KR20190094749A - 영전압 스위칭 확장형 llc 컨버터 - Google Patents

영전압 스위칭 확장형 llc 컨버터 Download PDF

Info

Publication number
KR20190094749A
KR20190094749A KR1020180014258A KR20180014258A KR20190094749A KR 20190094749 A KR20190094749 A KR 20190094749A KR 1020180014258 A KR1020180014258 A KR 1020180014258A KR 20180014258 A KR20180014258 A KR 20180014258A KR 20190094749 A KR20190094749 A KR 20190094749A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
switch
voltage
voltage switching
zero voltage
inductor
Prior art date
Application number
KR1020180014258A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102441881B1 (ko
Inventor
임한용
Original Assignee
스마트론파워(주)
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 스마트론파워(주) filed Critical 스마트론파워(주)
Priority to KR1020180014258A priority Critical patent/KR102441881B1/ko
Publication of KR20190094749A publication Critical patent/KR20190094749A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102441881B1 publication Critical patent/KR102441881B1/ko

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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/083—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the ignition at the zero crossing of the voltage or the current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/1213—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for DC-DC 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
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H05B33/0809—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

본 발명에서는 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터에 있어서, 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)로 구성된 하프브리지 스위치(203); 상기 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 양단에 배치된 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210); 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 소스(Source) 단자 사이에 위치하는 공진 커패시터(205) 및 변압기 1차측 인덕터(206-1); 부하(Load)의 출력전압(Vo)과 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전압(Vc)을 생성하는 정전압 제어 비교기(242); 전류검출 저항(243)을 통하여 검출된 출력전류(Io)와 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전류(Ic)를 생성하는 정전류 제어 비교기(241); 부하(Load)의 출력전압(Vo)을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하는 과전압 및 과전류 비교기(281); 상기 과전압 및 과전류 비교기(281)의 출력은 상기 부하(Load)의 일측(一側)과 연결된 차단 스위치(282)을 차단시키며; 상기 차단스위치(282)는 게이트(Gate)에 0(제로) 전압이 입력되면 도통(on)되며, 게이트(Gate)에 일정(一定) 전압이 입력되면 차단(off)되는 P형(P-Type) MOSFET이며; 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210), 공진 커패시터(205), 변압기 1차측 인덕터(206-1) 및 변압기 누설인덕터(207)가 공진함을 통하여 영전압 스위칭 범위를 확장시킨 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터를 제안한다.

Description

영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터{ZVS(Zero-Voltage-Switching) Expandable LLC Converter}
본 발명은 공진형 컨버터 방식으로 가장 각광받고 있는 LLC 공진형 컨버터에서 영전압 스위칭 확장형 컨버터에 관한 것이다, 무엇보다, 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 및 상부 결합인덕터를 사용하여 LLC 공진형 컨버터가 경부하(Light Load)에서도 안정적으로 영전압 스위칭을 할 수 있는 컨버터에 관한 것이다.
LLC 공진형 컨버터는 최근 전원공급장치로 가장 각광받고 있다. 무엇보다 변압기에서 누설 인덕터(Llk) - 자화 인덕터(Lm) - 공진 커패시터의 공진으로 인하여 안정적으로 영전압 스위칭[ZVS(Zero-Voltage-Switching)]이 이루어지는 장점이 있기에 다양한 전원공급장치로 활발하게 연구 및 적용이 되고 있다.
관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0004655호, 공개일 2018.01.12.(이하 [특허문헌1]이라함)에서는 하이브리드 풀브리지 LLC 컨버터 및 그 구동방법에 대하여 공개하였다. 상기 [특허문헌1]에서는 입력전압을 공급하는 입력 커패시터와 배터리 사이에 전엽 변환을 수행컨버터이며, 제1,2 풀브릿지 LLC 컨버터에서 제1,2 변압기의 입력단은 병렬로 연결되며 상기 제1,2 변압기의 출력단은 직렬로 연결된 것을 특징으로 한다.
또 다른 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0003122호, 공개일 2018.01.09.(이하 [특허문헌2]이라함)에서는 인터리브드 LLC 공진형 컨버터 및 그 제어방법을 제안하였다. 상기 [특허문허2]에서는 풀브리지 회로로 구성된 LLC 공진형 컨버터가 N개 병렬로 운전하며, 전력을 부하에 공급하는 공진형 컨버터 및 그 제어방식에 대하여 공개하였다.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1304777호, 공고일 2013. 09. 05.(이하 [특허문헌1]이라함)에서는 넓은 입력전압 제어범위를 갖는 직류-직류 컨버터를 공개하였다. 상기 [특허문헌1]에서는 넓은 입력범위를 갖는 태양전지에서 발생된 전기에너지를 부하에 전달하기 위하여 인터리브드 플라이백 컨버터(Interleaved Flyback Converter)와 LLC 공진형 컨버터를 결합시켜 넓은 입력전압 범위에서 안정적인 출력 전압을 생성시키는 직류-직류 컨버터를 공개하였다.
하지만, 상기 [특허문헌1] 내지 [특허문헌3]에서는 LLC 공진형 컨버터를 제안하였지만, 부하에 가변에 따른 영전압 스위칭 범위를 확장시키지 못한 문제점이 있었다.
[특허문헌1] 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0004655호, 공개일 2018.01.12. [특허문헌2] 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0003122호, 공개일 2018.01.09. [특허문헌3] 대한민국 등록특허공보 제10-1304777호, 공고일 2013. 09. 05.
본 발명에서는 변압기에서 누설 인덕터(Llk) - 자화 인덕터(Lm) - 공진 커패시터의 공진가 공진하는 LLC 컨버터에서 부하(Load)가 경부하시에도 안정적으로 영전압 스위칭을 수행할 수 있는 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터에 관한 것이다. 무엇보다, 누설 인덕터(Llk)의 크기를 키우는데 한계가 있으므로 본 발명에서는 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 및 상부 결합인덕터(209,210)를 변압기 1차측에 배치시키는 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터를 제안하고자 한다.
본 발명에서는 과제의 해결 수단을 위하여 (1)하부 및 상부 결합인덕터(209,210)를 변압기 1차측에 배치시킴을 통하여 공진이 되는 하부 및 상부 결합인덕터(209,210)로 인하여 주 스위치의 커패시터 및 변압기 권선간 커패시터의 공진이 가능하며, (2)LED 등의 부하에 발광(發光)을 위하여 정전압 및 정전류 제어부(240)를 배치시킴을 통하여 부하에 과전압 또는 과전류가 발생하지 못하게 하며, (3)과전압 또는 과전류가 발생하는 경우 부하를 차단시키는 과전압 및 과전류 차단회로(280) 및 차단 스위치(282)를 사용하여 LED 등의 부하를 안전하게 보호하는 장치를 제안하고자 한다.
본 발명에서는 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터를 통하여 첫째, 부하(Load)가 경부하시에도 안정적으로 영전압 스위칭을 수행하여 효율이 증가하며, 둘째, 과전압 및 과전류가 발생하지 않도록 제어기를 통하여 주 스위치를 제어하며, 셋째, 과전압 또는 과전류 발생하는 경우 부하를 차단시키는 과전압 및 과전류 차단회로(280) 및 차단 스위치(282)를 사용하여 LED 등의 부하를 안전하게 보호하는 상승된 효과가 있다.
도 1은 기존의 일반적인 LED용 전원장치
도 2는 평균전류 제어방식의 입력단 역률개선컨버터
도 3은 피크전류 제어방식의 입력단 역률개선컨버터
도 4는 기존의 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터
도 5는 기존의 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터
도 6은 기존의 배전압(Voltage-Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터
도 7은 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터(제1 실시예)
도 8은 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터(제2 실시예)
도 9는 제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터(제1 실시예)
도 10은 제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터(제2 실시예)
도 11은 제안된 배전압(Voltage Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터(제1 실시예)
도 12는 제안된 배전압(Voltage Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터(제2 실시예)
도 13은 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터 세부 회로도(제1 실시예)
도 14는 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터 세부 회로도(제2 실시예)
도 15는 제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터 세부 회로도(제1 실시예)
도 16은 제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터 세부 회로도(제2 실시예)
도 17은 제안된 배전압(Voltage Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터 세부 회로도(제1 실시예)
도 18은 제안된 배전압(Voltage Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터 세부 회로도(제2 실시예)
도 19는 누설인덕터(Llk)와 스위치 커패시터(Csw) 변화에 따른 영전압 스위칭 범위
도 20는 스위치의 영전압 스위칭 및 하드 스위칭 전압 및 전류 파형
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 기존의 일반적인 LED용 전원장치를 나타낸다.
상기 기존의 일반적인 LED용 전원장치를 나타낸다. 교류전원(10)은 입력단 정류 다이오드(20)을 통하여 정류되며, 역률개선 컨버터부(100)와 DC-DC 컨버터부(120)에 의해서 LED 그룹(Group)(300)에 저원을 공급하는 것이 일반적이다.
상기 역률개선 컨버터부(100)는 입력단에 제1 전류센서(41)와 상기 역률개선 컨버터부(100) 내부의 전류를 검출하는 제2 전류센서(42) 및 상기 역률개선 컨버터부(100)는 출력단 제1,2 분압저항(109,110)으로부터 전류 및 전압 정보를 바탕으로 역률개선 컨버터 제어부(103)는 상기 역률개선 컨버터부(100)의 스위치를 제어한다.
또한, DC-DC 컨버터부(120)의 출력단에 제3,4 분압저항(129,130) 및 제3 전류센서(43)로부터 상기 DC-DC 컨버터부(120)의 출력 전압 및 전류 정보를 검출하고, DC-DC 컨버터 제어부(123)를 통하여 상기 DC-DC 컨버터부(120)의 스위치를 제어한다.
도 2는 평균전류 제어방식의 입력단 역률개선컨버터를 나타낸다. 평균전류 제어방식은 입력단에 제1 전류센서(41)와 역률개선 컨버터부(100)의 접지단에 흐르는 전류를 검출하는 제2 전류센서(42)로 전류정보를 검출하며, 출력전압을 검출하는 제1,2 분압저항(Rd1,Rd2)으로부터 출력 전압을 검출하며, 제1 전압 오차 비교기(54), 곱셈기(53) 및 제1 전류 오차 비교기(51)를 이용하여 입력전류(Ii)가 인덕터 전류(IL)에 평균전류(Iave)로 제어하는 역률개선 방법이다.
도 3은 피크전류 제어방식의 입력단 역률개선컨버터를 나타낸다. 피크전류 제어방식은 입력단에 제1 전류센서(41)와 역률개선 컨버터부(100)의 역률개선 스위치(32) 하단에 흐르는 전류를 검출하는 제2 전류센서(42)로 전류정보를 검출하며, 출력전압을 검출하는 제1,2 분압저항(Rd1,Rd2)으로부터 출력 전압을 검출하며, 제1 전압 오차 비교기(54), 곱셈기(53) 및 제2 전류 오차 비교기(6)를 이용하여 입력전류(Ii)가 인덕터 전류(IL)에 피크값에 추종하도록 제어하는 역률개선 방법이다.
도 4는 기존의 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터를 나타낸다.
상기 기존의 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(Llk)(207) - 변압기 1차측 인덕터(206-1)가 공진하며, 포워드 타입 정류부(310)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식이다.
도 5는 기존의 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터를 나타낸다.
상기 기존의 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(Llk)(207) - 변압기 1차측 인덕터(206-1)가 공진하며, 풀브리지 타입 정류부(320)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식이다.
도 6은 기존의 배전압(Voltage-Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터를 나타낸다.
상기 기존의 배전압(Voltage-Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(Llk)(207) - 변압기 1차측 인덕터(206-1)가 공진하며, 배전압 타입 정류부(330)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식이다.
도 7은 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터(제1 실시예)를 나타낸다.
제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터(제1 실시예)는 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 양단에 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)가 배치되어 있는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 소스(Source) 사이에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(207) - 변압기 1차측 인덕터(206-1)가 LLC 공진을 수행하게 된다. 본 발명에서는 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)를 변압기(206)의 1차측에 배치시킴을 통하여 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)에 저장된 에너지가 상기 누설인덕터(207)에 저장된 에너지와 합쳐져서 공진 커패시터(205)와 변압기의 권선의 커패시터(미도시)를 방전시키며, 상부 스위치의 역병렬 다이오드(203-2) 및 하부 스위치의 역병렬 다이오드(203-4)에 전류가 흐르기 때문에 영전압 스위칭 ZVS(Zero-Voltage-Switching) 범위가 확장되며, 포워드 타입 정류부(310)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식을 제안하고자 한다.
도 8은 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터(제2 실시예)를 나타낸다.
제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터(제2 실시예)는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)가 배치되어 있는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 드레인(Drain) 사이에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(207) - 변압기 1차측 인덕터(206-1)가 LLC 공진을 수행하게 된다. 본 발명에서는 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)를 변압기(206)의 1차측에 배치시킴을 통하여 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)에 저장된 에너지가 상기 누설인덕터(207)에 저장된 에너지와 합쳐져서 공진 커패시터(205)와 변압기의 권선의 커패시터(미도시)를 방전시키며, 상부 스위치의 역병렬 다이오드(203-2) 및 하부 스위치의 역병렬 다이오드(203-4)에 전류가 흐르기 때문에 영전압 스위칭 ZVS(Zero-Voltage-Switching) 범위가 확장되며, 포워드 타입 정류부(310)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식을 제안하고자 한다.
도 9는 제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터(제1 실시예)를 나타낸다.
제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터(제1 실시예)는 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 양단에 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)가 배치되어 있는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 소스(Source) 사이에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(207) - 변압기 1차측 인덕터(206-1)가 LLC 공진을 수행하게 된다. 본 발명에서는 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)를 변압기(206)의 1차측에 배치시킴을 통하여 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)에 저장된 에너지가 상기 누설인덕터(207)에 저장된 에너지와 합쳐져서 공진 커패시터(205)와 변압기의 권선의 커패시터(미도시)를 방전시키며, 상부 스위치의 역병렬 다이오드(203-2) 및 하부 스위치의 역병렬 다이오드(203-4)에 전류가 흐르기 때문에 영전압 스위칭 ZVS(Zero-Voltage-Switching) 범위가 확장되며, 풀브리지 타입 정류부(320)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식을 제안하고자 한다.
도 10은 제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터(제2 실시예)를 나타낸다.
제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터(제2 실시예)는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)가 배치되어 있는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 드레인(Drain) 사이에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(207) - 변압기 1차측 인덕터(206-1)가 LLC 공진을 수행하게 된다. 본 발명에서는 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)를 변압기(206)의 1차측에 배치시킴을 통하여 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)에 저장된 에너지가 상기 누설인덕터(207)에 저장된 에너지와 합쳐져서 공진 커패시터(205)와 변압기의 권선의 커패시터(미도시)를 방전시키며, 상부 스위치의 역병렬 다이오드(203-2) 및 하부 스위치의 역병렬 다이오드(203-4)에 전류가 흐르기 때문에 영전압 스위칭 ZVS(Zero-Voltage-Switching) 범위가 확장되며, 풀브리지 타입 정류부(320)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식을 제안하고자 한다.
도 11은 제안된 배전압(Voltage Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터(제1 실시예)를 나타낸다.
제안된 배전압(Voltage Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터(제1 실시예)는 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 양단에 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)가 배치되어 있는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 소스(Source) 사이에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(207) - 변압기 1차측 인덕터(206-1)가 LLC 공진을 수행하게 된다. 본 발명에서는 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)를 변압기(206)의 1차측에 배치시킴을 통하여 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)에 저장된 에너지가 상기 누설인덕터(207)에 저장된 에너지와 합쳐져서 공진 커패시터(205)와 변압기의 권선의 커패시터(미도시)를 방전시키며, 상부 스위치의 역병렬 다이오드(203-2) 및 하부 스위치의 역병렬 다이오드(203-4)에 전류가 흐르기 때문에 영전압 스위칭 ZVS(Zero-Voltage-Switching) 범위가 확장되며, 배전압 타입 정류부(330)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식을 제안하고자 한다.
도 12는 제안된 배전압(Voltage Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터(제2 실시예)를 나타낸다.
제안된 배전압(Voltage Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터(제2 실시예)는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)가 배치되어 있는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 드레인(Drain) 사이에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(207) - 변압기 1차측 인덕터(206-1)가 LLC 공진을 수행하게 된다. 본 발명에서는 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)를 변압기(206)의 1차측에 배치시킴을 통하여 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)에 저장된 에너지가 상기 누설인덕터(207)에 저장된 에너지와 합쳐져서 공진 커패시터(205)와 변압기의 권선의 커패시터(미도시)를 방전시키며, 상부 스위치의 역병렬 다이오드(203-2) 및 하부 스위치의 역병렬 다이오드(203-4)에 전류가 흐르기 때문에 영전압 스위칭 ZVS(Zero-Voltage-Switching) 범위가 확장되며, 배전압 타입 정류부(330)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식을 제안하고자 한다.
도 13은 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터 세부 회로도(제1 실시예)를 나타낸다. 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터 세부 회로도(제1 실시예)는 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 양단에 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)가 배치되어 있는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 소스(Source) 사이에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(207) - 변압기 1차측 인덕터(206-1)가 LLC 공진을 수행하게 된다. 본 발명에서는 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)를 변압기(206)의 1차측에 배치시킴을 통하여 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)에 저장된 에너지가 상기 누설인덕터(207)에 저장된 에너지와 합쳐져서 공진 커패시터(205)와 변압기의 권선의 커패시터(미도시)를 방전시키며, 상부 스위치의 역병렬 다이오드(203-2) 및 하부 스위치의 역병렬 다이오드(203-4)에 전류가 흐르기 때문에 영전압 스위칭 ZVS(Zero-Voltage-Switching) 범위가 확장되며, 포워드 타입 정류부(310)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식을 제안하고자 한다.
무엇보다 정전압 및 정전류 제어부(240)를 통하여 과전압 및 과전류가 발생하지 않도록 제어하는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 정전압 및 정전류 제어부(240)의 정전압 제어 비교기(242)는 분압저항(R27,28)으로부터 출력전압을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전압(Vc)을 생성하게 된다. 상기 정전압 제어 비교기(242)로부터 출력된 제어전압(Vc)은 제21 다이오드(D21)를 통하여 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하며, 이 신호를 발광 다이오드(Photo Coupler)의 수신부(225-2)에서 수신받아 LLC 컨버터의 주 제어부(220)에서 하프브리지 스위치(203)를 제어하는 제어신호를 발생시키게 된다.
정전압 및 정전류 제어부(240)의 정전류 제어 비교기(241)는 전류검출 저항(243)을 통하여 검출된 출력전류와 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전류(Ic)를 생성하게 된다. 상기 정전류 제어 비교기(241)로부터 출력된 제어전류(Ic)는 제22 다이오드(D22)를 통하여 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하며, 이 신호를 발광 다이오드(Photo Coupler)의 수신부(225-2)에서 수신받아 LLC 컨버터의 주 제어부(220)에서 하프브리지 스위치(203)를 제어하는 제어신호를 발생시키게 된다.
상기 제21 다이오드(D21)의 캐소드(Cathode)와 상기 제22 다이오드(D22)의 캐소드는 연결되며, 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하는 것을 기술적 특징으로 한다.
과전압 및 과전류 차단회로(280)에서 과전압 및 과전류 비교기(281)는 제31 저항(R31)에 의해서 LED 그룹(Group)(300)의 출력전압을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 비교한다. 차단 스위치(282)는 P형 MOSFET이므로 게이트(Gate) 전압이 0(제로)인 경우 도통(on)된다. 하지만, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압보다 LED 그룹(Group)(300)의 출력전압이 높은 경우 상기 과전압 및 과전류 비교기(281)는 전압이 생성되면, 차단 스위치(282)인 P형 MOSFET는 차단(off)되는 것을 기술적 특징으로 한다.
LED 그룹(Group)(300)의 출력전압이 과전압이 발생하는 경우, 과전류도 발생하는 경우이며, 상기 과전압 및 과전류 차단회로(280)는 상기 차단 스위치(282)를 오프(off)하여서, 상기 LED 그룹(Group)(300)을 보호하는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에서는 부하(Load)로서 LED 그룹(Group)(300)의 예를 들었지만, 일반적인 부하(Load)에서도 상기 과전압 및 과전류 차단회로(280)는 상기 부하(Load)를 보호하는 것을 기술적 특징으로 한다.
LLC 컨버터의 주 제어IC(221)는 하프브리지 스위치(203)의 구동을 위한 게이트 신호를 발생시키며, 전류 증폭용 P형 트랜지스터(222) 및 전류 증폭용 N형 트랜지스터(223)를 통하여 스위치 구동용 변압기 1차측(224-1)에 신호를 전달되며, 스위치 구동용 변압기 2차측(224-2)에 신호가 전달되어 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)를 온(on) 및 오프(off)시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에서는 상기 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)의 구동을 위하여 상기 상부 스위치(203-1)의 게이트(Gate)에 제1 P형 트랜지스터(201)가 배치되며, 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트(Gate)에 제2 P형 트랜지스터(202)가 배치됨으로 인하여 상기 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)의 구동 특성을 향상시키는 장점이 있다.
도 14는 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터 세부 회로도(제2 실시예)를 나타낸다. 제안된 포워드(Forward) 정류 방식의 LLC 컨버터(제2 실시예)는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)가 배치되어 있는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 드레인(Drain) 사이에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(207) - 변압기 1차측 인덕터(206-1)가 LLC 공진을 수행하게 된다. 본 발명에서는 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)를 변압기(206)의 1차측에 배치시킴을 통하여 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)에 저장된 에너지가 상기 누설인덕터(207)에 저장된 에너지와 합쳐져서 공진 커패시터(205)와 변압기의 권선의 커패시터(미도시)를 방전시키며, 상부 스위치의 역병렬 다이오드(203-2) 및 하부 스위치의 역병렬 다이오드(203-4)에 전류가 흐르기 때문에 영전압 스위칭 ZVS(Zero-Voltage-Switching) 범위가 확장되며, 포워드 타입 정류부(310)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식을 제안하고자 한다.
무엇보다 정전압 및 정전류 제어부(240)를 통하여 과전압 및 과전류가 발생하지 않도록 제어하는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 정전압 및 정전류 제어부(240)의 정전압 제어 비교기(242)는 분압저항(R27,28)으로부터 출력전압을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전압(Vc)을 생성하게 된다. 상기 정전압 제어 비교기(242)로부터 출력된 제어전압(Vc)은 제21 다이오드(D21)를 통하여 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하며, 이 신호를 발광 다이오드(Photo Coupler)의 수신부(225-2)에서 수신받아 LLC 컨버터의 주 제어부(220)에서 하프브리지 스위치(203)를 제어하는 제어신호를 발생시키게 된다.
정전압 및 정전류 제어부(240)의 정전류 제어 비교기(241)는 전류검출 저항(243)을 통하여 검출된 출력전류와 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전류(Ic)를 생성하게 된다. 상기 정전류 제어 비교기(241)로부터 출력된 제어전류(Ic)는 제22 다이오드(D22)를 통하여 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하며, 이 신호를 발광 다이오드(Photo Coupler)의 수신부(225-2)에서 수신받아 LLC 컨버터의 주 제어부(220)에서 하프브리지 스위치(203)를 제어하는 제어신호를 발생시키게 된다.
상기 제21 다이오드(D21)의 캐소드(Cathode)와 상기 제22 다이오드(D22)의 캐소드는 연결되며, 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하는 것을 기술적 특징으로 한다.
과전압 및 과전류 차단회로(280)에서 과전압 및 과전류 비교기(281)는 제31 저항(R31)에 의해서 LED 그룹(Group)(300)의 출력전압을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 비교한다. 차단 스위치(282)는 P형 MOSFET이므로 게이트(Gate) 전압이 0(제로)인 경우 도통(on)된다. 하지만, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압보다 LED 그룹(Group)(300)의 출력전압이 높은 경우 상기 과전압 및 과전류 비교기(281)는 전압이 생성되면, 차단 스위치(282)인 P형 MOSFET는 차단(off)되는 것을 기술적 특징으로 한다.
LED 그룹(Group)(300)의 출력전압이 과전압이 발생하는 경우, 과전류도 발생하는 경우이며, 상기 과전압 및 과전류 차단회로(280)는 상기 차단 스위치(282)를 오프(off)하여서, 상기 LED 그룹(Group)(300)을 보호하는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에서는 부하(Load)로서 LED 그룹(Group)(300)의 예를 들었지만, 일반적인 부하(Load)에서도 상기 과전압 및 과전류 차단회로(280)는 상기 부하(Load)를 보호하는 것을 기술적 특징으로 한다.
LLC 컨버터의 주 제어IC(221)는 하프브리지 스위치(203)의 구동을 위한 게이트 신호를 발생시키며, 전류 증폭용 P형 트랜지스터(222) 및 전류 증폭용 N형 트랜지스터(223)를 통하여 스위치 구동용 변압기 1차측(224-1)에 신호를 전달되며, 스위치 구동용 변압기 2차측(224-2)에 신호가 전달되어 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)를 온(on) 및 오프(off)시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에서는 상기 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)의 구동을 위하여 상기 상부 스위치(203-1)의 게이트(Gate)에 제1 P형 트랜지스터(201)가 배치되며, 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트(Gate)에 제2 P형 트랜지스터(202)가 배치됨으로 인하여 상기 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)의 구동 특성을 향상시키는 장점이 있다.
도 15는 제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터 세부 회로도(제1 실시예)를 나타낸다. 제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터(제1 실시예)는 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 양단에 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)가 배치되어 있는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 소스(Source) 사이에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(207) - 변압기 1차측 인덕터(206-1)가 LLC 공진을 수행하게 된다. 본 발명에서는 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)를 변압기(206)의 1차측에 배치시킴을 통하여 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)에 저장된 에너지가 상기 누설인덕터(207)에 저장된 에너지와 합쳐져서 공진 커패시터(205)와 변압기의 권선의 커패시터(미도시)를 방전시키며, 상부 스위치의 역병렬 다이오드(203-2) 및 하부 스위치의 역병렬 다이오드(203-4)에 전류가 흐르기 때문에 영전압 스위칭 ZVS(Zero-Voltage-Switching) 범위가 확장되며, 풀브리지 타입 정류부(320)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식을 제안하고자 한다.
무엇보다 정전압 및 정전류 제어부(240)를 통하여 과전압 및 과전류가 발생하지 않도록 제어하는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 정전압 및 정전류 제어부(240)의 정전압 제어 비교기(242)는 분압저항(R27,28)으로부터 출력전압을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전압(Vc)을 생성하게 된다. 상기 정전압 제어 비교기(242)로부터 출력된 제어전압(Vc)은 제21 다이오드(D21)를 통하여 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하며, 이 신호를 발광 다이오드(Photo Coupler)의 수신부(225-2)에서 수신받아 LLC 컨버터의 주 제어부(220)에서 하프브리지 스위치(203)를 제어하는 제어신호를 발생시키게 된다.
정전압 및 정전류 제어부(240)의 정전류 제어 비교기(241)는 전류검출 저항(243)을 통하여 검출된 출력전류와 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전류(Ic)를 생성하게 된다. 상기 정전류 제어 비교기(241)로부터 출력된 제어전류(Ic)는 제22 다이오드(D22)를 통하여 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하며, 이 신호를 발광 다이오드(Photo Coupler)의 수신부(225-2)에서 수신받아 LLC 컨버터의 주 제어부(220)에서 하프브리지 스위치(203)를 제어하는 제어신호를 발생시키게 된다.
상기 제21 다이오드(D21)의 캐소드(Cathode)와 상기 제22 다이오드(D22)의 캐소드는 연결되며, 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하는 것을 기술적 특징으로 한다.
과전압 및 과전류 차단회로(280)에서 과전압 및 과전류 비교기(281)는 제31 저항(R31)에 의해서 LED 그룹(Group)(300)의 출력전압을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 비교한다. 차단 스위치(282)는 P형 MOSFET이므로 게이트(Gate) 전압이 0(제로)인 경우 도통(on)된다. 하지만, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압보다 LED 그룹(Group)(300)의 출력전압이 높은 경우 상기 과전압 및 과전류 비교기(281)는 전압이 생성되면, 차단 스위치(282)인 P형 MOSFET는 차단(off)되는 것을 기술적 특징으로 한다.
LED 그룹(Group)(300)의 출력전압이 과전압이 발생하는 경우, 과전류도 발생하는 경우이며, 상기 과전압 및 과전류 차단회로(280)는 상기 차단 스위치(282)를 오프(off)하여서, 상기 LED 그룹(Group)(300)을 보호하는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에서는 부하(Load)로서 LED 그룹(Group)(300)의 예를 들었지만, 일반적인 부하(Load)에서도 상기 과전압 및 과전류 차단회로(280)는 상기 부하(Load)를 보호하는 것을 기술적 특징으로 한다.
LLC 컨버터의 주 제어IC(221)는 하프브리지 스위치(203)의 구동을 위한 게이트 신호를 발생시키며, 전류 증폭용 P형 트랜지스터(222) 및 전류 증폭용 N형 트랜지스터(223)를 통하여 스위치 구동용 변압기 1차측(224-1)에 신호를 전달되며, 스위치 구동용 변압기 2차측(224-2)에 신호가 전달되어 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)를 온(on) 및 오프(off)시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에서는 상기 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)의 구동을 위하여 상기 상부 스위치(203-1)의 게이트(Gate)에 제1 P형 트랜지스터(201)가 배치되며, 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트(Gate)에 제2 P형 트랜지스터(202)가 배치됨으로 인하여 상기 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)의 구동 특성을 향상시키는 장점이 있다.
도 16은 제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터 세부 회로도(제2 실시예)를 나타낸다. 제안된 풀브리지(Full-Bridge) 정류 방식의 LLC 컨버터(제2 실시예)는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)가 배치되어 있는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 드레인(Drain) 사이에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(207) - 변압기 1차측 인덕터(206-1)가 LLC 공진을 수행하게 된다. 본 발명에서는 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)를 변압기(206)의 1차측에 배치시킴을 통하여 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)에 저장된 에너지가 상기 누설인덕터(207)에 저장된 에너지와 합쳐져서 공진 커패시터(205)와 변압기의 권선의 커패시터(미도시)를 방전시키며, 상부 스위치의 역병렬 다이오드(203-2) 및 하부 스위치의 역병렬 다이오드(203-4)에 전류가 흐르기 때문에 영전압 스위칭 ZVS(Zero-Voltage-Switching) 범위가 확장되며, 풀브리지 타입 정류부(320)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식을 제안하고자 한다.
무엇보다 정전압 및 정전류 제어부(240)를 통하여 과전압 및 과전류가 발생하지 않도록 제어하는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 정전압 및 정전류 제어부(240)의 정전압 제어 비교기(242)는 분압저항(R27,28)으로부터 출력전압을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전압(Vc)을 생성하게 된다. 상기 정전압 제어 비교기(242)로부터 출력된 제어전압(Vc)은 제21 다이오드(D21)를 통하여 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하며, 이 신호를 발광 다이오드(Photo Coupler)의 수신부(225-2)에서 수신받아 LLC 컨버터의 주 제어부(220)에서 하프브리지 스위치(203)를 제어하는 제어신호를 발생시키게 된다.
정전압 및 정전류 제어부(240)의 정전류 제어 비교기(241)는 전류검출 저항(243)을 통하여 검출된 출력전류와 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전류(Ic)를 생성하게 된다. 상기 정전류 제어 비교기(241)로부터 출력된 제어전류(Ic)는 제22 다이오드(D22)를 통하여 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하며, 이 신호를 발광 다이오드(Photo Coupler)의 수신부(225-2)에서 수신받아 LLC 컨버터의 주 제어부(220)에서 하프브리지 스위치(203)를 제어하는 제어신호를 발생시키게 된다.
상기 제21 다이오드(D21)의 캐소드(Cathode)와 상기 제22 다이오드(D22)의 캐소드는 연결되며, 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하는 것을 기술적 특징으로 한다.
과전압 및 과전류 차단회로(280)에서 과전압 및 과전류 비교기(281)는 제31 저항(R31)에 의해서 LED 그룹(Group)(300)의 출력전압을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 비교한다. 차단 스위치(282)는 P형 MOSFET이므로 게이트(Gate) 전압이 0(제로)인 경우 도통(on)된다. 하지만, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압보다 LED 그룹(Group)(300)의 출력전압이 높은 경우 상기 과전압 및 과전류 비교기(281)는 전압이 생성되면, 차단 스위치(282)인 P형 MOSFET는 차단(off)되는 것을 기술적 특징으로 한다.
LED 그룹(Group)(300)의 출력전압이 과전압이 발생하는 경우, 과전류도 발생하는 경우이며, 상기 과전압 및 과전류 차단회로(280)는 상기 차단 스위치(282)를 오프(off)하여서, 상기 LED 그룹(Group)(300)을 보호하는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에서는 부하(Load)로서 LED 그룹(Group)(300)의 예를 들었지만, 일반적인 부하(Load)에서도 상기 과전압 및 과전류 차단회로(280)는 상기 부하(Load)를 보호하는 것을 기술적 특징으로 한다.
LLC 컨버터의 주 제어IC(221)는 하프브리지 스위치(203)의 구동을 위한 게이트 신호를 발생시키며, 전류 증폭용 P형 트랜지스터(222) 및 전류 증폭용 N형 트랜지스터(223)를 통하여 스위치 구동용 변압기 1차측(224-1)에 신호를 전달되며, 스위치 구동용 변압기 2차측(224-2)에 신호가 전달되어 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)를 온(on) 및 오프(off)시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에서는 상기 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)의 구동을 위하여 상기 상부 스위치(203-1)의 게이트(Gate)에 제1 P형 트랜지스터(201)가 배치되며, 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트(Gate)에 제2 P형 트랜지스터(202)가 배치됨으로 인하여 상기 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)의 구동 특성을 향상시키는 장점이 있다.
도 17은 제안된 배전압(Voltage Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터 세부 회로도(제1 실시예)를 나타낸다. 제안된 배전압(Voltage Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터(제1 실시예)는 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 양단에 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)가 배치되어 있는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 소스(Source) 사이에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(207) - 변압기 1차측 인덕터(206-1)가 LLC 공진을 수행하게 된다. 본 발명에서는 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)를 변압기(206)의 1차측에 배치시킴을 통하여 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)에 저장된 에너지가 상기 누설인덕터(207)에 저장된 에너지와 합쳐져서 공진 커패시터(205)와 변압기의 권선의 커패시터(미도시)를 방전시키며, 상부 스위치의 역병렬 다이오드(203-2) 및 하부 스위치의 역병렬 다이오드(203-4)에 전류가 흐르기 때문에 영전압 스위칭 ZVS(Zero-Voltage-Switching) 범위가 확장되며, 배전압 타입 정류부(330)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식을 제안하고자 한다.
무엇보다 정전압 및 정전류 제어부(240)를 통하여 과전압 및 과전류가 발생하지 않도록 제어하는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 정전압 및 정전류 제어부(240)의 정전압 제어 비교기(242)는 분압저항(R27,28)으로부터 출력전압을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전압(Vc)을 생성하게 된다. 상기 정전압 제어 비교기(242)로부터 출력된 제어전압(Vc)은 제21 다이오드(D21)를 통하여 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하며, 이 신호를 발광 다이오드(Photo Coupler)의 수신부(225-2)에서 수신받아 LLC 컨버터의 주 제어부(220)에서 하프브리지 스위치(203)를 제어하는 제어신호를 발생시키게 된다.
정전압 및 정전류 제어부(240)의 정전류 제어 비교기(241)는 전류검출 저항(243)을 통하여 검출된 출력전류와 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전류(Ic)를 생성하게 된다. 상기 정전류 제어 비교기(241)로부터 출력된 제어전류(Ic)는 제22 다이오드(D22)를 통하여 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하며, 이 신호를 발광 다이오드(Photo Coupler)의 수신부(225-2)에서 수신받아 LLC 컨버터의 주 제어부(220)에서 하프브리지 스위치(203)를 제어하는 제어신호를 발생시키게 된다.
상기 제21 다이오드(D21)의 캐소드(Cathode)와 상기 제22 다이오드(D22)의 캐소드는 연결되며, 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하는 것을 기술적 특징으로 한다.
과전압 및 과전류 차단회로(280)에서 과전압 및 과전류 비교기(281)는 제31 저항(R31)에 의해서 LED 그룹(Group)(300)의 출력전압을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 비교한다. 차단 스위치(282)는 P형 MOSFET이므로 게이트(Gate) 전압이 0(제로)인 경우 도통(on)된다. 하지만, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압보다 LED 그룹(Group)(300)의 출력전압이 높은 경우 상기 과전압 및 과전류 비교기(281)는 전압이 생성되면, 차단 스위치(282)인 P형 MOSFET는 차단(off)되는 것을 기술적 특징으로 한다.
LED 그룹(Group)(300)의 출력전압이 과전압이 발생하는 경우, 과전류도 발생하는 경우이며, 상기 과전압 및 과전류 차단회로(280)는 상기 차단 스위치(282)를 오프(off)하여서, 상기 LED 그룹(Group)(300)을 보호하는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에서는 부하(Load)로서 LED 그룹(Group)(300)의 예를 들었지만, 일반적인 부하(Load)에서도 상기 과전압 및 과전류 차단회로(280)는 상기 부하(Load)를 보호하는 것을 기술적 특징으로 한다.
LLC 컨버터의 주 제어IC(221)는 하프브리지 스위치(203)의 구동을 위한 게이트 신호를 발생시키며, 전류 증폭용 P형 트랜지스터(222) 및 전류 증폭용 N형 트랜지스터(223)를 통하여 스위치 구동용 변압기 1차측(224-1)에 신호를 전달되며, 스위치 구동용 변압기 2차측(224-2)에 신호가 전달되어 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)를 온(on) 및 오프(off)시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에서는 상기 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)의 구동을 위하여 상기 상부 스위치(203-1)의 게이트(Gate)에 제1 P형 트랜지스터(201)가 배치되며, 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트(Gate)에 제2 P형 트랜지스터(202)가 배치됨으로 인하여 상기 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)의 구동 특성을 향상시키는 장점이 있다.
도 18은 제안된 배전압(Voltage Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터 세부 회로도(제2 실시예)를 나타낸다. 제안된 배전압(Voltage Doubler) 정류 방식의 LLC 컨버터(제2 실시예)는 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)가 배치되어 있는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 드레인(Drain) 사이에는 공진 커패시터(205) - 누설인덕터(207) - 변압기 1차측 인덕터(206-1)가 LLC 공진을 수행하게 된다. 본 발명에서는 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)를 변압기(206)의 1차측에 배치시킴을 통하여 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)에 저장된 에너지가 상기 누설인덕터(207)에 저장된 에너지와 합쳐져서 공진 커패시터(205)와 변압기의 권선의 커패시터(미도시)를 방전시키며, 상부 스위치의 역병렬 다이오드(203-2) 및 하부 스위치의 역병렬 다이오드(203-4)에 전류가 흐르기 때문에 영전압 스위칭 ZVS(Zero-Voltage-Switching) 범위가 확장되며, 배전압 타입 정류부(330)를 통하여 LED 그룹(Group)(300)에 전기에너지를 공급하는 방식을 제안하고자 한다.
무엇보다 정전압 및 정전류 제어부(240)를 통하여 과전압 및 과전류가 발생하지 않도록 제어하는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 정전압 및 정전류 제어부(240)의 정전압 제어 비교기(242)는 분압저항(R27,28)으로부터 출력전압을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전압(Vc)을 생성하게 된다. 상기 정전압 제어 비교기(242)로부터 출력된 제어전압(Vc)은 제21 다이오드(D21)를 통하여 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하며, 이 신호를 발광 다이오드(Photo Coupler)의 수신부(225-2)에서 수신받아 LLC 컨버터의 주 제어부(220)에서 하프브리지 스위치(203)를 제어하는 제어신호를 발생시키게 된다.
정전압 및 정전류 제어부(240)의 정전류 제어 비교기(241)는 전류검출 저항(243)을 통하여 검출된 출력전류와 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전류(Ic)를 생성하게 된다. 상기 정전류 제어 비교기(241)로부터 출력된 제어전류(Ic)는 제22 다이오드(D22)를 통하여 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하며, 이 신호를 발광 다이오드(Photo Coupler)의 수신부(225-2)에서 수신받아 LLC 컨버터의 주 제어부(220)에서 하프브리지 스위치(203)를 제어하는 제어신호를 발생시키게 된다.
상기 제21 다이오드(D21)의 캐소드(Cathode)와 상기 제22 다이오드(D22)의 캐소드는 연결되며, 발광 다이오드(Photo Coupler)의 발신부(225-1)를 구동하는 것을 기술적 특징으로 한다.
과전압 및 과전류 차단회로(280)에서 과전압 및 과전류 비교기(281)는 제31 저항(R31)에 의해서 LED 그룹(Group)(300)의 출력전압을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 비교한다. 차단 스위치(282)는 P형 MOSFET이므로 게이트(Gate) 전압이 0(제로)인 경우 도통(on)된다. 하지만, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압보다 LED 그룹(Group)(300)의 출력전압이 높은 경우 상기 과전압 및 과전류 비교기(281)는 전압이 생성되면, 차단 스위치(282)인 P형 MOSFET는 차단(off)되는 것을 기술적 특징으로 한다.
LED 그룹(Group)(300)의 출력전압이 과전압이 발생하는 경우, 과전류도 발생하는 경우이며, 상기 과전압 및 과전류 차단회로(280)는 상기 차단 스위치(282)를 오프(off)하여서, 상기 LED 그룹(Group)(300)을 보호하는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에서는 부하(Load)로서 LED 그룹(Group)(300)의 예를 들었지만, 일반적인 부하(Load)에서도 상기 과전압 및 과전류 차단회로(280)는 상기 부하(Load)를 보호하는 것을 기술적 특징으로 한다.
LLC 컨버터의 주 제어IC(221)는 하프브리지 스위치(203)의 구동을 위한 게이트 신호를 발생시키며, 전류 증폭용 P형 트랜지스터(222) 및 전류 증폭용 N형 트랜지스터(223)를 통하여 스위치 구동용 변압기 1차측(224-1)에 신호를 전달되며, 스위치 구동용 변압기 2차측(224-2)에 신호가 전달되어 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)를 온(on) 및 오프(off)시키는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에서는 상기 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)의 구동을 위하여 상기 상부 스위치(203-1)의 게이트(Gate)에 제1 P형 트랜지스터(201)가 배치되며, 상기 하부 스위치(203-3)의 게이트(Gate)에 제2 P형 트랜지스터(202)가 배치됨으로 인하여 상기 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)의 구동 특성을 향상시키는 장점이 있다.
도 19는 누설인덕터(Llk)와 스위치 커패시터(Csw) 변화에 따른 영전압 스위칭 범위를 나타낸다. 기존의 LLC 컨버터(도 4 내지 도 6)에서 영전압 스위칭의 동작 조전은 다음의 식(1)과 같다.
기존의 LLC 컨버터(도 4 내지 도 6)에서 영전압 스위칭 동작조건
Figure pat00001
제안된 LLC 컨버터(도 7 내지 도 12)에서 영전압 스위칭의 동작 조전은 다음의 식(2)와 같다.
제안된 LLC 컨버터(도 7 내지 도 12)에서 영전압 스위칭 동작조건
Figure pat00002
따라서 본 발명에서는 변압기의 누설 인덕턴스(Llk)의 키를 확장시키기 때문에 영전압 스위칭 범위가 확장된다. 도 19에서는 누설 인덕턴스(Llk)의 크기가 크면 클 수 록 스위치에 영전압이 발생되는 임계전류(Icrit)가 작아진다. 따라서 경부하(Light Load) 까지도 안정적으로 영전압 스위칭이 되는 장점이 있다.
도 20는 스위치의 영전압 스위칭 및 하드 스위칭 전압 및 전류 파형을 나타낸다.
도 20(a)는 스위치의 영전압 스위칭 파형을 나타내며, 도 20(b)는 하드 스위칭 전압 및 전류 파형을 나타낸다. 도 20(a)에서 영전압 스위칭 파형은 스위치 턴온(Turn on)시 전류 리플이 거의 없지만, 도 20(b)에서 하드 스위칭 파형은 스위치 턴온(Turn on)시 전류 리플이 상당하기에 출력 전압 및 전류리플이 증가하며, LED 그룹(Group)(300)에 플리커(Flicker) 현상이 발생하여 깜박이는 현상이 발생한다.
따라서 본 발명에서 제안하는 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터는 LED 그룹(Group)(300)에 플리커(Flicker) 현상을 방지시키는 상승된 효과가 발생한다.
따라서 본 발명에서는 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터에 있어서, 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)로 구성된 하프브리지 스위치(203); 상기 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 양단에 배치된 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210); 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 소스(Source) 단자 사이에 위치하는 공진 커패시터(205) 및 변압기 1차측 인덕터(206-1); 부하(Load)의 출력전압(Vo)과 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전압(Vc)을 생성하는 정전압 제어 비교기(242); 전류검출 저항(243)을 통하여 검출된 출력전류(Io)와 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전류(Ic)를 생성하는 정전류 제어 비교기(241); 부하(Load)의 출력전압(Vo)을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하는 과전압 및 과전류 비교기(281); 상기 과전압 및 과전류 비교기(281)의 출력은 상기 부하(Load)의 일측(一側)과 연결된 차단 스위치(282)을 차단시키며; 상기 차단스위치(282)는 게이트(Gate)에 0(제로) 전압이 입력되면 도통(on)되며, 게이트(Gate)에 일정(一定) 전압이 입력되면 차단(off)되는 P형(P-Type) MOSFET이며; 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210), 공진 커패시터(205), 변압기 1차측 인덕터(206-1) 및 변압기 누설인덕터(207)가 공진함을 통하여 영전압 스위칭 범위를 확장시킨 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터를 제안하고자 한다.
또한 본 발명에서는 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터에 있어서, 상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)로 구성된 하프브리지 스위치(203); 상기 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에 배치된 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209); 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 드레인(Drain) 단자 사이에 위치하는 공진 커패시터(205) 및 변압기 1차측 인덕터(206-1); 부하(Load)의 출력전압(Vo)과 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전압(Vc)을 생성하는 정전압 제어 비교기(242); 전류검출 저항(243)을 통하여 검출된 출력전류(Io)와 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전류(Ic)를 생성하는 정전류 제어 비교기(241); 부하(Load)의 출력전압(Vo)을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하는 과전압 및 과전류 비교기(281); 상기 과전압 및 과전류 비교기(281)의 출력은 상기 부하(Load)의 일측(一側)과 연결된 차단 스위치(282)을 차단시키며; 상기 차단스위치(282)는 게이트(Gate)에 0(제로) 전압이 입력되면 도통(on)되며, 게이트(Gate)에 일정(一定) 전압이 입력되면 차단(off)되는 P형(P-Type) MOSFET이며; 상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209), 공진 커패시터(205), 변압기 1차측 인덕터(206-1) 및 변압기 누설인덕터(207)가 공진함을 통하여 영전압 스위칭 범위를 확장시킨 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터를 제안하고자 한다.
본 발명은 이 분야의 통상의 지식을 가진자가 다양한 변형에 의하여 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터에 적용시킬 수 있으며, 기술적으로 용이하게 변형시키는 기술의 범주도 본 특허의 권리범위에 속하는 것으로 인정해야 할 것이다.
10 : 교류전원
20 : 입력단 정류 다이오드
31 : 역률개선 인덕터
32 : 역률개선 스위치
33 : 역률개선 다이오드
34 : 역률개선 컨버터의 출력 커패시터
41 : 제1 전류센서
42 : 제2 전류센서
43 : 제3 전류센서
44 : 뱅크(Bank) 커패시터
50 : 평균전류 제어기
51 : 제1 전류 오차 비교기
52 : 역률개선 컨버터의 게이트 신호 발생을 위한 비교기
53 : 곱셈기
54 : 제1 전압 오차 비교기
55 : 제1 전류센서의 전류검출 이득(1/K)
56 : 제2 전류센서의 전류검출 이득(Rs)
60 : 피크전류 제어기
61 : 제2 전류 오차 비교기
62 : RS 플립플롭
63 : 곱셈기
64 : 제2 전압 오차 비교기
65 : 제1 전류센서의 전류검출 이득(1/K)
100 : 역률개선 컨버터부
101 : 역률개선 컨버터 전력회로부
102 : 역률개선 컨버터 게이트 구동회로
103 : 역률개선 컨버터 제어부
104 : 역률개선 컨버터의 게이트 신호 발생부
105 : 역률개선 컨버터의 출력전압 검출부
106 : 제1 전류 검출부
107 : 제2 전류 검출부
109 : 제1 분압저항
110 : 제2 분압저항
120 : DC-DC 컨버터부
121 : DC-DC 컨버터 전력회로부
122 : DC-DC 컨버터 게이트 구동회로
123 : DC-DC 컨버터 제어부
124 : DC-DC 컨버터의 게이트 신호 발생부
125 : DC-DC 컨버터의 출력전압 검출부
126 : 제3 전류 검출부
129 : 제3 분압저항
130 : 제4 분압저항
200 : LLC 컨버터의 게이트 구동회로
201 : 제1 P형 트랜지스터
202 : 제2 P형 트랜지스터
203 : 하프브리지 스위치
203-1 : 상부 스위치
203-2 : 상부 스위치의 역병렬 다이오드
203-3 : 하부 스위치
203-4 : 하부 스위치의 역병렬 다이오드
204 : LLC 컨버터의 입력 커패시터
205 : 공진 커패시터
206 : 변압기
206-1 : 변압기 1차측 인덕터
206-2 : 변압기 2차측 인덕터
207 : 누설인덕터(Llk)
209 : 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터
210 : 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터
220 : LLC 컨버터의 주 제어부
221 : LLC 컨버터의 주 제어IC
222 : 전류 증폭용 P형 트랜지스터
223 : 전류 증폭용 N형 트랜지스터
224-1 : 스위치 구동용 변압기 1차측
224-2 : 스위치 구동용 변압기 2차측
225-1 : 발광 다이오드의 발신부
225-2 : 발광 다이오드의 수신부
240 : 정전압 및 정전류 제어부
241 : 정전류 제어 비교기
242 : 정전압 제어 비교기
243 : 전류검출 저항
280 : 과전압 및 과전류 차단회로
281 : 과전압 및 과전류 비교기
282 : 차단 스위치(P형 MOSFET)
282-1 : 제1 차단 스위치(P형 MOSFET)
282-2 : 제2 차단 스위치(P형 MOSFET)
282-3 : 제3 차단 스위치(P형 MOSFET)
300 : LED 그룹(Group)
301 : 제1 LED 그룹
302 : 제2 LED 그룹
303 : 제3 LED 그룹
310 : 포워드 타입 정류부
311 : 포워드 타입 정류부의 제1 정류 다이오드
312 : 포워드 타입 정류부의 제2 정류 다이오드
313 : 포워드 타입 정류부의 출력 인덕터
314 : 포워드 타입 정류부의 출력 커패시터
320 : 풀브리지 타입 정류부
321 : 풀브리지 타입 정류부의 제1 정류 다이오드
322 : 풀브리지 타입 정류부의 제2 정류 다이오드
323 : 풀브리지 타입 정류부의 제3 정류 다이오드
324 : 풀브리지 타입 정류부의 제2 정류 다이오드
325 : 풀브리지 타입 정류부의 출력 커패시터
330 : 배전압 타입 정류부
331 : 배전압 타입 정류부의 제1 정류 다이오드
332 : 배전압 타입 정류부의 제2 정류 다이오드
333 : 배전압 타입 정류부의 제1 출력 커패시터
334 : 배전압 타입 정류부의 제2 출력 커패시터
C1 : 제1 커패시터
C2 : 제2 커패시터
C3 : 제3 커패시터
C4 : 제4 커패시터
C11 : 제11 커패시터
C12 : 제12 커패시터
C13 : 제13 커패시터
C14 : 제14 커패시터
C21 : 제21 커패시터
C22 : 제22 커패시터
D1 : 제1 다이오드
D11 : 제11 다이오드
D12 : 제12 다이오드
D13 : 제13 다이오드
D14 : 제14 다이오드
D21 : 제21 다이오드
D22 : 제22 다이오드
D31 : D31 다이오드
D32 : D32 다이오드
Iave : 평균전류
Ii : 입력전류
IL : 역률개선 인덕터의 전류
iref : 기준 전류
PWM : 펄스폭 변조신호
R1 : 제1 저항
R2 : 제2 저항
R3 : 제3 저항
R4 : 제4 저항
R5 : 제5 저항
R11 : 제11 저항
R12 : 제12 저항
R13 : 제13 저항
R14 : 제14 저항
R21 : 제21 저항
R22 : 제22 저항
R23 : 제23 저항
R24 : 제24 저항
R25 : 제25 저항
R26 : 제26 저항
R27 : 제27 저항
R28 : 제28 저항
R31 : 제31 저항
R32 : 제32 저항
R33 : 제33 저항
R34 : 제34 저항
R35 : 제35 저항
R36 : 제36 저항
R37 : 제37 저항
Rd1 : 제1 분압저항
Rd2 : 제2 분압저항
REG31 : 레귤레이터
Vac : 교류전원
Vcc : 제어전압
vea : 전압 오차 비교기의 출력전압
Vref : 기준 전압
Z1 : 제1 전압 제어이득
Z2 : 제2 전압 제어이득
Z11 : 제1 전류 제어이득
Z22 : 제2 전류 제어이득

Claims (4)

  1. 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터에 있어서,
    상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)로 구성된 하프브리지 스위치(203);
    상기 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 양단에 배치된 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210);
    상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 소스(Source) 단자 사이에 위치하는 공진 커패시터(205) 및 변압기 1차측 인덕터(206-1);
    부하(Load)의 출력전압(Vo)과 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전압(Vc)을 생성하는 정전압 제어 비교기(242);
    전류검출 저항(243)을 통하여 검출된 출력전류(Io)와 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전류(Ic)를 생성하는 정전류 제어 비교기(241);
    부하(Load)의 출력전압(Vo)을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하는 과전압 및 과전류 비교기(281);
    상기 과전압 및 과전류 비교기(281)의 출력은 상기 부하(Load)의 일측(一側)과 연결된 차단 스위치(282)을 차단시키며;
    상기 차단스위치(282)는 게이트(Gate)에 0(제로) 전압이 입력되면 도통(on)되며, 게이트(Gate)에 일정(一定) 전압이 입력되면 차단(off)되는 P형(P-Type) MOSFET이며;
    상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210), 공진 커패시터(205), 변압기 1차측 인덕터(206-1) 및 변압기 누설인덕터(207)가 공진함을 통하여 영전압 스위칭 범위를 확장시키며;
    상기 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터의 영전압 스위칭 조건은 아래의 (식)인 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터

    Figure pat00003
  2. 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터에 있어서,
    상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)로 구성된 하프브리지 스위치(203);
    상기 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에 배치된 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209);
    상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 드레인(Drain) 단자 사이에 위치하는 공진 커패시터(205) 및 변압기 1차측 인덕터(206-1);
    부하(Load)의 출력전압(Vo)과 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전압(Vc)을 생성하는 정전압 제어 비교기(242);
    전류검출 저항(243)을 통하여 검출된 출력전류(Io)와 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하여 제어전류(Ic)를 생성하는 정전류 제어 비교기(241);
    부하(Load)의 출력전압(Vo)을 검출하며, 레귤레이터(REG31)로부터 기준전압을 입력받아 비교하는 과전압 및 과전류 비교기(281);
    상기 과전압 및 과전류 비교기(281)의 출력은 상기 부하(Load)의 일측(一側)과 연결된 차단 스위치(282)을 차단시키며;
    상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210), 공진 커패시터(205), 변압기 1차측 인덕터(206-1) 및 변압기 누설인덕터(207)가 공진함을 통하여 영전압 스위칭 범위를 확장시키며;
    상기 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터의 영전압 스위칭 조건은 아래의 (식)인 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터

    Figure pat00004
  3. 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터에 있어서,
    상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)로 구성된 하프브리지 스위치(203);
    상기 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 양단에 배치된 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210);
    상기 영전압 스위칭 범위 확장형 상부 결합인덕터(210)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 소스(Source) 단자 사이에 위치하는 공진 커패시터(205) 및 변압기 1차측 인덕터(206-1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터
  4. 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터에 있어서,
    상부 스위치(203-1) 및 하부 스위치(203-3)로 구성된 하프브리지 스위치(203);
    상기 하프브리지 스위치(203)의 하부 스위치(203-3)의 양단에 배치된 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209);
    상기 영전압 스위칭 범위 확장형 하부 결합인덕터(209)의 가운데 접점과 하프브리지 스위치(203)의 상부 스위치(203-1)의 드레인(Drain) 단자 사이에 위치하는 공진 커패시터(205) 및 변압기 1차측 인덕터(206-1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영전압 스위칭 확장형 LLC 컨버터
KR1020180014258A 2018-02-05 2018-02-05 영전압 스위칭 확장형 llc 컨버터 KR102441881B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180014258A KR102441881B1 (ko) 2018-02-05 2018-02-05 영전압 스위칭 확장형 llc 컨버터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180014258A KR102441881B1 (ko) 2018-02-05 2018-02-05 영전압 스위칭 확장형 llc 컨버터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190094749A true KR20190094749A (ko) 2019-08-14
KR102441881B1 KR102441881B1 (ko) 2022-09-13

Family

ID=67621995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180014258A KR102441881B1 (ko) 2018-02-05 2018-02-05 영전압 스위칭 확장형 llc 컨버터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102441881B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110365220A (zh) * 2019-08-21 2019-10-22 曹亮平 一种tlc谐振电路及其应用的电源变换器
TWI728837B (zh) * 2019-11-06 2021-05-21 日商日立產機系統股份有限公司 電力轉換裝置及壓製裝置
KR102388041B1 (ko) * 2021-11-04 2022-04-20 주식회사 천일 전해커패시터 레스 플리커 프리 led 조명등용 컨버터

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101304777B1 (ko) 2011-08-19 2013-09-05 전주대학교 산학협력단 넓은 입력전압 제어 범위를 갖는 직류-직류 컨버터
US20140313790A1 (en) * 2013-04-23 2014-10-23 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Optimal Trajectory Control for LLC Resonant Converter for Soft Start-Up
EP3166217A1 (en) * 2015-11-06 2017-05-10 Excelsys Technologies Limited Llc resonant converter having multiple transformers and a parallel inductor
KR20180003122A (ko) 2016-06-30 2018-01-09 한국에너지기술연구원 인터리브드 llc 공진형 컨버터 및 그 제어방법
KR20180004655A (ko) 2016-07-04 2018-01-12 숭실대학교산학협력단 하이브리드 풀브릿지 llc 컨버터 및 그 구동방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101304777B1 (ko) 2011-08-19 2013-09-05 전주대학교 산학협력단 넓은 입력전압 제어 범위를 갖는 직류-직류 컨버터
US20140313790A1 (en) * 2013-04-23 2014-10-23 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Optimal Trajectory Control for LLC Resonant Converter for Soft Start-Up
EP3166217A1 (en) * 2015-11-06 2017-05-10 Excelsys Technologies Limited Llc resonant converter having multiple transformers and a parallel inductor
US20170133940A1 (en) * 2015-11-06 2017-05-11 Excelsys Technologies Ltd Llc resonant converter having multiple transformers and a parallel inductor
KR20180003122A (ko) 2016-06-30 2018-01-09 한국에너지기술연구원 인터리브드 llc 공진형 컨버터 및 그 제어방법
KR20180004655A (ko) 2016-07-04 2018-01-12 숭실대학교산학협력단 하이브리드 풀브릿지 llc 컨버터 및 그 구동방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chia-Hao Li et al., A Single-Stage Asymmetrical Half-Bridge AC/DC Converter With Coupled Inductors, 2017 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE) pp.5645-5650 (2017.11.07) *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110365220A (zh) * 2019-08-21 2019-10-22 曹亮平 一种tlc谐振电路及其应用的电源变换器
CN110365220B (zh) * 2019-08-21 2020-08-14 曹亮平 一种tlc谐振电路及其应用的电源变换器
TWI728837B (zh) * 2019-11-06 2021-05-21 日商日立產機系統股份有限公司 電力轉換裝置及壓製裝置
KR102388041B1 (ko) * 2021-11-04 2022-04-20 주식회사 천일 전해커패시터 레스 플리커 프리 led 조명등용 컨버터

Also Published As

Publication number Publication date
KR102441881B1 (ko) 2022-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10454367B2 (en) Single stage isolated AC/DC power factor corrected converter
US10097100B1 (en) Flyback converter
EP2713488B1 (en) Electronic converter, and related lighting system and method of operating an electronic converter
US8107263B2 (en) Series resonant converter
US7577003B2 (en) Switching power supply
US9385616B2 (en) AC/DC power converter
US9548662B2 (en) Switching power-supply circuit
EP2381570B1 (en) Resonant capacitor clamping circuit in resonant converter
US8138688B2 (en) Half-bridge power converter for driving LED by series-resonant connection of inductor, inductor and capacitor
US7638900B2 (en) Bi-directional DC-DC converter
KR102441881B1 (ko) 영전압 스위칭 확장형 llc 컨버터
CN111654189B (zh) 谐振式电源转换装置
KR101877011B1 (ko) 영전압 스위칭 확장형 llc 컨버터
KR101877013B1 (ko) 영전압 스위칭 확장형 llc 전원공급장치
KR20110138068A (ko) 역률 보상 컨버터 및 그 구동 방법
KR102446692B1 (ko) 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 llc 컨버터
US20240113627A1 (en) Improved performance of flyback and ac/dc power converter system
JP2013132175A (ja) 直列共振型コンバータ回路
Zhou et al. Analysis and design of SR driver circuit for LLC dc-dc converter under high load current application
JP2005176535A (ja) スイッチング電源装置
JP2003250274A (ja) シングルステージのシングルスイッチ力率補正回路におけるバス電圧ストレスを低減する方法
KR101877019B1 (ko) 영전압 스위칭을 위한 스마트 턴온 방식의 llc 컨버터
KR20210025576A (ko) 저전압 직류 변환기 및 배터리 충전기
KR101721321B1 (ko) 하이브리드 방식 led 전원장치
KR101813778B1 (ko) 하이브리드 방식 led 전원장치

Legal Events

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