KR20230143858A - 전력변환장치 - Google Patents

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KR20230143858A
KR20230143858A KR1020220043021A KR20220043021A KR20230143858A KR 20230143858 A KR20230143858 A KR 20230143858A KR 1020220043021 A KR1020220043021 A KR 1020220043021A KR 20220043021 A KR20220043021 A KR 20220043021A KR 20230143858 A KR20230143858 A KR 20230143858A
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남현준
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치는 입력단과 일단이 연결되는 제1 스위칭 소자, 상기 제1 스위칭 소자의 타단과 일단이 연결되고, 타단이 출력단과 연결되는 인덕터, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 인덕터 사이의 제1 노드에 연결되는 제1 다이오드, 상기 인덕터와 상기 출력단 사이의 제2 노드에 연결되는 제2 스위칭 소자, 및 상기 제2 노드와 상기 출력단 사이에 직렬로 연결되는 제1 커패시터 및 제2 다이오드를 포함하고, 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 다이오드는, 상기 제2 노드와 상기 출력단을 직접 연결하는 연결선과 병렬로 연결된다.

Description

전력변환장치{Power Converting Apparatus}
본 발명은 전력변환장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 두 개의 스위칭 소자를 이용하여 안정적인 전압을 출력하는 전력변환장치 및 이를 포함하는 전원시스템에 관한 발명이다.
전기차를 충전하는 시스템을 제어하는 제어기는 과전류 또는 과전압으로부터 전기차를 보호하고 화재의 위험성 등을 방지하기 위하여, 릴레이를 동작하는 등을 제어할 필요가 있다. 이때, 릴레이 등은 일정한 전압을 동작 전압을 공급받아야 안정적인 동작이 가능하나, 전원으로 이용되는 배터리의 전압이 일정하지 않을 수 있어, 일정한 전압을 공급하는 장치가 필요하다.
이때, 도 1과 같이, 4 개의 FET를 이용하여 일정한 전압을 공급할 수 있다. 4 개의 FET를 이용하는 회로는 4 개의 FET를 동작시켜 강압 또는 승압 동작을 수행함으로 인해 비용이 커지는 문제가 있다.
공개특허공보 제 10-2013-0032585호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 두 개의 스위칭 소자를 이용하여 안정적인 전압을 출력하는 전력변환장치 및 이를 포함하는 전원시스템을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치는 입력단과 일단이 연결되는 제1 스위칭 소자; 상기 제1 스위칭 소자의 타단과 일단이 연결되고, 타단이 출력단과 연결되는 인덕터; 상기 제1 스위칭 소자와 상기 인덕터 사이의 제1 노드에 연결되는 제1 다이오드; 상기 인덕터와 상기 출력단 사이의 제2 노드에 연결되는 제2 스위칭 소자; 및 상기 제2 노드와 상기 출력단 사이에 직렬로 연결되는 제1 커패시터 및 제2 다이오드를 포함하고, 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 다이오드는, 상기 제2 노드와 상기 출력단을 직접 연결하는 연결선과 병렬로 연결된다.
또한, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자의 동작에 따라 강압(buck) 모드 또는 승압(boost) 모드로 동작할 수 있다.
또한, 강압모드에서, 상기 제2 스위칭 소자는 오프되고, 상기 제1 스위칭 소자는 제1 듀티로 온오프 동작할 수 있다.
또한, 승압모드에서, 상기 제1 스위칭 소자는 온되고, 상기 제2 스위칭 소자는 제2 듀티로 온오프 동작할 수 있다.
또한, 상기 입력단에 입력되는 전압의 크기에 따라 강압 모드 또는 승압 모드로 동작할 수 있다.
또한, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 다이오드는, 애노드가 그라운드와 연결되고, 캐소드가 상기 제1 노드와 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 커패시터는, 일단이 상기 제2 노드와 연결되고, 타단이 상기 제2 다이오드의 애노드와 연결되고, 상기 제2 다이오드는, 캐소드가 상기 출력단과 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2 다이오드와 상기 출력단 사이의 제3 노드에 연결되는 제2 커패시터를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 시스템은 상기 실시예 중 하나의 실시예에 따른 전력변환장치; 및 배터리로부터 전원을 입력받는 입력단을 포함하고, 상기 전력변환장치는 상기 배터리로부터 입력받는 전원을 강압 또는 승압하여 출력한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 두 개의 스위칭 소자만을 이용하여 안정적인 전압을 제공할 수 있고, 이를 통해 비용을 줄일 수 있다. 안정적인 전압을 제공할 수 있는바, 일정 전압 어플리케이션 IC 입력으로도 사용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 비교예에 따른 전력변환회로이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치의 블록도이다.
도 3 및 도 4은 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치의 회로도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 시스템의 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
본 실시예에 따른 변형례는 각 실시예 중 일부 구성과 다른 실시예 중 일부 구성을 함께 포함할 수 있다. 즉, 변형례는 다양한 실시예 중 하나 실시예를 포함하되 일부 구성이 생략되고 대응하는 다른 실시예의 일부 구성을 포함할 수 있다. 또는, 반대일 수 있다. 실시예들에 설명할 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치의 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치(110)는 전원(120)의 전압을 강압 또는 승압하여 부하(130)로 제공한다. 전력변환장치(110)는 강압 또는 승압을 수행하기 위하여, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)를 포함하고, 제1 스위칭 소자(S1)및 제2 스위칭 소자(S2)의 동작에 따라 입력되는 전압을 강압 또는 승압하기 위한 소자들로 구성된다. 이때, 하나 이상의 인덕터, 하나 이상의 커패시터, 및 하나 이상의 다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치(110)는 도 3과 같이 구현될 수 있다.
제1 스위칭 소자(S1)는 입력단(VCC)과 일단이 연결된다. 입력단(VCC)과 연결되어 입력단(VCC)에 연결되는 전원을 인가받거나 차단할 수 있다. 입력단(VCC)에는 전원(120)이 연결될 수 있고, 전원(120)은 배터리 또는 외부 전원일 수 있다. 여기서, 제1 스위칭 소자(S1)는 FET일 수 있다. MOSFET 일 수 있고, 내부 다이오드를 포함할 수 있다. PMOS 또는 NMOS 일 수 있고, 이외의 PJT 또는 릴레이 등 다양한 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 제1 스위칭 소자(S1)는 소스(source)가 입력단(VCC)에 연결되고, 드레인(drain)이 인덕터(L1)와 연결되고, 게이트(gate)는 게이트 드라이버와 연결될 수 있다. 게이트 드라이버로부터 인가되는 게이트 드라이버 전압에 따라 온오프 제어될 수 있다.
인덕터(L1)는 상기 제1 스위칭 소자(S1)의 타단과 일단이 연결되고, 타단이 출력단(VOUT)과 연결된다. 인덕터(L1)는 일단이 제1 스위칭 소자(S1)의 드레인과 연결되고, 타단이 직접 출력단(VOUT)과 연결된다.
제1 다이오드(D1)는 상기 제1 스위칭 소자(S1)와 상기 인덕터(L1) 사이의 제1 노드(N1)에 연결된다. 제1 다이오드(D1)는 제1 노드(N1)에 병렬로 연결된다. 제1 다이오드(D1)는 애노드(anode)가 그라운드(GND)와 연결되고, 캐소드(cathode)가 상기 제1 노드(N1)와 연결될 수 있다.
제2 스위칭 소자(S2)는 상기 인덕터(L1)와 상기 출력단(VOUT) 사이의 제2 노드(N2)에 연결된다. 제2 스위칭 소자(S2)는 인덕터(L1)와 출력단(VOUT) 사이의 제2 노드(N2)에 병렬로 연결된다. 여기서, 제1 스위칭 소자(S1)는 FET일 수 있다. MOSFET 일 수 있고, 내부 다이오드를 포함할 수 있다. PMOS 또는 NMOS 일 수 있고, 이외의 PJT 또는 릴레이 등 다양한 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 제2 스위칭 소자(S2)는 소스(source)가 제2 노드(N2), 즉 인덕터(L1)에 연결되고, 드레인(drain)이 그라운드(GND)와 연결되고, 게이트(gate)는 게이트 드라이버와 연결될 수 있다. 게이트 드라이버로부터 인가되는 게이트 드라이버 전압에 따라 온오프 제어될 수 있다.
제1 커패시터(C1) 및 제2 다이오드(D2)는 상기 제2 노드(N2)와 상기 출력단(VOUT) 사이에 직렬로 연결된다. 제1 커패시터(C1) 및 제2 다이오드(D2)는 제2 노드(N2)와 출력단(VOUT) 사이에 연결되되, 제1 커패시터(C1)가 제2 노드(N2)와 연결되고, 제2 다이오드가 출력단(VOUT)과 연결될 수 있다. 이때, 상기 제1 커패시터(C1) 및 상기 제2 다이오드(D2)는 상기 제2 노드(N2)와 상기 출력단(VOUT)을 직접 연결하는 연결선과 병렬로 연결될 수 있다. 즉, 인덕터(L1)는 제2 노드(N2)와 출력단(VOUT)을 직접 연결하는 연결선과, 제1 커패시터(C1) 및 제2 다이오드(D2)로 연결되는 연결선의 2 개의 연결선을 통해 출력단(VOUT)과 연결된다.
제1 커패시터(C1)는 일단이 상기 제2 노드(N2)와 연결되고, 타단이 상기 제2 다이오드(D2)의 애노드와 연결된다. 상기 제2 다이오드는 애노드가 제1 커패시터(C1)와 연결되고, 캐소드가 상기 출력단(VOUT)과 연결된다.
출력단(VOUT)에는 부하(130)가 연결될 수 있다. 출력단(VOUT)을 통해 출력되는 전압은 일정한 전압으로 안정적인 전압인바, 출력단(VOUT)에 연결되는 부하에 안정적인 전압을 공급할 수 있다. 부하(130)는 전기차 충전 제어기의 릴레이 등 전기차 내부 모듈 또는 전기차를 충전하는 시스템일 수 있다. 이외 안정적인 전압 공급이 필요한 다양한 부하가 연결될 수 있음은 당연하다.
출력단(VOUT)에는 출력 커패시터인 제2 커패시터(COUT)가 연결될 수 있다. 제2 커패시터(COUT)는 도 3과 같이, 상기 제2 다이오드(D2)와 상기 출력단(VOUT) 사이의 제3 노드(N3)에 연결될 수 있다. 제2 커패시터(COUT)는 출력 전압을 안정적으로 제공할 수 있고, 리플 등에 의한 노이즈를 제거하는 역할을 할 수 있다. 입력단(VCC)에도 입력 커패시터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치(110)는 상기 제1 스위칭 소자(S1) 및 상기 제2 스위칭 소자(S2)의 동작에 따라 강압(buck) 모드 또는 승압(boost) 모드로 동작할 수 있다. 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)는 입력단(VCC)으로 인가되는 전원의 전압을 강압할지 승압할지에 따라 강압 모드 및 승압 모드로 모두 동작가능한 벅-부스트 컨버터(Buck-Boost Converter)일 수 있다.
입력되는 전압을 낮추는 강압모드에서, 상기 제2 스위칭 소자(S2)는 오프되고, 상기 제1 스위칭 소자(S1)는 제1 듀티로 온오프 동작할 수 있다. 입력되는 입력전압이 부하에 제공하기 위한 출력전압보다 높은 경우, 입력전압을 강압하여 출력할 수 있다. 제2 스위칭 소자(S2)가 오프되면, 제2 스위칭 소자는 오픈되어 제2 노드(N2)-제2 스위칭 소자(S2)-그라운드로 연결되는 경로가 없는 것과 같아진다. 또한, 제1 커패시터(C1) 및 제2 다이오드(D2)는 연결선과 병렬로 연결되는 상태가 유지되기 때문에, 역시 오픈되어 해당 경로가 없는 것과 같아진다. 따라서, 도 5의 회로와 같이 동작하게 된다. 인덕터(L1)와 출력단(VOUT)을 직접 연결하는 연결선을 제1 커패시터(C1) 및 제2 다이오드(D2)와 병렬로 연결함으로써 승압모드시 동작하는 제1 커패시터(C1) 및 제2 다이오드(D2)가 강압모드에서는 없는 것과 동작하도록 하여, 보다 효율적이고 안정적으로 강압이 이루어지도록 할 수 있다. 제2 스위칭 소자(S2)가 오프된 강압모드의 등가회로인 도 5의 회로에서, 제1 스위칭 소자(S1)의 온오프에 의해 입력단(VCC)으로 인가되는 전원은 강압되어 출력단(VOUT)으로 출력된다.
도 5의 강압모드에서 동작은 다음과 같다.
제1 스위칭 소자(S1)가 온일 때, 입력단(VCC) - 인덕터(L1) - 제2 커패시터(COUT)로 경로가 형성되어, 입력단(VCC)으로 인가되는 전원이 인덕터(L1)를 충전한다. 이때, 제1 다이오드(D1)에는 전류가 흐르지 않는다.
이후, 제1 스위칭 소자(S1)가 오프되면, 제1 다이오드(D1) - 인덕터(L1) - 제2 커패시터(COUT)로 경로가 형성되어 인덕터(L1)에 충전된 전류에 의해 제2 커패시터(COUT)가 충전된다. 제2 커패시터(COUT)에 충전된 전압은 출력단(VOUT)에 부하(130)가 연결되면, 부하(130)로 공급된다.
즉, 제1 스위칭 소자(S1)의 온오프에 따라 인덕터(L1)가 충전 및 방전을 반복하며 제2 커패시터(COUT)를 충전하며, 제1 스위칭 소자(S1)는 제1 듀티로 온오프되어 입력단(VCC)으로 입력되는 전압을 강압하여 출력하게 된다. 듀티는 한 주기당 온을 유지하는 시간, 비율로, 0부터 1 사이의 값을 가질 수 있다. 제1 스위칭 소자(S1)가 제1 듀티로 동작시 강압이 이루어지며, 제1 듀티가 클수록 한 주기당 온을 유지하는 시간이 길어지는바, 출력되는 전압의 크기는 커진다. 현재, 입력단(VCC)으로 입력되는 입력전압과 출력하고자 하는 출력전압을 이용하여 강압정도를 산출하여 제1 듀티를 설정할 수 있다.
입력되는 전압을 높이는 승압모드에서, 상기 제1 스위칭 소자는 온되고, 상기 제2 스위칭 소자는 제2 듀티로 온오프 동작할 수 있다. 입력되는 입력전압이 부하에 제공하기 위한 출력전압보다 낮은 경우, 입력전압을 승압하여 출력할 수 있다. 상기 제1 스위칭 소자(S1)는 온을 유지하고, 상기 제2 스위칭 소자(S2)는 제2 듀티로 온오프 동작할 수 있다. 제1 스위칭 소자(S1)가 온되면, 제1 스위칭 소자(S1)는 쇼트되어 제1 스위칭 소자(S1)는 연결선으로 보이고, 제1 다이오드(D1)는 오픈되어 연결이 되지 않는 것처럼 보인다. 즉, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제1 다이오드(D1)가 없는 것과 같아진다. 따라서, 도 6의 회로와 같이 동작하게 된다.
인덕터(L1)와 출력단(VOUT)을 직접 연결하는 연결선에 의해 제1 커패시터(C1) 및 제2 다이오드(D2)가 강압모드에서 없는 것과 동작하는 것과 달리, 승압모드에서는 제1 커패시터(C1) 및 제2 다이오드(D2)가 승압동작을 수행함으로써 보다 효율적이고 안정적으로 승압이 이루어지도록 할 수 있다. 제1 스위칭 소자(S1)가 쇼트된 승압모드의 등가회로인 도 6의 회로에서, 제2 스위칭 소자(S2)의 온오프에 의해 입력단(VCC)으로 인가되는 전원은 승압되어 출력단(VOUT)으로 출력된다.
도 6의 승압모드에서 동작은 다음과 같다.
제2 스위칭 소자(S2)가 온일 때, 입력단(VCC) - 인덕터(L1) - 제2 스위칭 소자(S2) - 그라운드(GND)로 경로가 형성되어, 입력단(VCC)으로 인가되는 전원이 인덕터(L1)를 충전한다.
이후, 제2 스위칭 소자(S2)가 오프되면, 입력단(VCC) - 인덕터(L1) - 제1 커패시터(C1) - 제2 다이오드(D2) - 제2 커패시터(COUT)로 경로가 형성되어 입력단(VCC)에 인가되는 전원 및 인덕터(L1)에 충전된 전류에 의해 제2 커패시터(COUT)가 충전된다. 제2 커패시터(COUT)에는 입력단(VCC)에 인가되는 전원의 전압에 인덕터(L1) 방전에 따른 전압이 더해져 입력전압보다 큰 전압이 충전되고, 출력단(VOUT)에 부하(130)가 연결되면, 부하(130)로 공급된다.
즉, 제1 스위칭 소자(S1)의 온오프에 따라 인덕터(L1)가 충전 후 방전시 입력전압에 더해져 제2 커패시터(COUT)를 충전하며, 제2 스위칭 소자(S2)는 제2 듀티로 온오프되어 입력단(VCC)으로 입력되는 전압을 승압하여 출력하게 된다. 제2 스위칭 소자(S2)가 제2 듀티로 동작시 승압이 이루어지며, 제2 듀티가 클수록 한 주기당 온을 유지하는 시간이 길어지는바, 출력되는 전압의 크기는 커진다. 현재, 입력단(VCC)으로 입력되는 입력전압과 출력하고자 하는 출력전압을 이용하여 승압정도를 산출하여 제2 듀티를 설정할 수 있다.
즉, 상기 입력단에 입력되는 전압의 크기에 따라 강압 모드 또는 승압 모드로 동작할 수 있다. 출력단(VOUT)에 연결되는 부하(130)가 필요로 하는 전압의 크기는 부하(130)의 종류에 따른 정격전압에 따라 설정될 수 있고, 입력되는 전압의 크기에 따라 입력전압이 부하의 정격전압보다 크면 강압모드로 동작하고, 입력전압이 부하의 정격전압보다 작으면 승압모드로 동작할 수 있다. 여기서, 전원(120)이 배터리일 수 있고, 배터리의 전압은 충전된 정도나 배터리 특성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 배터리의 전압이 8 내지 16 V이고, 부하(130)에 연결되는 릴레이의 정격전압이 12 V인 경우, 배터리의 전압이 12 V보다 작으면 승압모드로 동작하고, 12 V보다 크면 강압모드로 동작할 수 있다.
이때, 상기 제1 스위칭 소자(S1) 및 상기 제2 스위칭 소자(S2)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 제어부는 MCU(Micro Controller Unit) 등의 제어 IC일 수 있다. 제어부는 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)를 PWM 제어할 수 있고, 제어부의 PWM 신호에 의해 게이트 드라이버 IC가 각 스위칭 소자에 게이트 전압을 공급할 수 있다.
입력전압 및 출력전압에 따라 강압 또는 승압하기 위하여, 전압 또는 전류를 감지하는 센서를 포함할 수 있다. 입력전압은 센서를 통해 감지할 수 있고, 출력전압은 미리 설정되어 있거나, 부하(130)의 정격전압 정보를 수신하여 강압 또는 승압을 수행하는데 이용할 수 있다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 시스템의 블록도이다. 도 7의 각 구성에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 6의 전력변환장치에 대한 상세한 설명에 대응되는바, 이하 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 전원 시스템(210)은 배터리로부터 전원을 입력받는 입력단을 포함하고, 전력변환장치(211)는 배터리(220)의 전압을 강압 또는 승압하여 부하(230)로 제공한다. 전력변환장치(211)는 강압 또는 승압을 수행하기 위하여, 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자를 포함하고, 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자의 동작에 따라 입력되는 전압을 강압 또는 승압하기 위한 소자들로 구성된다. 이때, 하나 이상의 인덕터, 하나 이상의 커패시터, 및 하나 이상의 다이오드를 포함할 수 있다. 전력변환장치(211)는 상기 배터리(220)로부터 입력받는 전원을 강압 또는 승압하여 부하(230)로 출력한다.
여기서, 전력변환장치(211)는 입력단과 일단이 연결되는 제1 스위칭 소자, 상기 제1 스위칭 소자의 타단과 일단이 연결되고, 타단이 출력단과 연결되는 인덕터, 상기 제1 스위칭 소자와 상기 인덕터 사이의 제1 노드에 연결되는 제1 다이오드, 상기 인덕터와 상기 출력단 사이의 제2 노드에 연결되는 제2 스위칭 소자, 및 상기 제2 노드와 상기 출력단 사이에 직렬로 연결되는 제1 커패시터 및 제2 다이오드를 포함하고, 상기 제1 커패시터 및 상기 제2 다이오드는, 상기 제1 노드와 상기 출력단을 직접 연결하는 연결선과 병렬로 연결될 수 있다.
본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 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.

Claims (10)

  1. 입력단과 일단이 연결되는 제1 스위칭 소자;
    상기 제1 스위칭 소자의 타단과 일단이 연결되고, 타단이 출력단과 연결되는 인덕터;
    상기 제1 스위칭 소자와 상기 인덕터 사이의 제1 노드에 연결되는 제1 다이오드;
    상기 인덕터와 상기 출력단 사이의 제2 노드에 연결되는 제2 스위칭 소자; 및
    상기 제2 노드와 상기 출력단 사이에 직렬로 연결되는 제1 커패시터 및 제2 다이오드를 포함하고,
    상기 제1 커패시터 및 상기 제2 다이오드는,
    상기 제2 노드와 상기 출력단을 직접 연결하는 연결선과 병렬로 연결되는 전력변환장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자의 동작에 따라 강압(buck) 모드 또는 승압(boost) 모드로 동작하는 전력변환장치.
  3. 제2항에 있어서,
    강압모드에서, 상기 제2 스위칭 소자는 오프되고, 상기 제1 스위칭 소자는 제1 듀티로 온오프 동작하는 전력변환장치.
  4. 제2항에 있어서,
    승압모드에서, 상기 제1 스위칭 소자는 온되고, 상기 제2 스위칭 소자는 제2 듀티로 온오프 동작하는 전력변환장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입력단에 입력되는 전압의 크기에 따라 강압 모드 또는 승압 모드로 동작하는 전력변환장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자를 제어하는 제어부를 포함하는 전력변환장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 다이오드는,
    애노드가 그라운드와 연결되고, 캐소드가 상기 제1 노드와 연결되는 전력변환장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커패시터는,
    일단이 상기 제2 노드와 연결되고, 타단이 상기 제2 다이오드의 애노드와 연결되고,
    상기 제2 다이오드는,
    캐소드가 상기 출력단과 연결되는 전력변환장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 다이오드와 상기 출력단 사이의 제3 노드에 연결되는 제2 커패시터를 포함하는 전력변환장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 전력변환장치; 및
    배터리로부터 전원을 입력받는 입력단을 포함하고,
    상기 전력변환장치는 상기 배터리로부터 입력받는 전원을 강압 또는 승압하여 출력하는 전원 시스템.
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