KR20190098368A - 액티브 클램프 포워드 컨버터 및 그 구동방법 - Google Patents

액티브 클램프 포워드 컨버터 및 그 구동방법 Download PDF

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김재국
이범석
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, 입력전압의 저전위단자 및 고전위단자에 각각 연결되는 제1 및 제2스위치와; 상기 제2스위치에 연결되는 제1인덕터와; 상기 제1인덕터와 상기 제1스위치 사이에 연결되는 제2인덕터와; 상기 제2인덕터 및 상기 제1스위치에 연결되는 클램핑스위치와; 상기 제2스위치와 상기 클램핑스위치 사이에 연결되는 클램핑다이오드 및 클램핑커패시터와; 상기 제2인덕터에 병렬 연결되는 제1 및 제2변압기와; 상기 제1 및 제2변압기에 연결되는 출력부를 포함하는 더블 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터를 제공한다.

Description

액티브 클램프 포워드 컨버터 및 그 구동방법 {Active Clamp Forward Converter And Method Of Driving The Same}
본 발명은 액티브 클램프 포워드 컨버터에 관한 것으로, 특히 2차측에 메인스위치에 동기되는 턴-온 타이밍을 갖는 제어스위치를 추가함으로써, 스위칭손실 및 변압기전류가 감소되는 액티브 클램프 포워드 컨버터 및 그 구동방법에 관한 것이다.
최근 세계적으로 환경 문제로 인해 에너지 소비의 효율성에 대한 관심이 커지고 있고 전기제품의 고효율화가 요구되고 있으며, 이에 따라 저전력에서 고전력에 이르기까지 전 부분의 전기제품에 걸쳐 소비전력을 절감하기 위한 연구개발이 진행되고 있다.
이러한 전기제품에 일반적으로 들어가는 DC-DC 컨버터(변환기)로서, 저전력의 경우 영전압 스위칭(zero voltage switching: ZVS)이 가능하며 출력 인덕터의 크기를 줄일 수 있는 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(single-ended active clamp forward converter)가 널리 사용되고 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터를 도시한 회로도이고, 도 2는 종래의 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 다수의 신호의 파형도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(10)는 입력전압(Vi)을 이용하여 출력전압(Vo)을 생성한다.
이를 위하여, 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(10)는, 제1 및 제2스위치(S1, S2), 클램핑커패시터(Cc), 제1 및 제2인덕터(L1, L2), 변압기(T), 제1 및 제2다이오드(D1, D2), 출력인덕터(Lo), 출력커패시터(Co), 출력저항(Ro)을 포함한다.
메인스위치인 제1스위치(S1)는, 입력전압(Vi)과 제2인덕터(L2) 사이에 연결되고, 제1게이트-소스 전압(Vgs1)에 따라 입력전압(Vi)과 제2인덕터(L2)의 전기적 연결을 스위칭 하며, 제1드레인-소스 전압(Vds1)이 인가되는 제1스위치(S1)의 채널에는 제1스위치전류(Is1)가 흐른다.
클램핑스위치인 제2스위치(S2)는, 클램핑커패시터(Cc)와 제2인덕터(L2) 사이에 연결되고, 제2게이트-소스 전압(Vgs2)에 따라 클램핑커패시터(Cc)와 제2인덕터(L2)의 전기적 연결을 스위칭 하며, 제2드레인-소스 전압(Vds2)이 인가되는 제2스위치(S2)의 채널에는 제2스위치전류(Is2)가 흐른다.
클램핑커패시터(Cc)는, 제1인덕터(L1)와 제2스위치(S2) 사이에 연결되고, 제1인덕터(L1)의 인덕터 에너지를 클램핑전압(Vc)으로 저장하고, 저장된 클램핑전압(Vc)에 대응되는 클램핑 에너지를 제2인덕터(L2)로 출력한다.
누설인덕터인 제1인덕터(L1)는, 입력전압(Vi) 및 클램핑커패시터(Cc)와 제2인덕터(L2) 사이에 연결되는데, 변압기(T)의 1차측 일단에 연결되어 변압기(T)의 누설(leakage) 자속에 따른 누설 에너지를 저장하거나 출력한다.
자화인덕터인 제2인덕터(L2)는, 제1 및 제2스위치(S1, S2)와 제1인덕터(L1) 사이에 연결되는데, 변압기(T)의 1차측 양단에 연결되어 변압기(T)의 상호(mutual) 자속에 따른 자화 에너지를 저장하거나 출력한다.
변압기(T)는, 각각 제2인덕터(L2)와 제1 및 제2다이오드(D1, D2) 사이에 연결되고, 제1 및 제2인덕터(L1, L2)에 저장된 누설 에너지 및 자화 에너지를 상이한 변압기전압으로 변환하여 출력한다.
제1 및 제2다이오드(D1, D2)는, 각각 변압기(T)의 2차측 양단에 연결되고, 변압기(T)로부터 출력되는 변압기전압을 정류(rectifying) 한다.
출력인덕터(Lo)는 제1 및 제2다이오드(D1, D2)에 연결되고, 출력커패시터(Co) 및 출력저항(Ro)은 각각 출력인덕터(Lo)에 연결되는데, 출력인덕터(Lo), 출력커패시터(Co) 및 출력저항(Ro)은 출력전압(Vo)을 출력한다.
이러한 종래의 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(10)에서는, 제1스위치(S1)가 턴-온(turn-on) 되고 제2스위치(S2)가 턴-오프(turn-off) 되는 제1시간구간(TP1) 동안, 1차측은 입력전압(Vi), 변압기(T), 제1스위치(S1)로 이어지는 전류경로가 형성되어 제1 및 제2인덕터(L1, L2)의 제1 및 제2인덕터전류가 증가하고, 2차측은 공진전류가 증가하는 파워링(powering) 모드로 동작하여 에너지가 축적된다.
그리고, 제1스위치(S1)가 턴-오프 되고 제2스위치(S2)가 턴-온 되는 제2시간구간(TP2) 동안, 1차측은 커패시터전압(Vc), 변압기(T), 제2스위치(S2)로 이어지는 전류경로가 형성되어 제1 및 제2인덕터(L1, L2)의 제1 및 제2인덕터전류가 감소하고, 변압기(T)는 리셋(reset) 되고, 2차측은 공진전류가 감소하는 프리휠링(freewheeling) 모드로 동작하여 에너지가 출력된다.
그런데, 종래의 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(10)에서는, 제1시간구간(TP1)의 시작지점인 제1타이밍(tm1)에 메인스위치인 제1스위치(S1)가 제1드레인-소스 전압(Vds1)의 감소종료지점과 제1스위치전류(Is1)의 증가시작지점이 중첩되는 하드스위칭(hard switching)으로 동작하여 제1스위치(S1)의 완전한 영전압 스위칭(ZVS)이 불가능하다는 문제가 있다.
그리고, 모스펫(MOSFET) 소자는 특성 상 턴-온 손실(loss)이 턴-오프 손실보다 크므로, 스위칭손실(switching loss)이 증가하는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 출력부에 2개의 제어스위치를 배치함으로써, 입력부의 메인스위치의 영전압 스위칭이 가능해지고 소비전력이 절감되는 액티브 클램프 포워드 컨버터 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 출력부에 2개의 다이오드와 1개의 제어스위치를 배치함으로써, 입력부의 메인스위치의 영전압 스위칭이 가능해지고 소비전력이 절감되고 변압기 전류가 감소되는 액티브 클램프 포워드 컨버터 및 그 구동방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 입력전압의 저전위단자에 연결되는 제1스위치와; 상기 입력전압의 고전위단자에 연결되는 제1인덕터와; 상기 제1인덕터와 상기 제1스위치 사이에 연결되는 제2인덕터와; 상기 제2인덕터 및 상기 제1스위치에 연결되는 제2스위치와; 상기 제1인덕터와 상기 제2스위치 사이에 연결되는 클램핑커패시터와; 상기 제2인덕터에 병렬 연결되는 변압기와; 상기 변압기에 연결되는 제1 및 제2다이오드와; 상기 제1 및 제2다이오드에 연결되는 제3스위치와; 상기 제3스위치에 연결되는 출력인덕터와; 상기 출력인덕터에 연결되는 출력커패시터 및 출력저항을 포함하는 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터를 제공한다.
그리고, 상기 제3스위치는, 상기 제1스위치가 턴-온 되기 전에 턴-오프 상태를 가져 변압기전류를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 제1스위치는, 제1게이트-소스 전압에 따라 상기 입력전압과 상기 제2인덕터의 전기적 연결을 스위칭 하고, 상기 제2스위치는, 제2게이트-소스 전압에 따라 상기 클램핑커패시터와 상기 제2인덕터의 전기적 연결을 스위칭 하고, 상기 제3스위치는, 제3게이트-소스 전압에 따라 상기 제1다이오드와 상기 출력인덕터의 전기적 연결을 스위칭 할 수 있다.
그리고, 상기 제1스위치의 게이트는 상기 제1게이트-소스 전압에 연결되고, 상기 제1스위치의 소스는 상기 입력전압의 상기 저전위단자에 연결되고, 상기 제1스위치의 드레인은 상기 제2스위치의 소스, 상기 제2인덕터의 제2단자에 연결되고, 상기 제2스위치의 게이트는 상기 제2게이트-소스 전압에 연결되고, 상기 제2스위치의 소스는 상기 제1스위치의 드레인, 상기 제2인덕터의 제2단자에 연결되고, 상기 제2스위치의 드레인은 상기 클램핑커패시터의 제2단자에 연결되고, 상기 제3스위치의 게이트는 상기 제3게이트-소스 전압에 연결되고, 상기 제3스위치의 소스는 상기 제2다이오드의 음극에 연결되고, 상기 제3스위치의 드레인은 상기 제1다이오드의 음극에 연결될 수 있다.
또한, 상기 클램핑커패시터의 제1단자는 상기 제1인덕터의 제1단자에 연결되고, 상기 클램핑커패시터의 제2단자는 상기 제2스위치의 드레인에 연결되고, 상기 제1인덕터의 제1단자는 상기 클램핑커패시터의 제1단자에 연결되고, 상기 제1인덕터의 제2단자는 상기 제2인덕터의 제1단자에 연결되고, 상기 제2인덕터의 제1단자는 상기 제1인덕터의 제2단자에 연결되고, 상기 제2인덕터의 제2단자는 상기 제1스위치의 드레인, 상기 제2스위치의 소스에 연결될 수 있다.
한편, 본 발명은, 제1 내지 제3스위치, 제1 및 제2인덕터, 클램핑다이오드, 클램핑커패시터, 변압기, 제1 및 제2다이오드, 출력인덕터, 출력커패시터, 출력저항을 포함하는 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 구동방법에 있어서, 제1시간구간 동안, 상기 제1 및 제3스위치를 각각 턴-온(turn-on) 하고, 상기 제2스위치를 턴-오프(turn-off) 하여, 입력전압, 상기 제1인덕터, 상기 변압기, 상기 제1스위치로 이어지는 전류경로와, 상기 변압기, 상기 제1다이오드, 상기 제3스위치, 상기 출력인덕터, 상기 출력커패시터로 이어지는 전류경로를 형성하는 단계와; 제2시간구간 동안, 상기 제2스위치를 턴-온하고, 상기 제1 및 제3스위치를 각각 턴-오프 하여, 상기 클램핑커패시터, 상기 제1인덕터, 상기 제2인덕터, 상기 제2스위치로 이어지는 전류경로와, 상기 제2다이오드, 상기 출력인덕터, 상기 출력커패시터, 상기 출력저항으로 이어지는 전류경로를 형성하는 단계를 포함하는 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 구동방법을 제공한다.
그리고, 상기 제2스위치는 제1타이밍에 턴-오프 되고, 상기 제1 및 제3스위치는 각각 상기 제1타이밍 이후의 제2타이밍에 턴-온 될 수 있다.
본 발명은, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 출력부에 2개의 제어스위치를 배치함으로써, 입력부의 메인스위치의 영전압 스위칭이 가능해지고 소비전력이 절감되는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명은, 출력부에 2개의 다이오드와 1개의 제어스위치를 배치함으로써, 입력부의 메인스위치의 영전압 스위칭이 가능해지고 소비전력이 절감되고 변압기 전류가 감소되는 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터를 도시한 회로도.
도 2는 종래의 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 다수의 신호의 파형도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터를 도시한 회로도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 다수의 신호의 파형도.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터를 도시한 회로도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 다수의 신호의 파형도.
이하, 본 발명의 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터를 도시한 회로도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)는 직류 입력전압(Vi)을 이용하여 직류 출력전압(Vo)을 생성한다.
이를 위하여, 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)는, 제1 내지 제4스위치(S1 내지 S4), 클램핑커패시터(Cc), 제1 및 제2인덕터(L1, L2), 변압기(T), 출력인덕터(Lo), 출력커패시터(Co), 출력저항(Ro)을 포함하는데, 제1 및 제2스위치(S1, S2), 클램핑커패시터(Cc), 제1 및 제2인덕터(L1, L2)는 변압기(T)의 1차측에 대응되는 입력부를 구성하고, 제3 및 제4스위치(S3, S4), 출력인덕터(Lo), 출력커패시터(Co), 출력저항(Ro)은 변압기(T)의 2차측에 대응되는 출력부를 구성한다.
제1 내지 제4스위치(S1 내지 S4)는 트랜지스터(transistor) 일 수 있다.
메인스위치인 제1스위치(S1)는, 입력전압(Vi)과 제2인덕터(L2) 사이에 연결되고, 제1게이트-소스 전압(Vgs1)에 따라 입력전압(Vi)과 제2인덕터(L2)의 전기적 연결을 스위칭 한다.
예를 들어, 제1스위치(S1)가 네거티브(N) 타입 트랜지스터인 경우, 제1스위치(S1)의 게이트는 제1게이트-소스 전압(Vgs1)에 연결되고, 제1스위치(S1)의 소스는 입력전압(Vi)의 저전위단자에 연결되고, 제1스위치(S1)의 드레인은 제2스위치(S2)의 소스, 제2인덕터(L2)의 제2단자, 변압기(T)의 1차측 제2입력단자에 연결되고, 제1드레인-소스 전압(Vds1)이 인가되는 제1스위치(S1)의 드레인 및 소스 사이의 채널에는 제1스위치전류(Is1)가 흐른다.
클램핑스위치인 제2스위치(S2)는, 클램핑커패시터(Cc)와 제2인덕터(L2) 사이에 연결되고, 제2게이트-소스 전압(Vgs2)에 따라 클램핑커패시터(Cc)와 제2인덕터(L2)의 전기적 연결을 스위칭 한다.
예를 들어, 제2스위치(S2)가 네거티브(N) 타입 트랜지스터인 경우, 제2스위치(S2)의 게이트는 제2게이트-소스 전압(Vgs2)에 연결되고, 제2스위치(S2)의 소스는 제1스위치(S1)의 드레인, 제2인덕터(L2)의 제2단자, 변압기(T)의 1차측 제2입력단자에 연결되고, 제2스위치(S2)의 드레인은 클램핑커패시터(Cc)의 제2단자에 연결되고, 제2드레인-소스 전압(Vds2)이 인가되는 제2스위치(S2)의 드레인 및 소스 사이의 채널에는 제2스위치전류(Is2)가 흐른다.
클램핑커패시터(Cc)는, 제1인덕터(L1)와 제2스위치(S2) 사이에 연결되고, 제1인덕터(L1)의 인덕터 에너지를 클램핑전압(Vc)으로 저장하고, 저장된 클램핑전압(Vc)에 대응되는 클램핑 에너지를 제2인덕터(L2)로 출력한다.
예를 들어, 클램핑커패시터(Cc)의 제1단자는 입력전압(Vi)의 고전위단자, 제1인덕터(L1)의 제1단자에 연결되고, 클램핑커패시터(Cc)의 제2단자는 제2스위치(S2)의 드레인에 연결된다.
누설인덕터인 제1인덕터(L1)는, 입력전압(Vi) 및 클램핑커패시터(Cc)와 제2인덕터(L2) 사이에 연결되는데, 변압기(T)의 1차측 일단에 연결되어 변압기(T)의 누설(leakage) 자속에 따른 누설 에너지를 저장하거나 출력한다.
예를 들어, 제1인덕터(L1)의 제1단자는 입력전압(Vi)의 고전위단자, 클램핑커패시터(Cc)의 제1단자에 연결되고, 제1인덕터(L1)의 제2단자는 제2인덕터(L2)의 제1단자, 변압기(T)의 1차측 제1입력단자에 연결된다.
자화인덕터인 제2인덕터(L2)는, 제1 및 제2스위치(S1, S2)와 제1인덕터(L1) 사이에 연결되는데, 변압기(T)의 1차측 양단에 연결되어 상호(mutual) 자속에 따른 자화 에너지를 저장하거나 출력한다.
예를 들어, 제2인덕터(L2)의 제1단자는 제1인덕터(L1)의 제2단자, 변압기(T)의 1차측 제1입력단자에 연결되고, 제2인덕터(L2)의 제2단자는 제1스위치(S1)의 드레인, 제2스위치(S2)의 소스, 변압기(T)의 1차측 제2입력단자에 연결된다.
변압기(T)는, 각각 제2인덕터(L2)와 제3 및 제4스위치(S3, S4) 사이에 연결되고, 제1 및 제2인덕터(L1, L2)에 저장된 누설 에너지 및 자화 에너지를 상이한 변압기전압으로 변환하여 출력한다.
예를 들어, 변압기(T)의 1차측 제1입력단자는 제1인덕터(L1)의 제2단자, 제2인덕터(L2)의 제1단자에 연결되고, 변압기(T)의 1차측 제2입력단자는 제2인덕터(L2)의 제2단자, 제1스위치(S1)의 드레인, 제2스위치(S2)의 소스에 연결되고, 변압기(T)의 2차측 제1출력단자는 제4스위치(S4)의 드레인에 연결되고, 변압기(T)의 2차측 제2출력단자는 제3스위치(S3)의 드레인에 연결된다.
제어스위치인 제3 및 제4스위치(S3, S4)는, 각각 변압기(T)의 2차측 양단에 연결되고, 제3 및 제4게이트-소스 전압(Vgs3, Vgs4)에 따라 변압기(T)와 2차측 출력부의 전기적 연결을 제어하고, 변압기(T)로부터 출력되는 변압기전압을 정류(rectifying) 한다.
예를 들어, 제3스위치(S3)가 네거티브(N) 타입 트랜지스터인 경우, 제3스위치(S3)의 게이트는 제3게이트-소스 전압(Vgs3)에 연결되고, 제3스위치(S3)의 소스는 제4스위치(S4)의 소스, 출력커패시터(Co)의 제2단자, 출력저항(Ro)의 제2단자, 출력전압(Vo)의 저전위단자에 연결되고, 제3스위치(S3)의 드레인은 변압기(T)의 2차측 제2출력단자에 연결되고, 제3드레인-소스 전압(Vds3)이 인가되는 제3스위치(S3)의 드레인 및 소스 사이의 채널에는 제3스위치전류(Is3)가 흐른다.
그리고, 제4스위치(S4)가 네거티브(N) 타입 트랜지스터인 경우, 제4스위치(S4)의 게이트는 제4게이트-소스 전압(Vgs4)에 연결되고, 제4스위치(S4)의 소스는 제3스위치(S3)의 소스, 출력커패시터(Co)의 제2단자, 출력저항(Ro)의 제2단자, 출력전압(Vo)의 저전위단자에 연결되고, 제4스위치(S4)의 드레인은 변압기(T)의 2차측 제1출력단자, 출력인덕터(Lo)의 제1단자에 연결되고, 제4드레인-소스 전압(Vds4)이 인가되는 제4스위치(S4)의 드레인 및 소스 사이의 채널에는 제4스위치전류(Is4)가 흐른다.
출력인덕터(Lo)는 제4스위치(S4)에 연결되고, 출력커패시터(Co) 및 출력저항(Ro)은 각각 출력인덕터(Lo)에 연결되는데, 출력인덕터(Lo), 출력커패시터(Co) 및 출력저항(Ro)은 출력전압(Vo)을 출력한다.
예를 들어, 출력인덕터(Lo)의 제1단자는 변압기(T)의 2차측 제1출력단자, 제4스위치(S4)의 드레인에 연결되고, 출력인덕터(Lo)의 제2단자는 출력커패시터(Co) 및 출력저항(Ro)의 제1단자, 출력전압(Vo)의 고전위단자에 연결되고, 출력커패시터(Co) 및 출력저항(Ro)의 제2단자는 제3 및 제4스위치(S3, S4)의 소스, 출력전압(Vo)의 저전위단자에 연결되고, 출력전압(Vo)은 출력커패시터(Co) 및 출력저항(Ro)의 제1 및 제2단자 사이에서 출력된다.
이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)는, 제1스위치(S1)가 턴-온(turn-on) 되고 제2스위치(S2)가 턴-오프(turn-off) 되는 제1시간구간(도 4의 TP1)과, 제1스위치(S1)가 턴-오프 되고 제2스위치(S2)가 턴-온 되는 제2시간구간(도 4의 TP2)으로 구분 구동되어 일정한 직류 출력전압(Vo)을 출력하는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 다수의 신호의 파형도로서, 도 3을 함께 참조하여 설명한다.
도 4에서, 입력전압(Vi)이 48V이고, 출력전압(Vo)이 5V이고, 출력전류는 20A이고, 제3 및 제4게이트-소스 전압(Vgs3, Vgs4)은 알아보기 쉽도록 각각 1/2 및 1/4 배율로 변경한 그래프이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)의 제1시간구간(TP1) 동안, 제1 및 제3게이트-소스 전압(Vgs1, Vgs3)은 각각 하이레벨이 되어 제1 및 제3스위치(S1, S3)는 각각 턴-온(turn-on) 되고, 제2 및 제4게이트-소스 전압(Vgs2, Vgs4)은 로우레벨이 되어 제2 및 제4스위치(S2, S4)는 턴-오프(turn-off) 된다.
즉, 턴-온 상태의 제1 및 제3스위치(S1, S3)에서는 제1 및 제3드레인-소스 전압(Vds1, Vds3)이 각각 로우레벨이 되고 하이레벨의 제1 및 제3스위치전류(Is1, Is3)가 채널을 흐르고(전류흐름), 턴-오프 상태의 제2 및 제4스위치(S2, S4)에서는 제2 및 제4드레인-소스 전압(Vds2, Vds4)이 하이레벨이 되고 로우레벨의 제2 및 제4스위치전류(Is2, Is4)가 채널을 흐른다(전류차단).
이에 따라, 입력전압(Vi), 제1인덕터(L1), 변압기(T), 제1스위치(S1)로 이어지는 전류경로가 형성되어, 제1인덕터(L1)를 흐르는 제1인덕터전류(Il1)가 하이레벨이 되고, 변압기(T), 출력인덕터(Lo), 출력저항(Ro), 제3스위치(S3)로 이어지는 전류경로가 형성되어, 제3스위치(S3)를 흐르는 제3스위치전류(Is3)가 하이레벨이 되고, 하이레벨의 직류전압이 출력커패시터(Co)에 충전된다.
예를 들어, 제1 및 제3게이트-소스 전압(Vgs1, Vgs3)은 각각 약 1.0V로 제1 및 제3스위치(S1, S3)가 각각 완전히 턴-온 된 상태이고, 제2 및 제4게이트-소스 전압(Vgs2, Vgs4)은 각각 약 0V이고, 제1 및 제3드레인-소스 전압(Vds1, Vds3)은 각각 약 0V이고, 제2 및 제4드레인-소스 전압(Vds2, Vds4)은 각각 약 100V 및 약 12V이고, 제1스위치전류(Is1)는 약 0A에서 약 6A로 증가하고, 제3스위치전류(Is3)는 약 0A에서 약 20A로 증가하고, 제2 및 제4스위치전류(Is2, Is4)는 각각 약 0A이고, 제1인덕터전류(Il1)는 약 0A에서 약 6A로 증가하고, 제2인덕터전류(Il2)는 약 0A일 수 있다.
그리고, 본 발명의 제1실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)의 제2시간구간(TP2) 동안, 제1 및 제3게이트-소스 전압(Vgs1, Vgs2)은 각각 로우레벨이 되어 제1 및 제3스위치(S1, S3)는 각각 턴-오프 되고, 제2 및 제4게이트-소스 전압(Vgs2, Vgs4)은 각각 하이레벨이 되어 제2 및 제4스위치(S2, S4)는 턴-온 된다.
즉, 턴-오프 상태의 제1 및 제3스위치(S1, S3)에서는 제1 및 제3드레인-소스 전압(Vds1, Vds3)이 각각 하이레벨이 되고 로우레벨의 제1 및 제3스위치전류(Is1, Is3)가 채널을 흐르고(전류차단), 턴-온 상태의 제2스위치(S2)에서는 제2드레인-소스 전압(Vds2)이 로우레벨이 되고 하이레벨로부터 로우레벨로 감소된 제2스위치전류(Is2)가 채널을 흐르고(전류흐름), 턴-온 상태의 제4스위치(S4)에서는 제4드레인-소스 전압(Vds4)이 로우레벨이 되고 하이레벨의 제4스위치전류(Is4)가 채널을 흐른다(전류흐름).
이에 따라, 커패시터전압(Vc), 제2스위치(S2), 변압기(T), 제1인덕터(L1)로 이어지는 전류경로가 형성되어, 제1인덕터(L1)를 흐르는 제1인덕터전류(Il1)가 로우레벨이 되고, 출력인덕터(Lo), 출력커패시터(Co), 출력저항(Ro)로 이어지는 전류경로가 형성되어, 제4스위치(S4)를 흐르는 제4스위치전류(Is4)가 하이레벨이 되고, 하이레벨의 직류전압이 출력전압(Vo)으로 출력된다.
예를 들어, 제1 및 제3게이트-소스 전압(Vgs1, Vgs3)은 각각 약 0V이고, 제2 및 제4게이트-소스 전압(Vgs2, Vgs4)은 각각 약 1.0V로 제1 및 제4스위치(S1, S4)가 각각 완전히 턴-온 된 상태이고, 제1 및 제3드레인-소스 전압(Vds1, Vds3)은 각각 약 100V 및 약 12V이고, 제2 및 제4드레인-소스 전압(Vds2, Vds4)은 각각 약 0V이고, 제1 내지 제3스위치전류(Is1 내지 Is3)는 약 0A이고, 제4스위치전류(Is4)는 약 0A에서 약 20A로 증가하고, 제1 및 제2인덕터전류(Il1, Il2)는 약 0A일 수 있다.
이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)에서는, 변압기(T)의 1차측 제2스위치(S2)가 턴-오프 되는 제1타이밍(tm1) 이전의 제2타이밍(tm2)에 변압기(T)의 2차측 제3스위치(S3)를 턴-온 시키고, 제1타이밍(tm1) 이후의 제3타이밍(tm3)에 변압기(T)의 2차측 제4스위치(S4)를 턴-오프 시킴으로써, 제3타이밍(tm3) 이후에 변압기(T)의 1차측 누설전류인 제1인덕터전류(Il1)가 증가하고 변압기(T)의 1차측 제1인덕터(L1)의 누설 에너지가 증가한다.
이에 따라, 제2스위치(S2)가 턴-오프 된 후, 제1스위치(S1)의 기생커패시터에 충전된 전하가 충분히 방전되므로, 메인스위치인 제1스위치(S1)가 제1드레인-소스 전압(Vds1)의 감소종료지점인 제1타이밍(tm1)과 제1스위치전류(Is1)의 증가시작지점인 제3타이밍(tm3)이 이격되는 영전압 스위칭(ZVS)(소프트 스위칭(soft switching))으로 동작할 수 있다.
따라서, 제1스위치(S1)의 스위칭손실을 감소시켜 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)의 소비전력을 절감시킬 수 있다.
그런데, 제1시간구간(TP1) 이전의 제2 및 제3타이밍(tm2, tm3)의 사이구간(A)에서는, 제3 및 제4스위치(S3, S4)가 동시에 턴-온 되므로, 제1인덕터전류(Il1)와 제3 및 제4스위치전류(Is3, Is4)가 증가하고, 그 결과 전류 스트레스(current stress)가 증가한다.
다른 실시예에서는, 변압기의 2차측 출력부를 2개의 다이오드와 1개의 제어스위치로 구성하여 메인스위치의 영전압 스위칭을 가능하게 함과 동시에 전류 스트레스를 감소시킬 수도 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터를 도시한 회로도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(210)는 직류 입력전압(Vi)을 이용하여 직류 출력전압(Vo)을 생성한다.
이를 위하여, 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(210)는, 제1 내지 제3스위치(S1 내지 S3), 클램핑커패시터(Cc), 제1 및 제2인덕터(L1, L2), 변압기(T), 제1 및 제2다이오드(D1, D2), 출력인덕터(Lo), 출력커패시터(Co), 출력저항(Ro)을 포함하는데, 제1 및 제2스위치(S1, S2), 클램핑커패시터(Cc), 제1 및 제2인덕터(L1, L2)는 변압기(T)의 1차측에 대응되는 입력부를 구성하고, 제3스위치(S3), 제1 및 제2다이오드(D1, D2), 출력인덕터(Lo), 출력커패시터(Co), 출력저항(Ro)은 변압기(T)의 2차측에 대응되는 출력부를 구성한다.
제1 내지 제3스위치(S1 내지 S3)는 트랜지스터(transistor) 일 수 있다.
메인스위치인 제1스위치(S1)는, 입력전압(Vi)과 제2인덕터(L2) 사이에 연결되고, 제1게이트-소스 전압(Vgs1)에 따라 입력전압(Vi)과 제2인덕터(L2)의 전기적 연결을 스위칭 한다.
예를 들어, 제1스위치(S1)가 네거티브(N) 타입 트랜지스터인 경우, 제1스위치(S1)의 게이트는 제1게이트-소스 전압(Vgs1)에 연결되고, 제1스위치(S1)의 소스는 입력전압(Vi)의 저전위단자에 연결되고, 제1스위치(S1)의 드레인은 제2스위치(S2)의 소스, 제2인덕터(L2)의 제2단자, 변압기(T)의 1차측 제2입력단자에 연결되고, 제1드레인-소스 전압(Vds1)이 인가되는 제1스위치(S1)의 드레인 및 소스 사이의 채널에는 제1스위치전류(Is1)가 흐른다.
클램핑스위치인 제2스위치(S2)는, 클램핑커패시터(Cc)와 제2인덕터(L2) 사이에 연결되고, 제2게이트-소스 전압(Vgs2)에 따라 클램핑커패시터(Cc)와 제2인덕터(L2)의 전기적 연결을 스위칭 한다.
예를 들어, 제2스위치(S2)가 네거티브(N) 타입 트랜지스터인 경우, 제2스위치(S2)의 게이트는 제2게이트-소스 전압(Vgs2)에 연결되고, 제2스위치(S2)의 소스는 제1스위치(S1)의 드레인, 제2인덕터(L2)의 제2단자, 변압기(T)의 1차측 제2입력단자에 연결되고, 제2스위치(S2)의 드레인은 클램핑커패시터(Cc)의 제2단자에 연결되고, 제2드레인-소스 전압(Vds2)이 인가되는 제2스위치(S2)의 드레인 및 소스 사이의 채널에는 제2스위치전류(Is2)가 흐른다.
클램핑커패시터(Cc)는, 제1인덕터(L1)와 제2스위치(S2) 사이에 연결되고, 제1인덕터(L1)의 인덕터 에너지를 클램핑전압(Vc)으로 저장하고, 저장된 클램핑전압(Vc)에 대응되는 클램핑 에너지를 제2인덕터(L2)로 출력한다.
예를 들어, 클램핑커패시터(Cc)의 제1단자는 입력전압(Vi)의 고전위단자, 제1인덕터(L1)의 제1단자에 연결되고, 클램핑커패시터(Cc)의 제2단자는 제2스위치(S2)의 드레인에 연결된다.
누설인덕터인 제1인덕터(L1)는, 입력전압(Vi) 및 클램핑커패시터(Cc)와 제2인덕터(L2) 사이에 연결되는데, 변압기(T)의 1차측 일단에 연결되어 변압기(T)의 누설(leakage) 자속에 따른 누설 에너지를 저장하거나 출력한다.
예를 들어, 제1인덕터(L1)의 제1단자는 입력전압(Vi)의 고전위단자, 클램핑커패시터(Cc)의 제1단자에 연결되고, 제1인덕터(L1)의 제2단자는 제2인덕터(L2)의 제1단자, 변압기(T)의 1차측 제1입력단자에 연결된다.
자화인덕터인 제2인덕터(L2)는, 제1 및 제2스위치(S1, S2)와 제1인덕터(L1) 사이에 연결되는데, 변압기(T)의 1차측 양단에 연결되어 상호(mutual) 자속에 따른 자화 에너지를 저장하거나 출력한다.
예를 들어, 제2인덕터(L2)의 제1단자는 제1인덕터(L1)의 제2단자, 변압기(T)의 1차측 제1입력단자에 연결되고, 제2인덕터(L2)의 제2단자는 제1스위치(S1)의 드레인, 제2스위치(S2)의 소스, 변압기(T)의 1차측 제2입력단자에 연결된다.
변압기(T)는, 각각 제2인덕터(L2)와 제1다이오드(D1) 사이에 연결되고, 제1 및 제2인덕터(L1, L2)에 저장된 누설 에너지 및 자화 에너지를 상이한 변압기전압으로 변환하여 출력한다.
예를 들어, 변압기(T)의 1차측 제1입력단자는 제1인덕터(L1)의 제2단자, 제2인덕터(L2)의 제1단자에 연결되고, 변압기(T)의 1차측 제2입력단자는 제2인덕터(L2)의 제2단자, 제1스위치(S1)의 드레인, 제2스위치(S2)의 소스에 연결되고, 변압기(T)의 2차측 제1출력단자는 제1다이오드(D1)의 양극에 연결되고, 변압기(T)의 2차측 제2출력단자는 제2다이오드(D2)의 양극, 출력커패시터(Co)의 제2단자, 출력저항(Ro)의 제2단자에 연결된다.
제1 및 제2다이오드(D1, D2)는, 각각 변압기(T)의 2차측 양단에 연결되고, 변압기(T)로부터 출력되는 변압기전압을 정류(rectifying) 한다.
예를 들어, 제1다이오드(D1)의 양극은 변압기(T)의 2차측 제1출력단자에 연결되고, 제1다이오드(D1)의 음극은 제3스위치(S3)의 드레인에 연결된다.
그리고, 제2다이오드(D2)의 양극은 변압기(T)의 2차측 제2출력단자에 연결되고, 제2다이오드(D2)의 음극은 제3스위치(S3)의 소스, 출력인덕터(Lo)의 제1단자에 연결된다.
제어스위치인 제3스위치(S3)는, 제1 및 제2다이오드(D1, D2) 사이에 연결되고, 제3게이트-소스 전압(Vgs3)에 따라 변압기(T)와 2차측 출력부의 전기적 연결을 제어한다.
예를 들어, 제3스위치(S3)가 네거티브(N) 타입 트랜지스터인 경우, 제3스위치(S3)의 게이트는 제3게이트-소스 전압(Vgs3)에 연결되고, 제3스위치(S3)의 소스는 제2다이오드(D2)의 음극에 연결되고, 제3스위치(S3)의 드레인은 제1다이오드(D1)의 음극에 연결되고, 제3드레인-소스 전압(Vds3)이 인가되는 제3스위치(S3)의 드레인 및 소스 사이의 채널에는 제3스위치전류(Is3)가 흐른다.
출력인덕터(Lo)는 제3스위치(S3)에 연결되고, 출력커패시터(Co) 및 출력저항(Ro)은 각각 출력인덕터(Lo)에 연결되는데, 출력인덕터(Lo), 출력커패시터(Co) 및 출력저항(Ro)은 출력전압(Vo)을 출력한다.
예를 들어, 출력인덕터(Lo)의 제1단자는 제3스위치(S3)의 소스, 제2다이오드(D2)의 음극에 연결되고, 출력인덕터(Lo)의 제2단자는 출력커패시터(Co) 및 출력저항(Ro)의 제1단자, 출력전압(Vo)의 고전위단자에 연결되고, 출력커패시터(Co) 및 출력저항(Ro)의 제2단자는 제2다이오드(D2)의 양극, 출력전압(Vo)의 저전위단자에 연결되고, 출력전압(Vo)은 출력커패시터(Co) 및 출력저항(Ro)의 제1 및 제2단자 사이에서 출력된다.
이러한 본 발명의 제2실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(210)는, 제1스위치(S1)가 턴-온(turn-on) 되고 제2스위치(S2)가 턴-오프(turn-off) 되는 제1시간구간(도 6의 TP1)과, 제1스위치(S1)가 턴-오프 되고 제2스위치(S2)가 턴-온 되는 제2시간구간(도 6의 TP2)으로 구분 구동되어 일정한 직류 출력전압(Vo)을 출력하는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 다수의 신호의 파형도로서, 도 5를 함께 참조하여 설명한다.
도 6에서, 입력전압(Vi)이 48V이고, 출력전압(Vo)이 5V이고, 출력전류는 20A이고, 제3게이트-소스 전압(Vgs3)은 알아보기 쉽도록 1/2 배율로 변경한 그래프이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(210)의 제1시간구간(TP1) 동안, 제1 및 제3게이트-소스 전압(Vgs1, Vgs3)은 각각 하이레벨이 되어 제1 및 제3스위치(S1, S3)는 각각 턴-온(turn-on) 되고, 제2게이트-소스 전압(Vgs2)은 로우레벨이 되어 제2스위치(S2)는 턴-오프(turn-off) 된다.
즉, 턴-온 상태의 제1 및 제3스위치(S1, S3)에서는 제1 및 제3드레인-소스 전압(Vds1, Vds3)이 각각 로우레벨이 되고 하이레벨의 제1스위치전류(Is1) 및 제1다이오드전류(Id1)가 채널을 흐르고(전류흐름), 턴-오프 상태의 제2스위치(S2)에서는 제2드레인-소스 전압(Vds2)이 하이레벨이 되고 로우레벨의 제2스위치전류(Is2)가 채널을 흐른다(전류차단).
이에 따라, 입력전압(Vi), 제1인덕터(L1), 변압기(T), 제1스위치(S1)로 이어지는 전류경로가 형성되어, 제1인덕터(L1)를 흐르는 제1인덕터전류(Il1)가 하이레벨이 되고, 변압기(T), 제1다이오드(D1), 제3스위치(S3), 출력인덕터(Lo), 출력저항(Ro)으로 이어지는 전류경로가 형성되어, 제3스위치(S3)를 흐르는 제1다이오드전류(Id1)가 하이레벨이 되고, 하이레벨의 직류전압이 출력커패시터(Co)에 충전된다.
예를 들어, 제1 및 제3게이트-소스 전압(Vgs1, Vgs3)은 각각 약 1.0V로 제1 및 제3스위치(S1, S3)가 각각 완전히 턴-온 된 상태이고, 제2게이트-소스 전압(Vgs2)은 약 0V이고, 제1 및 제3드레인-소스 전압(Vds1, Vds3)은 각각 약 0V이고, 제2드레인-소스 전압(Vds2)은 약 100V이고, 제1스위치전류(Is1)는 약 0A에서 약 6A로 증가하고, 제1다이오드전류(Id1)는 약 0A에서 약 20A로 증가하고, 제2스위치전류(Is2)는 약 0A이고, 제1인덕터전류(Il1)는 약 0A에서 약 6A로 증가하고, 제2인덕터전류(Il2)는 약 0A일 수 있다.
그리고, 본 발명의 제2실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(210)의 제2시간구간(TP2) 동안, 제1 및 제3게이트-소스 전압(Vgs1, Vgs2)은 각각 로우레벨이 되어 제1 및 제3스위치(S1, S3)는 각각 턴-오프 되고, 제2게이트-소스 전압(Vgs2)은 하이레벨이 되어 제2스위치(S2)는 턴-온 된다.
즉, 턴-오프 상태의 제1스위치(S1)에서는 제1드레인-소스 전압(Vds1)이 하이레벨이 되고 제3드레인-소스 전압(Vds3)이 로우레벨이 되고 로우레벨의 제1스위치전류(Is1) 및 제1다이오드전류(Id1)가 채널을 흐르고(전류차단), 턴-온 상태의 제2스위치(S2)에서는 제2드레인-소스 전압(Vds2)이 로우레벨이 되고 하이레벨로부터 로우레벨로 감소된 제2스위치전류(Is2)가 채널을 흐른다(전류차단).
이에 따라, 커패시터전압(Vc), 제2스위치(S2), 변압기(T), 제1인덕터(L1)로 이어지는 전류경로가 형성되어, 제1인덕터(L1)를 흐르는 제1인덕터전류(Il1)가 로우레벨이 되고, 제2다이오드(D2), 출력인덕터(Lo), 출력커패시터(Co), 출력저항(Ro)로 이어지는 전류경로가 형성되어, 제2다이오드(D2)를 흐르는 제2다이오드전류(Id2)가 하이레벨이 되고, 하이레벨의 직류전압이 출력전압(Vo)으로 출력된다.
예를 들어, 제1 및 제3게이트-소스 전압(Vgs1, Vgs3)은 각각 약 0V이고, 제2게이트-소스 전압(Vgs2)은 약 1.0V로 제2스위치(S2)가 완전히 턴-온 된 상태이고, 제1 및 제3드레인-소스 전압(Vds1, Vds3)은 각각 약 100V 및 약 0V이고, 제2드레인-소스 전압(Vds2)은 약 0V이고, 제1 및 제2스위치전류(Is1 및 Is2)와 제1다이오드전류(Id1)는 약 0A이고, 제2다이오드전류(Id2)는 약 0A에서 약 20A로 증가하고, 제1 및 제2인덕터전류(Il1, Il2)는 약 0A일 수 있다.
이러한 본 발명의 제2실시예에 따른 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(110)에서는, 변압기(T)의 1차측 제2스위치(S2)가 턴-오프 되는 제1타이밍(tm1) 이후의 제2타이밍(tm2)에 변압기(T)의 2차측 제3스위치(S3)를 턴-온 시킴으로써, 제2타이밍(tm2) 이후에 변압기(T)의 1차측 누설전류인 제1인덕터전류(Il1)가 증가하고 변압기(T)의 1차측 제1인덕터(L1)의 누설 에너지가 증가한다.
이에 따라, 제2스위치(S2)가 턴-오프 된 후, 제1스위치(S1)의 기생커패시터에 충전된 전하가 충분히 방전되므로, 메인스위치인 제1스위치(S1)가 제1드레인-소스 전압(Vds1)의 감소종료지점인 제1타이밍(tm1)과 제1스위치전류(Is1)의 증가시작지점인 제2타이밍(tm2)이 이격되는 영전압 스위칭(ZVS)(소프트 스위칭(soft switching))으로 동작할 수 있다.
그리고, 제1다이오드전류(Id1)가 로우레벨인 제2시간구간(TP2)의 시작타이밍에 제3게이트-소스 전압(Vgs3)을 하이레벨에서 로우레벨로 변경하여 제3스위치(S3)를 턴-오프 함으로써, 제어스위치인 제3스위치(S3)가 제1다이오드전류(Id1)의 감소종료지점과 제3게이트-소스 전압(Vgs3)의 감소종료지점이 이격되는 영전류 스위칭(zero current switching: ZCS)으로 동작할 수 있다.
따라서, 제1 및 제3스위치(S1, S3)의 스위칭손실을 감소시켜 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터(210)의 소비전력을 절감시킬 수 있다.
그리고, 제1시간구간(TP1) 이전의 제1 및 제2타이밍(tm1, tm2)의 사이구간(A)에서, 제3스위치(S3)가 턴-오프 되므로, 제1인덕터전류(Il1)와 제1다이오드전류(Id1)가 감소하고, 그 결과 전류 스트레스(current stress)가 감소한다.
또한, 변압기(T)의 2차측 출력부를 1개의 제3스위치(S3)로 구성함으로써, 구성 및 제어방법이 간소화 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
210: 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터
Vi: 입력전압 Vo: 출력전압
S1, S2, S3: 제1, 제2 및 제3스위치
Cc: 클램핑커패시터 D1, D2: 제1 및 제2다이오드
L1, L2: 제1 및 제2인덕터 T: 변압기
Lo: 출력인덕터 Co: 출력커패시터
Ro: 출력저항

Claims (7)

  1. 입력전압의 저전위단자에 연결되는 제1스위치와;
    상기 입력전압의 고전위단자에 연결되는 제1인덕터와;
    상기 제1인덕터와 상기 제1스위치 사이에 연결되는 제2인덕터와;
    상기 제2인덕터 및 상기 제1스위치에 연결되는 제2스위치와;
    상기 제1인덕터와 상기 제2스위치 사이에 연결되는 클램핑커패시터와;
    상기 제2인덕터에 병렬 연결되는 변압기와;
    상기 변압기에 연결되는 제1 및 제2다이오드와;
    상기 제1 및 제2다이오드에 연결되는 제3스위치와;
    상기 제3스위치에 연결되는 출력인덕터와;
    상기 출력인덕터에 연결되는 출력커패시터 및 출력저항
    을 포함하는 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3스위치는, 상기 제1스위치가 턴-온 되기 전에 턴-오프 상태를 가져 변압기전류를 감소시키는 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1스위치는, 제1게이트-소스 전압에 따라 상기 입력전압과 상기 제2인덕터의 전기적 연결을 스위칭 하고,
    상기 제2스위치는, 제2게이트-소스 전압에 따라 상기 클램핑커패시터와 상기 제2인덕터의 전기적 연결을 스위칭 하고,
    상기 제3스위치는, 제3게이트-소스 전압에 따라 상기 제1다이오드와 상기 출력인덕터의 전기적 연결을 스위칭 하는 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1스위치의 게이트는 상기 제1게이트-소스 전압에 연결되고, 상기 제1스위치의 소스는 상기 입력전압의 상기 저전위단자에 연결되고, 상기 제1스위치의 드레인은 상기 제2스위치의 소스, 상기 제2인덕터의 제2단자에 연결되고,
    상기 제2스위치의 게이트는 상기 제2게이트-소스 전압에 연결되고, 상기 제2스위치의 소스는 상기 제1스위치의 드레인, 상기 제2인덕터의 제2단자에 연결되고, 상기 제2스위치의 드레인은 상기 클램핑커패시터의 제2단자에 연결되고,
    상기 제3스위치의 게이트는 상기 제3게이트-소스 전압에 연결되고, 상기 제3스위치의 소스는 상기 제2다이오드의 음극에 연결되고, 상기 제3스위치의 드레인은 상기 제1다이오드의 음극에 연결되는 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 클램핑커패시터의 제1단자는 상기 제1인덕터의 제1단자에 연결되고, 상기 클램핑커패시터의 제2단자는 상기 제2스위치의 드레인에 연결되고,
    상기 제1인덕터의 제1단자는 상기 클램핑커패시터의 제1단자에 연결되고, 상기 제1인덕터의 제2단자는 상기 제2인덕터의 제1단자에 연결되고,
    상기 제2인덕터의 제1단자는 상기 제1인덕터의 제2단자에 연결되고, 상기 제2인덕터의 제2단자는 상기 제1스위치의 드레인, 상기 제2스위치의 소스에 연결되는 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터.
  6. 제1 내지 제3스위치, 제1 및 제2인덕터, 클램핑다이오드, 클램핑커패시터, 변압기, 제1 및 제2다이오드, 출력인덕터, 출력커패시터, 출력저항을 포함하는 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 구동방법에 있어서,
    제1시간구간 동안, 상기 제1 및 제3스위치를 각각 턴-온(turn-on) 하고, 상기 제2스위치를 턴-오프(turn-off) 하여, 입력전압, 상기 제1인덕터, 상기 변압기, 상기 제1스위치로 이어지는 전류경로와, 상기 변압기, 상기 제1다이오드, 상기 제3스위치, 상기 출력인덕터, 상기 출력커패시터로 이어지는 전류경로를 형성하는 단계와;
    제2시간구간 동안, 상기 제2스위치를 턴-온하고, 상기 제1 및 제3스위치를 각각 턴-오프 하여, 상기 클램핑커패시터, 상기 제1인덕터, 상기 제2인덕터, 상기 제2스위치로 이어지는 전류경로와, 상기 제2다이오드, 상기 출력인덕터, 상기 출력커패시터, 상기 출력저항으로 이어지는 전류경로를 형성하는 단계
    를 포함하는 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 구동방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2스위치는 제1타이밍에 턴-오프 되고, 상기 제1 및 제3스위치는 각각 상기 제1타이밍 이후의 제2타이밍에 턴-온 되는 싱글 엔디드 액티브 클램프 포워드 컨버터의 구동방법.

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