WO2013100289A1 - 고효율 역률 개선용 단일단 컨버터 - Google Patents

고효율 역률 개선용 단일단 컨버터 Download PDF

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전북대학교산학협력단
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    • Y02B70/10Technologies 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

Definitions

  • the present invention relates to a high-efficiency power factor correction single-stage converter. More particularly, the present invention relates to a single-stage converter circuit that simultaneously processes the operation of the rectifying bridge diode and the operation of the power factor correction circuit and reduces switching losses when converting an AC input voltage into a constant DC voltage.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a converter according to the prior art.
  • a converter according to the related art is composed of a boost converter for improving power factor and an isolated DC-DC converter for a constant voltage.
  • the boost converter of Figure 1 consists of Lb, D1, D2, S1, S2 and Co.
  • the boost converter of FIG. 1 functions to simultaneously process the operation of the rectifying bridge diode and the operation of the power factor correction circuit.
  • the DC-DC converter of Figure 1 consists of S3, S4, Cb, T, Do1, Do2, Lo and Co. Ro is the output side load resistance.
  • the DC-DC converter of FIG. 1 supplies an insulated DC voltage Vo from the boost converter of FIG. 1 using an isolation transformer T.
  • the conventional power factor improving converter includes a separate power factor improving circuit together with an isolated DC-DC converter to improve the power factor and obtain a constant voltage.
  • the prior art converters suffer from the problem of reduced power conversion efficiency due to high switching losses with complex circuit structures. Therefore, through the technology of the present invention it is possible to simplify the circuit structure of the power factor improving single-stage converter to reduce the production cost, and to improve the power conversion efficiency due to the inherent operation of the circuit.
  • a single stage converter for achieving the above object has a primary winding stage and a secondary winding first and second winding stages, and according to the winding ratio between the primary winding stage and the secondary winding first and second winding stages.
  • a transformer unit including a resonant transformer configured to generate secondary voltages in the secondary side first and second winding ends corresponding to changes in the current of the primary side voltage applied to the primary winding ends;
  • An input rectifier configured to receive an AC input voltage and boost and rectify the first and ground nodes to generate the primary voltage;
  • And an output unit connected to the secondary side first and second winding ends of the transformer unit and configured to receive and rectify the secondary side voltage. It is provided.
  • the input rectifier may include: a rectifier connected in series between the first node and the ground node, the rectifier including a first input diode and a second diode rectifying the input voltage; And an input part including a boost inductor for boosting the input voltage connected in series between the second node between the first and second diodes, the switching part, and a third node connected to the transformer part. ; It is preferable to have a.
  • the boost inductor preferably operates in a discontinuous conduction manner.
  • the switching unit includes a first switch element disposed at the first node and the third node, and a second switch element disposed between the third node and the ground node to rectify the input voltage together with the rectifier. And a switch element unit to insulate; And a first capacitor connected between the first node and the ground node, to smooth the voltage applied to the first node and the ground node together with the boost inductor to generate the primary side voltage having a constant voltage level. ; It is preferable to have a.
  • the first and second switch elements are activated in response to asymmetric pulse width modulated first and second switching signals, respectively.
  • the first and second switch elements perform a zero voltage switching operation, respectively.
  • the transformer may include a primary transformer including a resonance capacitor connected in series between the third node and the ground node and the primary winding end of the resonance transformer; And a secondary transformer unit having the secondary side first and second winding ends each of which is connected to the ground node. It is preferable to have a.
  • the output unit may include a first output diode connected between a fifth node and one end of the secondary first winding end to rectify a voltage generated at the second secondary first winding end; A first output diode connected between a fifth node and one end of the secondary winding second end to rectify a voltage generated at the secondary winding second end; And an output inductor and an output capacitor connected in series between the fifth node and the ground node, and an output stabilizer configured to smooth an output voltage which is a voltage applied to both ends of the output capacitor.
  • the present invention provides a circuit incorporating a power factor improving circuit and an isolated DC-DC converter, thereby providing a method for reducing the number of components in the overall circuit and reducing power conversion loss.
  • a single-stage converter for power factor improvement through the present invention it was confirmed that the number of circuit components is reduced and the power conversion efficiency is improved compared to the existing technology.
  • the present technology is applicable to an application technology for supplying a constant voltage isolated from various home appliances and commercial AC voltages.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a converter according to the prior art.
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a high efficiency power factor improvement single stage converter according to the present invention.
  • Figure 3 shows a timing diagram for the signal waveform for each component of the circuit of the single-ended converter for high efficiency power factor improvement according to the present invention.
  • ... unit, ... unit, module, block, etc. described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software. have.
  • a power factor improving circuit and an insulated DC-DC converter are integrated, and a circuit for reducing the number of parts of a whole circuit and switching loss is provided.
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of a high efficiency power factor improvement single stage converter according to the present invention.
  • Lb, D1, D2, S1, S2, and Cd of FIG. 2 serve to improve power factor.
  • Cd, S1, S2, Cb, T, Do1, Do2, Lo, and Co in FIG. 2 serve as an isolated DC-DC converter.
  • the switching elements S1 and S2 of FIG. 2 serve as switching elements of the DC-DC converter to obtain a constant DC voltage isolated at the same time as the switching element of the power factor improving circuit.
  • the switching elements S1 and S2 are operated in an asymmetric pulse-width modulation scheme.
  • the switching elements S1 and S2 are controlled by an asymmetric pulse width modulation scheme in order to keep the output voltage Vo constant.
  • the inductor Lb is a boost inductor and is used to improve a power factor according to an output load with respect to an AC input voltage.
  • the inductor Lb operates in a discontinuous conductoin mode in which the current flowing through the inductor is discontinuous.
  • the switching elements S1 and S2 are respectively controlled in accordance with the polarity of the AC input voltage. That is, the switch S1 is controlled when the AC input voltage vi of FIG. 2 is a positive period, and the switch S2 is controlled when the AC input voltage vi is a negative period. In addition, switches S1 and S2 perform zero-voltage switching, respectively, to minimize switching losses.
  • T is an isolated transformer
  • Do1 and Do2 are output diodes
  • Lo and Co are output filters, respectively, and constant output voltages can be obtained from the power factor correction circuits Lb, D1, D2, S1, S2 and Cd.
  • the present invention provides a circuit integrating a power factor improving circuit and an isolated DC-DC converter, thereby providing a method for reducing the number of parts of the entire circuit and reducing power conversion loss.
  • Figure 3 shows a timing diagram for the signal waveform for each component of the circuit of the high efficiency power factor improvement single stage converter according to the present invention, when the AC input voltage vi is a positive period.
  • Vs1 and Vs2 in FIG. 3 are voltages of the switching elements S1 and S2 in FIG. ILb and iLm in FIG. 3 are currents of boost inductor Lb and magnetization inductor Lm in FIG. ILo in FIG. 3 is a current flowing through the output inductor Lo. Ip of FIG. 3 is a current flowing to the primary side of transformer T of FIG.
  • the high efficiency power factor improvement single stage converter has five modes of operation.
  • Each of the voltages Vs1 and Vs2 of the switching elements S1 and S2 is kept constant at the voltage Vd of the capacitor Cd.
  • the boost inductor current iLb flows discontinuously.
  • the present invention can reduce the production cost by simplifying the circuit structure of the power factor improving single-stage converter, it is possible to improve the power conversion efficiency due to the inherent operation of the circuit can be used in the power conversion device industry that the converter enters.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

정류용 브리지 다이오드의 동작과 역률 개선 회로의 동작을 동시에 처리하고, 교류 입력 전압을 일정 직류 전압으로 변환시 스위칭 손실을 감소시키는 단일단 컨버터 회로를 제공한다. 본 발명의 단일단 컨버터는 1 차측 권선단 및 2 차측 제1 및 제2 권선단을 구비하고, 1 차측 권선단 및 2차측 제1 및 제2 권선단 사이의 권선비에 따라 1차측 권선단으로 인가되는 1차측 전압의 전류 변화에 대응하는 2차측 전압을 2차측 제1 및 제2 권선단에 생성하는 공진 변압기를 포함하는 변압부, 교류 입력전압을 인가받아 승압 및 정류하여 제1 및 접지 노드에 상기 1차측 전압을 생성하는 입력 정류부, 입력 정류부와 함께 교류 입력전압을 정류하여 1차측 전압을 생성하고 변압부의 1차측 권선단과 연결되어, 1차측 전압을 상기 변압부에 인가하는 스위칭부, 및 변압부의 2차측 제1 및 제2 권선단에 연결되어, 2차측 전압을 인가받아 정류하는 출력부를 구비한다.

Description

고효율 역률 개선용 단일단 컨버터
본 발명은 고효율 (High-efficiency) 역률 개선용 (Power factor correction) 단일단 컨버터 (Single-stage converter)에 관한 것이다. 더 상세하게는 정류용 브리지 다이오드의 동작과 역률 개선 회로의 동작을 동시에 처리하고, 교류 입력 전압을 일정 직류 전압으로 변환시 스위칭 손실을 감소시키는 단일단 컨버터 회로에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 컨버터의 일실시 예를 나타내는 회로 구성도이다. 도 1을 참조하면 종래기술에 의한 컨버터는 역률 개선을 위한 부스트 컨버터 (Boost converter)와 일정 전압을 위한 절연형 직류-직류 컨버터 (DC-DC converter)로 구성된다. 도 1의 부스트 컨버터는 Lb, D1, D2, S1, S2 및 Co로 이루어진다. 도 1의 부스트 컨버터는 정류용 브리지 다이오드의 동작과 역률 개선 회로의 동작을 동시에 처리하는 기능을 한다. 도 1의 직류-직류 컨버터는 S3, S4, Cb, T, Do1, Do2, Lo 및 Co로 이루어진다. Ro는 출력 측 부하 저항이다. 도 1의 직류-직류 컨버터는 절연형 변압기 T를 이용하여 도 1의 부스트 컨버터로부터 절연된 직류 전압 Vo를 공급한다. 이처럼 기존 기술의 역률 개선용 컨버터는 역률 개선과 절연된 일정 전압을 얻기 위해, 절연형 직류-직류 컨버터와 함께 별도의 역률 개선 회로를 구비한다. 종래 기술의 컨버터는 복잡한 회로 구조와 함께 높은 스위칭 손실로 인한 전력 변환 효율의 감소라는 문제점을 지니고 있다. 따라서 본 발명의 기술을 통하여 역률 개선용 단일단 컨버터의 회로 구조를 단순화하여 생산가격을 줄이고, 그 회로의 고유 동작 방식으로 인하여 전력 변환 효율을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 역률 개선용 단일단 컨버터의 회로 구조를 단순화하여 생산가격을 줄이고, 그 회로의 고유 동작 방식으로 인하여 전력 변환 효율을 개선시킬 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 단일단 컨버터는 1 차측 권선단 및 2 차측 제1 및 제2 권선단을 구비하고, 상기 1 차측 권선단 및 상기 2차측 제1 및 제2 권선단 사이의 권선비에 따라 상기 1차측 권선단으로 인가되는 1차측 전압의 전류 변화에 대응하는 2차측 전압을 상기 2차측 제1 및 제2 권선단에 생성하는 공진 변압기를 포함하는 변압부; 교류 입력전압을 인가받아 승압 및 정류하여 제1 및 접지 노드에 상기 1차측 전압을 생성하는 입력 정류부; 상기 입력 정류부와 함께 상기 교류 입력전압을 정류하여 상기 1차측 전압을 생성하고 상기 변압부의 1차측 권선단과 연결되어, 상기 1차측 전압을 상기 변압부에 인가하는 스위칭부; 및 상기 변압부의 2차측 제1 및 제2 권선단에 연결되어, 상기 2차측 전압을 인가받아 정류하는 출력부; 를 구비한다.
상기 입력 정류부는, 상기 제1 노드 및 상기 접지 노드 사이에 직렬로 연결되어, 상기 입력 전압을 정류하는 제1 입력 다이오드 및 제2 다이오드를 구비하는 정류부; 및 상기 제1 및 제2 다이오드 사이의 제2 노드와 상기 스위칭부 및 상기 변압부와 연결되는 제3 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 입력 전압을 승압하기 위한 부스트 인덕터 및 상기 입력 전압을 구비하는 입력부; 를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 부스트 인덕터는 불연속 도통 방식으로 동작하는 것이 바람직하다.
상기 스위칭부는, 상기 제1 노드 및 상기 제 3노드에 배치되는 제1 스위치 소자, 및 상기 제3 노드와 상기 접지 노드 사이에 배치되는 제2 스위치 소자를 구비하여 상기 정류부와 함께 상기 입력 전압을 정류 및 절연하는 스위치 소자부; 및 상기 제1 노드와 상기 접지 노드 사이에 연결되고, 상기 부스트 인덕터와 함께 상기 제1 노드 및 상기 접지 노드에 인가된 전압을 평활화하여 일정한 전압 레벨을 갖는 상기 1차측 전압을 생성하기 위한 제1 커패시터; 를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 스위치 소자는 각각 비대칭 펄스 폭 변조된 제1 및 제2 스위칭 신호에 응답하여 활성화되는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 스위치 소자는 각각 영전압 스위칭 동작을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 변압부는 상기 제3 노드와 상기 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 공진 커패시터 및 상기 공진 변압기의 상기 1차측 권선단을 구비하는 1차 변압부; 및 각각 일단이 상기 접지 노드에 연결되는 상기 2차측 제1 및 제2 권선단을 구비하는 2차 변압부; 를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 출력부는 제5 노드와 상기 2차측 제1 권선단의 일단 사이에 연결되어, 상기 제2차측 제1 권선단에 생성된 전압을 정류하는 제1 출력 다이오드; 제5 노드와 상기 2차측 제2 권선단의 일단 사이에 연결되어, 상기 제2차측 제2 권선단에 생성된 전압을 정류하는 제1 출력 다이오드; 및 상기 제5 노드와 상기 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 출력 인덕터 및 출력 커패시터를 구비하여, 상기 출력 커패시터의 양단에 인가되는 전압인 출력 전압을 평활화하는 출력 안정부;를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명은 역률 개선 회로와 절연형 직류-직류 컨버터가 통합된 회로를 제시함으로써, 전체 회로의 부품수를 줄이고 전력 변환 손실을 줄이는 방법을 제공한다. 본 발명을 통한 역률 개선용 단일단 컨버터 제작 시, 기존 기술에 비하여 회로 부품 수가 감소되며, 전력 변환 효율이 개선됨을 확인 평가하였다. 본 기술은 각종 가전제품 및 상용 교류 전압으로부터 절연된 일정 전압을 공급하는 응용 기술에 적용가능하다.
도 1은 종래 기술에 의한 컨버터의 일실시 예를 나타내는 회로 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고효율 역률 개선용 단일단 컨버터의 회로 구성도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 고효율 역률 개선용 단일단 컨버터의 회로의 각 구성요서 별 신호 파형에 대한 타이밍 다이어그램을 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 ...부, ...기, 모듈, 블록 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 역률 개선 회로와 절연형 직류-직류 컨버터가 통합된 형태로써, 전체 회로의 부품수를 줄이고 스위칭 손실을 줄이기 위한 회로가 제공된다.
도 2는 본 발명에 따른 고효율 역률 개선용 단일단 컨버터의 회로 구성도를 나타낸다. 도 2의 Lb, D1, D2, S1, S2 및 Cd는 역률 개선 역할을 한다. 도 2의 Cd, S1, S2, Cb, T, Do1, Do2, Lo 및 Co는 절연형 직류-직류 컨버터의 역할을 한다. 도 2의 스위칭 소자 S1과 S2는 역률 개선용 회로의 스위칭 소자 역할과 동시에 절연된 일정한 직류 전압을 얻기 위한 직류-직류 컨버터의 스위칭 소자 역할을 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 상기 스위칭 소자 S1과 S2는 비대칭 (Asymmetric) 펄스 폭 변조 (Pulse-width modulation) 방식으로 동작하게 된다. 스위칭 소자 S1과 S2는 출력 전압 Vo를 일정하게 유지하기 위하여 비대칭 펄스 폭 변조 방식으로 제어된다. 상기 인덕터 Lb는 부스트 인덕터 (Boost inductor)로서, 교류 입력 전압에 대하여 출력부하에 따른 역률 개선을 위해 이용된다. 스위칭 소자 S1과 S2의 스위칭 동작에 대하여 인덕터 Lb는 인덕터에 흐르는 전류가 불연속 도통 방식 (Discontinuous conductoin mode)으로 동작하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 상기 스위칭 소자 S1과 S2는 교류 입력 전압의 극성에 따라서 각각 제어된다. 즉, 도 2의 교류 입력 전압 vi가 양의 주기 일 때, 스위치 S1이 제어되고, 교류 입력 전압 vi가 음의 주기 일 때, 스위치 S2가 제어되어 진다. 또한 스위치 S1과 S2는 각각 영전압 스위칭 (Zero-voltage switching)을 하게 됨으로써 스위칭 손실을 최소화 할 수 있다. T는 절연형 변압기, Do1과 Do2는 각각 출력 다이오드, Lo와 Co는 출력 필터로써 역률 개선 회로 (Lb, D1, D2, S1, S2 및 Cd)로부터 일정한 출력 전압을 얻을 수 있다.
이로써, 본 발명은 역률 개선 회로와 절연형 직류-직류 컨버터가 통합된 회로를 제시함으로써, 전체 회로의 부품수를 줄이고 전력 변환 손실을 줄이는 방법을 제공한다.
도 3은 교류 입력 전압 vi가 양의 주기 일 때, 본 발명에 따른 고효율 역률 개선용 단일단 컨버터의 회로의 각 구성요소 별 신호 파형에 대한 타이밍 다이어그램을 나타낸다.
도 3의 Vs1과 Vs2는 도 2의 스위칭 소자 S1과 S2의 전압이다. 도 3의 iLb와 iLm은 도 2의 부스트 인덕터 Lb와 자화 인덕터 Lm의 전류이다. 도 3의 iLo는 출력 인덕터 Lo에 흐르는 전류이다. 도 3의 ip는 도 2의 트랜스포머 T의 일차측에 흐르는 전류이다.
한 스위칭 구간 Ts에 대하여 본 발명에 따른 고효율 역률 개선용 단일단 컨버터는 5개의 동작 모드를 지닌다. 스위칭 소자 S1과 S2의 각 전압 Vs1과 Vs2는 커패시터 Cd의 전압 Vd로 일정 유지된다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서, 부스트 인덕터 전류 iLb는 불연속적으로 흐르게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 역률 개선용 단일단 컨버터의 회로 구조를 단순화하여 생산가격을 줄이고, 그 회로의 고유 동작 방식으로 인하여 전력 변환 효율을 개선시킬 수 있어 컨버터가 들어가는 전력변환 장치 산업에 이용가능하다.

Claims (8)

1 차측 권선단 및 2 차측 제1 및 제2 권선단을 구비하고, 상기 1 차측 권선단 및 상기 2차측 제1 및 제2 권선단 사이의 권선비에 따라 상기 1차측 권선단으로 인가되는 1차측 전압의 전류 변화에 대응하는 2차측 전압을 상기 2차측 제1 및 제2 권선단에 생성하는 공진 변압기를 포함하는 변압부;
교류 입력전압을 인가받아 승압 및 정류하여 제1 및 접지 노드에 상기 1차측 전압을 생성하는 입력 정류부;
상기 입력 정류부와 함께 상기 교류 입력전압을 정류하여 상기 1차측 전압을 생성하고 상기 변압부의 1차측 권선단과 연결되어, 상기 1차측 전압을 상기 변압부에 인가하는 스위칭부; 및
상기 변압부의 2차측 제1 및 제2 권선단에 연결되어, 상기 2차측 전압을 인가받아 정류하는 출력부; 를 구비하는 단일단 컨버터.
제1 항에 있어서,
상기 입력 정류부는,
상기 제1 노드 및 상기 접지 노드 사이에 직렬로 연결되어, 상기 입력 전압을 정류하는 제1 입력 다이오드 및 제2 다이오드를 구비하는 정류부; 및
상기 제1 및 제2 다이오드 사이의 제2 노드와 상기 스위칭부 및 상기 변압부와 연결되는 제3 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 입력 전압을 승압하기 위한 부스트 인덕터 및 상기 입력 전압을 구비하는 입력부; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 단일단 컨버터.
제2 항에 있어서,
상기 부스트 인덕터는 불연속 도통 방식으로 동작하는 것을 특징으로 하는 단일단 컨버터.
제3 항에 있어서,
상기 스위칭부는,
상기 제1 노드 및 상기 제 3노드에 배치되는 제1 스위치 소자, 및 상기 제3 노드와 상기 접지 노드 사이에 배치되는 제2 스위치 소자를 구비하여 상기 정류부와 함께 상기 입력 전압을 정류 및 절연하는 스위치 소자부; 및
상기 제1 노드와 상기 접지 노드 사이에 연결되고, 상기 부스트 인덕터와 함께 상기 제1 노드 및 상기 접지 노드에 인가된 전압을 평활화하여 일정한 전압 레벨을 갖는 상기 1차측 전압을 생성하기 위한 제1 커패시터; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 단일단 컨버터.
제4 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 스위치 소자는
각각 비대칭 펄스 폭 변조된 제1 및 제2 스위칭 신호에 응답하여 활성화되는 것을 특징으로 하는 단일단 컨버터.
제5 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 스위치 소자는
각각 영전압 스위칭 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 단일단 컨버터.
제6 항에 있어서,
상기 변압부는
상기 제3 노드와 상기 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 공진 커패시터 및 상기 공진 변압기의 상기 1차측 권선단을 구비하는 1차 변압부; 및
각각 일단이 상기 접지 노드에 연결되는 상기 2차측 제1 및 제2 권선단을 구비하는 2차 변압부; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 단일단 컨버터.
제7 항에 있어서,
상기 출력부는
제5 노드와 상기 2차측 제1 권선단의 일단 사이에 연결되어, 상기 제2차측 제1 권선단에 생성된 전압을 정류하는 제1 출력 다이오드;
제5 노드와 상기 2차측 제2 권선단의 일단 사이에 연결되어, 상기 제2차측 제2 권선단에 생성된 전압을 정류하는 제1 출력 다이오드; 및
상기 제5 노드와 상기 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 출력 인덕터 및 출력 커패시터를 구비하여, 상기 출력 커패시터의 양단에 인가되는 전압인 출력 전압을 평활화하는 출력 안정부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 단일단 컨버터.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160051937A (ko) * 2014-10-30 2016-05-12 엘지전자 주식회사 Dc-dc 컨버터

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5485365A (en) * 1991-01-29 1996-01-16 Dan-Harry; Dawari D. High frequency, high density power conversion system
KR19980065882A (ko) * 1997-01-09 1998-10-15 윤문수 Dc/dc 컨버터의 소프트 스위칭을 위한 무손실 스너버회로와 입력역률 개선회로
JP2010259317A (ja) * 2009-03-30 2010-11-11 Minebea Co Ltd 負荷駆動装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5485365A (en) * 1991-01-29 1996-01-16 Dan-Harry; Dawari D. High frequency, high density power conversion system
KR19980065882A (ko) * 1997-01-09 1998-10-15 윤문수 Dc/dc 컨버터의 소프트 스위칭을 위한 무손실 스너버회로와 입력역률 개선회로
JP2010259317A (ja) * 2009-03-30 2010-11-11 Minebea Co Ltd 負荷駆動装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WOO-YOUNG, CHOI ET AL.: "A Bridgeless Half-Bridge AC-DC Converter with High- Efficiency.", THE TRANSACTIONS OF THE KOREAN INSTITUTE OF POWER ELECTRONICS, vol. 16, no. 3, June 2011 (2011-06-01), pages 293 - 301 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160051937A (ko) * 2014-10-30 2016-05-12 엘지전자 주식회사 Dc-dc 컨버터
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