KR20210048868A - 다중 llc 공진형 컨버터 - Google Patents

다중 llc 공진형 컨버터 Download PDF

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KR20210048868A
KR20210048868A KR1020190133077A KR20190133077A KR20210048868A KR 20210048868 A KR20210048868 A KR 20210048868A KR 1020190133077 A KR1020190133077 A KR 1020190133077A KR 20190133077 A KR20190133077 A KR 20190133077A KR 20210048868 A KR20210048868 A KR 20210048868A
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배수호
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엘지이노텍 주식회사
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    • 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

일 실시예에 따른 다중 LLC 공진형 컨버터는 제1컨버터, 제2컨버터, 상기 제1컨버터의 주파수를 가변하는 제1 스위치 및 제2스위치, 상기 제2컨버터의 주파수를 가변하는 제3스위치 및 제4스위치, 상기 제1컨버터와 제2컨버터에 흐르는 전류가 동일하도록 상기 제1스위치 내지 제4스위치와 상기 제1컨버터 및 제2컨버터와 연결되는 변압기 및 상기 제1컨버터와 제2컨버터의 주파수가 동일하도록 상기 제1스위치, 제2스위치, 제3스위치 및 제4스위치를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다

Description

다중 LLC 공진형 컨버터{MULTI LLC RESONANT CONVERTER}
본 발명은 다중 LLC 공진형 컨버터에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 각각의 컨버터에서 출력되는 전력의 크기를 용이하게 제어할 수 있는 기술에 관한 발명이다.
, 가전기기의 전원장치 및 연료전지와 태양광 등 신재생에너지 발전시스템 등에서는 입력 전압 범위가 넓어 안정된 높은 출력 전압을 얻을 수 있는 DC/DC 컨버터가 필요하다.
이와 같이 여러 전원장치에 적용되는 DC/DC 컨버터는 높은 효율특성과 고 집적, 고 신뢰성 그리고 낮은 제작가격을 만족시킬 필요가 있다. 이러한 요구 조건을 만족시키기 위해서는 높은 스위칭 주파수가 필요하지만 스위칭 주파수가 증가됨에 따라 턴-온(Turn-On)과 턴-오프(Turn-Off)에 관련된 스위칭소자들의 손실이 증가하기 때문에 PWM 제어 DC/DC 컨버터는 낮은 효율특성을 가질 수 있다.
또한, 절연형 DC/DC 컨버터는 낮은 입력전압을 높은 출력전압으로 승압하기 위해 변압기의 1차측과 2차측 간에 높은 턴-수비(Turn-Ratio)를 필요로 하고, 이에 따라 변압기의 누설인덕턴스의 증가로 인해 스위칭시 서지전압(Surge Voltage) 등이 발생함에 따라 스위칭 소자가 파괴되거나 낮은 효율로 동작할 수 있다.
따라서, 최근에는 이러한 문제점을 해결할 수 있는, 주 스위칭 소자의 영전압스위칭(Zero Voltage Switching: ZVS) 동작을 통해 높은 효율 특성을 가지는 LLC 공진 컨버터가 널리 사용되고 있다.
LLC 공진 컨버터는 1차측 스위칭 소자의 ZVS 동작과 2차측 정류다이오드의 영전류스위칭(Zero Current Switching: ZCS) 동작을 통해 모든 부하범위에서 높은 효율특성을 가지며, 별도의 스너버 회로가 없는 스위칭 회로의 구성이 가능하고, 변압기의 설계에 따라 누설인덕턴스와 자화인덕턴스를 용이하게 제작할 수 있기 때문에 손쉽게 회로를 구성할 수 있다.
그리고 기술이 발전함에 따라, LLC를 다중(Dual 또는 Multi)로 연결한 공진 컨버터가 많이 사용되고 있는데, 다중 LLC 공진형 컨버터의 경우 각각의 컨버터가 출력의 50프로 담당하도록 설계하는 것이 일반적이다.
즉, 듀열 LLC 공진형 컨버터의 제어부는 각각의 컨버터가 동일한 출력을 가지도록 게이트의 스위칭 주파수를 조절하여 출력을 제어하는데 각각의 컨버터의 부품들, 예를 들어 인덕터나 커패시터의 값들에 편차가 존재하기 때문에 동일한 주파수로 각각의 컨버터를 제어하는 경우 출력되는 값들이 서로 다른 문제점이 존재하였다.
따라서, 일 실시예에 따른 다중LLC 공진형 컨버터는 상기 설명한 문제점을 해결하기 위해 고안된 발명으로서, 동일한 주파수로 각각의 컨버터를 제어하여도 안정적으로 동일한 전력을 출력할 수 있는 컨버터를 제공하기 위함이다.
일 실시예에 따른 다중 공진형 컨버터는 제1컨버터, 제2컨버터, 상기 제1컨버터의 주파수를 가변하는 제1 스위치 및 제2스위치, 상기 제2컨버터의 주파수를 가변하는 제3스위치 및 제4스위치, 상기 제1컨버터와 제2컨버터에 흐르는 전류가 동일하도록 상기 제1스위치 내지 제4스위치와 상기 제1컨버터 및 제2컨버터와 연결되는 변압기 및 상기 제1컨버터와 제2컨버터의 작동 주파수가 동일하도록 상기 제1스위치, 제2스위치, 제3스위치 및 제4스위치를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 변압기의 권선수는, 1:1로 동일할 수 있다.
상기 제1컨버터와 제2컨버터의 작동 주파수의 크기와 위상이 동일한 경우에는 상기 변압기에 흐르는 전류의 방향들이 동일할 수 있다.
상기 제1컨버터와 제2컨버터의 주파수가 동일하고, 위상이 반대인 경우에는 상기 변압기에 흐르는 전류의 방향이 반대 방향일 수 있다.
상기 제1컨버터는 제1커패시터 및 제1인덕터를 포함하고, 상기 제2컨버터는 제2커패시터 및 제2인덕터를 포함할 수 있다.
상기 제1컨버터는 제1커패시터를 포함하고, 상기 제2컨버터는 제2커패시터를 포함할 수 있다.
상기 변압기는, 코일 간 결합계수가 조절되어 누설 인덕터가 발생될 수 있다.
다른 실시예에 따른 다중 LLC 공진형 컨버터는, 제1컨버터, 제2컨버터, 상기 제1컨버터 및 제2컨버터의 주파수를 가변하는 제1 스위치 및 제2스위치, 상기 제1컨버터와 제2컨버터에 흐르는 전류가 동일하도록 상기 제1스위치와 제2스위치, 상기 제1컨버터와 제2컨버터와 연결되는 변압기 및 상기 제1컨버터와 제2컨버터의 작동 주파수가 동일하도록 상기 제1스위치 및 제2스위치를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 변압기의 권선수는, 1:1로 동일할 수 있다.
상기 제1컨버터와 제2컨버터의 작동 주파수의 크기와 위상이 동일할 수 있다.
상기 변압기에 흐르는 전류의 방향이 서로 반대일 수 있다.
상기 제1컨버터는 제1커패시터 및 제1인덕터를 포함하고 상기 제2컨버터는 제2커패시터 및 제2인덕터를 포함할 수 있다.
상기 제1컨버터는 제1커패시터를 포함하고, 상기 제2컨버터는 제2커패시터를 포함할 수 있다.
상기 변압기는, 코일 간 결합계수가 조절되어 누설 인덕터가 발생될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 다중 LCC 공진형 컨버터는 제1컨버터, 제2컨버터, 제3컨버터 및 제4컨버터, 상기 제1컨버터 내지 제4컨버터의 주파수를 가변하는 제1 스위치 및 제2스위치, 상기 제1컨버터와 제2컨버터에 흐르는 전류가 동일하도록 상기 제1컨버터 및 제2컨버터와 연결되는 제2 변압기, 상기 제3컨버터와 제4컨버터에 흐르는 전류가 동일하도록 상기 제3컨버터 및 제4컨버터와 연결되는 제3 변압기, 상기 제2변압기 및 제1변압기와 연결되며, 상기 제1스위치 및 제2스위치와 연결되는 제1변압기 및 상기 제1컨버터 내지 제4컨버터의 작동 주파수가 동일하도록 상기 제1스위치 및 제2스위치를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제1변압기 내지 제3 변압기의 권선수는, 1:1로 동일할 수 있다.
상기 제1컨버터 내지 제4컨버터의 작동 주파수의 크기 및 위상이 동일할 수 있다.
상기 변압기에 흐르는 전류의 방향이 서로 반대 방향일 수 있다.
상기 제1컨버터는 제1커패시터 및 제1인덕터를 포함하고, 상기 제2컨버터는 제2커패시터 및 제2인덕터를 포함할 수 있다.
상기 제1컨버터는 제1커패시터를 포함하고, 상기 제2컨버터는 제2커패시터를 포함하며, 상기 변압기는, 코일 간 결합계수가 조절되어 누설 인덕터가 발생될 수 있다.
일 실시예에 따른 LLC 공진형 컨버터는 출력되는 전압의 크기를 동일하게 유지시키면서, 전력 제어 방식을 단순화 시킬 수 있어, 전력을 제어함에 있어서 발생되는 오류를 방지할 수 있다.
또한 종래 기술보다 컨버터 내부의 부품을 줄일 수 있어 보다 경제적으로 컨버터를 제조할 수 있는 장점이 존재한다.
도 1은 종래 실시예에 따른 다중 LLC 공진형 컨버터의 구성 요소를 도시한 회로도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 따른 다중 LLC 공진형 컨버터의 구성 요소를 도시한 회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 변압기의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 제2 실시예에 따른 따른 다중 LLC 공진형 컨버터의 구성 요소를 도시한 회로도이다.
도 5는 제3 실시예에 따른 따른 다중 LLC 공진형 컨버터의 구성 요소를 도시한 회로도이다.
도 6은 제4 실시예에 따른 따른 다중 LLC 공진형 컨버터의 구성 요소를 도시한 회로도이다.
도 7은 제5 실시예에 따른 따른 다중 LLC 공진형 컨버터의 구성 요소를 도시한 회로도이다.
도 8는 제6 실시예에 따른 따른 다중 LLC 공진형 컨버터의 구성 요소를 도시한 회로도이다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예이며, 본 출원의 출원 시점에 있어서 본 명세서의 실시 예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않으며, 본 명세서에서 사용한 "제 1", "제 2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
도 1은 종래 실시예에 따른 다중 LLC 공진형 컨버터의 구성 요소를 도시한 회로도이다.
도 1에 따르면, 종래 기술에 따른 다중 LCC 공진용 인버터는 제1컨버터, 제2컨버터, 제1컨버터의 주파수를 가변하는 제1 스위치(Q1) 및 제2스위치(Q2), 제2컨버터의 주파수를 가변하는 제3스위치(Q3) 및 제4스위치(Q4)를 포함하고 있으며, 이러한 스위치들은 제1제어부(10)에 주파수가 제어될 수 있다. 또한, 제1컨버터의 경우 제1인덕터(Ls1)와 제1커패시터(Cr1)를 포함할 수 있으며, 제2컨버터의 경우 제2인덕터(Ls2)와 제2커패시터(Cr2)를 포함할 수 있다.
다중 LCC 컨버터의 경우, 두개의 분리된 LLC 컨버터의 출력을 하나의 출력으로 연결한 것으로서, 각각의 컨버터는 최종 출력의 50%를 각각 출력하도록 구성되어 있다. 즉, 제1제어부(10)는 두 개의 각 컨버터가 동일한 출력을 갖도록 제1 스위치 내지 제4스위치를 각각 조절하여 주파수를 조절하는데, 이를 위해 제1컨버터의 출력 전류는 제1전류 센서(30)에 의해, 제2컨버터의 경우 제2전류 센서(40)에 의해 감지될 수 있다.
그러나, 각 컨버터의 부품들, 도 1에 도시된 바와 같이 제1컨버터의 제1인덕터(Ls1)와 제2컨버터의 제2인덕터(Ls2), 그리고 제1컨버터의 제1커패시터(Cr1)와 제2컨버터의 제2커패시터(Cr2) 성질이 모두 동일하다면, 제1제어부(10) 각각의 컨버터의 작동 주파수를 동일한 주파수로 조절하면 출력이 동일하게 제어가 되나, 일반적으로 각 부품들의 고유 값에 편차가 있기 때문에 각 컨버터의 출력은 동일한 주파수로 제어할 경우 동일한 출력을 기대하기 어렵다. 따라서 각 컨버터는 각각의 부품들의 성질을 고려하여 별도의 다른 주파수로 제어되어야 한다.
따라서, 종래 기술에 따르는 경우 두 개의 컨버터의 출력이 연결되어 있고, 동일한 출력이 되도록 서로 다른 주파수로 각각을 제어 하다 보니 컨버터를 제어하는데 그 시간이 길어지고, 오류가 발생할 가능성이 높은 단점이 존재하였다.
또한, 제1컨버터와 제2 컨버터는 주파수를 감소시키는 방식으로 출력을 증가시키는데, 도 1에 도시된 바와 같이 제1컨버터와 제2 컨버터의 출력단이 연결되어 있기 때문에, 제1컨버터의 출력을 증가시키면, 제2컨버터의 출력 전압도 함께 증가하는 문제가 있었다.
예를 들어, 제1컨버터의 출력이 20V, 100A가 되고, 제2컨버터의 출력이 10V, 100A가 되는 경우, 제1컨버터와 제2컨버터의 출력이 연결되어 있기 때문에 출력전압은 10V와 20V의 중간인 15V가 되는데 이 경우 각각 인버터에서 출력되는 전류는 100A가 되어 동일한 전력을 출력하는 것으로 오인할 수 있는 문제점이 존재하였다.
따라서, 일 실시예에 따른 다중LLC 공진형 컨버터는 상기 설명한 문제점을 해결하기 위해 고안된 발명으로서, 동일한 주파수로 각각의 컨버터를 제어하여도 안정적으로 동일한 전력을 출력할 수 있는 컨버터를 제공하기 위함이다. 이하 도면을 통해 자세히 알아보도록 한다.
도 2는 제1 실시예에 따른 따른 다중 LLC 공진형 컨버터의 구성 요소를 도시한 회로도이며, 도 3은 일 실시예에 따른 변압기의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면 일 실시예에 따른 다중LLC 공진형 컨버터는 인버터는 제1컨버터, 제2컨버터, 제1컨버터의 주파수를 가변하는 제1 스위치(Q1) 및 제2스위치(Q2), 제2컨버터의 주파수를 가변하는 제3스위치(Q3) 및 제4스위치(Q4)를 포함하고 있으며, 제1컨버터와 제2컨버터에 흐르는 전류가 동일하도록 제1스위치(Q1)와 제2스위치(Q2), 제3스위치(Q3), 제4스위치(Q4), 및 제1컨버터 및 제2컨버터와 연결되는 변압기(T1)을 포함할 수 있다.
변압기(T1)의 좌측은 도 2에 도시된 바와 같이 구체적으로 제1 스위치(Q1) 및 제2스위치(Q2) 사이의 접점과, 제3 스위치(Q3) 및 제4스위치(Q4) 사이의 접점과 연결될 수 있으며, 변압기의 우측은 각각 제1컨버터와 제2컨버터와 연결될 수 있으며, 일 실시예와 같이 변압기(T1)가 스위치와 컨버터들 사이에 위치하는 경우 각각의 컨버터에 흐르는 전류를 동일하게 제어할 수 있다.
이를 구체적으로 살펴보면, 변압기는 그 특성상 변압기(T1)에 흐르는 입력 전류와 출력 전류의 크기 및 위상이 동일한 경우 변압기(T1) 임피던스는 제로(zero)이다. 그러나 변압기(T1)흐르는 전류의 위상은 동일한데, 크기가 다른 경우, 전류가 많이 흐르는 쪽의 임피던스는 증가하고, 전류가 작게 흐르는 쪽의 임피던스는 줄어든다.
그리고 임피던스가 증가하면 전류가 줄어드는 방향으로 작용되며, 임피던스가 줄어들면 전류가 증가하도록 작용하게 되는바, 결론적으로 두 개의 컨버터에 흐르는 전류가 동일해질 수 있다.
즉, 위와 같은 구성에서 스위치(Q1-Q4)를 제어하는 제1제어부(110)에 의해 제1컨버터와 제2컨버터의 작동 주파수가 동일하도록 제어하면, 제1컨버터의 제1인덕터(Ls1)와 제2컨버터의 제2인덕터(Ls2), 그리고 제1컨버터의 제1커패시터(Cr1)와 제2컨버터의 제2커패시터(Cr2) 성질이 각각 동일하지 않고 편차가 발생하더라도 제1컨터버와 제2컨버터는 동일한 출력을 가질 수 있다.
따라서, 본원 발명과 같은 구조를 가지는 경우 종래 기술과 다르게 제1컨버터와 제2컨버터에서 출력되는 출력 전류를 모니터링 할 필요가 없으며, 출력 조건이 변하는 출력을 조절하는 경우에도 제1컨버터와 제2컨버터의 출력을 별도로 제어하지 않고, 동일한 주파수로 제어하기 때문에 출력제어에 오류가 발생하지 않는 효과가 발생할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 다중 LLC 공진형 컨버터는 출력되는 전압의 크기를 동일하게 유지시키면서, 전력 제어 방식을 단순화 시킬 수 있어, 전력을 제어함에 있어서 발생되는 오류를 방지할 수 있으며, 종래 기술보다 컨버터 내부의 부품을 줄일 수 있어 보다 경제적으로 컨버터를 제조할 수 있는 장점이 존재한다.
또한, 도 2에서 변압기(T)의 dot를 제1스위치(Q1)와 제2스위치(Q2) 방향 및 제2컨버터에 연결되는 방향으로 각각 도시하였는데, 이는 제1컨버터와 제2컨버터의 주파수의 크기와 위상이 동일한 경우를 가정하여 그린 것이고, 만약 주파수의 크기와 위상이 다른 경우는 dot는 다른 위치로 표시될 수 있다.
즉, 도3에 도시된 바와 같이 제1컨버터와 제2컨버터의 주파수의 크기와 위상이 동일하다면 도3의 (a)처럼 표시되고, 제1컨버터와 제2컨버터의 주파수의 크기가 동일하나 위상이 반대(180도 차이)라면 도3의 (b) 처럼 표시되도록 변압기를 구성할 수 있다. 이러한 경우 dot의 위치에만 차이만 있을 뿐, 그 효과는 앞서 설명한 바와 동일하다.
도 4는 제2 실시예에 따른 따른 다중 LLC 공진형 컨버터의 구성 요소를 도시한 회로도이다.
도 4의 다중 LLC 공진형 컨버터의 경우 기본적인 구성 요소는 도 2의 다중 LLC 공진형 컨버터와 동일하다. 다만, 도 2와 비교하여 제1컨버터의 제1인덕터(Ls1)와 제2컨버터의 제2인덕터(Ls2)가 구비되어 있지 않는데, 이는 변압기(T1)의 성질을 이용하여 대체할 수 있다.
즉, 변압기(T1)의 경우 코일 간 상호 결합 계수를 감소시키면 등가회로로 누설 인덕터를 구비하는 변압기를 도출할 수 있는바, 이러한 성질을 이용하여 제1인덕터(Ls1)와 제2컨버터의 제2인덕터(Ls2)가 구비하지 않고도 일반적인 컨버터와 동일한 기능이 수행되도록 할 수 있다.
도 5는 제3 실시예에 따른 따른 다중 LLC 공진형 컨버터의 구성 요소를 도시한 회로도이다.
도 5의 다중 LLC 공진형 컨버터의 경우 기본적인 구성 요소는 도 2의 다중 LLC 공진형 컨버터와 동일하나, 제2컨버터의 주파수를 가변하는 제3스위치(Q3)와 제4스위치(Q4)를 제거하고, 위 그림과 같이 제1컨버터의 주파수를 가변하는 제1스위치(Q1)와 제2스위치(Q2)를 이용하여 제2컨버터의 주파수도 동시에 가변하게 할 수 있다.
이러한 경우, 제1제어부(110)에 의해 제1스위치(Q1)와 제2스위치(Q2)가 제어되고 제1컨버터와 제2컨버터의 주파수의 크기와 위상은 제1스위치(Q1)와 제2스위치(Q2)에 의해 제어되는바 제1컨버터와 제2컨버터의 주파수의 크기와 위상은 동일하게 제어 될 수 있다. 따라서, 이러한 경우 변압기(T1)의 dot는 도 5에 도시된 바와 같이 inverted 된 형태이어야 한다.
도 5와 같은 구성을 가지는 다중 LCC 공진형 컨버터의 경우 종래 기술보다 컨버터 내부의 부품을 줄일 수 있어 보다 경제적으로 컨버터를 제조할 수 있는 장점이 존재한다.
도 6는 제4 실시예에 따른 따른 다중 LLC 공진형 컨버터의 구성 요소를 도시한 회로도이다.
도 6의 다중 LLC 공진형 컨버터의 경우 기본적인 구성 요소는 도 5의 다중 LLC 공진형 컨버터와 동일하다. 다만, 도 5와 비교하여 제1컨버터의 제1인덕터(Ls1)와 제2컨버터의 제2인덕터(Ls2)가 구비되어 있지 않는데, 이는 변압기(T1)의 성질을 이용하여 대체할 수 있다.
즉, 변압기(T1)의 경우 코일 간 상호 결합 계수를 감소시키면 등가회로로 누설 인덕터를 구비하는 변압기를 도출할 수 있는바, 이러한 성질을 이용하여 제1인덕터(Ls1)와 제2컨버터의 제2인덕터(Ls2)가 구비하지 않고도 일반적인 컨버터와 동일한 기능이 수행되도록 할 수 있다.
도 7은 제5 실시예에 따른 따른 다중 LLC 공진형 컨버터의 구성 요소를 도시한 회로도이다.
도 7의 다중 LLC 공진형 컨버터의 경우 지금까지 설명한 다중 컨버터와 다르게 4개의 컨버터를 가지고 있는 컨버터에 대한 회로도이다.
즉, 제1변압기(T1)에 도면에 도시한 바와 같이 추가적으로 제2변압기(T2)와 제3변압기(T3)를 각각 연결함으로써, 제2변압기(T2)에는 제1컨버터와 제2컨버터를, 제3변압기(T3)에는 제3컨버터와 제4컨버터를 연결할 수 있다. 즉, 변압기를 다단계로 연결하여 연결된 개수에 비례하여 컨버터의 개수를 증가시킬 수 있으며, 이러한 경우 각 컨버터에 흐르는 전류 또한 앞서 설명한 원리에 의해 동일하게 제1제어부(110)에 의해 제어될 수 있는바 각 컨버터에 흐르는 전류 또한 동일하게 흐르게 할 수 있다.
도 8은 제6실시예에 따른 따른 다중 LLC 공진형 컨버터의 구성 요소를 도시한 회로도이다.
도 8의 다중 LLC 공진형 컨버터의 경우 기본적인 구성 요소는 도 7의 다중 LLC 공진형 컨버터와 동일하다. 다만, 도 5와 비교하여 제1컨버터의 제1인덕터(Ls1)와 제2컨버터의 제2인덕터(Ls2), 제3컨버터의 제3인덕터(Ls3)와 제4컨버터의 제4인덕터(Ls4)를 포함하고 있지 않는데, 이는 앞서 설명한 이는 변압기(T1)의 성질을 이용하여 대체할 수 있다.
즉, 제2변압기(T2)와 제3변압기(T3)의 코일 간 상호 결합 계수를 감소시키면, 누설 인덕터를 구비하는 변압기를 도출할 수 있는바, 제1컨버터의 제1인덕터(Ls1), 제2컨버터의 제2인덕터(Ls2), 제3컨버터의 제3인덕터(Ls3), 제4컨버터의 제4인덕터(Ls4)를 구비하지 않고도 구비하고 있는 컨버터와 동일한 기능을 수행하도록 할 수 있다.
도 8과 같은 구성을 가지는 다중 LCC 공진형 컨버터의 경우 종래 기술보다 컨버터 내부의 부품을 줄일 수 있어 보다 경제적으로 컨버터를 제조할 수 있는 장점이 존재한다.
지금까지 도면을 통해 다중 LCC 공진형 컨버터의 구조 및 특징에 대해 자세히 알아보았다.
종래 기술에 따른 다중 LLC 공진형 컨버터의 경우, 각각의 컨버터가 동일한 출력을 가지도록 게이트의 스위칭 주파수를 조절하여 출력을 제어하는데 각각의 컨버터의 부품들, 예를 들어 인덕터나 커패시터의 값들에 편차가 존재하기 때문에 동일한 주파수로 각각의 컨버터를 제어하는 경우 출력되는 값들이 서로 다른 문제점이 존재하였다.
그러나, 일 실시예에 따른 다중 LLC 공진형 컨버터는 출력되는 전압의 크기를 동일하게 유지시키면서, 전력 제어 방식을 단순화 시킬 수 있어, 전력을 제어함에 있어서 발생되는 오류를 방지할 수 있다.
또한 종래 기술보다 컨버터 내부의 부품을 줄일 수 있어 보다 경제적으로 컨버터를 제조할 수 있는 장점이 존재한다.
지금까지 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 실시 예들 및 특허 청구 범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Q1: 제1스위치:
Q2: 제2 스위치
Q3: 제3스위치:
Q4: 제4 스위치
Cr1: 제1커패시터
Cr2: 제2커패시터
Cr3: 제3커패시터
Cr4: 제4커패시터:
T1: 제1변압기
T2: 제2변압기
T3: 제3변압기

Claims (20)

  1. 제1컨버터;
    제2컨버터;
    상기 제1컨버터의 주파수를 가변하는 제1 스위치 및 제2스위치;
    상기 제2컨버터의 주파수를 가변하는 제3스위치 및 제4스위치;
    상기 제1컨버터와 제2컨버터에 흐르는 전류가 동일하도록 상기 제1스위치 내지 제4스위치와 제1컨버터 및 제2컨버터와 연결되는 변압기; 및
    상기 제1컨버터와 제2컨버터의 작동 주파수가 동일하도록 상기 제1스위치, 제2스위치, 제3스위치 및 제4스위치를 조절하는 제어부;를 포함하는 다중 LLC 공진형 컨버터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 변압기의 권선수는, 1:1로 동일한 다중 LLC 공진형 컨버터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1컨버터와 제2컨버터의 작동 주파수가 동일하고, 위상이 동일한 경우에는 상기 변압기에 흐르는 전류의 방향들이 동일한 LLC 공진형 컨버터.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1컨버터와 제2컨버터의 주파수가 동일하고, 위상이 반대인 경우에는 상기 변압기에 흐르는 전류의 방향이 서로 다른 LLC 공진형 컨버터.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1컨버터는 제1커패시터 및 제1인덕터를 포함하고,
    상기 제2컨버터는 제2커패시터 및 제2인덕터를 포함하는 다중 LLC 공진형 컨버터.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1컨버터는 제1커패시터를 포함하고,
    상기 제2컨버터는 제2커패시터를 포함하는 다중 LLC 공진형 컨버터.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 변압기는,
    코일 간 결합계수가 조절되어 누설 인덕터가 발생되는 다중 LLC 공진형 컨버터.
  8. 제1컨버터;
    제2컨버터;
    상기 제1컨버터 및 제2컨버터의 주파수를 가변하는 제1 스위치 및 제2스위치;
    상기 제1컨버터와 제2컨버터에 흐르는 전류가 동일하도록 상기 제1스위치와 제2스위치, 상기 제1컨버터와 제2컨버터와 연결되는 변압기; 및
    상기 제1컨버터와 제2컨버터의 작동 주파수가 동일하도록 상기 제1스위치 및 제2스위치를 조절하는 제어부;를 포함하는 다중 LLC 공진형 컨버터.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 변압기의 권선수는, 1:1로 동일한 다중 LLC 공진형 컨버터.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1컨버터와 제2컨버터의 주파수가 동일하고, 위상이 동일한 다중 LLC 공진형 컨버터.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 변압기에 흐르는 전류의 방향이 서로 다른 LLC 공진형 컨버터.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 제1컨버터는 제1커패시터 및 제1인덕터를 포함하고,
    상기 제2컨버터는 제2커패시터 및 제2인덕터를 포함하는 다중 LLC 공진형 컨버터.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 제1컨버터는 제1커패시터를 포함하고,
    상기 제2컨버터는 제2커패시터를 포함하는 다중 LLC 공진형 컨버터.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 변압기는,
    코일 간 결합계수가 조절되어 누설 인덕터가 발생되는 다중 LLC 공진형 컨버터.
  15. 제1컨버터, 제2컨버터, 제3컨버터 및 제4컨버터
    상기 제1컨버터 내지 제4컨버터의 주파수를 가변하는 제1 스위치 및 제2스위치;
    상기 제1컨버터와 제2컨버터에 흐르는 전류가 동일하도록 상기 제1컨버터 및 제2컨버터와 연결되는 제2 변압기;
    상기 제3컨버터와 제4컨버터에 흐르는 전류가 동일하도록 상기 제3컨버터 및 제4컨버터와 연결되는 제3 변압기;
    상기 제2변압기 및 제1변압기와 연결되며, 상기 제1스위치 및 제2스위치와 연결되는 제1변압기; 및
    상기 제1컨버터 내지 제4컨버터의 작동 주파수가 동일하도록 상기 제1스위치 및 제2스위치를 조절하는 제어부;를 포함하는 다중 LLC 공진형 컨버터.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1변압기 내지 제3 변압기의 권선수는, 1:1로 동일한 다중 LLC 공진형 컨버터.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 제1컨버터 내지 제4컨버터의 주파수가 동일하고, 위상이 동일한 다중 LLC 공진형 컨버터.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 변압기에 흐르는 전류의 방향이 서로 다른 다중 LLC 공진형 컨버터.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 제1컨버터는 제1커패시터 및 제1인덕터를 포함하고,
    상기 제2컨버터는 제2커패시터 및 제2인덕터를 포함하는 다중 LLC 공진형 컨버터.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 제1컨버터는 제1커패시터를 포함하고,
    상기 제2컨버터는 제2커패시터를 포함하며,
    상기 변압기는, 코일 간 결합계수가 조절되어 누설 인덕터가 발생되는 다중 LLC 공진형 컨버터.
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