KR20190101127A - Full bridge inverter switching control apparatus and method - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a full bridge inverter switching control apparatus and method therefor. The present invention is configured to check whether the current load is a rated load or a light load by sensing a voltage outputted to the load, insert a short dead time to a switching control signal of a full bridge switching element when the current load is the rated load, or insert a relatively long dead time to the switching control signal when the current load is the light load so that a voltage across a switch is discharged by using energy stored in a magnetic inductor of a transformer before the switch is turned on during a dead time, and accordingly, the switching element is soft-switched. In this manner, the present invention controls the switching elements of the full bridge inverter to be soft-switched using the dead time. Thus, it is possible to design a power supply system operating at a high frequency, reduce a size of the transformer with an increasing operating frequency, and design a heat sink having a relatively small size due to switching loss reduction of the switching elements, thereby reducing a size of the power supply system. In addition, the present invention can control shortly a dead time at a rated load where the current in the magnetic inductor is relatively large, thereby obtaining a desired output voltage while minimizing duty loss.

Description

풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치 및 방법{Full bridge inverter switching control apparatus and method}Full bridge inverter switching control apparatus and method

본 발명은 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전력 공급 장치에 포함된 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a full bridge inverter switching control device and method, and more particularly to a full bridge inverter switching control device and method included in the power supply.

최근 높은 출력 전압 및 낮은 출력 전류를 제공하는 전력 공급 장치가 다양한 응용분야에서 이용되고 있다. 특히, 도 1a에 도시된 바와 같은, 풀 브리지 인버터가 변압기의 1차측에 연결되고, 변압기의 2차측에 정류기가 연결된 형태가 주로 사용되고 있고, 풀 브리지 인버터 신호들의 위상천이를 통해서 실제 인버터에서 출력되는 전압의 듀티를 조절함으로써 부하측으로 출력되는 전압을 제어하는 전력 공급 장치가 많이 이용되고 있다. Recently, power supplies providing high output voltages and low output currents have been used in a variety of applications. In particular, as shown in FIG. 1A, a full bridge inverter is connected to the primary side of the transformer and a rectifier connected to the secondary side of the transformer is mainly used, and is output from the actual inverter through a phase shift of the full bridge inverter signals. BACKGROUND ART A power supply device that controls a voltage output to a load side by adjusting a duty of a voltage is widely used.

이러한 전력 공급 장치는 간단한 구조로 높은 출력 전압을 얻을 수 있다는 점에서 장점이 있으나, 도 1b에 도시된 바와 같이, 풀 브리지를 구성하는 스위치들의 하드 스위칭으로 인해 전력 공급 장치의 효율이 감소하고 스위치의 방열판 크기가 증가하게 되는 단점이 병존하게 된다.Such a power supply has an advantage in that a high output voltage can be obtained with a simple structure, but as shown in FIG. 1B, hard switching of the switches constituting the full bridge reduces the efficiency of the power supply and The disadvantage is that the heat sink size increases.

또한, 이러한 종래 기술은 풀 브리지 인버터에 포함된 반도체 스위칭 소자의 하드 스위칭 손실이 주파수에 비례하여 증가하기 때문에 비교적 낮은 스위칭 주파수로 동작하도록 제어되는데, 이에 따라서 전력 공급 장치의 변압기 사이즈도 증가 하는 문제점이 존재한다.In addition, this conventional technology is controlled to operate at a relatively low switching frequency because the hard switching loss of the semiconductor switching element included in the full-bridge inverter increases in proportion to the frequency, accordingly the problem that the transformer size of the power supply also increases exist.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 풀 브리지 인버터를 구성하는 스위칭 소자들이 소프트 스위칭되도록 제어함으로써 전력 공급 장치의 효율을 증가시킴과 동시에, 전력 공급 장치의 변압기 사이즈를 감소시킴으로써 전력 공급 장치의 사이즈를 소형화할 수 있는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to increase the efficiency of the power supply by controlling the switching elements constituting the full bridge inverter to be soft switching, and at the same time to reduce the size of the power supply by reducing the transformer size of the power supply It is to provide a full bridge inverter switching control device and method.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치는, 복수의 스위칭 소자들로 구성되는 풀 브리지 인버터, 상기 풀 브리지 인버터의 출력이 1차측에 연결되고 2차측에 정류기가 연결된 변압기, 및 상기 변압기의 2차측으로부터 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 부하측으로 출력하는 상기 정류기를 포함하는 전력 공급 장치의 상기 풀 브리지 인버터의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어 장치로서, 상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압에 반비례하는 데드 타임을 생성하며, 상기 복수의 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호에 상기 데드 타임을 삽입하여 상기 복수의 스위칭 소자들로 출력한다.Full bridge inverter switching control device according to a preferred embodiment of the present invention for solving the above problems, a full bridge inverter consisting of a plurality of switching elements, the output of the full bridge inverter is connected to the primary side and the secondary side A switching control device for controlling switching of the full bridge inverter of a power supply including a transformer connected to the rectifier, and the rectifier for converting an AC voltage input from the secondary side of the transformer into a direct current voltage and outputting it to the load side. The dead time is inversely proportional to the voltage output from the rectifier to the load side, and the dead time is inserted into the switching control signals of the plurality of switching elements and output to the plurality of switching elements.

또한, 상기 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치는, 상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압값에 따라서 상기 풀 브리지 인버터가 출력하는 전압의 듀티 사이클을 나타내는 듀티 전압값을 출력하는 듀티 결정부; 상기 듀티 전압값과 삼각파를 비교하여 상기 풀 브리지 인버터가 출력하는 출력 전압의 듀티 사이클을 갖는 전압 파형을 출력하는 비교부; 상기 풀 브리지 인버터가 상기 비교부로부터 입력된 전압 파형과 동일한 듀티 사이클을 갖는 전압을 출력하도록 상기 복수의 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부; 상기 듀티 전압값을 이용하여 상기 스위칭 제어 신호에 삽입될 데드 타임을 생성하고 데드 타임에 대응되는 데드 타임 전압 신호를 출력하는 데드 타임 생성부; 및 상기 데드 타임 생성부에서 생성된 데드 타임을 상기 스위칭 제어 신호에 삽입하여 상기 풀 브리지 인버터의 각 스위칭 소자로 출력하여 제어하는 제어 신호 출력부를 포함할 수 있다.The full bridge inverter switching control device may further include a duty determination unit configured to output a duty voltage value indicating a duty cycle of a voltage output by the full bridge inverter according to a voltage value output from the rectifier to the load side; A comparator for comparing the duty voltage value with a triangular wave and outputting a voltage waveform having a duty cycle of an output voltage output by the full bridge inverter; A control signal generator configured to generate a switching control signal of the plurality of switching elements such that the full bridge inverter outputs a voltage having the same duty cycle as the voltage waveform input from the comparison unit; A dead time generation unit generating a dead time to be inserted into the switching control signal using the duty voltage value and outputting a dead time voltage signal corresponding to the dead time; And a control signal output unit for inserting the dead time generated by the dead time generator into the switching control signal and outputting the control to each switching element of the full bridge inverter.

또한, 상기 듀티 결정부는, 상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압값과 사전에 정의된 기준값과의 차에 따라서 상기 듀티 전압값을 출력할 수 있다.The duty determiner may output the duty voltage value according to a difference between a voltage value output from the rectifier and the load side and a predefined reference value.

또한, 상기 듀티 결정부는, 상기 측정된 전압값이 클수록 더 작은 듀티 전압값을 출력할 수 있다.The duty decider may output a smaller duty voltage value as the measured voltage value is larger.

또한, 상기 데드 타임 생성부에서 생성되는 데드 타임은 상기 듀티 전압값이 클수록 더 큰 값으로 생성될 수 있다.In addition, the dead time generated by the dead time generator may be generated to a greater value as the duty voltage value increases.

또한, 상기 데드 타임 생성부는 아래의 수학식에 따라서 데드 타임(Tdead)을 생성하되,

Figure pat00001
, Coss 는 MOSFET의 출력 커패시턴스, Ts는 스위칭 주기, Vsaw.peak는 삼각파의 첨두값, Lm은 변압기의 자화 인덕턴스, Vp는 듀티 전압값을 각각 나타낸다.In addition, the dead time generating unit generates a dead time (T dead ) according to the following equation,
Figure pat00001
Where Coss is the output capacitance of the MOSFET, Ts is the switching period, Vsaw.peak is the peak value of the triangular wave, Lm is the magnetizing inductance of the transformer, and Vp is the duty voltage value.

한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 공급 시스템은, 스위칭 소자들로 구성되는 풀 브리지 인버터; 상기 풀 브리지 인버터의 출력이 1차측에 연결되고 2차측에 정류기가 연결된 변압기; 상기 변압기의 2차측으로부터 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 부하측으로 출력하는 상기 정류기; 및 상기 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호를 상기 풀 브리지 인버터로 출력하는, 상기 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치를 포함한다.On the other hand, the power supply system according to a preferred embodiment of the present invention for solving the above problems, a full bridge inverter consisting of switching elements; A transformer having an output of the full bridge inverter connected to a primary side and a rectifier connected to a secondary side; The rectifier converts an AC voltage input from the secondary side of the transformer into a DC voltage and outputs the DC voltage to the load side; And the full bridge inverter switching control device for outputting switching control signals of the switching elements to the full bridge inverter.

한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 방법은, 복수의 스위칭 소자들로 구성되는 풀 브리지 인버터, 상기 풀 브리지 인버터의 출력이 1차측에 연결되고 2차측에 정류기가 연결된 변압기, 및 상기 변압기의 2차측으로부터 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 부하측으로 출력하는 상기 정류기를 포함하는 전력 공급 장치의 상기 풀 브리지 인버터의 스위칭 소자들을, 스위칭 제어 장치에서 제어하는 스위칭 제어 방법으로서, 상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압에 반비례하는 데드 타임을 생성하며, 상기 복수의 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호에 상기 데드 타임을 삽입하여 상기 복수의 스위칭 소자들로 출력한다.On the other hand, the full bridge inverter switching control method according to a preferred embodiment of the present invention for solving the above problems, a full bridge inverter consisting of a plurality of switching elements, the output of the full bridge inverter is connected to the primary side 2 Switching elements of the full bridge inverter of the power supply device including a transformer having a rectifier connected to the secondary side, and the rectifier for converting an AC voltage input from the secondary side of the transformer into a direct current voltage and outputting it to a load side. A switching control method of controlling, comprising: generating a dead time inversely proportional to the voltage output from the rectifier to the load side, and inserting the dead time into the switching control signals of the plurality of switching elements to output the plurality of switching elements. .

또한, 상기 인버터 스위칭 제어 방법은, (a) 상기 스위칭 제어 장치가 상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압값에 따라서 상기 풀 브리지 인버터가 출력하는 전압의 듀티 사이클을 나타내는 듀티 전압값을 생성하는 단계; (b) 상기 스위칭 제어 장치가 상기 듀티 전압값과 삼각파를 비교하여 상기 풀 브리지 인버터가 출력하는 출력 전압의 듀티 사이클을 갖는 전압 파형을 생성하는 단계; (c) 상기 스위칭 제어 장치가 상기 풀 브리지 인버터가 상기 (b) 단계에서 생성된 전압 파형과 동일한 듀티 사이클을 갖는 전압을 출력하도록 상기 복수의 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호를 생성하는 단계; (d) 상기 스위칭 제어 장치가 상기 듀티 전압값을 이용하여 상기 스위칭 제어 신호에 삽입될 데드 타임을 생성하고 데드 타임에 대응되는 데드 타임 전압 신호를 생성하는 단계; 및 (e) 상기 스위칭 제어 장치가 상기 데드 타임 전압 신호에 따라서 상기 데드 타임을 상기 스위칭 제어 신호에 삽입하여 상기 풀 브리지 인버터의 각 스위칭 소자로 출력하여 제어하는 단계를 포함할 수 있다.The inverter switching control method may further include: (a) generating, by the switching control device, a duty voltage value indicating a duty cycle of a voltage output by the full bridge inverter according to a voltage value output from the rectifier to the load side; (b) the switching control device comparing the duty voltage value with a triangular wave to generate a voltage waveform having a duty cycle of an output voltage output from the full bridge inverter; (c) the switching control device generating a switching control signal of the plurality of switching elements such that the full bridge inverter outputs a voltage having the same duty cycle as the voltage waveform generated in step (b); (d) the switching control device generating a dead time to be inserted into the switching control signal using the duty voltage value and generating a dead time voltage signal corresponding to the dead time; And (e) the switching control device inserting the dead time into the switching control signal according to the dead time voltage signal and outputting and controlling the dead time voltage to each switching element of the full bridge inverter.

또한, 상기 (a) 단계는, 상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압값과 사전에 정의된 기준값과의 차에 따라서 상기 듀티 전압값을 생성할 수 있다.The step (a) may generate the duty voltage value according to a difference between the voltage value output from the rectifier and the load side and a predefined reference value.

또한, 상기 (a) 단계는, 상기 측정된 전압값이 클수록 더 작은 듀티 전압값을 생성할 수 있다.In addition, in the step (a), as the measured voltage value is larger, a smaller duty voltage value may be generated.

또한, 상기 (d) 단계에서 생성되는 데드 타임은 상기 듀티 전압값이 클수록 더 큰 값으로 생성될 수 있다.In addition, the dead time generated in step (d) may be generated to a greater value as the duty voltage value increases.

또한, 상기 데드 타임(Tdead)은 아래의 수학식에 따라서 생성되되,

Figure pat00002
, Coss 는 MOSFET의 출력 커패시턴스, Ts는 스위칭 주기, Vsaw.peak는 삼각파의 첨두값, Lm은 변압기의 자화 인덕턴스, Vp 는 듀티 전압값을 각각 나타낸다.In addition, the dead time (T dead ) is generated according to the following equation,
Figure pat00002
Where Coss is the output capacitance of the MOSFET, Ts is the switching period, Vsaw.peak is the peak value of the triangular wave, Lm is the magnetizing inductance of the transformer, and Vp is the duty voltage value.

본 발명은 부하로 출력되는 전압을 센싱하여 현재 부하가 정격 부하인지 경부하인지를 확인하고, 부하 상태에 따라서 정격 부하인 경우에는 풀 브리지 스위칭 소자의 스위칭 제어 신호에 짧은 데드 타임을 삽입하고, 경부하인 경우에는 스위칭 제어 신호에 상대적으로 긴 데드 타임을 삽입함으로써, 데드 타임 동안 스위치가 온되기 이전에 변압기의 자화 인덕터에 저장된 에너지를 이용하여 스위치 양단의 전압을 방전시킴으로써 스위칭 소자를 소프트 스위칭시킨다.The present invention senses whether the current load is a rated load or light load by sensing the voltage output to the load, and in the case of the rated load according to the load state, a short dead time is inserted into the switching control signal of the full bridge switching element. In the low case, a relatively long dead time is inserted into the switching control signal, thereby soft switching the switching element by discharging the voltage across the switch using energy stored in the magnetizing inductor of the transformer before the switch is turned on during the dead time.

이렇게, 본 발명은 데드 타임을 이용하여 풀 브리지 인버터의 스위칭 소자들을 소프트 스위칭되도록 제어함으로써, 높은 주파수에서 동작되도록 전력 공급 장치를 설계할 수 있고, 동작 주파수가 높아짐에 따라서 변압기 사이즈를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 스위칭 소자의 스위칭 로스 저감으로 인해서 비교적 작은 사이즈의 방열판 설계가 가능하여 전력 공급 장치의 크기를 소형화할 수 있다.Thus, the present invention can control the switching elements of the full bridge inverter to be soft switched using dead time, so that the power supply can be designed to operate at a high frequency, and the transformer size can be reduced as the operating frequency is increased. In addition, it is possible to design a heat sink having a relatively small size due to the reduction in switching loss of the switching element, thereby miniaturizing the size of the power supply device.

또한, 본 발명은 자화 인덕터의 전류가 비교적 큰 정격 부하에서는 데드 타임의 시간을 짧게 제어함으로써, 듀티 로스를 최소화하면서도 희망하는 정격 출력 전압을 얻을 수 있다. In addition, the present invention can obtain a desired rated output voltage while minimizing the duty loss by controlling the time of the dead time in a rated load having a relatively large current of the magnetizing inductor.

도 1a는 종래 기술에 따른 풀 브리지 인버터를 포함하는 전력 공급 장치의 구성을 도시하는 도면이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 풀 브리지 인버터의 스위칭 제어 각 단계에서 각 구성요소에서 출력되는 전압 파형을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 정격 부하 조건에서 풀 브리지 인버터의 스위칭 제어 각 단계에서 각 구성요소에서 출력되는 전압 파형을 도시하는 도면이다.
도 4는 경부하 조건에서 풀 브리지 인버터의 스위칭 제어 각 단계에서 각 구성요소에서 출력되는 전압 파형을 도시하는 도면이다.
FIG. 1A illustrates a configuration of a power supply apparatus including a full bridge inverter according to the related art, and FIG. 1B illustrates voltage waveforms output from each component in each stage of switching control of the full bridge inverter illustrated in FIG. 1A. It is a figure which shows.
2 is a diagram showing the configuration of a full-bridge inverter switching control device according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the voltage waveform output from each component in each stage of switching control of a full bridge inverter under rated load conditions.
FIG. 4 is a diagram showing voltage waveforms output from each component in each stage of switching control of a full bridge inverter under light load conditions.

본 발명은 풀 브리지 인버터에 포함된 스위칭 소자의 스위칭 제어 신호에 데드 타임을 삽입하고, 데드 타임 동안에 변압기의 자화 인덕터에 저장된 에너지를 이용하여, 스위칭 소자들 양단의 전압을 방전시켜 소프트 스위칭을 수행함으로써, 동작 주파수를 증가시켜 상기한 바와 같은 효과들을 얻을 수 있다.The present invention inserts a dead time into the switching control signal of the switching element included in the full bridge inverter, and by using the energy stored in the magnetizing inductor of the transformer during the dead time, by performing a soft switching by discharging the voltage across the switching elements By increasing the operating frequency, the above effects can be obtained.

다만, 전력 공급 장치로부터 전력을 공급받는 부하가 정격 부하인 경우에는 자화 인덕터의 전류가 크므로 짧은 데드 타임으로도 소프트 스위칭이 가능한 반면, 경부하의 경우에는 자화 인덕터의 전류가 작아 소프트 스위칭을 위해서는 긴 데드 타임이 필요하다. 따라서, 경부하에서 정격 부하까지 모든 범위의 부하에 대해서 소프트 스위칭을 수행하기 위해서는 긴 데드 타임이 필요하지만, 데드 타임이 길어지면 정격 출력에서 듀티 로스가 심해져서 정격 출력 전압을 얻기 힘들어 진다.However, when the load supplied with power from the power supply is a rated load, the magnetizing inductor has a large current, so that soft switching is possible even with a short dead time.In the light load, the magnetizing inductor has a small current, which is long for soft switching. Dead time is required. Therefore, a long dead time is required to perform soft switching for a full range of loads from light loads to rated loads. However, when the dead time is longer, the duty loss increases at the rated output, making it difficult to obtain the rated output voltage.

따라서, 본 발명은 이러한 문제를 종합적으로 고려하여, 부하에 출력되는 전압을 감지하여 부하의 상태를 확인한 후, 이에 따라서 정격 부하에서는 스위칭 제어 신호에 짧은 데드 타임을 삽입하고, 경부하에서는 스위칭 제어 신호에 긴 데드 타임을 삽입함으로써 듀티 로스를 최소화하면서도 소프트 스위칭을 가능하게 하였다.Therefore, the present invention comprehensively considers such a problem, detects the voltage output to the load, checks the state of the load, and accordingly inserts a short dead time into the switching control signal at the rated load, and applies the switching control signal at the light load. Inserting a long dead time allows for soft switching while minimizing duty loss.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치(200)의 구성을 도시하는 도면이고, 도 3은 정격 부하 조건에서 풀 브리지 인버터의 스위칭 제어 각 단계에서 각 구성요소에서 출력되는 전압 파형을 도시하는 도면이며, 도 4는 경부하 조건에서 풀 브리지 인버터의 스위칭 제어 각 단계에서 각 구성요소에서 출력되는 전압 파형을 도시하는 도면이다.2 is a view showing the configuration of a full bridge inverter switching control apparatus 200 according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is output from each component in each step of the switching control of the full bridge inverter under the rated load conditions 4 is a diagram showing a voltage waveform, and FIG. 4 is a diagram showing a voltage waveform output from each component at each stage of switching control of a full bridge inverter under light load conditions.

도 2 및 도 3을 먼저 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치(200)는 전력 공급 장치에 포함된 풀 브리지 인버터(120)와 연계되어 풀 브리지 인버터(120)에 포함된 스위칭 소자들(Q1,Q2,Q3,Q4)의 온/오프를 제어한다.2 and 3, a full bridge inverter switching control apparatus 200 according to a preferred embodiment of the present invention is connected to a full bridge inverter 120 included in a power supply device to a full bridge inverter 120. Controls the on / off of the included switching elements (Q1, Q2, Q3, Q4).

상기 전력 공급 장치는 상용 전원으로부터 교류 전압을 공급받아 이를 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류기(110), 반도체 스위칭 소자들(Q1,Q2,Q3,Q4)로 구성되고 정류기(110)로부터 입력된 직류 전압을 스위칭하여 교류 전압을 출력하는 풀 브리지 인버터(120), 풀 브리지 인버터(120)의 출력이 1차측에 연결되고 2차측에 정류기(140)가 연결된 변압기(130), 및 변압기(130)의 2차측으로부터 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 부하(150)측으로 출력하는 정류기(140)를 포함하여 구성되고, 정류기(140)로부터 부하(150)측으로 출력되는 전압을 센싱하여 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치(200)로 출력하는 전압 센서(160)를 더 포함할 수 있다. The power supply device includes a rectifier 110 and semiconductor switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4 that receive an AC voltage from a commercial power supply and rectify the rectifier 110 to output a DC voltage, and receive a DC input from the rectifier 110. The full bridge inverter 120 for switching the voltage to output an AC voltage, the output of the full bridge inverter 120 is connected to the primary side and the transformer 130, the rectifier 140 is connected to the secondary side, and the transformer 130 And a rectifier 140 for converting an AC voltage input from the secondary side into a DC voltage and outputting it to the load 150 side, and sensing the voltage output from the rectifier 140 to the load 150 side to switch the full bridge inverter. The control apparatus 200 may further include a voltage sensor 160.

여기서, 풀 브리지 인버터(120)는 종래의 반도체 스위칭 소자들로 구성되는 풀 브리지 인버터(120)와 동일한 구조로 구성되므로 구체적인 설명은 생략한다.Here, since the full bridge inverter 120 is configured in the same structure as the full bridge inverter 120 composed of conventional semiconductor switching elements, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 본 발명의 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치(200)는 듀티 결정부(210), 비교부(220), 제어 신호 생성부(230), 데드 타임 생성부(240) 및 제어 신호 출력부(250)를 포함하여 구성된다. Meanwhile, the full bridge inverter switching control apparatus 200 of the present invention includes a duty determiner 210, a comparator 220, a control signal generator 230, a dead time generator 240, and a control signal output unit 250. It is configured to include).

각 구성요소의 기능을 설명하면, 먼저, 정류기(140)가 부하측으로 직류 전압(Vout)을 출력하면(도 3의 (a) 참조), 듀티 결정부(210)는 정류기(140)로부터 부하측으로 출력되는 직류 전압을 측정한 전압 센서(160)로부터 측정된 전압값(Vsen)을 입력받고(도 3의 (b)참조), 입력된 전압값(Vsen)에 따라서 상기 풀 브리지 인버터(120)가 출력하는 전압의 듀티 사이클을 나타내는 듀티 전압값(Vp)을 비교부(220) 및 데드 타임 생성부(240)로 각각 출력한다(도 3의 (c) 참조).Referring to the function of each component, first, when the rectifier 140 outputs a DC voltage (Vout) to the load side (see Fig. 3 (a)), the duty determiner 210 from the rectifier 140 to the load side When the voltage value Vsen measured from the voltage sensor 160 measuring the output DC voltage is input (see FIG. 3B), the full-bridge inverter 120 is connected according to the input voltage value Vsen. The duty voltage value Vp indicating the duty cycle of the output voltage is output to the comparator 220 and the dead time generator 240 (see FIG. 3C).

본 발명의 바람직한 실시예에서 듀티 결정부(210)는 PI 제어기로 구현되어, 부하측에서 측정된 전압값(Vsen)을 negative feedback 제어를 수행하는 PI 제어기로 입력하여, 사전에 정의된 기준값과 비교하여 그 차이를 증폭하여 듀티 전압값(Vp)을 생성하고, 듀티 전압값(Vp)을 비교부(220) 및 데드 타임 생성부(240)로 출력한다. 따라서 정류기(140)로부터 부하측에 출력되는 전압이 정격 전압인 경우에는 작은 듀티 전압값(Vp)이 비교부(220) 및 데드 타임 생성부(240)로 출력되고, 부하측에 출력되는 전압이 정격 전압보다 작은 경부하인 경우에는 정격 부하일 때보다 큰 듀티 전압값(Vp)이 비교부(220) 및 데드 타임 생성부(240)로 출력된다.In the preferred embodiment of the present invention, the duty determiner 210 is implemented as a PI controller, and inputs the voltage value Vsen measured at the load side to the PI controller performing negative feedback control, and compares it with a predefined reference value. The difference is amplified to generate the duty voltage value Vp, and the duty voltage value Vp is output to the comparator 220 and the dead time generator 240. Therefore, when the voltage output from the rectifier 140 to the load side is the rated voltage, a small duty voltage value Vp is output to the comparator 220 and the dead time generator 240, and the voltage output to the load side is the rated voltage. In the case of smaller light loads, the duty voltage value Vp larger than that of the rated load is output to the comparator 220 and the dead time generator 240.

비교부(220)는 듀티 전압값(Vp)과 사전에 정의된 삼각파를 비교하여(도 3의 (c) 참조), 상기 풀 브리지 인버터(120)가 출력하는 출력 전압의 듀티 사이클을 갖는 전압 파형(Veff)을 제어 신호 생성부(230)로 출력한다(도 3의 (d) 참조). The comparator 220 compares the duty voltage value Vp with a predefined triangular wave (see FIG. 3C), and has a voltage waveform having a duty cycle of the output voltage output from the full bridge inverter 120. (Veff) is output to the control signal generator 230 (see (d) of FIG. 3).

제어 신호 생성부(230)는 상기 풀 브리지 인버터(120)가 상기 비교부(220)로부터 입력된 전압 파형과 동일한 듀티 사이클을 갖는 전압을 출력하도록 상기 풀 브리지 인버터(120)를 구성하는 각각의 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호(Vc1,Vc2,Vc3,Vc4)를 생성하여 제어 신호 출력부(250)로 출력한다(도 3의 (e) 참조). The control signal generator 230 configures the full bridge inverter 120 so that the full bridge inverter 120 outputs a voltage having the same duty cycle as the voltage waveform input from the comparator 220. The switching control signals Vc1, Vc2, Vc3 and Vc4 of the elements are generated and output to the control signal output unit 250 (see FIG. 3E).

도 3의 (e) 에 도시된 예에서, Vc1, Vc2, Vc3 및 Vc4는 각각 풀 브리지를 구성하는 반도체 스위칭 소자 Q1, Q2, Q3 및 Q4의 게이트에 인가되는 턴 온 펄스를 각각 나타낸다. 도 3의 (e)에 도시된 바와 같이, 제어 신호 생성부(230)에서 생성된 각 반도체 스위칭 소자의 스위칭 제어 신호는 종래 기술의 풀 브리지 스위칭 제어 신호와 동일하게, Q1이 오프되는 동시에 Q3가 온 되고, Q3가 오프되는 동시에 Q1이 온 되도록 형성되고, 마찬가지로, Q2가 오프되는 동시에 Q4가 온 되고, Q4가 오프되는 동시에 Q2이 온 되도록 형성된다. In the example shown in Fig. 3E, Vc1, Vc2, Vc3 and Vc4 respectively represent turn-on pulses applied to the gates of the semiconductor switching elements Q1, Q2, Q3 and Q4 constituting the full bridge. As shown in (e) of FIG. 3, the switching control signal of each semiconductor switching element generated by the control signal generator 230 is the same as the full bridge switching control signal of the prior art. On, Q3 is turned off and Q1 is turned on. Similarly, Q2 is turned off and Q4 is turned on, and Q4 is turned off and Q2 is turned on.

데드 타임 생성부(240)는 상기 듀티 전압값(Vp)을 이용하여 상기 스위칭 제어 신호에 삽입될 데드 타임(Tdead)을 생성하고 데드 타임에 대응되는 데드 타임 전압 신호(Ve)를 제어 신호 출력부(250)로 출력한다(도 3의 (f) 참조). The dead time generator 240 generates a dead time T dead to be inserted into the switching control signal using the duty voltage value Vp and outputs a dead time voltage signal Ve corresponding to the dead time. It outputs to the part 250 (refer FIG.3 (f)).

본 발명의 바람직한 실시예에서, 데드 타임은 부하측에 출력되는 전압, 즉, 측정 전압값(Vsen)이 클수록 더 작은 데드 타임을 갖도록 생성되는데, 이를 위해서, 데드 타임 생성부(240)는 아래의 수학식 1에 따라서 데드 타임을 생성한다. In a preferred embodiment of the present invention, the dead time is generated to have a smaller dead time as the voltage output to the load, that is, the measured voltage value Vsen is larger, for this purpose, the dead time generator 240 is Generate dead time according to Equation 1.

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 수학식 1에서, Coss는 MOSFET의 출력 커패시턴스, Ts는 스위칭 주기, Vsaw.peak는 삼각파의 첨두값, Lm은 변압기(130)의 자화 인덕턴스, Vp 는 듀티 전압값을 각각 나타낸다.In Equation 1, Coss denotes an output capacitance of a MOSFET, Ts denotes a switching period, Vsaw.peak denotes a peak value of a triangular wave, Lm denotes a magnetization inductance of the transformer 130, and Vp denotes a duty voltage value.

또한, 데드 타임 생성부(240)는 데드 타임 전압 신호(Ve)를 아래의 수학식 2에 따라서 생성하고, 수학식 2에서 α는 비례 상수이다. In addition, the dead time generator 240 generates the dead time voltage signal Ve according to Equation 2 below, and α is a proportional constant.

Figure pat00004
Figure pat00004

제어 신호 출력부(250)는 데드 타임 생성부(240)에서 생성된 데드 타임을 제어 신호 생성부(230)로부터 입력된 스위칭 제어 신호에 삽입하여 풀 브리지의 각 스위칭 소자로 출력한다(도 3의 (g) 참조).The control signal output unit 250 inserts the dead time generated by the dead time generator 240 into the switching control signal input from the control signal generator 230 and outputs the switching time to each switching element of the full bridge (see FIG. 3). (g)).

이 경우, 도 3의 (g)에 도시된 바와 같이, 풀 브리지 인버터(120)에 포함된 스위칭 소자 Q3는 스위칭 소자 Q1이 오프된 후, 데드 타임 만큼의 시간이 경과한 후에 턴 온되고, 스위칭 소자 Q1 역시 스위칭 소자 Q3가 오프된 후, 데드 타임 만큼의 시간이 경과한 후에 턴 온된다.In this case, as illustrated in FIG. 3G, the switching element Q3 included in the full bridge inverter 120 is turned on after the dead time elapses after the switching element Q1 is turned off, and the switching is performed. The element Q1 is also turned on after the switching element Q3 is turned off and after the dead time elapses.

마찬가지로, 스위칭 소자 Q4는 스위칭 소자 Q2가 오프된 후, 데드 타임 만큼의 시간이 경과한 후에 턴 온되고, 스위칭 소자 Q2 역시 스위칭 소자 Q4가 오프된 후, 데드 타임 만큼의 시간이 경과한 후에 턴 온된다. Similarly, the switching element Q4 is turned on after the dead time elapses after the switching element Q2 is turned off, and the switching element Q2 is also turned on after the dead time elapses after the switching element Q4 is turned off. do.

풀 브리지 인버터(120)의 스위칭 소자들이 데드 타임이 삽입된 스위칭 제어 신호에 따라서 입력된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하면, 도 3의 (h)에 도시된 바와 같은 교류 전압(VIO)이 변압기(130)의 1차측으로 출력된다. 변압기(130)로 출력되는 교류 전압(VIO)은 도 3의 (d)에 도시된 바와 같은 현재 풀 브리지 인버터(120)에서 출력되는 전압 펄스와 비교하여 데드 타임 만큼의 듀티 로스(Duty Loss)가 발생한다.When the switching elements of the full bridge inverter 120 convert the input DC voltage into an AC voltage according to the switching control signal with the dead time inserted, the AC voltage V IO as shown in FIG. It is output to the primary side of 130. The alternating voltage V IO output to the transformer 130 is a duty loss equal to a dead time compared to the voltage pulse output from the current full bridge inverter 120 as shown in FIG. Occurs.

도 3의 (i)에 도시된 바와 같이, 부하측으로 정격 전압이 출력되는 경우는 이 보다 작은 경부하에 대해서 작은 전압이 출력되는 경우보다 자화 인덕터 전류(ILm)가 상대적으로 크므로, 작은 데드 타임을 삽입함으로써, 데드 타임 동안 스위칭 소자가 턴 온되기 전에 자화 인덕터(132)에 저장된 에너지를 이용하여 스위칭 소자 양단의 전압을 방전시킴으로써, 도 3의 (j)에 도시된 바와 같이 스위칭 소자의 소프트 스위칭이 가능하다.As shown in (i) of FIG. 3, when the rated voltage is output to the load side, the magnetization inductor current I Lm is relatively larger than the case where the small voltage is output for the smaller light load, so that the dead time is small. By inserting the voltage, the voltage across the switching element is discharged using the energy stored in the magnetization inductor 132 before the switching element is turned on during the dead time, thereby soft switching the switching element as shown in FIG. This is possible.

도 4는 경부하 조건에서 풀 브리지 인버터의 스위칭 제어 각 단계에서 각 구성요소에서 출력되는 전압 파형을 도시하는 도면이다.FIG. 4 is a diagram showing voltage waveforms output from each component in each stage of switching control of a full bridge inverter under light load conditions.

도 4에 도시된 예는 전원을 공급받는 부하가 경부하라는 점에서, 도 3에 도시된 예와 차이가 있다. 즉, 도 4에 도시된 예는 부하측으로 출력되는 전압의 크기가 도 3에서 도시된 정격 전압보다 작다는 점, 그리고, 스위칭 제어 신호에 삽입되는 데드 타임이 도 3의 예보다 길다는 점을 제외하면 제어 방식은 동일하다. The example shown in FIG. 4 differs from the example shown in FIG. 3 in that the load to be supplied is light. That is, the example shown in FIG. 4 is except that the magnitude of the voltage output to the load side is smaller than the rated voltage shown in FIG. 3, and the dead time inserted in the switching control signal is longer than the example of FIG. 3. The control method is the same.

도 4를 참조하여, 도 3에 도시된 예와 차이점을 중심으로 설명하면, 부하가 경부하인 경우에, 정류기(140)가 부하측으로 출력하는 직류 전압(Vout)은 도 3의 (a)에 도시된 정격 전압보다 작은 전압값을 가지고(도 4의 (a) 참조), 듀티 결정부(210)로 출력되는 측정 전압값(Vsen)도 정격 부하인 경우보다 작은 전압값을 가지게 된다(도 4의 (b) 참조).Referring to FIG. 4, the difference between the example and the example illustrated in FIG. 3 will be described. In the case where the load is a light load, the DC voltage Vout output from the rectifier 140 to the load side is shown in FIG. 3A. It has a voltage value smaller than the rated voltage (see FIG. 4A), and the measured voltage value Vsen output to the duty determination unit 210 also has a voltage value smaller than that of the rated load (FIG. 4). (b)).

듀티 결정부(210)는 부하측에서 측정된 전압값(Vsen)을 negative feedback 제어를 수행하는 PI 제어기로 입력하여, 사전에 정의된 기준값과 비교하여 그 차이를 증폭하여 듀티 전압값(Vp)을 생성하고, 듀티 전압값(Vp)을 비교부(220) 및 데드 타임 생성부(240)로 출력한다(도 4의 (c) 참조). 이 때, 부하측에 출력되는 전압(Vout)이 정격 전압보다 작은 경부하이므로 정격 부하일 때보다 큰 듀티 전압값(Vp)이 비교부(220) 및 데드 타임 생성부(240)로 출력된다.The duty decider 210 inputs the voltage value Vsen measured at the load side to the PI controller which performs negative feedback control, compares it with a predefined reference value, amplifies the difference, and generates a duty voltage value Vp. The duty voltage value Vp is output to the comparator 220 and the dead time generator 240 (see FIG. 4C). At this time, since the voltage Vout output to the load side is smaller than the rated voltage, the duty voltage value Vp larger than the rated load is output to the comparator 220 and the dead time generator 240.

비교부(220)는 듀티 전압값(Vp)과 사전에 정의된 삼각파를 비교하여(도 4의 (c) 참조), 상기 풀 브리지 인버터(120)가 출력하는 출력 전압의 듀티 사이클을 갖는 전압 파형(Veff)을 제어 신호 생성부(230)로 출력한다(도 4의 (d) 참조). 여기서, 출력 전압(Vout)이 도 3의 경우보다 작으므로, 제어 신호 생성부(230)로 출력되는 전압 파형(Veff)의 듀티 사이클이 도 3의 (d)에 도시된 듀티 사이클 보다 작음은 당연하다.The comparator 220 compares the duty voltage value Vp with a predefined triangular wave (see FIG. 4C), and has a voltage waveform having a duty cycle of the output voltage output from the full bridge inverter 120. (Veff) is output to the control signal generator 230 (see FIG. 4D). Here, since the output voltage Vout is smaller than that in FIG. 3, it is natural that the duty cycle of the voltage waveform Veff output to the control signal generator 230 is smaller than the duty cycle shown in FIG. Do.

제어 신호 생성부(230)는 상기 풀 브리지 인버터(120)가 상기 비교부(220)로부터 입력된 전압 파형과 동일한 듀티 사이클을 갖는 전압을 출력하도록 상기 풀 브리지 인버터(120)를 구성하는 각각의 스위칭 소자의 스위칭 제어 신호(Vc1,Vc2,Vc3,Vc4)를 생성하여 제어 신호 출력부(250)로 출력한다(도 4의 (e) 참조). The control signal generator 230 configures the full bridge inverter 120 so that the full bridge inverter 120 outputs a voltage having the same duty cycle as the voltage waveform input from the comparator 220. The switching control signals Vc1, Vc2, Vc3, and Vc4 of the device are generated and output to the control signal output unit 250 (see FIG. 4E).

데드 타임 생성부(240)는 상기 듀티 전압값(Vp)을 이용하여 상기 스위칭 제어 신호에 삽입될 데드 타임(Tdead)을 상기한 수학식 1에 따라서 생성하고, 데드 타임에 대응되는 데드 타임 전압 신호(Ve)를 상기한 수학식 2에 따라서 생성하여 제어 신호 출력부(250)로 출력한다(도 4의 (f) 참조). 여기서, 데드 타임 생성부(240)에서 생성되는 데드 타임은 도 3에 도시된 예보다 큰 값을 가지고, 이에 따라서, 데드 타임 전압 신호(Ve)는 도 3의 (f)에 도시된 예보다 작은 전압값을 가진다.The dead time generator 240 generates a dead time T dead to be inserted into the switching control signal using the duty voltage value Vp according to Equation 1, and corresponds to a dead time voltage. The signal Ve is generated according to the above equation (2) and output to the control signal output unit 250 (see (f) of FIG. 4). Here, the dead time generated by the dead time generator 240 has a larger value than the example shown in FIG. 3, and thus, the dead time voltage signal Ve is smaller than the example shown in FIG. It has a voltage value.

제어 신호 출력부(250)는 데드 타임 생성부(240)에서 생성된 데드 타임을 제어 신호 생성부(230)로부터 입력된 스위칭 제어 신호에 삽입하여 풀 브리지 인버터(120)의 각 스위칭 소자들(Q1,Q2,Q3,Q4)로 출력한다(도 4의 (g) 참조). 이 때, 스위칭 제어 신호에 삽입된 데드 타임은 도 3에 도시된 정격 부하의 경우보다 더 긴 시간의 데드 타임이 삽입된 것을 확인할 수 있다.The control signal output unit 250 inserts the dead time generated by the dead time generator 240 into the switching control signal input from the control signal generator 230 to switch each switching element Q1 of the full bridge inverter 120. , Q2, Q3, Q4) (see FIG. 4G). At this time, it can be seen that the dead time inserted into the switching control signal is longer than the dead load shown in FIG. 3.

풀 브리지 인버터(120)의 스위칭 소자들(Q1,Q2,Q3,Q4)이 데드 타임이 삽입된 스위칭 제어 신호에 따라서 입력된 직류 전압을 교류 전압으로 변환하면, 도 4의 (h)에 도시된 바와 같은 교류 전압(VIO)이 변압기(130)의 1차측으로 출력된다. 변압기(130)로 출력되는 교류 전압(VIO)은 도 4의 (d)에 도시된 바와 같은 현재 풀 브리지 인버터(120)에서 출력되는 전압 펄스와 비교하여 데드 타임 만큼의 듀티 로스(Duty Loss)가 발생한다.When the switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4 of the full bridge inverter 120 convert the input DC voltage into the AC voltage according to the switching control signal having the dead time inserted therein, shown in FIG. As described above, the AC voltage V IO is output to the primary side of the transformer 130. AC voltage (V IO ) output to the transformer 130 is a duty loss (Duty Loss) of the dead time compared to the voltage pulse output from the current full-bridge inverter 120 as shown in Figure 4 (d) Occurs.

도 4의 (i)에 도시된 바와 같이, 경부하측으로 정격 전압보다 작은 전압이 출력되는 경우는, 정격 전압이 출력되는 경우보다 자화 인덕터 전류(ILm)가 상대적으로 작으므로, 큰 데드 타임을 삽입함으로써, 데드 타임 동안 스위칭 소자가 턴 온되기 전에 자화 인덕터(132)에 저장된 에너지를 이용하여 스위칭 소자 양단의 전압을 방전시킴으로써, 도 4의 (j)에 도시된 바와 같이 스위칭 소자의 소프트 스위칭이 가능하다. As shown in (i) of FIG. 4, when the voltage smaller than the rated voltage is output to the light load side, the magnetization inductor current I Lm is relatively smaller than the case where the rated voltage is output. By inserting, the voltage across the switching element is discharged by using the energy stored in the magnetization inductor 132 before the switching element is turned on during the dead time, thereby soft switching of the switching element as shown in FIG. It is possible.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

110 : 정류기 120 : 풀 브리지 인버터
130 : 변압기 132 : 자화 인덕터
140 : 정류기 150 : 부하
160 : 전압 측정 센서
200 : 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치
210 : 듀티 결정부 220 : 비교부
230 : 제어 신호 생성부 240 : 데드 타임 생성부
250 : 제어 신호 출력부
110: rectifier 120: full bridge inverter
130: transformer 132: magnetized inductor
140: rectifier 150: load
160: voltage measurement sensor
200: full bridge inverter switching control unit
210: duty determination unit 220: comparison unit
230: control signal generator 240: dead time generator
250: control signal output unit

Claims (13)

복수의 스위칭 소자들로 구성되는 풀 브리지 인버터, 상기 풀 브리지 인버터의 출력이 1차측에 연결되고 2차측에 정류기가 연결된 변압기, 및 상기 변압기의 2차측으로부터 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 부하측으로 출력하는 상기 정류기를 포함하는 전력 공급 장치의 상기 풀 브리지 인버터의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어 장치로서,
상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압에 반비례하는 데드 타임을 생성하며, 상기 복수의 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호에 상기 데드 타임을 삽입하여 상기 복수의 스위칭 소자들로 출력하는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치.
A full bridge inverter composed of a plurality of switching elements, a transformer connected to the output of the full bridge inverter to the primary side, a rectifier connected to the secondary side, and the load side by converting the AC voltage input from the secondary side of the transformer into a DC voltage A switching control device for controlling the switching of the full bridge inverter of the power supply including the rectifier for outputting,
A dead time inversely proportional to a voltage output from the rectifier to the load side, and inserting the dead time into the switching control signals of the plurality of switching elements and outputting the dead time to the plurality of switching elements Switching control device.
제 1 항에 있어서, 상기 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치는
상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압값에 따라서 상기 풀 브리지 인버터가 출력하는 전압의 듀티 사이클을 나타내는 듀티 전압값을 출력하는 듀티 결정부;
상기 듀티 전압값과 삼각파를 비교하여 상기 풀 브리지 인버터가 출력하는 출력 전압의 듀티 사이클을 갖는 전압 파형을 출력하는 비교부;
상기 풀 브리지 인버터가 상기 비교부로부터 입력된 전압 파형과 동일한 듀티 사이클을 갖는 전압을 출력하도록 상기 복수의 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부;
상기 듀티 전압값을 이용하여 상기 스위칭 제어 신호에 삽입될 데드 타임을 생성하고 데드 타임에 대응되는 데드 타임 전압 신호를 출력하는 데드 타임 생성부; 및
상기 데드 타임 생성부에서 생성된 데드 타임을 상기 스위칭 제어 신호에 삽입하여 상기 풀 브리지 인버터의 각 스위칭 소자로 출력하여 제어하는 제어 신호 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the full bridge inverter switching control device
A duty determiner for outputting a duty voltage value indicating a duty cycle of a voltage output from the full bridge inverter according to a voltage value output from the rectifier to the load side;
A comparator for comparing the duty voltage value with a triangular wave and outputting a voltage waveform having a duty cycle of an output voltage output by the full bridge inverter;
A control signal generator configured to generate a switching control signal of the plurality of switching elements such that the full bridge inverter outputs a voltage having the same duty cycle as the voltage waveform input from the comparison unit;
A dead time generation unit generating a dead time to be inserted into the switching control signal using the duty voltage value and outputting a dead time voltage signal corresponding to the dead time; And
And a control signal output unit which inserts the dead time generated by the dead time generating unit into the switching control signal and outputs and controls each switching element of the full bridge inverter.
제 2 항에 있어서, 상기 듀티 결정부는
상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압값과 사전에 정의된 기준값과의 차에 따라서 상기 듀티 전압값을 출력하는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치.
The method of claim 2, wherein the duty determiner
And outputting the duty voltage value according to a difference between a voltage value output from the rectifier and the load side and a predefined reference value.
제 3 항에 있어서, 상기 듀티 결정부는
상기 측정된 전압값이 클수록 더 작은 듀티 전압값을 출력하는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치.
The method of claim 3, wherein the duty determiner
And a smaller duty voltage value is output as the measured voltage value is larger.
제 4 항에 있어서,
상기 데드 타임 생성부에서 생성되는 데드 타임은 상기 듀티 전압값이 클수록 더 큰 값으로 생성되는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치.
The method of claim 4, wherein
The dead time generated by the dead time generating unit is a full bridge inverter switching control device, characterized in that the greater the duty voltage value is generated as a larger value.
제 5 항에 있어서,
상기 데드 타임 생성부는 아래의 수학식에 따라서 데드 타임(Tdead)을 생성하되,
Figure pat00005

Coss 는 MOSFET의 출력 커패시턴스, Ts는 스위칭 주기, Vsaw.peak는 삼각파의 첨두값, Lm은 변압기의 자화 인덕턴스, Vp는 듀티 전압값을 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치.
The method of claim 5,
The dead time generating unit generates a dead time (T dead ) according to the following equation,
Figure pat00005

Coss is the output capacitance of the MOSFET, Ts is the switching period, Vsaw.peak is the peak value of the triangular wave, Lm is the magnetizing inductance of the transformer, Vp is the duty voltage value, respectively.
스위칭 소자들로 구성되는 풀 브리지 인버터;
상기 풀 브리지 인버터의 출력이 1차측에 연결되고 2차측에 정류기가 연결된 변압기;
상기 변압기의 2차측으로부터 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 부하측으로 출력하는 상기 정류기; 및
상기 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호를 상기 풀 브리지 인버터로 출력하는, 상기 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 시스템.
A full bridge inverter composed of switching elements;
A transformer having an output of the full bridge inverter connected to a primary side and a rectifier connected to a secondary side;
The rectifier converts an AC voltage input from the secondary side of the transformer into a DC voltage and outputs the DC voltage to the load side; And
The full bridge inverter switching control device according to any one of claims 1 to 6, which outputs the switching control signals of the switching elements to the full bridge inverter.
복수의 스위칭 소자들로 구성되는 풀 브리지 인버터, 상기 풀 브리지 인버터의 출력이 1차측에 연결되고 2차측에 정류기가 연결된 변압기, 및 상기 변압기의 2차측으로부터 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 부하측으로 출력하는 상기 정류기를 포함하는 전력 공급 장치의 상기 풀 브리지 인버터의 스위칭 소자들을, 스위칭 제어 장치에서 제어하는 스위칭 제어 방법으로서,
상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압에 반비례하는 데드 타임을 생성하며, 상기 복수의 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호에 상기 데드 타임을 삽입하여 상기 복수의 스위칭 소자들로 출력하는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 방법.
A full bridge inverter composed of a plurality of switching elements, a transformer connected to the output of the full bridge inverter to the primary side, a rectifier connected to the secondary side, and the load side by converting the AC voltage input from the secondary side of the transformer into a DC voltage A switching control method of controlling switching elements of the full bridge inverter of a power supply device including the rectifier for outputting a switching control device,
A dead time inversely proportional to a voltage output from the rectifier to the load side, and inserting the dead time into the switching control signals of the plurality of switching elements and outputting the dead time to the plurality of switching elements Switching control method.
제 8 항에 있어서, 상기 인버터 스위칭 제어 방법은
(a) 상기 스위칭 제어 장치가 상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압값에 따라서 상기 풀 브리지 인버터가 출력하는 전압의 듀티 사이클을 나타내는 듀티 전압값을 생성하는 단계;
(b) 상기 스위칭 제어 장치가 상기 듀티 전압값과 삼각파를 비교하여 상기 풀 브리지 인버터가 출력하는 출력 전압의 듀티 사이클을 갖는 전압 파형을 생성하는 단계;
(c) 상기 스위칭 제어 장치가 상기 풀 브리지 인버터가 상기 (b) 단계에서 생성된 전압 파형과 동일한 듀티 사이클을 갖는 전압을 출력하도록 상기 복수의 스위칭 소자들의 스위칭 제어 신호를 생성하는 단계;
(d) 상기 스위칭 제어 장치가 상기 듀티 전압값을 이용하여 상기 스위칭 제어 신호에 삽입될 데드 타임을 생성하고 데드 타임에 대응되는 데드 타임 전압 신호를 생성하는 단계; 및
(e) 상기 스위칭 제어 장치가 상기 데드 타임 전압 신호에 따라서 상기 데드 타임을 상기 스위칭 제어 신호에 삽입하여 상기 풀 브리지 인버터의 각 스위칭 소자로 출력하여 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 방법.
The method of claim 8, wherein the inverter switching control method
(a) generating, by the switching control device, a duty voltage value indicating a duty cycle of a voltage output by the full bridge inverter according to a voltage value output from the rectifier to the load side;
(b) the switching control device comparing the duty voltage value with a triangular wave to generate a voltage waveform having a duty cycle of an output voltage output from the full bridge inverter;
(c) the switching control device generating a switching control signal of the plurality of switching elements such that the full bridge inverter outputs a voltage having the same duty cycle as the voltage waveform generated in step (b);
(d) the switching control device generating a dead time to be inserted into the switching control signal using the duty voltage value and generating a dead time voltage signal corresponding to the dead time; And
and (e) the switching control device inserting the dead time into the switching control signal according to the dead time voltage signal and outputting and controlling the dead time voltage to each switching element of the full bridge inverter. Switching control method.
제 9 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
상기 정류기로부터 상기 부하측으로 출력되는 전압값과 사전에 정의된 기준값과의 차에 따라서 상기 듀티 전압값을 생성하는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 방법.
The method of claim 9, wherein step (a)
And generating the duty voltage value according to a difference between a voltage value output from the rectifier to the load side and a predefined reference value.
제 10 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
상기 측정된 전압값이 클수록 더 작은 듀티 전압값을 생성하는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 방법.
The method of claim 10, wherein step (a)
And the larger the measured voltage value, the smaller the duty voltage value is generated.
제 11 항에 있어서,
상기 (d) 단계에서 생성되는 데드 타임은 상기 듀티 전압값이 클수록 더 큰 값으로 생성되는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 방법.
The method of claim 11,
The dead time generated in the step (d) is generated with a larger value as the duty voltage value is larger, characterized in that the full bridge inverter switching control method.
제 12 항에 있어서,
상기 데드 타임(Tdead)은 아래의 수학식에 따라서 생성되되,
Figure pat00006

Coss 는 MOSFET의 출력 커패시턴스, Ts는 스위칭 주기, Vsaw.peak는 삼각파의 첨두값, Lm은 변압기의 자화 인덕턴스, Vp 는 듀티 전압값을 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 풀 브리지 인버터 스위칭 제어 방법.
The method of claim 12,
The dead time (T dead ) is generated according to the following equation,
Figure pat00006

Coss is the output capacitance of the MOSFET, Ts is the switching period, Vsaw.peak is the peak value of the triangular wave, Lm is the magnetizing inductance of the transformer, Vp is the duty voltage value, respectively.
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