KR20230116418A - 부스트 pfc 컨버터 및 이를 구비한 obc - Google Patents
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Abstract
본 발명의 부스트 PFC 컨버터를 구비한 OBC는, CM 초크를 구비하며 전기차 충전 장치로부터 입력되는 교류 전력의 노이즈를 차단하는 EMI 필터; 브리지 다이오드부를 구비하며 상기 EMI 필터가 제공하는 교류 전력을 입력받아 직류 전력으로 변환하는 PFC 컨버터; 및 상기 PFC 컨버터가 제공하는 직류 전력을 배터리를 위한 레벨로 변환하는 DAB 컨버터를 포함하되,
상기 EMI 필터의 교류 출력은 상기 브리지 다이오드부로 직접 연결되며, 상기 PFC 컨버터의 직류 출력은 상기 PFC 컨버터에 구비된 2개의 필름 커패시터와의 연결 노드에서 상기 DAB 컨버터로 직접 연결될 수 있다.
상기 EMI 필터의 교류 출력은 상기 브리지 다이오드부로 직접 연결되며, 상기 PFC 컨버터의 직류 출력은 상기 PFC 컨버터에 구비된 2개의 필름 커패시터와의 연결 노드에서 상기 DAB 컨버터로 직접 연결될 수 있다.
Description
본 발명은 OBC(On Board Charger)에 구현할 때 부피를 절감할 수 있는 부스트 PFC 컨버터에 관한 것으로, 특히, 상당한 부피를 차지하는 전해 커패시터(Electrolytic Capacitor) 및 PFC 내부 인덕터(Inductor)가 없는 3 Level 부스트 PFC 컨버터 및 이를 구비한 OBC에 관한 것이다.
현재 하이브리드, 전기 및 수소 연료전지 자동차 등 친환경차 시장이 급격히 증가하고 있다.
특히, 이들 친환경차 중 전기자동차의 경우, 테슬라 및 현대자동차에서 수종의 전기자동차를 성공적으로 양산하고 있으며, 높은 전성비와 성능으로 그 판매량이 매년 급격히 증가하고 있다.
OBC(On Board Charger)는 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV), 전기 자동차(EV)와 같은 전기 충전 방식을 사용하는 차량의 충전을 위해, AC 전원을 공급받아 차량 내 모터 구동을 위한 고전압 배터리로 충전할 수 있는 충전 장치이다. OBC는 역률 제어를 위한 PFC(Power Factor Correction) 컨버터, 출력 제어를 위한 DC-DC 컨버터, 전자파 성능 만족 위한 EMI(Electromagnetic interference) 필터로 구성된다.
일반적으로 OBC 설계시 AC전원과 DC전원을 분리하기 위해, DC-DC 컨버터를 절연형으로 설계한다. 절연형 DC-DC 컨버터를 포함하는 OBC의 경우, 절연을 위해 변압기 적용이 필요하며, 이렇게 분리된 전원에서는 누설전류 발생 경로가 차단되어 안정적인 동작이 가능하지만, 원가 상승이 불가피하고 소형화, 경량화에 불리하다.
도 1은 종래의 2단 전력단 구조의 OBC 구조를 도시한 회로도이다.
그런데, 전기자동차의 경우 차량내부 공간이 협소하기 때문에 다양한 각 부품들에서의 부피저감이 중요하다. 이중 인덕터의 경우 부피가 크며, 발열이 심할 뿐만 아니라, PFC 출력단에 사용하는 전해 커패시터(40)는 많은 부피를 차지하게 된다.
특히, V2L을 적용하는 경우 수명이 제한되어 있는 전해 커패시터(40)를 제거하는 방안을 마련할 필요가 있다.
본 발명은 OBC로 구현할 때의 부피를 절감하고, 발열 요인을 제거할 수 있는 부스트 PFC 컨버터 및 이를 구비한 OBC를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 OBC는, CM 초크를 구비하며 전기차 충전 장치로부터 입력되는 교류 전력의 노이즈를 차단하는 EMI 필터; 브리지 다이오드부를 구비하며 상기 EMI 필터가 제공하는 교류 전력을 입력받아 직류 전력으로 변환하는 PFC 컨버터; 및 상기 PFC 컨버터가 제공하는 직류 전력을 배터리를 위한 레벨로 변환하는 DAB 컨버터를 포함하되,
상기 EMI 필터의 교류 출력은 상기 브리지 다이오드부로 직접 연결되며, 상기 PFC 컨버터의 직류 출력은 상기 PFC 컨버터에 구비된 2개의 필름 커패시터와의 연결 노드에서 상기 DAB 컨버터로 직접 연결될 수 있다.
여기서, 상기 PFC 컨버터는, 3 레벨 부스트 PFC 컨버터 회로 구조를 가질 수 있다.
여기서, 상기 EMI 필터는, 2개의 CM 쵸크들을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 PFC 컨버터는, 상기 EMI 필터의 일 출력단이 애노드에 연결되는 제1 브리지 다이오드; 상기 제1 교류 입력단이 캐소드에 연결되는 제2 브리지 다이오드; 상기 제1 브리지 다이오드의 캐소드가 캐소드에 연결되고, 상기 EMI 필터의 다른 출력단이 애노드에 연결되는 제3 브리지 다이오드; 상기 제3 브리지 다이오드의 애노드가 캐소드에 연결되고, 상기 제2 브리지 다이오드의 애노드가 애노드에 연결되는 제4 브리지 다이오드; 상기 제3 브리지 다이오드의 캐소드가 일단에 연결되는 제1 스위치; 상기 제1 스위치의 타단이 일단에 연결되고, 상기 제4 브리지 다이오드의 애노드가 타단에 연결되는 제2 스위치; 상기 제1 스위치의 일단이 애노드에 연결되고, 상기 DAB 컨버터에 대한 제1 출력단이 캐소드에 연결되는 제1 직렬 다이오드; 상기 제2 스위치의 타단이 캐소드에 연결되고, 상기 DAB 컨버터에 대한 제2 출력단이 애노드에 연결되는 제2 직렬 다이오드; 상기 제1 출력단이 일단에 연결되고, 상기 제1 스위치의 타단이 타단에 연결되는 제1 필름 커패시터; 및 상기 제1 스위치의 타단이 일단에 연결되고, 상기 제2 출력단이 타단에 연결되는 제2 필름 커패시터를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 PFC 컨버터의 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는, 데드 인터벌이 존재하지 않도록 상호 교차 스위칭될 수 있다.
여기서, 상기 PFC 컨버터의 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는, 전력 주파수의 12배 이상의 주파수로 상호 교차 스위칭될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 부스트 PFC 컨버터는, 외부로부터의 제1 교류 입력단이 애노드에 연결되는 제1 브리지 다이오드; 상기 제1 교류 입력단이 캐소드에 연결되는 제2 브리지 다이오드; 상기 제1 브리지 다이오드의 캐소드가 캐소드에 연결되고, 외부로부터의 제2 교류 입력단이 애노드에 연결되는 제3 브리지 다이오드; 상기 제3 브리지 다이오드의 애노드가 캐소드에 연결되고, 상기 제2 브리지 다이오드의 애노드가 애노드에 연결되는 제4 브리지 다이오드; 상기 제3 브리지 다이오드의 캐소드가 일단에 연결되는 제1 스위치; 상기 제1 스위치의 타단이 일단에 연결되고, 상기 제4 브리지 다이오드의 애노드가 타단에 연결되는 제2 스위치; 상기 제1 스위치의 일단이 애노드에 연결되고, 외부에 대한 제1 출력단이 캐소드에 연결되는 제1 직렬 다이오드; 상기 제2 스위치의 타단이 캐소드에 연결되고, 외부에 대한 제2 출력단이 애노드에 연결되는 제2 직렬 다이오드; 상기 제1 출력단이 일단에 연결되고, 상기 제1 스위치의 타단이 타단에 연결되는 제1 필름 커패시터; 및 상기 제1 스위치의 타단이 일단에 연결되고, 상기 제2 출력단이 타단에 연결되는 제2 필름 커패시터를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는, SiC MOSFET 스위치일 수 있다.
상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 부스트 PFC(power factor correction) 컨버터 및/또는 이를 구비한 OBC를 실시하면, 인덕터 및 출력단 전해 커패시터를 제거하여 PFC단의 부피를 최소화하는 이점이 있다.
본 발명의 부스트 PFC 컨버터 및/또는 OBC는, OBC 설계 과정에서 중요한 OBC 모듈의 부피 저감을 지원하는 이점이 있다.
도 1은 종래의 2단 전력단 구조의 OBC 구조를 도시한 회로도.
도 2는 본 발명의 사상에 따른 부스트 PFC 컨버터를 구비한 OBC의 일 실시예를 도시한 회로도.
도 3은 도 2에 적용된 부스트 PFC 컨버터의 일 실시예를 도시한 회로도.
도 4a는 도 2의 부스트 PFC 컨버터로의 입력 교류 전원이 양의 값인 구간에서 제1 스위치(Q1)가 켜진 경우를 나타낸 회로도.
도 4b는 도 2의 부스트 PFC 컨버터로의 입력 교류 전원이 음의 값인 구간에서 제2 스위치(Q2)가 켜진 경우를 나타낸 회로도.
도 5는 입력 교류 전원에 따른 입력 출력 전압, 입력 전류, 다이오드 전류를 나타낸 파형도들.
도 6은 입력 전원이 양의 값일 경우 스위치 제어 신호 및 다이오드 전류를 나타낸 파형도들.
도 7은 도 2의 EMI 필터를 구성하는 CM 쵸크 인덕터 전류의 형태를 도시한 파형도.
도 2는 본 발명의 사상에 따른 부스트 PFC 컨버터를 구비한 OBC의 일 실시예를 도시한 회로도.
도 3은 도 2에 적용된 부스트 PFC 컨버터의 일 실시예를 도시한 회로도.
도 4a는 도 2의 부스트 PFC 컨버터로의 입력 교류 전원이 양의 값인 구간에서 제1 스위치(Q1)가 켜진 경우를 나타낸 회로도.
도 4b는 도 2의 부스트 PFC 컨버터로의 입력 교류 전원이 음의 값인 구간에서 제2 스위치(Q2)가 켜진 경우를 나타낸 회로도.
도 5는 입력 교류 전원에 따른 입력 출력 전압, 입력 전류, 다이오드 전류를 나타낸 파형도들.
도 6은 입력 전원이 양의 값일 경우 스위치 제어 신호 및 다이오드 전류를 나타낸 파형도들.
도 7은 도 2의 EMI 필터를 구성하는 CM 쵸크 인덕터 전류의 형태를 도시한 파형도.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 2는 본 발명의 사상에 따른 부스트 PFC 컨버터를 구비한 OBC의 일 실시예를 도시한다. 도 2에서는 종래기술의 전해 커패시터(Electrolytic Capacitor) 및 PFC 입력측 인덕터(Inductor)가 제거된 형태의 3Level 부스트(Boost) PFC 컨버터가 적용되었음을 알 수 있다.
도시한 OBC(On-Board Charger)는, CM 초크를 구비하며 전기차 충전 장치로부터 입력되는 교류 전력의 노이즈를 차단하는 EMI 필터(200); 브리지 다이오드부(D1 ~ D4)를 구비하며 상기 EMI 필터(200)가 제공하는 교류 전력을 입력받아 직류 전력으로 변환하는 PFC 컨버터(100); 및 상기 PFC 컨버터(100)가 제공하는 직류 전력을 배터리가 적합한 레벨로 변환하는 DAB 컨버터(400)를 포함하되,
상기 EMI 필터(200)의 교류 출력은 상기 브리지 다이오드부(D1 ~ D4)로 직접 연결되며, 상기 PFC 컨버터(100)의 직류 출력은 상기 PFC 컨버터(100)에 구비된 2개의 필름 커패시터(C1, C2)와의 연결 노드에서 상기 DAB 컨버터(400)로 직접 연결되는 특징을 가지고 있다.
도 2에서 교류 입력(20)은 전기차에 대한 경우, EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment) 또는 ICCB(In Cable Control Box)일 수 있다.
도시한 상기 EMI 필터(200)는, 2개의 CM 초크들(CM1,CM2)을 구비하고, 이와 함께 다른 인덕터들(DM1 ~ DM4) 및 커패시터들(C1 ~ C6)을 구비하지만, 이에 한정하지는 않는다. 특히, 도시한 다른 인덕터들(DM1 ~ DM4)은 모두 기생 인덕턴스일 수 있다. 다만, PFC(100) 측에서 인덕터를 제거한 바, 제거한 인덕터의 역할을 상당부분 수행할 수 있도록 하나 이상의 CM 쵸크를 구비할 것이 요망된다. 현재 전기자동차 OBC를 위해 사용되는 거의 모든 EMI 필터는 CM 쵸크를 구비하므로, 실질적으로 도시한 EMI 필터(200)에 대한 제한은 존재하지 않는 것으로 볼 수 있다.
도시한 DAB 컨버터(400)는 공지된 다양한 종류의 DAB(Dual Active Bridge) 컨버터들 중 하나로 적용할 수 있다.
도시한 PFC 컨버터(100)는, 3 레벨 부스트 PFC 컨버터 회로 구조를 가지는 것을 알 수 있다.
도시한 PFC 컨버터(100)에 대해서는 후술하겠다.
도시한 구조의 OBC는, 부피가 크며, 발열이 심한 기존의 PFC단 인덕터를 제거하였으며, EMI 필터(200)단의 CM 초크의 DM을 인덕터로 이용하였다. 또한, PFC 컨버터(100)의 출력단에서도 부피가 큰 기존의 전해 커패시터를 제거하고, 부피가 작은 필름 커패시터로 대체하여, OBC 전체 부피를 최소화하였다. 이에 따라, 전기 차량 내부 공간이 협소한 문제를 인덕터 및 전해 커패시터를 제거하여 해결할 수 있다. 기존 전해 커패시터 대비 용량이 작은 필름 커패시터로 대체로 발생되는 PFC 컨버터(100)의 출력 안정화 성능의 부족 부분은 DAB 컨버터(400)로 보완하였다.
즉, 차량 내부의 협소한 공간 때문에 부피저감이 중요한데, 본 발명의 사상에 따라 OBC 설계에서 중요한 OBC 모듈의 부피 저감이 가능하다. 구체적으로 부피 저감 효과를 예시하면, 수동소자 부피 대략 80% 저감이 되며, 시스템 부피 대략 40% 저감이 가능하다. 이는 패키지가 줄어들기 때문에 가격 경쟁력을 향상시키는 이점을 가져온다. 또한, 전압 스트레스가 적어 스위칭 손실이 저감되는 형태이며, 인덕터와 전해 커패시터를 제거하여 효율도 향상시킬 수 있다.
다음, 보다 구체적으로 도 2에 도시한 PFC 컨버터(100)를 살펴보겠다.
도 3은 도 2에 적용된 부스트 PFC 컨버터(100)의 일 실시예를 도시한 회로도이다.
도시한 부스트 PFC 컨버터(100)는, 외부로부터의 제1 교류 입력단이 애노드에 연결되는 제1 브리지 다이오드(121); 상기 제1 교류 입력단이 캐소드에 연결되는 제2 브리지 다이오드(122); 상기 제1 브리지 다이오드(121)의 캐소드가 캐소드에 연결되고, 외부로부터의 제2 교류 입력단이 애노드에 연결되는 제3 브리지 다이오드(123); 상기 제3 브리지 다이오드(123)의 애노드가 캐소드에 연결되고, 상기 제2 브리지 다이오드(122)의 애노드가 애노드에 연결되는 제4 브리지 다이오드(124); 상기 제3 브리지 다이오드(123)의 캐소드가 일단에 연결되는 제1 스위치(141); 상기 제1 스위치(141)의 타단이 일단에 연결되고, 상기 제4 브리지 다이오드(124)의 애노드가 타단에 연결되는 제2 스위치(142); 상기 제1 스위치(141)의 일단이 애노드에 연결되고, 외부에 대한 제1 출력단이 캐소드에 연결되는 제1 직렬 다이오드(161); 상기 제2 스위치(142)의 타단이 캐소드에 연결되고, 외부에 대한 제2 출력단이 애노드에 연결되는 제2 직렬 다이오드(162); 상기 제1 출력단이 일단에 연결되고, 상기 제1 스위치(141)의 타단이 타단에 연결되는 제1 필름 커패시터(181); 및 상기 제1 스위치(141)의 타단이 일단에 연결되고, 상기 제2 출력단이 타단에 연결되는 제2 필름 커패시터(182)를 포함하는 3 레벨 부스트 PFC 컨버터의 형태를 가진다.
도시한 바와 같이, 상기 제1 스위치(141) 및 상기 제2 스위치(142)는 SiC MOSFET스위치일 수 있다.
상기 제1 브리지 다이오드 내지 제4 브리지 다이오드(124)는 브리지 다이오드부를 형성하며, 상기 브리지 다이오드부는, 상기 외부로부터의 제1 교류 입력단으로서, 도 2의 경우 EMI 필터(200)의 일 출력단이 연결될 수 있으며, 상기 외부로부터의 제2 교류 입력단으로서, 도 2의 경우 EMI 필터(200)의 다른 출력단이 연결될 수 있다. 즉, 상기 EMI 필터(200)의 교류 출력은 상기 브리지 다이오드부(D1 ~ D4)로 직접 연결되며, 기존 기술의 인덕터는 제거되었다.
도 2에 도시한 OBC의 구성 내에서, 상기 PFC 컨버터(100)의 상기 제1 스위치(142) 및 상기 제2 스위치(142)는, 데드 인터벌이 존재하지 않도록 상호 교차 스위칭되도록 제어될 수 있다.
추가적으로, 상기 제1 스위치(141) 및 상기 제2 스위치(142)는, 전력 주파수의 12배 이상의 주파수로 상호 교차 스위칭될 수 있는데, 이에 대해서는 후술하겠다.
다음, 본 발명의 사상에 따른 부스트 PFC 컨버터 및 이를 구비한 OBC의 동작 및 원리에 대하여 살펴보겠다. 즉, 본 발명의 사상에 따라 부피 절감 및 발열 요인 제거를 위해 전해 커패시터(Electrolytic Capacitor) 및 코일/인덕터(Inductor)가 없는 3 레벨 부스트 PFC 컨버터에서의 리플 제거 방안을 설명한다.
도 4a는 도 2의 부스트 PFC 컨버터로의 입력 교류 전원이 양의 값인 구간에서 제1 스위치(Q1)가 켜진 경우를 나타낸 것이며, 도 4b는 도 2의 부스트 PFC 컨버터로의 입력 교류 전원이 음의 값인 구간에서 제2 스위치(Q2)가 켜진 경우를 나타낸 것이다.
도 5는 입력 교류 전원에 따른 입력 출력 전압, 입력 전류, 다이오드 전류를 나타낸 파형도들이다.
도 4a와 같이 입력이 양의 값일 경우 제1 및 제4 브리지 다이오드(D1,D4)를 통해 정류되고, 도 4b와 같이 입력이 음의 값일 경우 제2 및 제3 브리지 다이오드(D2,D3)를 통해 정류된다.
제1 스위치(Q1)가 on일 경우, 제1 스위치(Q1)와 제2 직렬 다이오드(D6)를 통해 전류가 흐르게 된다. 이때, 출력측 제1 필름 커패시터(C7)는 방전을 하며, 제2 필름 커패시터(C8)는 충전을 한다.
제1 스위치(Q1)가 off되면, 제2 스위치(Q2)가 켜지게 되며, 제1 직렬 다이오드(D5)를 통해 전류가 흐르게 된다. 이때, 출력측 제1 필름 커패시터(C7)는 충전을 하며, 제2 필름 커패시터(C8)는 방전을 하게 된다.
출력측 제1 필름 커패시터(C7) 및 제2 필름 커패시터(C8)는 커패시턴스가 작기 때문에 DAB 컨버터로 정류된 파형이 그대로 넘어가게 된다.
도 6은 입력 전원이 양의 값일 경우 스위치 제어 신호 및 다이오드 전류를 나타낸 파형도들이다.
도 6에서 제1/제2 스위치(Q1과 Q2)의 경우 상보적으로 동작하며, 0.5 시비율을 가진다. 즉, 데드 인터벌이 존재하지 않도록 상호 교차 스위칭되도록 제어된다.
제1 스위치(Q1)가 on이면 제2 직렬 다이오드(D6)를 통해 전류가 흐르며, 제2 스위치(Q2)가 on이면 제1 직렬 다이오드(D5)를 통해 전류가 흐르게 된다.
제1 스위치(Q1)에 흐르는 전류와 제2 직렬 다이오드(D6)에 흐르는 전류의 크기는 같으며, 제2 스위치(Q2)에 흐르는 전류와 제1 직렬 다이오드(D5)에 흐르는 전류의 크기는 같다.
이에 따른 Volt second balance는 하기 수학식 1과 같다.
도 6을 살펴보면, 상기 제1 스위치(Q1) 및 상기 제2 스위치(Q2)는, 최소 전력 주파수의 12배 이상의 주파수로 상호 교차 스위칭됨을 알 수 있다.
도 7은 도 2의 EMI 필터(200)를 구성하는 CM 초크 인덕터 전류의 형태를 도시한 파형도이다.
도시한 파형도에서, 하기 수학식 2와 같이, 도 2의 PFC 컨버터(100)의 입력으로 작용하는 인덕터 전류 리플의 경우 EMI 필터(200)를 구성하는 CM 쵸크의 DM 인덕턴스로 구할 수 있다.
위의 결과를 통해, 도 2의 PFC 컨버터(100)로 입력되는 인덕터 전류 리플이 제거되는 것을 알 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
20 : EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment) or ICCB(In Cable Control Box)
100 : PFC 컨버터
200 : EMI 필터
400 : DAB 컨버터
100 : PFC 컨버터
200 : EMI 필터
400 : DAB 컨버터
Claims (8)
- CM 초크를 구비하며 전기차 충전 장치로부터 입력되는 교류 전력의 노이즈를 차단하는 EMI 필터;
브리지 다이오드부를 구비하며 상기 EMI 필터가 제공하는 교류 전력을 입력받아 직류 전력으로 변환하는 PFC 컨버터; 및
상기 PFC 컨버터가 제공하는 직류 전력을 배터리를 위한 레벨로 변환하는 DAB 컨버터를 포함하되,
상기 EMI 필터의 교류 출력은 상기 브리지 다이오드부로 직접 연결되며,
상기 PFC 컨버터의 직류 출력은 상기 PFC 컨버터에 구비된 2개의 필름 커패시터와의 연결 노드에서 상기 DAB 컨버터로 직접 연결되는 OBC.
- 제1항에 있어서,
상기 PFC 컨버터는,
3 레벨 부스트 PFC 컨버터 회로 구조를 가지는 OBC.
- 제1항에 있어서,
상기 EMI 필터는,
2개의 CM 초크들을 구비하는 OBC.
- 제1항에 있어서,
상기 PFC 컨버터는,
상기 EMI 필터의 일 출력단이 애노드에 연결되는 제1 브리지 다이오드;
상기 제1 교류 입력단이 캐소드에 연결되는 제2 브리지 다이오드;
상기 제1 브리지 다이오드의 캐소드가 캐소드에 연결되고, 상기 EMI 필터의 다른 출력단이 애노드에 연결되는 제3 브리지 다이오드;
상기 제3 브리지 다이오드의 애노드가 캐소드에 연결되고, 상기 제2 브리지 다이오드의 애노드가 애노드에 연결되는 제4 브리지 다이오드;
상기 제3 브리지 다이오드의 캐소드가 일단에 연결되는 제1 스위치;
상기 제1 스위치의 타단이 일단에 연결되고, 상기 제4 브리지 다이오드의 애노드가 타단에 연결되는 제2 스위치;
상기 제1 스위치의 일단이 애노드에 연결되고, 상기 DAB 컨버터에 대한 제1 출력단이 캐소드에 연결되는 제1 직렬 다이오드;
상기 제2 스위치의 타단이 캐소드에 연결되고, 상기 DAB 컨버터에 대한 제2 출력단이 애노드에 연결되는 제2 직렬 다이오드;
상기 제1 출력단이 일단에 연결되고, 상기 제1 스위치의 타단이 타단에 연결되는 제1 필름 커패시터; 및
상기 제1 스위치의 타단이 일단에 연결되고, 상기 제2 출력단이 타단에 연결되는 제2 필름 커패시터를 포함하는 OBC.
- 제4항에 있어서,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는,
데드 인터벌이 존재하지 않도록 상호 교차 스위칭되는 OBC.
- 제4항에 있어서,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는,
전력 주파수의 12배 이상의 주파수로 상호 교차 스위칭되는 OBC.
- 외부로부터의 제1 교류 입력단이 애노드에 연결되는 제1 브리지 다이오드;
상기 제1 교류 입력단이 캐소드에 연결되는 제2 브리지 다이오드;
상기 제1 브리지 다이오드의 캐소드가 캐소드에 연결되고, 외부로부터의 제2 교류 입력단이 애노드에 연결되는 제3 브리지 다이오드;
상기 제3 브리지 다이오드의 애노드가 캐소드에 연결되고, 상기 제2 브리지 다이오드의 애노드가 애노드에 연결되는 제4 브리지 다이오드;
상기 제3 브리지 다이오드의 캐소드가 일단에 연결되는 제1 스위치;
상기 제1 스위치의 타단이 일단에 연결되고, 상기 제4 브리지 다이오드의 애노드가 타단에 연결되는 제2 스위치;
상기 제1 스위치의 일단이 애노드에 연결되고, 외부에 대한 제1 출력단이 캐소드에 연결되는 제1 직렬 다이오드;
상기 제2 스위치의 타단이 캐소드에 연결되고, 외부에 대한 제2 출력단이 애노드에 연결되는 제2 직렬 다이오드;
상기 제1 출력단이 일단에 연결되고, 상기 제1 스위치의 타단이 타단에 연결되는 제1 필름 커패시터; 및
상기 제1 스위치의 타단이 일단에 연결되고, 상기 제2 출력단이 타단에 연결되는 제2 필름 커패시터
를 포함하는 부스트 PFC 컨버터.
- 제7항에 있어서,
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는,
SiC MOSFET 스위치인 부스트 PFC 컨버터.
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