KR20240078332A - High Efficiency Isolation Type Zero Voltage Switching Bidirectional DC-DC Converter - Google Patents

High Efficiency Isolation Type Zero Voltage Switching Bidirectional DC-DC Converter Download PDF

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KR20240078332A KR1020230156655A KR20230156655A KR20240078332A KR 20240078332 A KR20240078332 A KR 20240078332A KR 1020230156655 A KR1020230156655 A KR 1020230156655A KR 20230156655 A KR20230156655 A KR 20230156655A KR 20240078332 A KR20240078332 A KR 20240078332A
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Abstract

서로 다른 두 컨버터의 직렬 연결로 마련되는 2단(2 Stage) 컨버터에 있어서, 상기 두 컨버터 사이에 병렬 연결되며, 양방향(Bidirectional) 영전압 스위칭(Zero Voltage Switching, ZVS)을 제공하는 보조회로를 포함하는 영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터를 개시한다.
본 개시의 실시예에 의하면, 2단 DC-DC 컨버터에 영전압 스위칭이 가능하도록 하여 높은 주파수로 동작을 시켜도 고효율을 유지할 수 있다.
In a 2-stage converter prepared by serial connection of two different converters, it is connected in parallel between the two converters and includes an auxiliary circuit that provides bidirectional zero voltage switching (ZVS). A high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter that performs zero-voltage switching is disclosed.
According to an embodiment of the present disclosure, by enabling zero voltage switching in a two-stage DC-DC converter, high efficiency can be maintained even when operated at a high frequency.

Description

영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터{High Efficiency Isolation Type Zero Voltage Switching Bidirectional DC-DC Converter}High Efficiency Isolation Type Zero Voltage Switching Bidirectional DC-DC Converter}

본 개시는 영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터에 관한 것이다.This disclosure relates to a high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter with zero voltage switching.

절연(Isolation) DC-DC 컨버터는 스위칭 방식의 차이에 따라 크게 하드 스위칭(Hard Switching) 기반의 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 컨버터와 소프트 스위칭(Soft Switching) 기반의 공진형 컨버터(Resonant Converter)로 나눌 수 있다.Isolation DC-DC converters are largely divided into hard switching-based pulse width modulation converters and soft switching-based resonant converters depending on the difference in switching method. It can be shared.

하드 스위칭 기반의 펄스 폭 변조(PWM) 컨버터는 플라이백 컨버터(Flyback Converter), 포워드 컨버터(Forward Converter), 푸쉬풀 컨버터(Push-Pull Converter), 하프 브리지 컨버터(Half Bridge Converter), 풀 브리지 컨버터(Full Bridge Converter) 등이 있으며, 소프트 스위칭 기반의 공진형 컨버터는 내부에 공진회로가 채택된 직렬 공진형 컨버터(SRC)와 병렬 공진 컨버터(PRC) 및 LLC 공진 컨버터 등이 있다.Hard switching-based pulse width modulation (PWM) converters include flyback converter, forward converter, push-pull converter, half bridge converter, and full bridge converter ( Full Bridge Converter), etc., and soft switching-based resonant converters include series resonant converters (SRC) with an internal resonance circuit, parallel resonant converters (PRC), and LLC resonant converters.

플라이백 컨버터와 포워드 컨버터는 트랜스포머의 이용율이 작지만 부품수가 적어서 비교적 소용량 컨버터에 많이 적용 되고, 출력이 상대적으로 큰 대용량 컨버터에는 푸쉬풀 컨버터, 하프 브리지 컨버터, 풀 브리지 컨버터가 주로 이용된다.Flyback converters and forward converters have a small transformer utilization rate, but the number of parts is small, so they are often applied to relatively small-capacity converters. Push-pull converters, half-bridge converters, and full-bridge converters are mainly used for large-capacity converters with relatively large output.

안전 등 여러가지 이유로 입력단과 출력단 사이의 전기적인 절연이 필요한 경우에는 트랜스포머가 있는 회로방식을 사용해야 한다.If electrical insulation between the input and output terminals is required for safety or other reasons, a circuit with a transformer must be used.

트랜스포머는 절연형 DC-DC 컨버터의 핵심 부품으로 트랜스포머의 효율성이 컨버터의 효율과 원가에 큰 영향을 미친다.A transformer is a key component of an isolated DC-DC converter, and the efficiency of the transformer has a significant impact on the efficiency and cost of the converter.

대용량 컨버터의 경우에 하나의 컨버터로 용량이 부족한 경우에는 컨버터의 출력을 병렬 또는 직렬로 연결하여 사용할 수도 있다. 이런 경우 연결된 컨버터의 스위칭 주파수를 동일한 주파수로 동기를 맞추고 위상을 적절히 조정해 주면 입출력 전압과 전류의 리플을 줄일 수 있다.In the case of a large-capacity converter, if the capacity of a single converter is insufficient, the output of the converter can be connected in parallel or series. In this case, the ripple of the input/output voltage and current can be reduced by synchronizing the switching frequencies of the connected converters to the same frequency and adjusting the phase appropriately.

대용량 컨버터가 아니라 하더라도 스위칭 노이즈에 민감한 장치나 회로가 입출력단에 연결되어 있는 경우에는 외부에서 보내주는 특정 주파수에 동기를 맞추어 스위칭을 하면 그 민감도를 낮출 수 있다.Even if it is not a large-capacity converter, if a device or circuit sensitive to switching noise is connected to the input/output terminal, the sensitivity can be lowered by switching in synchronization with a specific frequency sent from the outside.

외부 주파수는 민감도를 낮출 수 있는 주파수로 가변될 수도 있으며, 고정 주파수 또는 외부 신호에 동기된 스위칭 주파수로 동작을 해야 되는 경우에는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 또는 펄스 진폭 변조(Pulse Amplitude Modulation) 방식으로 제어를 해야 한다.The external frequency can be changed to a frequency that can lower sensitivity, and if operation is required at a fixed frequency or a switching frequency synchronized to an external signal, pulse width modulation or pulse amplitude modulation method is used. must be controlled.

한편, 입력 전압의 변동 범위가 넓은 절연형 DC-DC 컨버터의 경우에는 하나의 컨버터로 만들면 비효율적인 경우가 있다.On the other hand, in the case of an isolated DC-DC converter with a wide fluctuation range of input voltage, making it as a single converter may be inefficient.

일반적으로 강압형 컨버터(Buck Converter, 이하 벅 컨버터)나 승압형 컨버터(Boost Converter, 이하 부스트 컨버터) 같은 비절연형 컨버터는 절연형 컨버터에 비해 단순한 구조이며 단위 출력당 생산 단가도 낮은 편이다.In general, non-isolated converters such as buck converters (hereinafter referred to as buck converters) or boost converters (hereinafter referred to as boost converters) have a simpler structure and lower production costs per unit of output than isolated converters.

따라서, 입력전압 범위가 넓은 절연형 양방향 DC-DC 컨버터의 경우, 비절연형 컨버터와 절연형 컨버터를 연결하여 입력 전압 또는 전류에 대해 원하는 전압 또는 전류로 출력하는 2단(2 Stage) 컨버터 설계가 효율적이다.Therefore, in the case of an isolated bidirectional DC-DC converter with a wide input voltage range, a two-stage converter design that connects a non-isolated converter and an isolated converter to output the desired voltage or current for the input voltage or current is efficient. am.

도 1은 종래기술에 따른 벅-풀 브리지 컨버터를 직렬로 연결한 2단 컨버터의 회로도이며, 도 2는 도 1의 이상적인 컨버터의 동작 파형에 대한 그래프이다.Figure 1 is a circuit diagram of a two-stage converter in which buck-full bridge converters according to the prior art are connected in series, and Figure 2 is a graph of the operating waveform of the ideal converter of Figure 1.

도 1과 같이, 비절연형 컨버터를 벅 컨버터로, 절연형 컨버터를 풀 브리지 컨버터로 채택하여 이들을 직렬로 연결하여 입력전압 범위가 넓은 절연형 양방향 DC-DC 컨버터를 설계하였다. 도 2는 도 1의 컨버터의 트랜스포머 누설 인덕턴스와 용량성 결합(Capacitive Coupling)이 없고 스위칭 소자의 Junction Capacitor도 없는 이상적인 컨버터의 동작 파형을 나타낸다.As shown in Figure 1, the non-isolated converter was selected as a buck converter and the isolated converter was selected as a full bridge converter, and they were connected in series to design an isolated bidirectional DC-DC converter with a wide input voltage range. FIG. 2 shows the operating waveform of an ideal converter without the transformer leakage inductance and capacitive coupling of the converter of FIG. 1 and without the junction capacitor of the switching element.

도 3은 종래기술에 따른 풀 브리지-부스트 컨버터를 직렬로 연결한 2단 컨버터의 회로도이며, 도 4는 도 3의 이상적인 컨버터의 동작 파형에 대한 그래프이다.Figure 3 is a circuit diagram of a two-stage converter in which a full bridge-boost converter according to the prior art is connected in series, and Figure 4 is a graph of the operating waveform of the ideal converter of Figure 3.

도 3과 같이, 비절연형 컨버터를 부스트 컨버터로, 절연형 컨버터를 풀 브리지 컨버터로 채택하여 이들을 직렬로 연결하여 입력전압 범위가 넓은 절연형 양방향 DC-DC 컨버터를 설계하였다. 도 4는 도 3의 컨버터의 트랜스포머 누설 인덕턴스와 용량성 결합(Capacitive Coupling)이 없고 스위칭 소자의 Junction Capacitor도 없는 이상적인 컨버터의 동작 파형을 나타낸다.As shown in Figure 3, the non-isolated converter was selected as a boost converter and the isolated converter was selected as a full bridge converter, and they were connected in series to design an isolated bidirectional DC-DC converter with a wide input voltage range. FIG. 4 shows the operating waveform of an ideal converter without the transformer leakage inductance and capacitive coupling of the converter of FIG. 3 and without the junction capacitor of the switching element.

한편, 입출력 전압이 낮은 경우, 다이오드로 정류를 하거나 프리 휠링 다이오드를 사용하는 경우에는 다이오드의 정방향 전압 강하로 인한 도통 손실로 인해 컨버터의 효율이 저하될 수 있다.On the other hand, when the input/output voltage is low and rectification is performed with a diode or a free wheeling diode is used, the efficiency of the converter may be reduced due to conduction loss due to the forward voltage drop of the diode.

따라서 다이오드 대신 FET를 사용하고 기존 다이오드가 도통하는 시간에 FET를 온 시켜서 도통 손실을 줄이는 동기 정류(Synchronous Rectification)를 이용하여 효율을 개선할 수 있다.Therefore, efficiency can be improved by using a FET instead of a diode and using synchronous rectification, which reduces conduction loss by turning on the FET at the time the existing diode conducts.

도 5는 도 1 및 도 3의 2단 컨버터의 다이오드를 FET로 대체한 벅-풀 브리지 컨버터의 회로도이다. 도 5와 같이, 도 1 및 도 3의 다이오드를 동기 정류를 위한 FET로 대체하여 동기 정류를 하는 양방향 2단 DC-DC 컨버터를 설계하였다.Figure 5 is a circuit diagram of a buck-full bridge converter in which the diode of the two-stage converter of Figures 1 and 3 is replaced with a FET. As shown in Figure 5, a bidirectional two-stage DC-DC converter with synchronous rectification was designed by replacing the diodes in Figures 1 and 3 with FETs for synchronous rectification.

그러나 도 5의 컨버터의 경우 하드 스위칭 방식으로 동작하기 때문에 주파수를 높일 경우 효율이 낮아지게 된다는 문제점이 있었다.However, since the converter in FIG. 5 operates in a hard switching manner, there is a problem in that efficiency decreases when the frequency is increased.

1. 한국 등록특허 제10-2371910호(DC-DC 컨버터)1. Korean Patent No. 10-2371910 (DC-DC converter) 2. 한국 등록특허 제10-2421163호(양방향 직류-직류 컨버터)2. Korean Patent No. 10-2421163 (Bidirectional DC-DC converter)

본 개시는, 동기 정류를 하는 양방향 2단 컨버터에 영전압 스위칭을 제공하는 보조회로를 추가하여 컨버터 제어 시 비절연형 컨버터와 절연형 컨버터 모두에 영전압 스위칭 기능을 부여하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터를 제공하는 데 일 목적이 있다.The present disclosure provides a high-efficiency isolated bi-directional DC-DC that provides a zero-voltage switching function to both the non-isolated converter and the isolated converter when controlling the converter by adding an auxiliary circuit that provides zero voltage switching to a bi-directional two-stage converter that performs synchronous rectification. The purpose is to provide a converter.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 개시의 일 측면에 의하면, 서로 다른 두 컨버터의 직렬 연결로 마련되는 2단(2 Stage) 컨버터에 있어서, 상기 두 컨버터 사이에 병렬 연결되며, 양방향(Bidirectional) 영전압 스위칭(Zero Voltage Switching, ZVS)을 제공하는 보조회로를 포함하는 영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터를 제공한다.According to one aspect of the present disclosure, in a 2-stage converter provided by serial connection of two different converters, the two converters are connected in parallel and perform bidirectional zero voltage switching (ZVS). ) provides a high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter with zero voltage switching that includes an auxiliary circuit that provides

상기 2단 컨버터는 절연형(Isolation Type) 컨버터 또는 비절연형(Non-Isolation Type) 컨버터 중 선택되는 서로 다른 두 컨버터로 마련된다.The two-stage converter is provided with two different converters selected from an isolation type converter or a non-isolation type converter.

상기 절연형 컨버터는 플라이백 컨버터(Flyback Converter) 또는 포워드 컨버터(Forward Converter) 또는 푸쉬풀 컨버터(Push-Pull Converter) 또는 하프 브리지 컨버터(Half Bridge Converter) 또는 풀 브리지 컨버터(Full Bridge Converter) 중 어느 하나로 마련된다.The isolated converter is one of a flyback converter, a forward converter, a push-pull converter, a half bridge converter, or a full bridge converter. It is prepared.

상기 비절연형 컨버터는 강압형 컨버터(Buck Converter) 또는 승압형 컨버터(Boost Converter) 또는 승강압(Buck-Boost Converter) 중 어느 하나로 마련된다.The non-isolated converter is provided as either a buck converter, a boost converter, or a buck-boost converter.

상기 보조회로는, 상기 비절연형 컨버터의 인덕터 일단에 연결되는 제1회로부를 포함한다.The auxiliary circuit includes a first circuit connected to one end of the inductor of the non-isolated converter.

상기 보조회로는, 상기 비절연형 컨버터의 인덕터 타단에 연결되는 제2회로부를 추가적으로 포함할 수 있다.The auxiliary circuit may additionally include a second circuit connected to the other end of the inductor of the non-isolated converter.

상기 제1회로부는 제1인덕터와 제1FET(Field Effect Transistor)를 포함하며, 상기 제2회로부는 제2인덕터와 제2FET(Field Effect Transistor)를 포함한다.The first circuit part includes a first inductor and a first field effect transistor (FET), and the second circuit part includes a second inductor and a second field effect transistor (FET).

상기 제1인덕터와 제2인덕터는 서로 대향 배치되어 하나의 코어에 두 개의 권선을 구비하는 형태의 결합 인덕터(Coupled Inductor)로 마련된다.The first inductor and the second inductor are arranged opposite each other and are provided as a coupled inductor having two windings on one core.

본 개시의 실시예에 의하면, 2단 DC-DC 컨버터에 영전압 스위칭이 가능하도록 하여 높은 주파수로 동작을 시켜도 고효율을 유지할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, by enabling zero voltage switching in a two-stage DC-DC converter, high efficiency can be maintained even when operated at a high frequency.

도 1은 종래기술에 따른 벅-풀 브리지 컨버터를 직렬로 연결한 2단 컨버터의 회로도이다.
도 2는 도 1의 이상적인 컨버터의 동작 파형에 대한 그래프이다.
도 3은 종래기술에 따른 풀 브리지-부스트 컨버터를 직렬로 연결한 2단 컨버터의 회로도이다.
도 4는 도 3의 이상적인 컨버터의 동작 파형에 대한 그래프이다.
도 5는 도 1 및 도 3의 2단 컨버터의 다이오드를 FET로 대체한 벅-풀 브리지 컨버터의 회로도이다.
도 6은 본 발명에 따른 영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터의 회로도이다.
도 7은 본 발명에 따른 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터(정방향)의 FET를 다이오드로 대체한 컨버터의 회로도이다.
도 8(a)는 도 7의 컨버터가 t0 에서 영전압 스위칭까지의 동작 파형에 대한 그래프이며, 도 8(b)는 도 7의 컨버터가 t1 에서 영전압 스위칭까지의 동작 파형에 대한 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터(역방향)의 FET를 다이오드로 대체한 컨버터의 회로도이다.
도 10(a)는 도 9의 컨버터가 t0 에서 영전압 스위칭까지의 동작 파형에 대한 그래프이며, 도 10(b)는 도 9의 컨버터가 t1 에서 영전압 스위칭까지의 동작 파형에 대한 그래프이다.
Figure 1 is a circuit diagram of a two-stage converter in which buck-full bridge converters according to the prior art are connected in series.
FIG. 2 is a graph of the operating waveform of the ideal converter of FIG. 1.
Figure 3 is a circuit diagram of a two-stage converter in which a full bridge-boost converter according to the prior art is connected in series.
FIG. 4 is a graph of the operating waveform of the ideal converter of FIG. 3.
Figure 5 is a circuit diagram of a buck-full bridge converter in which the diode of the two-stage converter of Figures 1 and 3 is replaced with a FET.
Figure 6 is a circuit diagram of a high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter performing zero voltage switching according to the present invention.
Figure 7 is a circuit diagram of a converter in which the FET of the high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter (forward direction) according to the present invention is replaced with a diode.
FIG. 8(a) is a graph of the operation waveform of the converter of FIG. 7 from t0 to zero voltage switching, and FIG. 8(b) is a graph of the operation waveform of the converter of FIG. 7 from t1 to zero voltage switching.
Figure 9 is a circuit diagram of a converter in which the FET of the high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter (reverse direction) is replaced with a diode according to the present invention.
FIG. 10(a) is a graph of the operation waveform of the converter of FIG. 9 from t0 to zero voltage switching, and FIG. 10(b) is a graph of the operation waveform of the converter of FIG. 9 from t1 to zero voltage switching.

본 개시는 방위사업청에서 주관하는 부품국산화 지원사업에 따라 2022.12.15. 부터 2025.12.14 기간에 수행된 과제에 기초하여 제공되는 개시로서, 과제번호는 'C220028'이고, 과제명은 '천궁-II 유도전자장치용 DC/DC 컨버터 3종'이다.This disclosure was made on December 15, 2022 in accordance with the parts localization support project hosted by the Defense Acquisition Program Administration. This is a disclosure provided based on a task performed during the period from December 14, 2025. The task number is 'C220028' and the task name is 'Three types of DC/DC converters for Cheongung-II induction electronic devices'.

이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 이용해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described in detail using exemplary drawings. When adding reference signs to components in each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present disclosure, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present disclosure, the detailed description will be omitted.

본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. In describing the components of the embodiment according to the present disclosure, symbols such as first, second, i), ii), a), and b) may be used. These codes are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the code. In the specification, when a part is said to 'include' or 'have' a certain component, this means that it does not exclude other components, but may further include other components, unless explicitly stated to the contrary. .

첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 개시의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 개시가 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.The detailed description set forth below in conjunction with the accompanying drawings is intended to describe exemplary embodiments of the present disclosure and is not intended to represent the only embodiments in which the present disclosure may be practiced.

도 6은 본 발명에 따른 영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터의 회로도이다.Figure 6 is a circuit diagram of a high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter performing zero voltage switching according to the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터는, 서로 다른 두 컨버터의 직렬 연결로 마련되는 2단(2 Stage) 컨버터로 구성되며, 두 컨버터 사이에 병렬 연결되고, 영전압 스위칭(Zero Voltage Switching, 이하 'ZVS')을 제공하는 보조회로(100)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter with zero voltage switching according to the present invention consists of a 2-stage converter prepared by serial connection of two different converters, and a 2-stage converter is provided between the two converters. It is connected in parallel and includes an auxiliary circuit 100 that provides zero voltage switching (ZVS).

여기서, 2단 컨버터는 절연형(Isolation Type) 컨버터 또는 비절연형(Non-Isolation Type) 컨버터 중 선택되는 서로 다른 두 컨버터로 마련될 수 있다.Here, the two-stage converter can be provided as two different converters selected from an isolation type converter or a non-isolation type converter.

절연형 컨버터는 플라이백 컨버터(Flyback Converter) 또는 포워드 컨버터(Forward Converter) 또는 푸쉬풀 컨버터(Push-Pull Converter) 또는 하프 브리지 컨버터(Half Bridge Converter) 또는 풀 브리지 컨버터(Full Bridge Converter) 중 어느 하나로 마련될 수 있다.The isolated converter is provided as either a flyback converter, forward converter, push-pull converter, half bridge converter, or full bridge converter. It can be.

비절연형 컨버터는 강압형 컨버터(Buck Converter) 또는 승압형 컨버터(Boost Converter) 또는 승강압(Buck-Boost Converter) 중 어느 하나로 마련될 수 있다.The non-isolated converter can be provided as either a buck converter, a boost converter, or a buck-boost converter.

보조회로(100)는 비절연형 컨버터의 인덕터(Lb) 일단에 연결되는 제1회로부(10)를 포함한다. 제1회로부(10)는 2단 컨버터의 스위칭 동작과 동기되어 스위칭되는 구성으로 제1인덕터(12)와 제1FET(14)를 포함한다. The auxiliary circuit 100 includes a first circuit unit 10 connected to one end of the inductor (Lb) of the non-isolated converter. The first circuit unit 10 is configured to be switched in synchronization with the switching operation of the two-stage converter and includes a first inductor 12 and a first FET 14.

또한 보조회로(100)는, 비절연형 컨버터의 인덕터(Lb) 타단에 연결되는 제2회로부(20)를 추가적으로 포함할 수 있으며, 제2회로부(20)는 제2인덕터(22)와 제2FET(24)를 포함한다.In addition, the auxiliary circuit 100 may additionally include a second circuit unit 20 connected to the other end of the inductor (Lb) of the non-isolated converter, and the second circuit unit 20 includes the second inductor 22 and the second FET ( 24).

제1인덕터(12)와 제2인덕터(14)는 서로 대향 배치되어 하나의 코어에 두 개의 권선을 구비하는 형태의 결합 인덕터(Coupled Inductor)로 마련될 수 있다.The first inductor 12 and the second inductor 14 may be arranged opposite each other to form a coupled inductor having two windings on one core.

즉 본 발명의 보조회로(100)는 컨버터의 스위칭 시 발생되는 스위칭 소자의 Junction Capacitor 들과, 트랜스포머의 누설 인덕턴스로 인해 발생되는 스위칭 손실 및 이들의 공진으로 발생되는 피크 전압 등에 기인한 노이즈 요소를 제1인덕터(12) 또는 제2인덕터(22) 또는 결합 인덕터로 유도하여 소모시킴으로써 ZVS 기능을 컨버터에 부여할 수 있다.In other words, the auxiliary circuit 100 of the present invention eliminates noise elements caused by the junction capacitors of the switching element generated during switching of the converter, the switching loss generated by the leakage inductance of the transformer, and the peak voltage generated by their resonance. The ZVS function can be provided to the converter by inducing and dissipating the first inductor 12, the second inductor 22, or the combined inductor.

이하에서는 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터의 ZVS 과정을 구체적으로 개시한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 7 to 10, the ZVS process of the high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter with zero voltage switching according to the present invention will be described in detail.

도 7은 본 발명에 따른 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터(정방향)의 FET를 다이오드로 대체한 컨버터의 회로도이며, 도 8(a)는 도 7의 컨버터가 t0 에서 영전압 스위칭까지의 동작 파형에 대한 그래프이며, 도 8(b)는 도 7의 컨버터가 t1 에서 영전압 스위칭까지의 동작 파형에 대한 그래프이고, 도 9는 본 발명에 따른 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터(역방향)의 FET를 다이오드로 대체한 컨버터의 회로도이며, 도 10(a)는 도 9의 컨버터가 t0 에서 영전압 스위칭까지의 동작 파형에 대한 그래프이며, 도 10(b)는 도 9의 컨버터가 t1 에서 영전압 스위칭까지의 동작 파형에 대한 그래프이다.Figure 7 is a circuit diagram of a converter in which the FET of the high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter (forward direction) is replaced with a diode according to the present invention, and Figure 8(a) shows the operation waveform of the converter of Figure 7 from t0 to zero voltage switching. 8(b) is a graph of the operation waveform of the converter of FIG. 7 from t1 to zero voltage switching, and FIG. 9 is a graph of the FET of the high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter (reverse direction) according to the present invention. is a circuit diagram of a converter replacing with a diode, and Figure 10(a) is a graph of the operating waveform from t0 to zero voltage switching for the converter of Figure 9, and Figure 10(b) is a graph of the converter of Figure 9 from zero voltage switching to t1. This is a graph of the operation waveform up to switching.

도 2와 도 4의 파형들은 이상적인 소자를 가정했지만 실제로는 모든 소자가 이상적이지 않으므로 스위칭 소자의 Junction Capacitor들과 트랜스포머의 누설 인덕턴스로 인해 스위칭 손실이 발생하고 Vp 에는 스위칭 소자의 Junction Capacitor들과 트랜스포머의 누설 인덕턴스 사이의 공진으로 인해 피크 전압이 발생하게 된다.The waveforms in Figures 2 and 4 assume ideal elements, but in reality, not all elements are ideal, so switching loss occurs due to the leakage inductance of the junction capacitors of the switching element and the transformer, and Vp is caused by the junction capacitors of the switching element and the transformer. Peak voltage occurs due to resonance between leakage inductances.

본 발명의 특징은 보조회로(100)를 부가하고, 보조회로(100) 내부에 커플드 인덕터를 구성한 것이다. 즉, 컨버터 스위칭 시 커플드 인덕터에 전류를 한번 흐르게 하여 연결된 절연형 컨버터(이하 '풀 브리지 컨버터')와 비절연형 컨버터(이하 '벅 컨버터 또는 부스트 컨버터') 모두에 ZVS를 구현한 것이다.A feature of the present invention is that an auxiliary circuit 100 is added and a coupled inductor is configured inside the auxiliary circuit 100. In other words, ZVS is implemented in both the isolated converter (hereinafter referred to as 'full bridge converter') and the non-isolated converter (hereinafter referred to as 'buck converter or boost converter') by allowing current to flow once through the coupled inductor during converter switching.

동작 설명을 쉽게 하기 위해서 정방향과 역방향 동작으로 나누고 동기 정류를 하지 않는 것으로 전제하여 설명한다.To make it easier to explain the operation, it is divided into forward and reverse operations and is explained on the assumption that synchronous rectification is not performed.

1. 정방향1. Forward

도 7은 도 6에서 전류가 벅 컨버터에서 풀 브리지 컨버터 방향인 정방향으로 전류가 흐를 때 바디 다이오드의 정방향으로 전류가 흐르는 FET를 다이오드로 표시한 회로도이다. 도 8은 도 7 회로의 동작 파형을 나타내었다.FIG. 7 is a circuit diagram showing the FET in which the current flows in the forward direction of the body diode as a diode when the current flows in the forward direction from the buck converter to the full bridge converter in FIG. 6. Figure 8 shows the operating waveform of the circuit of Figure 7.

도 2 동작 파형에서는 벅 컨버터가 온 되는 시점과 1차측 풀 브리지 컨버터의 스위칭을 하는 시점인 t0와 t1이 일치가 되어 있다. 이하에서는 ZVS를 위한 보조회로(100)를 동작시켜 벅 컨버터와 풀 브리지 컨버터의 FET들이 ZVS가 되는 것을 파형을 통해 구체적으로 설명한다.In the operation waveform of Figure 2, the point when the buck converter turns on and t0 and t1, which are the switching points of the primary full bridge converter, coincide. Below, the operation of the auxiliary circuit 100 for ZVS and the FETs of the buck converter and full bridge converter become ZVS will be explained in detail through waveforms.

1) t0에서 Mzvsp(보조회로의 FET)를 온 시키면 커플드 인덕터(Lzvs)에 전류가 흐르기 시작한다.1) When Mzvsp (FET of the auxiliary circuit) is turned on at t0, current begins to flow in the coupled inductor (Lzvs).

2) t1에서 ILzvsp와 ILb가 같아지면 풀 브리지 컨버터의 FET(Mp1 ~ Mp4)의 Junction Capacitor와 커플드 인덕터(Lzvs)가 공진하여 ILzvsp는 계속 증가하고 Vp가 감소하기 시작한다.2) When ILzvsp and ILb become equal at t1, the junction capacitor of the full bridge converter's FET (Mp1 ~ Mp4) and the coupled inductor (Lzvs) resonate, and ILzvsp continues to increase and Vp begins to decrease.

3) t2에서 Vp가 영보다 작아지려고 하면 풀 브리지 컨버터의 FET(Mp1 ~ Mp4)의 바디 다이오드가 도통하여 Vp는 감소를 멈추고 0V(FET의 바디 다이오드의 정방향 전압강하)를 유지한다.3) When Vp is about to become less than zero at t2, the body diode of the FET (Mp1 ~ Mp4) of the full bridge converter conducts, so Vp stops decreasing and maintains 0V (forward voltage drop of the FET's body diode).

4) Vp가 영전압을 유지하는 중인 t3에서 풀 브리지 컨버터의 FET(Mp1 ~ Mp4)를 스위칭 하면 영전압 스위칭이 된다.4) Switching the FET (Mp1 to Mp4) of the full bridge converter at t3, where Vp is maintaining zero voltage, results in zero voltage switching.

5) t4에서 Mzvsp를 오프 하면 커플드 인덕터(Lzvs)에 저장된 에너지는 다른 쪽 권선으로 Dzvsb를 통해 흐르게 된다. 벅 컨버터의 인덕터(Lb) 전류 ILb는 Db2를 통해서 환류(Free Wheeling, 이하 '프리 휠링')하고 있는데 ILzvsb가 ILb보다 커지게 되면 Db2를 리버스 바이어스 시키고 Vb를 상승시킨다.5) When Mzvsp is turned off at t4, the energy stored in the coupled inductor (Lzvs) flows through Dzvsb to the other winding. The buck converter's inductor (Lb) current ILb is free wheeling (hereinafter referred to as 'free wheeling') through Db2. When ILzvsb becomes greater than ILb, Db2 is reverse biased and Vb is raised.

6) t5에서 Vb가 Vin보다 커지게 되면 Mb1의 바디 다이오드가 도통되고 Mb1은 거의 0V가 된다.6) When Vb becomes greater than Vin at t5, the body diode of Mb1 conducts and Mb1 becomes almost 0V.

7) Mb1이 거의 영전압인 t6 에서 Mb1을 온 시키면 영전압 스위칭이 된다.7) If Mb1 is turned on at t6, when Mb1 is almost at zero voltage, zero voltage switching occurs.

8) t7에서 커플드 인덕터(Lzvs)의 전류 ILzvsb가 영이 되면 스위칭이 완료된다.8) Switching is completed when the current ILzvsb of the coupled inductor (Lzvs) becomes zero at t7.

2. 역방향2. Reverse

도 9는 도 6에서 전류가 풀 브리지 컨버터 방향에서 부스트 컨버터 방향인 역방향으로 전류가 흐를 때 바디 다이오드의 정방향으로 전류가 흐르는 FET를 다이오드로 표시한 회로도이다. 도10은 도 9 회로의 동작 파형을 나타내었다.FIG. 9 is a circuit diagram showing the FET in which current flows in the forward direction of the body diode as a diode when the current flows in the reverse direction from the full bridge converter direction in FIG. 6 to the boost converter direction. Figure 10 shows the operating waveform of the circuit of Figure 9.

도 4 동작 파형에서는 부스트 컨버터가 온 되는 시점과 2차측 풀 브리지 컨버터의 스위칭을 하는 시점인 t0와 t1이 일치가 되어 있다. 이하에서는 ZVS를 위한 보조회로(100)를 동작시켜 부스트 컨버터와 풀 브리지 컨버터의 FET들이 ZVS가 되는 것을 파형을 통해 구체적으로 설명한다.In the operation waveform of Figure 4, the time when the boost converter turns on and t0 and t1, which are the switching times of the secondary full bridge converter, coincide. Below, it will be explained in detail through waveforms that the FETs of the boost converter and the full bridge converter become ZVS by operating the auxiliary circuit 100 for ZVS.

1) t0에서 Mzvsb(보조회로의 FET)를 온 시키면 커플드 인덕터(Lzvs)에 전류가 흐르기 시작한다. 동시에 2차측 풀 브리지 컨버터의 FET(Ms1 ~ Ms4)를 오프 시키면 Vp는 감소하기 시작한다.1) When Mzvsb (FET of the auxiliary circuit) is turned on at t0, current begins to flow in the coupled inductor (Lzvs). At the same time, when the FET (Ms1 to Ms4) of the secondary full bridge converter is turned off, Vp begins to decrease.

2) t1에서 ILzvsb와 ILb가 같아지면 부스트 컨버터의 FET(Mb2)와 다이오드 Db1의 Junction Capacitor와 커플드 인덕터(Lzvs)가 공진하여 ILzvsb는 계속 증가하고 Vb가 감소하기 시작한다.2) When ILzvsb and ILb become equal at t1, the boost converter's FET (Mb2), the junction capacitor of diode Db1, and the coupled inductor (Lzvs) resonate, and ILzvsb continues to increase and Vb begins to decrease.

3) t2에서 Vb가 영보다 작아지려고 하면 부스트 컨버터의 FET(Mb2)의 바디 다이오드가 도통하여 Vb는 감소를 멈추고 0V(FET의 바디 다이오드의 정방향 전압강하)를 유지한다.3) When Vb is about to become less than zero at t2, the body diode of the FET (Mb2) of the boost converter conducts, so Vb stops decreasing and maintains 0V (forward voltage drop of the FET's body diode).

4) Vp와 Vb가 모두 영전압을 유지하는 중인 t3에서 다이오드로 동작하던 풀 브리지 컨버터의 FET(Mp1 ~ Mp4)와 Mb2를 스위칭 하면 1차측의 FET는 영전압 스위칭이 된다. 또한 t3에서 풀 브리지 컨버터의 FET(Mp1 ~ Mp4)를 스위칭 하면 영전압 스위칭이 된다.4) When switching the FETs (Mp1 ~ Mp4) and Mb2 of the full bridge converter that were operating as diodes at t3, where both Vp and Vb are maintaining zero voltage, the FET on the primary side undergoes zero voltage switching. Additionally, switching the FET (Mp1 to Mp4) of the full bridge converter at t3 results in zero voltage switching.

5) t4에서 Mzvsb를 오프 하면 커플드 인덕터(Lzvs)에 저장된 에너지는 다른 쪽 권선으로 Dzvsp를 통해 흐르게 된다. 부스트 컨버터의 인덕터(Lb) 전류 ILb는 풀 브리지 컨버터의 FET(Mp1 ~ Mp4)의 바디 다이오드(Dp1 ~ Dp4)를 통해서 프리 휠링하고 있었는데 ILzvsb가 ILb보다 커지게 되면 바디 다이오드(Dp1 ~ Dp4)를 리버스 바이어스 시키고 Vp를 상승시킨다.5) When Mzvsb is turned off at t4, the energy stored in the coupled inductor (Lzvs) flows through Dzvsp to the other winding. The boost converter's inductor (Lb) current ILb was freewheeling through the body diodes (Dp1 to Dp4) of the full bridge converter's FETs (Mp1 to Mp4). When ILzvsb becomes greater than ILb, the body diodes (Dp1 to Dp4) are reversed. Bias it and increase Vp.

6) Lzvs에 저장된 에너지가 충분히 크면 Vs가 Vo보다 커지게 되는 t5가 발생한다. Vs가 Vo보다 커지게 되는 t5에서 이차측 풀 브리지 컨버터의 FET(Ms1 ~ Ms4)의 바디 다이오드(Ds1 ~ Ds4)가 도통 되고 FET(Ms1 ~ Ms4) 전압은 거의 0V가 된다.6) If the energy stored in Lzvs is large enough, t5 occurs where Vs becomes larger than Vo. At t5, when Vs becomes greater than Vo, the body diodes (Ds1 to Ds4) of the FETs (Ms1 to Ms4) of the secondary full bridge converter become conductive, and the voltage of the FETs (Ms1 to Ms4) becomes almost 0V.

7) FET(Ms1 ~ Ms4)의 전압이 거의 영전압인 t6에서 FET(Ms1 ~ Ms4)를 온 시키면 영전압 스위칭이 된다.7) When the FET (Ms1 ~ Ms4) is turned on at t6, where the voltage of the FET (Ms1 ~ Ms4) is almost zero voltage, zero voltage switching occurs.

8) t7에서 인덕터의 전류 ILzvsb가 영이 되면 스위칭이 완료된다.8) Switching is completed when the inductor current ILzvsb becomes zero at t7.

이상 본 발명의 실시예에 따르면, 동기 정류를 하는 양방향 2단 컨버터에 영전압 스위칭을 제공하는 보조회로를 추가하여 컨버터 제어 시 비절연형 컨버터와 절연형 컨버터 모두에 영전압 스위칭 기능을 부여하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터를 제공할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, an auxiliary circuit that provides zero voltage switching is added to a bi-directional two-stage converter performing synchronous rectification, thereby providing high-efficiency insulation that provides a zero voltage switching function to both the non-isolated converter and the isolated converter when controlling the converter. type bidirectional DC-DC converter can be provided.

본 개시의 예시적인 실시예들에 기술된 적어도 일부의 구성요소들은 DSP(Digital Signal Processor), 프로세서, 컨트롤러, ASIC(Application-Specific IC), 프로그래머블 로직소자(FPGA 등), 기타 전자소자 중의 적어도 하나 또는 이들의 조합이 포함되는 하드웨어 요소로써 구현될 수 있다. 또한, 예시적인 실시예들에서 기술된 적어도 일부의 기능(function)들 또는 처리과정(process)들은 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 소프트웨어는 기록매체에 저장될 수 있다. 본 개시의 예시적인 실시예들에 기술된 적어도 일부의 구성요소들, 기능들, 그리고 처리과정들은 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.At least some of the components described in the exemplary embodiments of the present disclosure include at least one of a digital signal processor (DSP), a processor, a controller, an application-specific IC (ASIC), a programmable logic device (FPGA, etc.), and other electronic devices. Or, it can be implemented as hardware elements that include a combination of these. Additionally, at least some of the functions or processes described in the exemplary embodiments may be implemented as software, and the software may be stored in a recording medium. At least some of the components, functions, and processes described in the exemplary embodiments of the present disclosure may be implemented through a combination of hardware and software.

본 개시의 예시적인 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성될 수 있고, 마그네틱 저장매체, 광학적 판독매체, 디지털 저장매체 등 다양한 기록 매체로도 구현될 수 있다.Methods according to exemplary embodiments of the present disclosure can be written as a program that can be executed on a computer, and can also be implemented in various recording media such as magnetic storage media, optical read media, and digital storage media.

본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 즉 정보 캐리어, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체) 또는 전파 신호에서 유형적으로 구체화된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.Implementations of the various techniques described herein may be implemented in digital electronic circuitry, or in computer hardware, firmware, software, or combinations thereof. Implementations may include a computer program product, i.e., an information carrier, e.g., machine-readable storage, for processing by or controlling the operation of a data processing device, e.g., a programmable processor, a computer, or a plurality of computers. It may be implemented as a computer program tangibly embodied in a device (computer-readable medium) or a radio signal. Computer programs, such as the computer program(s) described above, may be written in any form of programming language, including compiled or interpreted languages, and may be written as a stand-alone program or as a module, component, subroutine, or part of a computing environment. It can be deployed in any form, including as other units suitable for use. The computer program may be deployed for processing on one computer or multiple computers at one site or distributed across multiple sites and interconnected by a communications network.

컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.Processors suitable for processing computer programs include, by way of example, both general-purpose and special-purpose microprocessors, and any one or more processors of any type of digital computer. Typically, a processor will receive instructions and data from read-only memory or random access memory, or both. Elements of a computer may include at least one processor that executes instructions and one or more memory devices that store instructions and data. Generally, a computer may include one or more mass storage devices that store data, such as magnetic, magneto-optical disks, or optical disks, receive data from, transmit data to, or both. It can also be combined to make . Information carriers suitable for embodying computer program instructions and data include, for example, semiconductor memory devices, magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, and Compact Disk Read Only Memory (CD-ROM). ), optical recording media such as DVD (Digital Video Disk), magneto-optical media such as Floptical Disk, ROM (Read Only Memory), RAM , Random Access Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), and EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM). The processor and memory may be supplemented by or included in special purpose logic circuitry.

프로세서는 운영 체제(Operating System) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 프로세서 디바이스는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 프로세서 디바이스는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 프로세서 디바이스가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 프로세서 디바이스는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The processor can execute an operating system and software applications executed on the operating system. Additionally, the processor device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of software. For ease of understanding, there are cases where a single processor device is described as being used, but those skilled in the art will understand that the processor device includes multiple processing elements and/or multiple types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, a processor device may include multiple processors or one processor and one controller. Additionally, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.

또한, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체(non-transitory computer-readable media)는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체 및 전송매체를 모두 포함할 수 있다.Additionally, non-transitory computer-readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both computer storage media and transmission media.

본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.Although this specification contains details of numerous specific implementations, these should not be construed as limitations on the scope of any invention or what may be claimed, but rather as descriptions of features that may be unique to particular embodiments of particular inventions. It must be understood. Certain features described herein in the context of individual embodiments may also be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features described in the context of a single embodiment can also be implemented in multiple embodiments individually or in any suitable sub-combination. Furthermore, although features may be described as operating in a particular combination and initially claimed as such, one or more features from a claimed combination may in some cases be excluded from that combination, and the claimed combination may be a sub-combination. It can be changed to a variant of a sub-combination.

마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.Likewise, although operations are depicted in the drawings in a particular order, this should not be construed as requiring that those operations be performed in the specific order or sequential order shown or that all of the depicted operations must be performed to obtain desirable results. In certain cases, multitasking and parallel processing may be advantageous. Additionally, the separation of various device components in the above-described embodiments should not be construed as requiring such separation in all embodiments, and the described program components and devices may generally be integrated together into a single software product or packaged into multiple software products. You must understand that it is possible.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.Meanwhile, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely provided as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art that in addition to the embodiments disclosed herein, other modifications based on the technical idea of the present invention can be implemented.

본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of this embodiment should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of this embodiment.

100 : 보조회로
10 : 제1회로부
12 : 제1인덕터 14 : 제1FET
20 : 제2회로부
22 : 제2인덕터 24 : 제2FET
100: Auxiliary circuit
10: 1st circuit unit
12: 1st inductor 14: 1st FET
20: 2nd circuit unit
22: second inductor 24: second FET

Claims (8)

서로 다른 두 컨버터의 직렬 연결로 마련되는 2단(2 Stage) 컨버터에 있어서,
상기 두 컨버터 사이에 병렬 연결되며, 양방향(Bidirectional) 영전압 스위칭(Zero Voltage Switching, ZVS)을 제공하는 보조회로를 포함하는 영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터.
In a 2-stage converter prepared by serial connection of two different converters,
A high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter that is connected in parallel between the two converters and includes an auxiliary circuit that provides bidirectional zero voltage switching (ZVS).
제1항에 있어서,
상기 2단 컨버터는 절연형(Isolation Type) 컨버터 또는 비절연형(Non-Isolation Type) 컨버터 중 선택되는 서로 다른 두 컨버터로 마련되는 영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터.
According to paragraph 1,
The two-stage converter is a high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter that performs zero voltage switching and is composed of two different converters selected from an isolation type converter or a non-isolation type converter.
제2항에 있어서,
상기 절연형 컨버터는 플라이백 컨버터(Flyback Converter) 또는 포워드 컨버터(Forward Converter) 또는 푸쉬풀 컨버터(Push-Pull Converter) 또는 하프 브리지 컨버터(Half Bridge Converter) 또는 풀 브리지 컨버터(Full Bridge Converter) 중 어느 하나로 마련되는 영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터.
According to paragraph 2,
The isolated converter is one of a flyback converter, a forward converter, a push-pull converter, a half bridge converter, or a full bridge converter. A high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter with zero voltage switching.
제2항에 있어서,
상기 비절연형 컨버터는 강압형 컨버터(Buck Converter) 또는 승압형 컨버터(Boost Converter) 또는 승강압(Buck-Boost Converter) 중 어느 하나로 마련되는 영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터.
According to paragraph 2,
The non-isolated converter is a high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter that performs zero voltage switching and is provided as either a buck converter, a boost converter, or a buck-boost converter.
제2항에 있어서,
상기 보조회로는, 상기 비절연형 컨버터의 인덕터 일단에 연결되는 제1회로부를 포함하는 영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터.
According to paragraph 2,
The auxiliary circuit is a high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter for zero voltage switching including a first circuit connected to one end of the inductor of the non-isolated converter.
제5항에 있어서,
상기 보조회로는, 상기 비절연형 컨버터의 인덕터 타단에 연결되는 제2회로부를 추가적으로 포함하는 영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터.
According to clause 5,
The auxiliary circuit is a high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter for zero voltage switching, wherein the auxiliary circuit additionally includes a second circuit connected to the other end of the inductor of the non-isolated converter.
제6항에 있어서,
상기 제1회로부는 제1인덕터와 제1FET(Field Effect Transistor)를 포함하며, 상기 제2회로부는 제2인덕터와 제2FET(Field Effect Transistor)를 포함하는 영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터.
According to clause 6,
The first circuit part includes a first inductor and a first field effect transistor (FET), and the second circuit part includes a second inductor and a second field effect transistor (FET). DC converter.
제7항에 있어서,
상기 제1인덕터와 제2인덕터는 서로 대향 배치되어 하나의 코어에 두 개의 권선을 구비하는 형태의 결합 인덕터(Coupled Inductor)로 마련되는 영전압 스위칭을 하는 고효율 절연형 양방향 DC-DC 컨버터.
In clause 7,
The first inductor and the second inductor are arranged opposite each other and are provided as a coupled inductor having two windings on one core. A high-efficiency isolated bidirectional DC-DC converter for zero voltage switching.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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