KR100534771B1 - Power supply for internal controllers dc/dc converter - Google Patents
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Abstract
42V 전원 시스템을 적용하는 차량에서 양방향 DC/DC 컨버터의 내부 컨트롤러를 위한 전원 공급장치의 소형화를 제공하며, 14V 전원 및 42V 전원 중 어느 하나의 전원으로 DC/DC 컨버터의 동작이 수행될 있도록 하는 것으로,In vehicles applying 42V power supply system, the power supply for the internal controller of the bidirectional DC / DC converter can be miniaturized, and the operation of the DC / DC converter can be performed using either the 14V power supply or the 42V power supply. ,
14V 전원에 순방향으로 연결되는 제1다이오드와, 42V 전원에 순방향으로 연결되는 제2다이오드와, 상기 42V 전원과 제2다이오드 사이에 설치되어 42V 전원을 다운시키는 전압 변환기를 포함한다.A first diode connected forward to a 14V power supply, a second diode connected forward to a 42V power supply, and a voltage converter installed between the 42V power supply and the second diode to turn off the 42V power supply.
Description
본 발명은 전원 공급장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 42V 전원 시스템을 적용하는 차량에서 양방향 DC/DC 컨버터의 내부 컨트롤러를 위한 전원 공급장치의 소형화를 제공하며, 14V 전원 및 42V 전원 중 어느 하나의 전원으로 DC/DC 컨버터의 동작이 수행될 있도록 하는 디씨 디씨 컨버터의 내부 컨트롤러를 위한 전원 공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply, and more particularly, to provide a miniaturization of a power supply for an internal controller of a bidirectional DC / DC converter in a vehicle employing a 42V power system. The present invention relates to a power supply for an internal controller of a DC converter which allows an operation of a DC / DC converter to be performed as a power source.
종래의 차량에서 양방향 DC/DC 컨버터내의 콘트롤러 및 IC 소자 등에 동작 전압을 공급하기 위해서는 첨부된 도 2에 도시된 바와 같이, 전원 입력단에 전력 스위칭 소자(SW)와 트랜스 포머(Tr)를 1차측 코일에 직렬로 연결되는 플라이백 컨버터가 적용되고, 트랜스 포머(Tr)의 2차측 출력단에 다이오드(D1)가 연결되는 전원 공급장치를 사용하고 있다.In order to supply an operating voltage to a controller and an IC element in a bidirectional DC / DC converter in a conventional vehicle, as shown in FIG. 2, a power switching element SW and a transformer Tr are provided at a primary input coil. A flyback converter connected in series is applied, and a power supply device having a diode D1 connected to the secondary output terminal of the transformer Tr is used.
상기한 전원 공급장치의 경우 입력 전압과 출력 전압이 절연되어 전원단의 안정성을 제공하는 특징이 있으나, 트랜스 포머를 사용함에 따라 효율이 저하되는 단점이 있다.In the case of the power supply device, the input voltage and the output voltage are insulated to provide stability of the power supply terminal. However, the power supply device has a disadvantage in that efficiency is reduced.
42V 전원 시스템 및 12V 전원 시스템이 적용되는 차량의 경우 DC/DC 컨버터내의 콘트롤러 및 IC 소자의 동작을 위한 전압원을 42V 전원 및 12V 전원을 모두 사용하여야 상호 보상 관계가 확보될 수 있다.In a vehicle to which a 42V power supply system and a 12V power supply system are applied, mutual compensation relations can be secured by using both a 42V power supply and a 12V power supply as a voltage source for the operation of controllers and IC devices in a DC / DC converter.
14V 전원 시스템의 전압 규격 범위는 대략 9V ~ 16V이고, 42V 전원 시스템의 전압 규격 범위는 대략 18V ~ 52V 이다.The voltage specification range for 14V power systems is approximately 9V to 16V, and the voltage specification range for 42V power systems is approximately 18V to 52V.
그러므로, DC/DC 컨버터의 콘트롤러 및 IC 소자에 동작 전원을 공급하기 위한 전압원의 범위는 9V ~ 52V로 매우 광범위한 전압 범위를 갖게 된다.Therefore, the voltage source for supplying operating power to the controller and IC elements of the DC / DC converter has a very wide voltage range of 9V to 52V.
이러한 광범위한 입력 전압을 이용하는 DC/DC 컨버터의 내부 컨트롤러를 위한 전원 공급장치를 제작하기 위해서는 플라이백 컨버터의 설계시에 트랜스 포머의 인덕터 값을 크게 하여야 한다.To design a power supply for the internal controller of a DC / DC converter using this wide range of input voltages, the inductor value of the transformer must be large when designing the flyback converter.
그러나, 인덕터의 값이 증가하게 되면 이에 따라 DC/DC 컨버터의 크기 역시 증가하게 되며, 무게 증가가 수반되는 문제점이 발생한다.However, as the value of the inductor increases, the size of the DC / DC converter also increases, resulting in a weight increase.
따라서, 42V 전원측의 입력 전압을 다운시켜서 트랜스포머를 작게 설계하여DC/DC 컨버터의 소형화를 이루고자 한다Therefore, we want to reduce the size of the DC / DC converter by designing a small transformer by lowering the input voltage on the 42V power supply.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 42V 전원 시스템을 적용하는 차량에서 양방향 DC/DC 컨버터 전원 공급장치의 소형화를 제공하고, 보조 전원 시스템인 14V 전원 시스템 및 메인 전원 시스템인 42V 전원 시스템중 어느 하나의 전원으로 DC/DC 컨버터의 동작이 수행될 수 있도록 한 것이다. The present invention has been invented to solve the above problems, the object of which is to provide a miniaturization of the bi-directional DC / DC converter power supply in a vehicle applying a 42V power supply system, a 14V power supply system and a main power supply that is an auxiliary power system The DC / DC converter can be operated by any one of the 42V power supply systems.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 14V 전원에 순방향으로 연결되는 제1다이오드와; 42V 전원에 순방향으로 연결되는 제2다이오드와; 상기 42V 전원 과 제2다이오드 사이에 설치되어 42V 전원을 다운시키는 전압 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for realizing the above object is a first diode connected to the 14V power source in the forward direction; A second diode connected forward to the 42V power supply; And a voltage converter installed between the 42V power supply and the second diode to turn off the 42V power supply.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 DC/DC 컨버터의 내부 컨트롤러를 위한 전원 공급장치는 제1다이오드(D1)와, 제2다이오드(D2), 트랜지스터(Q), 제너다이오드(ZD), 콘덴서(C) 및 저항(R1)(R2)으로 이루어진다.As can be seen in FIG. 1, a power supply for an internal controller of a DC / DC converter according to the present invention includes a first diode D1, a second diode D2, a transistor Q, and a zener diode ZD. , A capacitor (C) and a resistor (R1) (R2).
제1다이오드(D1)는 14V 전원 시스템에 순방향으로 연결되고, 제2다이오드(D2)는 42V 전원에 순방향으로 연결된다.The first diode D1 is forward connected to the 14V power supply system, and the second diode D2 is forward connected to the 42V power supply.
트랜지스터(Q)는 콜렉터 단자에 42V 전원 시스템의 출력단자가 직접 연결되고, 에미터 단자는 상기 제2다이오드(D2)의 애노드 단자에 연결된다.Transistor Q is directly connected to the output terminal of the 42V power system to the collector terminal, and the emitter terminal is connected to the anode terminal of the second diode D2.
제너다이오드(ZD)는 애노드 단자가 크라운드로 연결되고, 캐소드 단자가 상기 트랜지스터(Q)의 베이스 단자에 연결되어 상기 트랜지스터(Q)의 스위칭에 필요한 기준 전압을 설정한다.Zener diode ZD has an anode terminal connected to the crown and a cathode terminal connected to the base terminal of the transistor Q to set a reference voltage required for switching of the transistor Q.
콘덴서(C)는 상기 트랜지스터(Q)의 에미터 단자와 제너다이오드(ZD)의 애노드 단자 사이에 병렬로 연결되어 제2다이오드(D2)의 입력단 전압을 평활한다.The capacitor C is connected in parallel between the emitter terminal of the transistor Q and the anode terminal of the zener diode ZD to smooth the voltage at the input terminal of the second diode D2.
저항(R1)은 상기 트랜지스터(Q)의 베이스 단자와 콜렉터 단자의 사이에 병렬로 연결되고, 저항(R2)은 상기 트랜지스터(Q)의 에미터 단자와 제너다이드(ZD)의 애노드 단자에 병렬로 연결된다.The resistor R1 is connected in parallel between the base terminal of the transistor Q and the collector terminal, and the resistor R2 is connected in parallel to the emitter terminal of the transistor Q and the anode terminal of the zeneride ZD. Leads to.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전원 공급장치의 동작은 다음과 같이 실행된다.The operation of the power supply apparatus according to the present invention having the configuration as described above is performed as follows.
상기한 구성에서 14V 전원 시스템의 전원은 DC/DC 컨버터의 콘트롤러 및 IC 소자에서 동작 전원으로 그대로 사용되므로, 이에 대한 설명은 생략한다.In the above configuration, since the power of the 14V power system is used as an operating power source in the controller and the IC element of the DC / DC converter, description thereof will be omitted.
42V 전원 시스템은 전압도 높고, 전압 변동이 크므로 DC/DC 컨버터의 콘트롤러 및 IC 소자에서 동작 전원으로 사용하기에는 부적합하므로 낮게 다운하여야 한다.The 42V power supply system has high voltage and high voltage fluctuations, making it unsuitable for use as an operating power supply for controllers and IC devices in DC / DC converters.
그러므로, 42V 전원 시스템에서 공급되는 전원은 제너다이오드(ZD)로 설정된 전압이 기준전압이 된다.Therefore, the voltage supplied to the zener diode ZD becomes the reference voltage for the power supplied from the 42V power supply system.
이때, 트랜지스터(Q)의 에미터 단자에서 출력되어 제2다이오드(D2)의 애노드 단자에 입력되는 전압이 줄어들면 트랜지스터(Q)의 베이스 단자와 에미터 단자간의 전압차가 커져 트랜지스터(Q)의 베이스 단자와 에미터 단자간의 전압차가 커져 트랜지스터(Q)의 콜렉터 단자와 에미터 단자간의 전류량이 증가하여 트랜지스터(Q)의 에미터 단자에서 출력되는 전압이 상승된다.At this time, when the voltage output from the emitter terminal of the transistor Q and input to the anode terminal of the second diode D2 decreases, the voltage difference between the base terminal of the transistor Q and the emitter terminal increases, thereby increasing the base of the transistor Q. The voltage difference between the terminal and the emitter terminal is increased to increase the amount of current between the collector terminal of the transistor Q and the emitter terminal, thereby increasing the voltage output from the emitter terminal of the transistor Q.
또한, 트랜지스터(Q)의 에미터 단자에서 출력되어 제2다이오드(D2)의 애노드 단자에 입력되는 전압이 증가하게 되면 트랜지스터(Q)의 베이스 단자와 에미터 단자간의 전압차가 작아져 트랜지스터(Q)의 콜렉터 단자와 에미터 단자간의 전류량이 작아져 트랜지스터(Q)의 에미터 단자에서 출력되는 전압은 다운된다.In addition, when the voltage output from the emitter terminal of the transistor Q and input to the anode terminal of the second diode D2 increases, the voltage difference between the base terminal and the emitter terminal of the transistor Q decreases, thereby decreasing the transistor Q. The amount of current between the collector terminal and the emitter terminal of U decreases, and the voltage output from the emitter terminal of the transistor Q decreases.
상기한 동작이 제너다이오드(ZD)로 설정되는 기준값에 의해 반복된에 따라 제2다이오드(D2)의 애노드 단자에 입력되는 전압은 일정한 전압으로 유지된다.As the above operation is repeated by the reference value set to the zener diode ZD, the voltage input to the anode terminal of the second diode D2 is maintained at a constant voltage.
이때, 출력 전압은 14V 전원 시스템의 출력 보다 높게 설정하여 고용량을 충전하고 있는 42V 전원 시스템의 전원을 활용하도록 하기 위함이다.At this time, the output voltage is set to be higher than the output of the 14V power system to utilize the power of the 42V power system charging a high capacity.
이때, 14V 전원 시스템에 순방향으로 연결되는 제1다이오드(D1) 및 42V 전원 시스템에 순방향으로 연결되는 제2다이오드(D2)는 두 개의 입력 전압중에서 큰 전압에 대하여 출력한다.At this time, the first diode D1 connected to the 14V power supply system in the forward direction and the second diode D2 connected to the 42V power supply system in the forward direction output a large voltage among two input voltages.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 42V 전원 시스템을 적용하는 차량에서 DC/DC 컨버터의 내부 컨트롤러를 위한 전원 장치를 소형화로 구현하여 안정된 동작이 수행되도록 함으로써, DC/DC 컨버터의 경량화를 제공한다.As described above, the present invention provides a lightweight DC / DC converter by implementing a stable operation by miniaturizing a power supply device for an internal controller of the DC / DC converter in a vehicle employing a 42V power system.
도 1은 본 발명에 따른 DC/DC 컨버터의 내부 컨트롤러를 위한 전원 공급장치에 대한 구성도.1 is a block diagram of a power supply for the internal controller of the DC / DC converter according to the present invention.
도 2는 종래의 DC/DC 컨버터의 내부 컨트롤러를 위한 전원 공급장치에 대한 구성도.2 is a block diagram of a power supply for an internal controller of a conventional DC / DC converter.
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