of the present invention, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be appreciated by those of ordinary skill in the art that the present invention may be practiced without these specific details. On the other hand, well-known methods, procedures, components and circuits will not be described in detail in order not to unnecessarily obscure the features of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a self resonance-reset forward DC-DC converter according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기는 트랜스포머부(100), 스위치부(200), 다이오드정류부 및 스누버부(300), 출력부(400), 및 입력부(500)을 포함한다.2, a self-resonant-reset forward DC-DC converter according to the present invention includes a transformer unit 100, a switch unit 200, a diode rectifier unit and a snooper unit 300, an output unit 400, 500).

상기 트랜스포머부(100)은 제1 주권선(Lp) 및 제1, 2 부권선(Ls1, Ls2)을 구비할 수 있으며, 입력측과 출력측 사이에 위치하여 양측을 분리한다. 상기 트랜스포머부(100)는 상기 제1 주권선(Lp)에 흐르는 전류에 의한 발생한 자기력을 이용하여 상기 제1, 2 부권선(Ls1, Ls2)에 유도 전류를 일으키게 되고 그에 따라 상기 제1, 2 부권선(Ls1, Ls2)에 유도 전압을 발생시킨다.The transformer unit 100 may include a first main winding Lp and first and second winding Ls1 and Ls2 and is disposed between the input side and the output side to separate the two sides. The transformer unit 100 generates induced currents in the first and second sub-windings Ls1 and Ls2 by using the magnetic force generated by the current flowing in the first main winding line Lp, And induction voltages are generated in the sub-windings Ls1 and Ls2.

상기 스위치부(200)는 상기 제1 주권선(Lp)의 타단과 접지 사이에 연결되는데, 통상적인 스위칭 소자인 보통 산화막 반도체 전기장 효과 트랜지스터(M1)을 사용할 수 있다. 상기 스위치부(200)의 해당 트랜지스터(M1)는 게이트를 통하여 상기 출력부(400)의 출력 전압을 피드백 받아 생성한 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 신호로 입력하여 스위칭을 제어함에 따라, 상기 제1 주권선(Lp)를 통하여 흐르는 전류를 제어한다. 상기 스위치부(200)의 해당 트랜지스터(M1)의 소오스는 접지에 연결되며, 드래인은 상기 제1 주권선(Lp)의 타단에 연결될 수 있다.The switch unit 200 is connected between the other terminal of the first main winding line Lp and the ground, and a normal oxide semiconductor field effect transistor M1, which is a typical switching device, may be used. The transistor M1 of the switch unit 200 receives the output voltage of the output unit 400 through a gate thereof as a feedback pulse width modulation signal to control switching, And controls the current flowing through the one main winding line (Lp). The source of the transistor M1 of the switch unit 200 may be connected to the ground and the drain may be connected to the other end of the first main winding line Lp.

상기 다이오드정류부 및 스누버부(300)는 다이오드정류부(diode rectifier)와 스누버부(snubber)를 구비한다.The diode rectifier and snubbers 300 include a diode rectifier and a snubber.

상기 다이오드정류부는 상기 트랜스포머부(100)에 의해 발생되는 상기 제1, 2 부권선(Ls1, Ls2)의 유도 전압을 순방향으로만 전류를 흐르게 하는 정류 작용을 하는 것으로, 직렬 다이오드 정류회로(serial diode rectifier) 형식으로 구성한다. 상기 다이오드정류부는 상기 제1, 2 부권선(Ls1, Ls2)에 연결되는데, 상기 제1 부권선(Ls1)에 연결되는 부분의 회로 구조(topology)와 상기 제2 부권선(Ls2)에 연결되는 부분의 회로 구조(topology)가 완전히 동일하다. 이는 트랜스포머의 동작에서 출력쪽의 동작 전압 범위 매우 넓은 경우, 정류를 위한 다이오드의 역전압(reverse voltage)를 넘게되어 브레이크다운(breakdown) 조건이 될 수 있으므로, 이를 방지하고자 제1, 2 부권선(Ls1, Ls2)를 나눠 출력전압을 각각 분배 받도록하여 해당 출력측의 전압 동작 범위를 낮출 수 있도록 하기 위한 것이다.The diode rectifying part performs a rectifying operation for flowing a current only in a forward direction with respect to an induced voltage of the first and second sub-windings Ls1 and Ls2 generated by the transformer part 100. A serial diode rectifier rectifier. The diode rectification part is connected to the first and second sub-windings Ls1 and Ls2 and is connected to the first sub-winding Ls1 and the second sub-winding Ls2, The topology of the part is completely the same. This is because when the operating voltage range of the output side is very wide in the operation of the transformer, the reverse voltage of the diode for rectification may be exceeded, which may cause a breakdown condition. Therefore, Ls1 and Ls2 to divide the output voltage so as to lower the voltage operating range of the output side.

상기 다이오드정류부는 상기 제1 부권선(Ls1)의 일단에 제1 포워드 다이오드(D1)의 애노드와 연결되고, 상기 제1 부권선(Ls1)의 타단이 제2 프리휠링 다이오드(D2)의 애노드에 연결되며, 상기 제1 포워드 다이오드의 캐소드와 상기 제2 프리휠링 다이오드의 애노드가 서로 연결되고, 상기 제2 부권선(Ls2)의 일단에 제2 포워드 다이오드(D3)의 애노드와 연결되고, 상기 제2 부권선(Ls2)의 타단이 제2 프리휠링 다이오드(D4)의 애노드에 연결되며, 상기 제2 포워드 다이오드의 캐소드와 상기 제2 프리휠링 다이오드의 애노드가 서로 연결되고, 상기 제1 플리휠링 다이오드(D2)의 애노드와 상기 제2 플리휠링 다이오드(D4)의 캐소드가 서로 연결되어 구비될 수 있다.The diode rectification part is connected to the anode of the first forward diode D1 at one end of the first sub winding line Ls1 and the other end of the first sub winding line Ls1 is connected to the anode of the second freewheeling diode D2 The cathode of the first forward diode and the anode of the second freewheeling diode are connected to each other and the anode of the second forward diode D3 is connected to one end of the second sub winding Ls2, The other end of the two-winding wire Ls2 is connected to the anode of the second freewheeling diode D4, the cathode of the second forward diode and the anode of the second freewheeling diode are connected to each other, An anode of the second flywheeling diode D2 and a cathode of the second flywheeling diode D4 may be connected to each other.

상기 제1, 2 포워드 다이오드(D1, D3) 및 상기 제1, 2 프리휠링 다이오드(D2, D4)는 모두 쇼트키 다이오드(Schottky diode)를 사용할 수 있는데, 쇼트키 다이오드는 포워딩 강하 전압(forward voltage drop)이 매우 낮고, 스위칭 복귀 시간(switching revocery time)이 짧아 높은 주파수에서 동작이 가능하고, 낮은 리플(ripple)과 노이즈 특성을 가지며, 높은 변환 효율을 가지는 장점이 있다.The first and second forward diodes D1 and D3 and the first and second freewheeling diodes D2 and D4 may all be Schottky diodes, drop is very low and the switching revocery time is short so that it can operate at a high frequency and has low ripple and noise characteristics and has a high conversion efficiency.

상기 스누버부는 변환동작이 꺼졌을 때 발생할 수 있는 고주파수 출력 진동(High frequency output ringing)을 감소시키는 것으로, 커패시터에 저장된 에너지를 저항에서 소모하는 방식을 취할 수 있다.The snubber section reduces the high frequency output ringing that can occur when the conversion operation is turned off, and can take a form in which the energy stored in the capacitor is consumed in the resistor.

상기 스누버부는 상기 제1 포워드 다이오드(D1)의 애노드와 캐소드 사이에 서로 직렬연결된 제1 스누버저항(Rsnb1)과 제1 스누버 캐패시터(Csnb1)가 병렬연결되며, 상기 제2 포워드 다이오드(D3)의 애노드와 캐소드 사이에 서로 직렬연결된 제3 스누버저항(Rsnb3)과 제3 스누버 캐패시터(Csnb3)가 병렬연결되어 구비될 수 있다. 또한, 상기 스누버부는 고주파수 출력 진동(High frequency output ringing) 특성을 더욱 향상시키기 위하여, 추가적으로, 상기 제1 프리휠링 다이오드(D2)의 애노드와 캐소드 사이에 서로 직렬연결된 제2 스누버저항(Rsnb2)과 제2 스누버 캐패시터(Csnb2)가 병렬연결되고, 상기 제2 프리휠링 다이오드(D4)의 애노드와 캐소드 사이에 서로 직렬연결된 제4 스누버 저항(Rsnb4)과 제4 스누버 캐패시터(Csnb4)가 병렬연결되는 것을 더 구비될 수도 있다. The snubber unit includes a first snubber resistor Rsnb1 and a first snubber capacitor Csnb1 connected in parallel between the anode and the cathode of the first forward diode D1 and the second forward diode D3 A third snubber resistor Rsnb3 and a third snubber capacitor Csnb3, which are connected in series between the anode and the cathode, may be connected in parallel. In addition, the snubber section may further include a second snubber resistor Rsnb2 connected in series between the anode and the cathode of the first freewheeling diode D2 to further improve the high frequency output ringing characteristic, And a fourth snubber capacitor Csnb4 and a fourth snubber capacitor Csnb4 connected in series between the anode and the cathode of the second freewheeling diode D4 are connected in parallel, And may be further connected in parallel.

상기 출력부(400)는 상기 제1 플리휠링 다이오드(D2)의 캐소드에와 상기 제2 플리휠링 다이오드(D4)의 애노드 사이의 전압을 출력신호로 출력한다. 상기 출력부(400)는 인덕터와 커패시터로 이뤄진 저역통과필터(Low Pass Filter)가 더 구비할 수도 있다. 상기 출력부(400)은 저역통과필터(Low Pass Filter)를 통하여 리플(Ripple)이나 노이즈 또는 전자파 간선 및 장애를 감소시켜 출력전압을 안정화시킬 수 있다. 보다 구체적으로 상기 출력부(400)에는 2단으로 저역통과필터(Low Pass Filter)가 구비되는데, 상기 제2 플리휠링 다이오드(D4)의 캐소드가 제2 인덕터(L2)의 일단과 연결되고 타단은 접지에 연결되며, 접지와 상기 제1 플리휠링 다이오드(D2)의 애노드 사이에 제2 캐패시터(C2)가 연결되어 구성되고, 또 다시 상기 제1 플리휠링 다이오드(D2)의 애노드가 제3 인덕터(L3)의 일단과 연결되고 타단은 출력접압(Vout)에 연결되며, 상기 출력전압(Vout)과 접지 사이에 제3 커패시터(C3)가 연결되어 구성될 수 있다.The output unit 400 outputs the voltage between the cathode of the first flywheeling diode D2 and the anode of the second flywheel diode D4 as an output signal. The output unit 400 may further include a low pass filter including an inductor and a capacitor. The output unit 400 can reduce ripple, noise, or electromagnetic interference and obstacles through a low pass filter to stabilize the output voltage. More specifically, the output unit 400 is provided with a low pass filter in two stages. The cathode of the second flywheeling diode D4 is connected to one end of the second inductor L2, A second capacitor C2 is connected between the ground and the anode of the first flywheeling diode D2 and the anode of the first flywheel diode D2 is connected to the third inductor L3 and the other end is connected to the output voltage Vout and the third capacitor C3 is connected between the output voltage Vout and the ground.

상기 입력부(500)는 상기 제1 주권선(Lp)의 일단에 입력전압을 연결하는 것으로 입력전압을 연결하는 과정에서 리플(Ripple)이나 노이즈 또는 전자파 간선 및 장애를 감소시킬 수 있는 저역통과필터(Low Pass Filter)를 더 구비할 수도 있다. 상기 저역통과필터는 입력신호(Vin)에 일단이 연결되고 타단이 상기 제1 주권선(Lp)의 일단에 연결된 제1 인덕터(L1) 및 상기 제1 주권선(Lp)의 일단과 접지 사이에 제1 커패시터(C1)을 연결하여 구성할 수 있다.The input unit 500 connects an input voltage to one end of the first main signal line Lp. The input unit 500 includes a low pass filter (hereinafter, referred to as " low pass filter ") that can reduce ripples, noise, A low pass filter) may be further provided. The low pass filter includes a first inductor L1 whose one end is connected to the input signal Vin and the other end is connected to one end of the first main signal line Lp and a second inductor L1 connected between one end of the first main signal line Lp and the ground And the first capacitor C1 may be connected.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기의 입력 전압을 나타낸 도면이다.3A is a diagram illustrating input voltages of a self-resonant-reset forward DC-DC converter according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기의 스위치 게이트 전압을 나타낸 도면이다.FIG. 3B is a diagram illustrating switch gate voltages of a self-resonant-reset forward DC-DC converter according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기의 스위치 드레인 전압을 나타낸 도면이다.3C is a diagram illustrating a switch drain voltage of a self-resonant-reset forward DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기의 다이오드 정류부 출력 전압을 나타낸 도면이다.FIG. 3D is a diagram showing an output voltage of a diode rectifier of a self-resonance-reset forward DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

도 3e는 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기의 출력 전압 및 출력 전압의 리플 및 노이즈를 나타낸 도면이다.FIG. 3E is a diagram illustrating the ripple and noise of the output voltage and the output voltage of the self-resonant-reset forward DC-DC converter according to the embodiment of the present invention.

도 3a 내지 3e를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기는 다음과 같이 동작할 수 있다.3A to 3E, a self-resonant-reset forward DC-DC converter according to an embodiment of the present invention can operate as follows.

우선 본 발명의 일실시예에 따른 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기에서, 상기 입력부(500)는, 도 3a와 같이, 입력전압으로 270 V 직류 전압을 입력하면서, 상기 스위치부(200)는, 도 3b와 같이, 해당 트랜지스터의 게이트로 펄스 폭 변조 신호를 입력한다. 그에 따라 상기 스위치부(200)의 해당 트랜지스터의 드레인 전압이, 도 3c와 같이, 출력되며, 그에 따라 상기 다이오드정류부(300)에서, 도 3d와 같이, 정류된 출력신호가 발생되고, 이후 최종적인 출력부(400)에서 48 V 직류 전압인 변환된 전압을 출력하게 된다.In the self-resonant-reset forward DC-DC converter according to an embodiment of the present invention, the input unit 500 receives a 270 V DC voltage as an input voltage, while the switch unit 200 , A pulse width modulation signal is input to the gate of the transistor as shown in FIG. 3B. As a result, the drain voltage of the corresponding transistor of the switch unit 200 is output as shown in FIG. 3C, so that the rectified output signal is generated in the diode rectifying unit 300 as shown in FIG. 3D, The output unit 400 outputs the converted voltage of 48 V DC voltage.

100 : 트랜스포머부 200: 스위치부 300: 다이오드 정류부 및 스누버부
400 : 출력부 500: 입력부100: transformer unit 200: switch unit 300: diode rectifier unit and snubbers
400: output unit 500: input unit

Claims (6)

제1 주권선(Lp)과 제1, 2 부권선(Ls1, Ls2)을 구비하는 트랜스포머부;
상기 제1 주권선의 일단에 입력전압을 연결하는 입력부;
상기 제1 주권선의 타단과 접지 사이에 연결되는 스위치부;
상기 제1 부권선(Ls1)의 일단에 제1 포워드 다이오드(D1)의 애노드와 연결되고, 상기 제1 부권선(Ls1)의 타단이 제2 프리휠링 다이오드(D2)의 애노드에 연결되며, 상기 제1 포워드 다이오드의 캐소드와 상기 제2 프리휠링 다이오드의 애노드가 서로 연결되고, 상기 제2 부권선(Ls2)의 일단에 제2 포워드 다이오드(D3)의 애노드와 연결되고, 상기 제2 부권선(Ls2)의 타단이 제2 프리휠링 다이오드(D4)의 애노드에 연결되며, 상기 제2 포워드 다이오드의 캐소드와 상기 제2 프리휠링 다이오드의 애노드가 서로 연결되고, 상기 제1 플리휠링 다이오드(D2)의 애노드와 상기 제2 플리휠링 다이오드(D4)의 캐소드가 서로 연결되어 구비된 다이오드 정류부; 및
상기 제1 플리휠링 다이오드(D2)의 캐소드에와 상기 제2 플리휠링 다이오드(D4)의 애노드 사이의 전압을 출력하는 출력부를 포함하는 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기.A transformer section including a first main winding line (Lp) and first and second winding sections (Ls1, Ls2);
An input unit for connecting an input voltage to one end of the first main winding line;
A switch unit connected between the other end of the first main winding wire and the ground;
The other end of the first sub winding line Ls1 is connected to the anode of the second freewheeling diode D2 and the other end of the first sub winding line Ls1 is connected to the anode of the first forward diode D1 at one end of the first sub- The cathode of the first forward diode and the anode of the second freewheeling diode are connected to each other and the anode of the second forward diode D3 is connected to one end of the second sub winding Ls2, The cathode of the second forward diode and the anode of the second freewheeling diode are connected to each other and the other end of the first freewheeling diode D2 is connected to the anode of the second freewheeling diode D2. A diode rectifying unit having an anode and a cathode of the second flywheeling diode D4 connected to each other; And
And an output section for outputting a voltage between a cathode of the first flywheeling diode (D2) and an anode of the second flywheeling diode (D4). 제1항에 있어서,
상기 제1 포워드 다이오드(D1)의 애노드와 캐소드 사이에 서로 직렬연결된 제1 스누버저항과 제1 스누버 캐패시터가 병렬연결되며, 상기 제2 포워드 다이오드(D3)의 애노드와 캐소드 사이에 서로 직렬연결된 제3 스누버저항과 제3 스누버 캐패시터가 병렬연결되어 구비된 스누버부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기.The method according to claim 1,
A first snubber resistor and a first snubber capacitor are connected in parallel between the anode and the cathode of the first forward diode D1 and are connected in series between the anode and the cathode of the second forward diode D3 Further comprising a snubber unit having a third snubber resistor and a third snubber capacitor connected in parallel with each other. 상기 스누버부는 상기 제1 프리휠링 다이오드(D2)의 애노드와 캐소드 사이에 서로 직렬연결된 제2 스누버저항과 제2 스누버 캐패시터가 병렬연결되고, 상기 제2 프리휠링 다이오드(D4)의 애노드와 캐소드 사이에 서로 직렬연결된 제4 스누버저항과 제4 스누버 캐패시터가 병렬연결되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기.The snubber unit includes a second snubber capacitor and a second snubber capacitor connected in series between the anode and the cathode of the first freewheeling diode D2 in parallel, and the anode of the second freewheeling diode D4, Further comprising a fourth snubber resistor and a fourth snubber capacitor connected in parallel between the cathode and the fourth snubber capacitor in parallel. 제3항에 있어서,
상기 출력부는 인덕터와 커패시터로 이뤄진 저역통과필터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기. The method of claim 3,
Wherein the output unit further comprises a low-pass filter consisting of an inductor and a capacitor. The self-resonant-reset forward DC-DC converter according to claim 1, 제1항에 있어서,
상기 스위치부는 상기 출력부의 출력 전압을 피드백 받아 생성한 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 신호로 제어하는 것을 특징으로 하는 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기. The method according to claim 1,
Wherein the switch unit controls the output voltage of the output unit with a pulse width modulation signal generated by feedback. 제1항에 있어서,
상기 제1, 2 포워드 다이오드(D1, D3) 및 상기 제1, 2 프리휠링 다이오드(D2, D4)는 모두 쇼트키 다이오드인 것을 특징으로 하는 셀프 공진-리셋 포워딩 직류-직류 변환기.The method according to claim 1,
Wherein the first and second forward diodes D1 and D3 and the first and second freewheeling diodes D2 and D4 are Schottky diodes.
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