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KR101688790B1 - Double step-down dc-dc converter and control method thereof - Google Patents

Double step-down dc-dc converter and control method thereof Download PDF

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KR101688790B1
KR101688790B1 KR1020150090242A KR20150090242A KR101688790B1 KR 101688790 B1 KR101688790 B1 KR 101688790B1 KR 1020150090242 A KR1020150090242 A KR 1020150090242A KR 20150090242 A KR20150090242 A KR 20150090242A KR 101688790 B1 KR101688790 B1 KR 101688790B1
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KR
South Korea
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switch
leg
bridge circuit
full bridge
voltage
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차헌녕
김수한
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경북대학교 산학협력단
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
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    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33584—Bidirectional converters
    • H02M2001/0048—

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

Abstract

제1 풀 브릿지 회로를 포함하는 일차측 회로와 제2 풀 브릿지 회로를 포함하는 이차측 회로 사이에서 전압 변환을 수행하는 이중 강압형 DC-DC 컨버터에 있어서, 상기 일차측 회로에 포함되는 일차측 권선과 상기 이차측 회로에 포함되는 이차측 권선을 포함하여 전압 변환을 수행하는 변압기; 상기 일차측 회로에 전압을 공급하는 입력 전원에 드레인 단자가 연결되고, 상기 제1 풀 브릿지 회로에 소스 단자가 연결되는 제1 스위치; 병렬로 연결된 제1 레그 및 제2 레그를 포함하고, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 상측 접점이 상기 제1 스위치의 소스 단자와 연결되고, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 하측 접점은 상기 입력 전원과 연결되며, 상기 제1 레그에는 이중 강압 커패시터 및 제3 스위치가 마련되고, 상기 제2 레그에는 제2 스위치 및 제4 스위치가 마련되며, 상기 이중 강압 커패시터와 상기 제3 스위치 사이의 제1 노드와 상기 제2 스위치와 상기 제4 스위치 사이의 제2 노드를 연결하는 입력 전압선에는 누설 인덕터가 마련되고 상기 일차측 권선과 연결되는 제1 풀 브릿지 회로; 및 병렬로 연결된 제3 레그 및 제4 레그를 포함하고, 상기 제3 레그 및 상기 제4 레그를 연결하는 출력 전압선은 상기 이차측 권선과 연결되어 상기 일차측 권선으로부터 유도되는 전압을 공급받아 출력 부하로 전달하는 제2 풀 브릿지 회로를 포함하는 이중 강압형 DC-DC 컨버터를 제공한다.A dual step down DC-DC converter for performing voltage conversion between a primary side circuit including a first full bridge circuit and a secondary side circuit including a second full bridge circuit, characterized in that the primary side winding And a secondary side winding included in the secondary side circuit to perform voltage conversion; A first switch having a drain terminal connected to an input power source for supplying a voltage to the primary side circuit and a source terminal connected to the first full bridge circuit; Wherein an upper contact of the first leg and the second leg is connected to a source terminal of the first switch and a lower contact of the first leg and the second leg is connected to a source terminal of the first switch, A second switch and a fourth switch are provided in the second leg, and the double-step-down capacitor and the third switch are provided in the first leg, the double-step-down capacitor and the third switch are provided in the first leg, A first full bridge circuit having a leakage inductor and connected to the primary side winding, the input voltage line connecting a first node of the first switch and a second node between the second switch and the fourth switch; And an output voltage line connecting the third leg and the fourth leg is connected to the secondary side winding to receive a voltage induced from the primary side winding, And a second full-bridge circuit for transmitting the DC voltage to the DC-DC converter.

Description

이중 강압형 DC-DC 컨버터 및 그 구동방법{DOUBLE STEP-DOWN DC-DC CONVERTER AND CONTROL METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a double step-down DC-DC converter,

본 발명은 이중 강압형 DC-DC 컨버터 및 그 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 DAB(Dual Active Bridge) 회로 기반의 이중 강압형 DC-DC 컨버터 및 그 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dual step-down DC-DC converter and a method of driving the same. More particularly, the present invention relates to a dual step-down DC-DC converter based on a DAB (Dual Active Bridge) circuit and a driving method thereof.

자동차 산업, 에너지 저장 장치 등의 전력 전자 분야에서 에너지의 고승압, 강압 또는 절연을 위해 DC-DC 컨버터가 사용되고 있다.BACKGROUND ART DC-DC converters are used for high voltage boosting, step-down, or insulation of energy in the power electronics field such as the automobile industry and energy storage devices.

DC-DC 컨버터는 전압 승압 또는 강압, 양방향 전압 전달, 절연 등을 실현시키기 위해 하프 브릿지 회로, 공진 회로 또는 듀얼 액티브 브릿지 회로에 기반하여 마련될 수 있다. The DC-DC converter may be based on a half bridge circuit, a resonant circuit, or a dual active bridge circuit to realize voltage step-up or step-down, bi-directional voltage transfer,

특히, 하프 브릿지 회로 기반의 DC-DC 컨버터는 간단하게 마련할 수 있으며 변압기의 포화 문제도 없어 가장 널리 사용되고 있다. 그러나, 하프 브릿지 회로 기반의 DC-DC 컨버터는 소프트 스위칭이 불가능하며, 하프 브릿지 회로에 마련된 스위치에서 높은 전압 스트레스가 발생할 수 있다.In particular, a half bridge circuit based DC-DC converter can be provided easily and is most widely used because there is no problem of saturation of the transformer. However, half-bridge circuit-based DC-DC converters are not capable of soft switching, and high voltage stress may occur in a switch provided in a half bridge circuit.

이에, 스위치의 전압 스트레스를 경감시켜 보다 효율적인 DC-DC 컨버터를 제공하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다.Therefore, much research has been conducted to provide a more efficient DC-DC converter by reducing the voltage stress of the switch.

본 발명의 일측면은 이중 강압형 DC-DC 컨버터 및 그 구동방법에 관한 것으로, 듀얼 액티브 브릿지(DAB) 회로에 포함된 커패시터에 의한 이중 강압을 기반으로 스위치의 전압 스트레스를 줄일 수 있는 이중 강압형 DC-DC 컨버터 및 그 구동방법을 제공한다.One aspect of the present invention relates to a dual step-down DC-DC converter and a method of driving the same. The dual step-down DC-DC converter includes a dual active bridge (DAB) circuit, A DC-DC converter and a driving method thereof are provided.

본 발명의 일측면은 제1 풀 브릿지 회로를 포함하는 일차측 회로와 제2 풀 브릿지 회로를 포함하는 이차측 회로 사이에서 전압 변환을 수행하는 이중 강압형 DC-DC 컨버터에 있어서, 상기 일차측 회로에 포함되는 일차측 권선과 상기 이차측 회로에 포함되는 이차측 권선을 포함하여 전압 변환을 수행하는 변압기; 상기 일차측 회로에 전압을 공급하는 입력 전원에 드레인 단자가 연결되고, 상기 제1 풀 브릿지 회로에 소스 단자가 연결되는 제1 스위치; 병렬로 연결된 제1 레그 및 제2 레그를 포함하고, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 상측 접점이 상기 제1 스위치의 소스 단자와 연결되고, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 하측 접점은 상기 입력 전원과 연결되며, 상기 제1 레그에는 이중 강압 커패시터 및 제3 스위치가 마련되고, 상기 제2 레그에는 제2 스위치 및 제4 스위치가 마련되며, 상기 이중 강압 커패시터와 상기 제3 스위치 사이의 제1 노드와 상기 제2 스위치와 상기 제4 스위치 사이의 제2 노드를 연결하는 입력 전압선에는 누설 인덕터가 마련되고 상기 일차측 권선과 연결되는 제1 풀 브릿지 회로; 및 병렬로 연결된 제3 레그 및 제4 레그를 포함하고, 상기 제3 레그 및 상기 제4 레그를 연결하는 출력 전압선은 상기 이차측 권선과 연결되어 상기 일차측 권선으로부터 유도되는 전압을 공급받아 출력 부하로 전달하는 제2 풀 브릿지 회로를 포함한다.One aspect of the present invention is a dual step-down DC-DC converter for performing voltage conversion between a primary side circuit including a first full bridge circuit and a secondary side circuit including a second full bridge circuit, A transformer for performing voltage conversion including a primary side winding included in the secondary side circuit and a secondary side winding included in the secondary side circuit; A first switch having a drain terminal connected to an input power source for supplying a voltage to the primary side circuit and a source terminal connected to the first full bridge circuit; Wherein an upper contact of the first leg and the second leg is connected to a source terminal of the first switch and a lower contact of the first leg and the second leg is connected to a source terminal of the first switch, A second switch and a fourth switch are provided in the second leg, and the double-step-down capacitor and the third switch are provided in the first leg, the double-step-down capacitor and the third switch are provided in the first leg, A first full bridge circuit having a leakage inductor and connected to the primary side winding, the input voltage line connecting a first node of the first switch and a second node between the second switch and the fourth switch; And an output voltage line connecting the third leg and the fourth leg is connected to the secondary side winding to receive a voltage induced from the primary side winding, To the second full bridge circuit.

한편, 상기 제1 풀 브릿지 회로는, 상기 제1 레그의 상측에 마련되는 상기 이중 강압 커패시터의 일단은 상기 제1 스위치의 소스 단자와 연결되고, 상기 제1 레그의 하측에 마련되는 상기 제3 스위치의 드레인 단자는 상기 이중 강압 커패시터의 타단과 연결되고, 상기 제3 스위치의 소스 단자는 상기 입력 전원과 연결되며, 상기 제2 레그의 상측에 마련되는 상기 제2 스위치의 드레인 단자는 상기 제1 스위치의 소스 단자와 연결되고, 상기 제2 스위치의 소스 단자는 상기 제2 레그의 하측에 마련되는 상기 제4 스위치의 드레인 단자와 연결되며, 상기 제4 스위치의 소스 단자는 상기 입력 전원과 연결될 수 있다.In the first full bridge circuit, one end of the double step-down capacitor provided on the upper side of the first leg is connected to the source terminal of the first switch, the third switch provided on the lower side of the first leg, The drain terminal of the second switch is connected to the other terminal of the double step-down capacitor, the source terminal of the third switch is connected to the input power source, and the drain terminal of the second switch provided above the second leg is connected to the first switch A source terminal of the second switch is connected to a drain terminal of the fourth switch provided below the second leg and a source terminal of the fourth switch is connected to the input power source .

또한, 상기 제2 풀 브릿지 회로는, 병렬로 연결된 제3 레그 및 제4 레그를 포함하고, 상기 제3 레그 및 상기 제4 레그의 상측 접점 및 하측 접점은 상기 출력 부하와 연결되고, 상기 제3레그에는 제5 스위치 및 제7 스위치가 마련되고, 상기 제4 레그에는 제6 스위치 및 제8 스위치가 마련되며, 상기 제5 스위치와 상기 제7 스위치 사이의 제5 노드와 상기 제6 스위치와 상기 제8 스위치 사이의 제6 노드를 연결하는 출력 전압선은 상기 이차측 권선과 연결되는 제2 풀 브릿지 회로를 포함할 수 있다.The second full bridge circuit includes a third leg and a fourth leg connected in parallel, wherein the upper contact and the lower contact of the third leg and the fourth leg are connected to the output load, The fifth switch and the seventh switch are provided in the leg, the fourth switch is provided with the sixth switch and the eighth switch, the fifth node between the fifth switch and the seventh switch, the sixth switch, And an output voltage line connecting a sixth node between the eighth switches may include a second full bridge circuit coupled to the secondary side winding.

또한, 상기 제2 풀 브릿지 회로는, 상기 제3 레그의 상측에 마련되는 상기 제5 스위치의 드레인 단자는 상기 출력 부하와 연결되고, 상기 제5 스위치의 소스 단자는 상기 제3 레그의 하측에 마련되는 상기 제7 스위치의 드레인 단자와 연결되고, 상기 제7 스위치의 소스 단자는 상기 출력 부하와 연결되며, 상기 제4 레그의 상측에 마련되는 상기 제6 스위치의 드레인 단자는 상기 출력 부하와 연결되고, 상기 제6 스위치의 소스 단자는 상기 제4 레그의 하측에 마련되는 상기 제8 스위치의 드레인 단자와 연결되고, 상기 제8 스위치의 소스 단자는 상기 출력 부하와 연결될 수 있다.Further, in the second full bridge circuit, a drain terminal of the fifth switch provided on the upper side of the third leg is connected to the output load, and a source terminal of the fifth switch is provided on the lower side of the third leg The source terminal of the seventh switch is connected to the output load, the drain terminal of the sixth switch provided on the upper side of the fourth leg is connected to the output load, A source terminal of the sixth switch is connected to a drain terminal of the eighth switch provided below the fourth leg, and a source terminal of the eighth switch is connected to the output load.

또한, 상기 제1 스위치, 상기 제1 풀 브릿지 회로에 마련되는 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치는 각각 커패시터 및 다이오드가 병렬로 연결될 수 있다.The first switch, the second switch provided to the first full bridge circuit, the third switch and the fourth switch may be connected in parallel with a capacitor and a diode, respectively.

또한, 상기 제2 풀 브릿지 회로에 마련되는 제5 스위치, 제6 스위치, 제7 스위치 및 제8 스위치는 각각 커패시터 및 다이오드가 병렬로 연결될 수 있다.The fifth switch, the sixth switch, the seventh switch and the eighth switch provided in the second full bridge circuit may be connected in parallel with a capacitor and a diode, respectively.

또한, 상기 제1 풀 브릿지 회로의 상기 제1 레그와 상기 제2 레그 사이에서 전압 또는 전류는 180도의 위상차를 가질 수 있다.In addition, the voltage or current between the first leg and the second leg of the first full bridge circuit may have a phase difference of 180 degrees.

또한, 상기 제2 풀 브릿지 회로의 상기 제3 레그와 상기 제4 레그 사이에서 전압 또는 전류는 180도의 위상차를 가질 수 있다.Further, the voltage or current between the third leg and the fourth leg of the second full bridge circuit may have a phase difference of 180 degrees.

또한, 상기 일차측 권선에는 상기 입력전원으로부터 공급되는 전압이 상기 이중 강압 커패시터에 의해 강압되어 걸릴 수 있다.In addition, a voltage supplied from the input power source can be pulled down by the double step-down capacitor to the primary side winding.

또한, 상기 제1 스위치 내지 상기 제8 스위치의 턴 온 또는 턴 오프에 따라 상기 일차측 권선으로부터 상기 이차측 권선으로 에너지가 전달되거나, 반대 방향으로 에너지가 전달될 수 있다.In addition, energy may be transferred from the primary side winding to the secondary side winding according to the turn-on or turn-off of the first switch to the eighth switch, or energy may be transmitted in the opposite direction.

한편, 본 발명의 다른 측면은 제1 풀 브릿지 회로를 포함하는 일차측 회로와 제2 풀 브릿지 회로를 포함하는 이차측 회로 사이에서 전압 변환을 수행하는 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 구동방법에 있어서, 입력 전원으로부터 상기 일차측 회로에 제1 전압을 입력받고, 복수의 동작 모드를 기반으로 상기 제1 전압을 제2 전압으로 변환하여 상기 이차측 회로로 전달하되, 상기 이중 강압형 DC-DC 컨버터는, 상기 일차측 회로에 포함되는 일차측 권선과 상기 이차측 회로에 포함되는 이차측 권선을 포함하여 전압 변환을 수행하는 변압기; 상기 일차측 회로에 전압을 공급하는 입력 전원에 드레인 단자가 연결되고, 상기 제1 풀 브릿지 회로에 소스 단자가 연결되는 제1 스위치; 병렬로 연결된 제1 레그 및 제2 레그를 포함하고, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 상측 접점은 상기 제1 스위치의 소스 단자와 연결되고, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 하측 접점은 상기 입력 전원과 연결되며, 상기 제1 레그에는 이중 강압 커패시터 및 제3 스위치가 마련되고, 상기 제2 레그에는 제2 스위치 및 제4 스위치가 마련되며, 상기 이중 강압 커패시터와 상기 제3 스위치 사이의 제1 노드와 상기 제2 스위치와 상기 제4 스위치 사이의 제2 노드를 연결하는 입력 전압선에는 누설 인덕터가 마련되고 상기 일차측 권선과 연결되는 제1 풀 브릿지 회로; 및 병렬로 연결된 제3 레그 및 제4 레그를 포함하고, 상기 제3 레그 및 상기 제4 레그를 연결하는 출력 전압선은 상기 이차측 권선과 연결되어 상기 일차측 권선으로부터 유도되는 전압을 공급받아 출력 부하로 전달하는 제2 풀 브릿지 회로를 포함한다.Another aspect of the present invention is a method of driving a dual step-down DC-DC converter for performing voltage conversion between a primary side circuit including a first full bridge circuit and a secondary side circuit including a second full bridge circuit And a second step-down DC / DC converter that receives the first voltage from the input power source, converts the first voltage to a second voltage based on the plurality of operation modes, and transmits the second voltage to the secondary side circuit, A transformer including a primary side winding included in the primary side circuit and a secondary side winding included in the secondary side circuit to perform voltage conversion; A first switch having a drain terminal connected to an input power source for supplying a voltage to the primary side circuit and a source terminal connected to the first full bridge circuit; And an upper contact of the first leg and the second leg is connected to a source terminal of the first switch and a lower contact of the first leg and the second leg is connected to a source terminal of the first switch, A second switch and a fourth switch are provided in the second leg, and the double-step-down capacitor and the third switch are provided in the first leg, the double-step-down capacitor and the third switch are provided in the first leg, A first full bridge circuit having a leakage inductor and connected to the primary side winding, the input voltage line connecting a first node of the first switch and a second node between the second switch and the fourth switch; And an output voltage line connecting the third leg and the fourth leg is connected to the secondary side winding to receive a voltage induced from the primary side winding, To the second full bridge circuit.

한편, 상기 제1 풀 브릿지 회로는, 상기 제1 레그의 상측에 마련되는 상기 이중 강압 커패시터의 일단은 상기 제1 스위치의 소스 단자와 연결되고, 상기 제1 레그의 하측에 마련되는 상기 제3 스위치의 드레인 단자는 상기 이중 강압 커패시터의 타단과 연결되고, 상기 제3 스위치의 소스 단자는 상기 입력 전원과 연결되며, 상기 제2 레그의 상측에 마련되는 상기 제2 스위치의 드레인 단자는 상기 제1 스위치의 소스 단자와 연결되고, 상기 제2 스위치의 소스 단자는 상기 제2 레그의 하측에 마련되는 상기 제4 스위치의 드레인 단자와 연결되며, 상기 제4 스위치의 소스 단자는 상기 입력 전원과 연결될 수 있다.In the first full bridge circuit, one end of the double step-down capacitor provided on the upper side of the first leg is connected to the source terminal of the first switch, the third switch provided on the lower side of the first leg, The drain terminal of the second switch is connected to the other terminal of the double step-down capacitor, the source terminal of the third switch is connected to the input power source, and the drain terminal of the second switch provided above the second leg is connected to the first switch A source terminal of the second switch is connected to a drain terminal of the fourth switch provided below the second leg and a source terminal of the fourth switch is connected to the input power source .

또한, 상기 제2 풀 브릿지 회로는, 병렬로 연결된 제3 레그 및 제4 레그를 포함하고, 상기 제3 레그 및 상기 제4 레그의 상측 접점 및 하측 접점은 상기 출력 부하와 연결되고, 상기 제3레그에는 제5 스위치 및 제7 스위치가 마련되고, 상기 제4 레그에는 제6 스위치 및 제8 스위치가 마련되며, 상기 제5 스위치와 상기 제7 스위치 사이의 제5 노드와 상기 제6 스위치와 상기 제8 스위치 사이의 제6 노드를 연결하는 출력 전압선은 상기 이차측 권선과 연결되는 제2 풀 브릿지 회로를 포함할 수 있다.The second full bridge circuit includes a third leg and a fourth leg connected in parallel, wherein the upper contact and the lower contact of the third leg and the fourth leg are connected to the output load, The fifth switch and the seventh switch are provided in the leg, the fourth switch is provided with the sixth switch and the eighth switch, the fifth node between the fifth switch and the seventh switch, the sixth switch, And an output voltage line connecting a sixth node between the eighth switches may include a second full bridge circuit coupled to the secondary side winding.

또한, 상기 제2 풀 브릿지 회로는, 상기 제3 레그의 상측에 마련되는 상기 제5 스위치의 드레인 단자는 상기 출력 부하와 연결되고, 상기 제5 스위치의 소스 단자는 상기 제3 레그의 하측에 마련되는 상기 제7 스위치의 드레인 단자와 연결되고, 상기 제7 스위치의 소스 단자는 상기 출력 부하와 연결되며, 상기 제4 레그의 상측에 마련되는 상기 제6 스위치의 드레인 단자는 상기 출력 부하와 연결되고, 상기 제6 스위치의 소스 단자는 상기 제4 레그의 하측에 마련되는 상기 제8 스위치의 드레인 단자와 연결되고, 상기 제8 스위치의 소스 단자는 상기 출력 부하와 연결될 수 있다.Further, in the second full bridge circuit, a drain terminal of the fifth switch provided on the upper side of the third leg is connected to the output load, and a source terminal of the fifth switch is provided on the lower side of the third leg The source terminal of the seventh switch is connected to the output load, the drain terminal of the sixth switch provided on the upper side of the fourth leg is connected to the output load, A source terminal of the sixth switch is connected to a drain terminal of the eighth switch provided below the fourth leg, and a source terminal of the eighth switch is connected to the output load.

또한, 상기 제1 스위치, 상기 제1 풀 브릿지 회로에 마련되는 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치는 각각 커패시터 및 다이오드가 병렬로 연결될 수 있다.The first switch, the second switch provided to the first full bridge circuit, the third switch and the fourth switch may be connected in parallel with a capacitor and a diode, respectively.

또한, 상기 제2 풀 브릿지 회로에 마련되는 제5 스위치, 제6 스위치, 제7 스위치 및 제8 스위치는 각각 커패시터 및 다이오드가 병렬로 연결될 수 있다.The fifth switch, the sixth switch, the seventh switch and the eighth switch provided in the second full bridge circuit may be connected in parallel with a capacitor and a diode, respectively.

또한, 상기 제1 풀 브릿지 회로의 상기 제1 레그와 상기 제2 레그 사이에서 전압 또는 전류는 180도의 위상차를 가질 수 있다.In addition, the voltage or current between the first leg and the second leg of the first full bridge circuit may have a phase difference of 180 degrees.

또한, 상기 제2 풀 브릿지 회로의 상기 제3 레그와 상기 제4 레그 사이에서 전압 또는 전류는 180도의 위상차를 가질 수 있다.Further, the voltage or current between the third leg and the fourth leg of the second full bridge circuit may have a phase difference of 180 degrees.

또한, 상기 일차측 권선에는 상기 입력전원으로부터 공급되는 전압이 상기 이중 강압 커패시터에 의해 강압되어 걸릴 수 있다.In addition, a voltage supplied from the input power source can be pulled down by the double step-down capacitor to the primary side winding.

또한, 상기 제1 스위치 내지 상기 제8 스위치의 턴 온 또는 턴 오프에 따라 상기 일차측 권선으로부터 상기 이차측 권선으로 에너지가 전달되거나, 반대 방향으로 에너지가 전달될 수 있다.In addition, energy may be transferred from the primary side winding to the secondary side winding according to the turn-on or turn-off of the first switch to the eighth switch, or energy may be transmitted in the opposite direction.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 커패시터가 추가된 듀얼 액티브 브릿지(DAB) 회로 기반의 이중 강압형 DC-DC 컨버터를 제공함으로써, 양방향 전력전달이 가능하고, 스위치의 전압 스트레스를 줄일 수 있으며, 트랜스포머의 코어 손실을 방지할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a dual step-down DC-DC converter based on a dual active bridge (DAB) circuit to which a capacitor is added, so that bidirectional power transfer is possible, voltage stress of the switch can be reduced, The core loss of the transformer can be prevented.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 회로도이다.
도 2 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 제1 동작모드 내지 제12 동작모드를 나타낸 개념도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 소자에 흐르는 전류 또는 소자에 걸리는 전압에 대한 그래프이다.1 is a circuit diagram of a dual step-down DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2 to 13 are conceptual diagrams illustrating first to twelfth operation modes of the dual step-down DC-DC converter according to the embodiment of the present invention.
14 is a graph showing a current flowing through a device or a voltage applied to the device of the dual step-down DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a dual step-down DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 강압형 DC-DC 컨버터는 변압기를 중심으로 일차측 회로와 이차측 회로가 전기적으로 절연된 절연형 컨버터로서, 일차측 회로는 제1 풀 브릿지 회로(100)를 포함할 수 있으며, 이차측 회로는 제2 풀 브릿지 회로(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a dual step-down DC-DC converter according to an embodiment of the present invention is an isolated converter in which a primary side circuit and a secondary side circuit are electrically insulated from each other around a transformer, Bridge circuit 100 and the secondary side circuit may include a second full bridge circuit 150. [

본 발명의 일 실시예에 따른 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 일차측 회로에는 직류 전원을 공급하는 입력 전원(Vin)과 제1 스위치(110)가 직렬로 연결되고, 제1 스위치(110)와 제1 풀 브릿지 회로(100)가 직렬로 연결되며, 제1 풀 브릿지 회로(100)의 출력단에는 누설 인덕터(120)와 일차측 권선(109)이 연결될 수 있다.In the primary side circuit of the dual step-down DC-DC converter according to an embodiment of the present invention, a first switch 110 and a first switch 110 are connected in series to an input power source (V in ) And a first full bridge circuit 100 are connected in series. A leakage inductor 120 and a primary winding 109 may be connected to an output terminal of the first full bridge circuit 100.

제1 풀 브릿지 회로(100)는 병렬로 연결된 제1 레그(103)와 제2 레그(106) 및 제1 레그(103)와 제2 레그(106)를 연결하는 입력 전압선(102)을 포함할 수 있다. 제1 레그(103)의 상측(high side)에는 이중 강압 커패시터(111)가 마련되고, 제1 레그(103)의 하측(low side)에는 제3 스위치(113)가 마련될 수 있으며, 제2 레그(106)의 상측(high side)에는 제2 스위치(112)가 마련되고 제2 레그(106)의 하측(low side)에는 제4 스위치(114)가 마련될 수 있다. 입력 전압선(102)은 이중 강압 커패시터(111)와 제3 스위치(113) 사이의 제1 노드(a)와 제2 스위치(112)와 제4 스위치(114) 사이의 제2 노드(b)를 연결할 수 있으며, 입력 전압선(102) 상에는 누설 인덕터(120) 및 일차측 권선(109)이 마련될 수 있다.The first full bridge circuit 100 includes a first leg 103 and a second leg 106 connected in parallel and an input voltage line 102 connecting the first leg 103 and the second leg 106 . A double step-down capacitor 111 is provided on the high side of the first leg 103. A third switch 113 may be provided on the low side of the first leg 103, A second switch 112 may be provided on the high side of the leg 106 and a fourth switch 114 may be provided on the low side of the second leg 106. The input voltage line 102 is connected between the first node a between the double step-down capacitor 111 and the third switch 113 and the second node b between the second switch 112 and the fourth switch 114 And a leakage inductor 120 and a primary winding 109 may be provided on the input voltage line 102.

이때, 상기 제1 스위치(110) 내지 제4 스위치(114)로는 BJT, JFET, MESFET, MOS 트랜지스터 등이 사용될 수 있는데, 그 중 MOS 트랜지스터가 주로 사용될 수 있다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 제1 스위치(110) 내지 제4 스위치(114)가 MOS 트랜지스터로 마련된 것을 예로 들어 설명한다.A BJT, a JFET, a MESFET, a MOS transistor, or the like may be used as the first switch 110 to the fourth switch 114, among which MOS transistors may be mainly used. Accordingly, in the following description, it is assumed that the first switch 110 to the fourth switch 114 are MOS transistors.

또한, 제1 스위치(110) 내지 제4 스위치(114)에는 제1 다이오드(DS11)내지 제4 다이오드(DS14) 및 제1 커패시터(CS11) 내지 제4 커패시터(CS14)가 병렬로 연결되어 부가될 수 있다. 일예로, 제1 스위치(110)의 드레인 단자는 제1 다이오드(DS11)의 캐소드 및 제1 커패시터(CS11)의 일단과 병렬 연결되고, 제1 스위치(110)의 소스 단자는 제1 다이오드(DS11)의 애노드 및 제1 커패시터(CS11)의 타단과 병렬 연결될 수 있다.The first to fourth diodes D S11 to D S14 and the first to fourth capacitors Cs11 to Cs14 are connected in parallel to the first to fourth switches 110 to 114 Can be connected and added. For example, the drain terminal of the first switch 110 is connected in parallel with the cathode of the first diode D S11 and one end of the first capacitor C S11 , and the source terminal of the first switch 110 is connected to the first diode May be connected in parallel with the anode of the first capacitor (D S11 ) and the other end of the first capacitor (C S11 ).

구체적으로는, 제1 풀 브릿지 회로(100)의 병렬로 연결된 제1 레그(103)와 제2 레그(106)의 상측(high side) 접점을 제3 노드(c)라 가정하고, 제1 레그(103)와 제2 레그(106)의 하측(low side) 접점을 제4 노드(d)라 가정하면, 제1 스위치(110)의 드레인 단자는 입력 전원(Vin)과 연결되고, 제1 스위치(110)의 소스 단자는 제3 노드(c)와 연결될 수 있다. 제4 노드(d) 또한 입력 전원(Vin)과 연결될 수 있다.Specifically, assuming that the first side 103 and the high side side contact of the first full bridge circuit 100 connected in parallel to each other are referred to as a third node c, The drain terminal of the first switch 110 is connected to the input power source V in and the first terminal 110 of the first switch 110 is connected to the drain terminal of the first switch 110. [ The source terminal of the switch 110 may be coupled to the third node c. The fourth node d may also be connected to the input power supply V in .

제1 레그(103)의 상측(high side)에는 이중 강압 커패시터(111)의 일단이 제3 노드(c)와 연결되고, 이중 강압 커패시터(111)의 타단은 제1 레그(103)의 하측(low side)에 마련된 제3 스위치(113)의 드레인 단자와 연결될 수 있다. 제1 레그(103)의 하측(low side)에 마련된 제3 스위치(113)의 소스 단자는 제4 노드(d)와 연결될 수 있다. One end of the double step-down capacitor 111 is connected to the third node c at the high side of the first leg 103 and the other end of the double step-down capacitor 111 is connected to the lower end of the first leg 103 and the drain terminal of the third switch 113 provided on the low side. The source terminal of the third switch 113 provided on the lower side of the first leg 103 may be connected to the fourth node d.

제2 레그(106)의 상측(high side)에는 제2 스위치(112)의 드레인 단자가 제3 노드(c)와 연결되고, 제2 스위치(112)의 소스 단자는 제2 레그(106)의 하측(low side)에 마련된 제4 스위치(114)의 드레인 단자와 연결되어 마련될 수 있으며, 제2 레그(106)의 하측(low side)에는 제4 스위치(114)의 소스 단자가 제4 노드(d)와 연결되어 마련될 수 있다.The drain terminal of the second switch 112 is connected to the third node c and the source terminal of the second switch 112 is connected to the drain terminal of the second leg 106 on the high side of the second leg 106 The source terminal of the fourth switch 114 may be connected to the drain terminal of the fourth switch 114 provided on the low side and the source terminal of the fourth switch 114 may be provided on the low side of the second leg 106, (d).

여기에서, 제1 풀 브릿지 회로(100)에 포함된 이중 강압 커패시터(111)는 입력 전압(Vin)에 대하여 이중 강압을 달성할 수 있으며, 제1 스위치(110) 및 제1 풀 브릿지 회로(100)에 마련된 제2 스위치(112) 내지 제4 스위치(114)의 전압 스트레스를 개선하여 보다 낮은 부하 영역에서의 영전압 스위칭 (ZVS: Zero Voltage Switching)이 가능해진다.Here, the double step-down capacitor 111 included in the first full bridge circuit 100 can achieve double step-down with respect to the input voltage V in , and the first switch 110 and the first full bridge circuit The voltage stress of the second switch 112 to the fourth switch 114 provided in the second switch 100 is improved to enable zero voltage switching (ZVS) in a lower load region.

본 발명의 일 실시예에 따른 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 이차측 회로에는 제2 풀 브릿지 회로(150)가 이차측 권선(159)와 연결되어 제2 풀 브릿지 회로(150)에는 일차측 권선(109)으로부터 유도된 전류가 흐를 수 있으며, 제2 풀 브릿지 회로(150)는 출력 커패시터(170) 및 출력 부하(180)를 포함하는 병렬 회로와 직렬로 연결될 수 있다.The second full bridge circuit 150 is connected to the secondary side winding 159 and the second full bridge circuit 150 is connected to the primary side winding 159 in the secondary side circuit of the dual step-down DC-DC converter according to the embodiment of the present invention. The second full bridge circuit 150 may be coupled in series with a parallel circuit including an output capacitor 170 and an output load 180. The output of the second full bridge circuit 150 may be in parallel with the output of the second full bridge circuit 150,

구체적으로는, 제2 풀 브릿지 회로(150)는 병렬로 연결된 제3 레그(153)와 제4 레그(156) 및 제3 레그(153)와 제4 레그(156)를 연결하는 출력 전압선(152)을 포함할 수 있다. 제3 레그(153)의 상측(high side)에는 제5 스위치(161)가 마련되고, 제3 레그(153)의 하측(low side)에는 제7 스위치(163)가 마련될 수 있으며, 제4 레그(156)의 상측(high side)에는 제6 스위치(162)가 마련되고, 제4 레그(156)의 하측(low side)에는 제8 스위치(164)가 마련될 수 있다. 출력 전압선(152)은 제5 스위치(161)와 제7 스위치(163) 사이의 제5 노드(e)와 제6 스위치(162)와 제8 스위치(164) 사이의 제6 노드(f)를 연결하고, 출력 전압선(152) 상에는 이차측 권선(159)이 마련될 수 있다.Specifically, the second full bridge circuit 150 includes a third leg 153 and a fourth leg 156 connected in parallel, and an output voltage line 152 connecting the third leg 153 and the fourth leg 156 ). The fifth switch 161 may be provided on the high side of the third leg 153 and the seventh switch 163 may be provided on the low side of the third leg 153, A sixth switch 162 may be provided on the high side of the leg 156 and an eighth switch 164 may be provided on the low side of the fourth leg 156. The output voltage line 152 is connected between the fifth node e between the fifth switch 161 and the seventh switch 163 and the sixth node f between the sixth switch 162 and the eighth switch 164 And a secondary side winding 159 may be provided on the output voltage line 152.

이때, 상기 제5 스위치(161) 내지 제8 스위치(164)로는 BJT, JFET, MESFET, MOS 트랜지스터 등이 사용될 수 있는데, 그 중 MOS 트랜지스터가 주로 사용될 수 있다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 제5 스위치(161) 내지 제8 스위치(164)가 MOS 트랜지스터로 마련된 것을 예로 들어 설명한다.A BJT, a JFET, a MESFET, a MOS transistor, or the like may be used as the fifth switch 161 to the eighth switch 164, among which MOS transistors may be mainly used. Accordingly, in the following description, it is assumed that the fifth switch 161 to the eighth switch 164 are MOS transistors.

또한, 제5 스위치(161) 내지 제8 스위치(164)에는 제5 다이오드(DS21)내지 제8 다이오드(DS24) 및 제5 커패시터(CS21) 내지 제8 커패시터(CS24)가 병렬로 연결되어 부가될 수 있다. 일예로, 제5 스위치(161)의 드레인 단자는 제5 다이오드(DS21)의 캐소드 및 제5 커패시터(CS21)의 일단과 병렬 연결되고, 제5 스위치(161)의 소스 단자는 제5 다이오드(DS21)의 애노드 및 제5 커패시터(CS21)의 타단과 병렬 연결될 수 있다.A fifth diode D s21 to an eighth diode D S24 and a fifth capacitor C s21 to an eighth capacitor C S24 are connected in parallel to the fifth switch 161 to the eighth switch 164. Can be connected and added. For example, the drain terminal of the fifth switch 161 is connected in parallel to the cathode of the fifth diode D S21 and one end of the fifth capacitor C S21 , and the source terminal of the fifth switch 161 is connected to the fifth diode (D S21 ) and the fifth capacitor (C S21 ).

구체적으로는, 제2 풀 브릿지 회로(150)의 병렬로 연결된 제3 레그(153)와 제4 레그(156)의 상측(high side) 접점을 제7 노드(g)라 가정하고, 제3 레그(153)와 제4 레그(156)의 하측(low side) 접점을 제8 노드(h)라 가정하면, 제3 레그(153)의 상측(high side)에는 제5 스위치(161)의 드레인 단자가 제7 노드(g)와 연결되고, 제5 스위치(161)의 소스 단자는 제3 레그(153)의 하측(low side)에 마련된 제7 스위치(163)의 드레인 단자와 연결되어 마련될 수 있으며, 제3 레그(153)의 하측(low side)에는 제7 스위치(163)의 소스 단자가 제8 노드(h)와 연결되어 마련될 수 있다. Specifically, it is assumed that the high side contact of the third leg 153 and the fourth leg 156 connected in parallel to the second full bridge circuit 150 is the seventh node g, And the low side contact of the fourth leg 153 and the fourth leg 156 is the eighth node h, the drain terminal of the fifth switch 161 is connected to the high side of the third leg 153, And the source terminal of the fifth switch 161 is connected to the drain terminal of the seventh switch 163 provided on the low side of the third leg 153 And the source terminal of the seventh switch 163 is connected to the eighth node h on the low side of the third leg 153. [

또한, 제4 레그(156)의 상측(high side)에는 제6 스위치(162)의 드레인 단자가 제7 노드(g)와 연결되고, 제6 스위치(162)의 소스 단자는 제4 레그(156)의 하측(low side)에 마련된 제8 스위치(164)의 드레인 단자와 연결되어 마련될 수 있으며, 제4 레그(156)의 하측(low side)에는 제8 스위치(164)의 소스 단자가 제8 노드(h)와 연결되어 마련될 수 있다.The drain terminal of the sixth switch 162 is connected to the seventh node g and the source terminal of the sixth switch 162 is connected to the fourth leg 156 on the high side of the fourth leg 156 And the source terminal of the eighth switch 164 is connected to the drain terminal of the eighth switch 164 provided on the low side of the fourth leg 156. On the low side of the fourth leg 156, 8 < / RTI > node h.

제7 노드(f) 및 제8 노드는 병렬로 연결된 출력 커패시터(170) 및 출력 부하(180)와 연결될 수 있다. The seventh node f and the eighth node may be connected to the output capacitor 170 and the output load 180 connected in parallel.

아래의 표 1은 이중 강압형 DC-DC 컨버터에서 사용 가능한 회로 소자의 값 및 입력 전압(Vin), 출력 전압(Vo), 출력 전력(Po), 스위칭 주파수(fs) 권선비(N1:N2) 등을 나타낸다. 표 1의 수치는 하나의 예시로서 다른 회로 소자의 값 및 입력 전압, 출력 전압, 권선비가 사용될 수도 있다.Table 1 below shows the values of circuit elements and input voltage (V in ), output voltage (V o ), output power (P o ), switching frequency (f s ), winding ratio (N 1 : N2) and the like. The values in Table 1 may be used for other circuit elements, for example, input voltage, output voltage, and winding ratio.

Figure 112015061526606-pat00001
Figure 112015061526606-pat00001

이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 강압형 DC-DC 컨버터는 제1 스위치(110) 내지 제8 스위치(164)의 스위칭 동작에 따라 12개의 동작 모드(제1 동작 모드 내지 제12 동작 모드)를 기반으로 동작할 수 있다. 제1 풀 브릿지 회로(100)의 동일한 레그에 위치한 스위치는 서로 상보적으로 동작할 수 있으며, 제2 풀 브릿지 회로(150)에서 대각선상에 위치한 스위치들, 즉, 제5 스위치(161) 및 제8 스위치(164)는 동일하게 동작하고, 제6 스위치(162) 및 제7 스위치(163)는 동일하게 동작할 수 있다.According to the switching operation of the first switch 110 to the eighth switch 164, the dual step-down DC-DC converter according to the embodiment of the present invention is capable of operating in twelve operation modes (the first operation mode to the twelfth operation Mode). ≪ / RTI > The switches located in the same leg of the first full bridge circuit 100 may operate complementarily with each other and the switches located on the diagonal line in the second full bridge circuit 150, 8 switch 164 operate in the same manner, and the sixth switch 162 and the seventh switch 163 can operate in the same manner.

본 발명의 일 실시예에 따른 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 구동방법은 이중 강압형 DC-DC 컨버터가 제1 전압(또는 입력 전압)을 입력받고, 제1 동작모드 내지 제12 동작 모드를 기반으로 제1 전압을 제2 전압(또는 출력 전압)으로 변환할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 강압형 DC-DC 컨버터는 입력 전원으로부터 상기 일차측 회로에 제1 전압을 입력받고, 복수의 동작 모드를 기반으로 상기 제1 전압을 제2 전압으로 변환하여 상기 이차측 회로로 전달할 수 있다.A method of driving a dual step-down DC-DC converter according to an embodiment of the present invention is a method in which a dual step-down DC-DC converter receives a first voltage (or an input voltage) To the second voltage (or the output voltage). That is, the dual step-down DC-DC converter according to an embodiment of the present invention receives a first voltage from the input power source into the primary side circuit, converts the first voltage to a second voltage based on a plurality of operation modes To the secondary side circuit.

이하, 도 2 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 구체적인 구동 방법에 대해 설명할 수 있다.Hereinafter, a specific driving method of the dual step-down DC-DC converter according to an embodiment of the present invention can be described with reference to FIGS. 2 to 13. FIG.

도 2 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 제1 동작 모드 내지 제12 동작 모드에 따른 동작을 설명하기 위한 회로도이다. FIGS. 2 to 13 are circuit diagrams illustrating operations according to the first to twelfth operation modes of the dual step-down DC-DC converter according to the embodiment of the present invention.

도 2의 (a)를 참조하면, 제1 동작 모드[θ0~θ1]에서 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 일차측 회로에서는, 제4 스위치(114)는 턴 온 되고, 제1 스위치(110), 제2 스위치(112) 및 제3스위치(113)는 턴 오프 될 수 있으며, 이차측 회로에서는 제6 스위치(162) 및 제7 스위치(163)는 턴 온 되고, 제5 스위치(161) 및 제8 스위치(164)는 턴 오프 될 수 있다.Referring to FIG. 2A, in the primary side circuit of the dual step-down DC-DC converter in the first operation mode [ 0 to θ 1 ], the fourth switch 114 is turned on and the first switch The sixth switch 162 and the seventh switch 163 are turned on and the fifth switch 161 is turned on in the secondary side circuit, and the second switch 112 and the third switch 113 can be turned off, And the eighth switch 164 may be turned off.

이때, 누설 인덕터(120)에 저장되어 있던 에너지에 의해 제2 스위치(112)에 부가된 제2 커패시터(CS12) 및 제3 스위치(113)에 부가된 제3 커패시터(CS13)는 충전될 수 있으며, 제1 스위치(110)에 부가된 제1 커패시터(CS11)는 방전될 수 있다. 제1 커패시터(CS11)의 에너지는 아래의 수학식 1을 이용하여 구할 수 있다.At this time, the energy stored in the leakage inductor 120 causes the second capacitor C S12 added to the second switch 112 and the third capacitor C S13 added to the third switch 113 to be charged And the first capacitor C S11 added to the first switch 110 may be discharged. The energy of the first capacitor C S11 can be obtained by using the following equation (1).

Figure 112015061526606-pat00002
Figure 112015061526606-pat00002

수학식 1에서 ECS11는 제1 커패시터(CS11)의 에너지를 의미하고, cS11은 제1 스위치(110)에 부가된 제1 커패시터(CS11)의 커패시턴스를 의미하고, Vin은 입력 전압을 의미한다. 또한, Llk는 누설 인덕터(120)의 인덕턴스를 의미하고, iTR (θ0)은 θ0에서의 변압기 일차측 전류를 의미한다.In Equation 1, E CS11 denotes the energy of the first capacitor C S11 , c S11 denotes the capacitance of the first capacitor C S11 added to the first switch 110, V in denotes the input voltage . In addition, L 1k denotes the inductance of the leakage inductor 120, and i TR (θ 0 ) denotes the primary side current of the transformer at θ 0 .

또한, 도 2의 (b)를 참조하면, 제1 커패시터(CS11)가 완전히 방전되면 제1 스위치(110)에 부가된 제1 다이오드(DS11)는 턴 온 되고, 이에 따라, 변압기의 일차측 회로 상에서 누설 인덕터(120)의 에너지는 제1 다이오드(DS11), 제4 스위치(114)에 부가된 제4 다이오드(DS14), 일차측 권선(109), 누설 인덕터(120) 및 이중 강압 커패시터(111)를 통해 환류할 수 있다. 이때, 일차측 권선(109)에 걸리는 전압(VTR)은 이중 강압 커패시터(111)에 의해 입력 전압(Vin)의 절반일 수 있다. Referring to FIG. 2B, when the first capacitor C S11 is fully discharged, the first diode D S11 added to the first switch 110 is turned on, and accordingly, The energy of the leakage inductor 120 on the secondary circuit is generated by the first diode D s11 , the fourth diode D s14 added to the fourth switch 114, the primary winding 109, the leakage inductor 120, And can be refluxed through the step-down capacitor 111. At this time, the voltage V TR applied to the primary winding 109 may be half of the input voltage V in by the double step-down capacitor 111.

이후, 도 3의 (a)를 참조하면, 제2 동작 모드[θ1~θ2]에서 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 일차측 회로에서는 제1 스위치(110) 및 제4 스위치(114)는 턴 온 되고, 제2 스위치(112) 및 제3스위치(113)는 턴 오프 될 수 있으며, 이차측 회로에서는 제1 동작 모드와 동일하게 제6 스위치(162) 및 제7 스위치(163)는 턴 온 되고, 제5 스위치(161) 및 제8 스위치(164)는 턴 오프 될 수 있다.3 (a), the first switch 110 and the fourth switch 114 in the primary side circuit of the dual step-down DC-DC converter in the second operation mode [? 1 to? 2 ] The second switch 112 and the third switch 113 may be turned off and the sixth switch 162 and the seventh switch 163 may be turned off in the same manner as in the first operation mode in the secondary circuit, And the fifth switch 161 and the eighth switch 164 can be turned off.

이때, 변압기 일차측 전류(iTR)가 "ㅡ" 인 경우, 변압기의 일차측 회로 상에서는 상기 제1 동작 모드에서 턴온된 제1 스위치(110)에 부가된 제1 다이오드(DS11)를 통해 전류가 흐를 수 있다.At this time, when the transformer primary side current i TR is "-", on the primary side circuit of the transformer, the current I TR through the first diode D S11 added to the first switch 110 turned on in the first operation mode Can flow.

한편, 도 3의 (b)를 참조하면, 변압기 일차측 전류(iTR)의 극성이 "+"로 변함에 따라 제1 스위치(110)를 통해 전류가 흐를 수 있다. 즉, 제1 스위치(110)의 영전압 스위칭이 이루어질 수 있다. 이때, 일차측 권선(109)에 걸리는 전압(VTR)은 입력 전압(Vin)의 절반일 수 있으며, 이차측 권선(159)에 걸리는 전압(VSEC)은 출력 부하(180)로 전달될 수 있다. 출력 부하(180)에 걸리는 전압은 출력 전압(Vo)일 수 있다. 또한, 변압기 일차측 전류(iTR)는 아래의 수학식 2를 이용하여 구할 수 있다.Referring to FIG. 3 (b), a current can flow through the first switch 110 as the polarity of the transformer primary current i TR changes to "+". That is, the zero voltage switching of the first switch 110 can be performed. At this time, the voltage V TR applied to the primary winding 109 may be half of the input voltage V in and the voltage V SEC applied to the secondary winding 159 may be transferred to the output load 180 . The voltage across the output load 180 may be the output voltage V o . Further, the transformer primary side current i TR can be obtained by using the following equation (2).

Figure 112015061526606-pat00003
Figure 112015061526606-pat00003

수학식 2에서 iTR(θ)은 제2 동작 모드에서의 변압기 일차측 전류를 의미하고, iTR(θ1)은 θ1에서의 변압기 일차측 전류를 의미하고, VTR은 일차측 권선(109)의 전압을 의미하고, VSEC은 이차측 권선(159)의 전압을 의미하고, Llk는 누설 인덕터(120)의 인덕턴스를 의미하며, n은 변압기 턴비를 의미하고, ω는 각속도를 의미한다. I TR (θ) in equation (2) refers to the transformer primary side current of from θ 1 refers to the transformer primary side current in the second operation mode, and i TR (θ 1), and, V TR is the primary side winding ( a voltage of 109), V SEC refers to the voltage of the secondary side winding (159) and, L lk; means the inductance of the leakage inductor (120), n means a transformer turns ratio, and ω stands for an angular velocity do.

이후, 도 4의 (a)를 참조하면, 제3 동작 모드[θ2~θ3]에서 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 일차측 회로에서는 제2 동작 모드에서와 같이 제1 스위치(110) 및 제4 스위치(114)는 턴 온 되고, 제2 스위치(112) 및 제3 스위치(113)는 턴 오프 될 수 있으며, 이차측 회로의 모든 스위치는 턴 오프 될 수 있다.4 (a), in the primary side circuit of the dual step-down DC-DC converter in the third operation mode [? 2 to? 3 ], as in the second operation mode, The fourth switch 114 may be turned on, the second switch 112 and the third switch 113 may be turned off, and all the switches of the secondary side circuit may be turned off.

이때, 변압기의 이차측 회로 상에서는 이차측 권선(159)을 통해 일차측 권선(109)으로부터 유도된 누설 인덕터(120)의 에너지에 의해 제5 스위치(161)에 부가된 제5 커패시터(CS21) 및 제8 스위치(164)에 부가된 제8 커패시터(CS24)는 방전될 수 있으며, 제5 스위치(162)에 부가된 제6 커패시터(CS22) 및 제7 스위치(163)에 부가된 제7 커패시터(CS23)는 충전될 수 있다. 제5 커패시터(CS21) 및 제8 커패시터(CS24)의 에너지는 아래의 수학식 3을 이용하여 구할 수 있다.The fifth capacitor C S21 added to the fifth switch 161 by the energy of the leakage inductor 120 derived from the primary winding 109 through the secondary winding 159 on the secondary side circuit of the transformer is connected to the fifth capacitor 161, And the eighth capacitor C s24 added to the eighth switch 164 can be discharged and the sixth capacitor C s22 added to the fifth switch 162 and the sixth capacitor C s22 added to the seventh switch 163, 7 capacitor C S23 can be charged. The energy of the fifth capacitor C S21 and the eighth capacitor C S24 can be obtained by using the following equation (3).

Figure 112015061526606-pat00004
Figure 112015061526606-pat00004

수학식 3에서 ECS21는 제5 커패시터(CS21)의 에너지를 의미하고, ECS24는 제8 커패시터(CS24)의 에너지를 의미하고, cS21은 제5 스위치(161)에 부가된 제5 커패시터(CS21)의 커패시턴스를 의미하고, Vo은 출력 전압을 의미한다. 또한, Llk는 누설 인덕터(120)의 인덕턴스를 의미하고, iTR(θ2)은 θ2에서의 변압기 일차측 전류를 의미한다.In Equation 3, E CS21 denotes the energy of the fifth capacitor C S21 , E CS24 denotes the energy of the eighth capacitor C S24 , and c S21 denotes the fifth energy added to the fifth switch 161 Means the capacitance of the capacitor C S21 , and V o means the output voltage. In addition, L 1k denotes the inductance of the leakage inductor 120, and i TR (θ 2 ) denotes the transformer primary side current at θ 2 .

또한, 도 4의 (b)를 참조하면, 제5 커패시터(CS21) 및 제8 커패시터(CS24)가 완전히 방전되면 제5 스위치(161)에 부가된 제5 다이오드(DS21) 및 제8 스위치(164)에 부가된 제8 다이오드(DS24)는 턴 온 되고, 이에 따라, 변압기의 이차측 회로 상에서 입력 에너지는 제5 다이오드(DS21) 및 제8 다이오드(DS24)를 따라 출력 부하(180)로 전달될 수 있다. Referring to FIG. 4B, when the fifth capacitor C S21 and the eighth capacitor C S24 are completely discharged, the fifth diode D S21 and the eighth diode D S21 added to the fifth switch 161, The eighth diode D S24 added to the switch 164 is turned on so that the input energy on the secondary side circuit of the transformer is reduced along the fifth diode D S21 and the eighth diode D S24 , (Not shown).

이후, 도 5를 참조하면, 제4 동작 모드[θ3~θ4]에서 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 일차측 회로에서는 제3 동작 모드에서와 같이 제1 스위치(110) 및 제4 스위치(114)는 턴 온 되고, 제2 스위치(112) 및 제3 스위치(113)는 턴 오프 될 수 있으며, 이차측 회로에서는 제5 스위치(161) 및 제8 스위치(164)는 턴 온 되고 제6 스위치(162) 및 제7 스위치(163)는 턴 오프 될 수 있다. 5, in the primary side circuit of the dual step-down DC-DC converter in the fourth operation mode [? 3 to? 4 ], the first switch 110 and the fourth switch The second switch 112 and the third switch 113 can be turned off and the fifth switch 161 and the eighth switch 164 are turned on in the secondary side circuit, The switch 162 and the seventh switch 163 may be turned off.

이때, 변압기의 이차측 회로 상에서는 상기 제3 동작 모드에서 턴 온 된 제5 다이오드(DS21) 및 제8 다이오드(DS24)를 통해 전류가 흐를 수 있다. 이때, 일차측 권선(109)에 걸리는 전압(VTR)은 입력 전압(Vin)의 절반일 수 있으며, 이차측 권선(159)에 걸리는 전압은 출력 부하(180)로 전달될 수 있다. 출력 부하(180)에 걸리는 전압(VSEC)은 출력 전압(Vo)일 수 있다. 또한, 변압기 일차측 전류(iTR)는 아래의 수학식 4를 이용하여 구할 수 있다.At this time, on the secondary side circuit of the transformer, a current can flow through the fifth diode (D S21 ) and the eighth diode (D S24 ) turned on in the third operation mode. At this time, the voltage V TR applied to the primary winding 109 may be half of the input voltage V in , and the voltage across the secondary winding 159 may be transferred to the output load 180. The voltage V SEC across the output load 180 may be the output voltage V o . Further, the transformer primary side current i TR can be obtained by using the following equation (4).

Figure 112015061526606-pat00005
Figure 112015061526606-pat00005

수학식 4에서 iTR(θ)은 제4 동작 모드에서의 변압기 일차측 전류를 의미하고, iTR(θ3)은 θ3에서의 변압기 일차측 전류를 의미하고, VTR은 일차측 권선(109)의 전압을 의미하고, VSEC은 이차측 권선(159)의 전압을 의미하고, Llk는 누설 인덕터(120)의 인덕턴스를 의미하며, n은 변압기 턴비를 의미하고, ω는 각속도를 의미한다. I TR (θ) in the equation (4) refers to the transformer primary side current in the sense transformer primary side current in the four modes of operation, and, i TR (θ 3) is θ 3, and, V TR is the primary side winding ( a voltage of 109), V SEC refers to the voltage of the secondary side winding (159) and, L lk; means the inductance of the leakage inductor (120), n means a transformer turns ratio, and ω stands for an angular velocity do.

이후, 도 6의 (a)를 참조하면, 제5 동작 모드[θ5~θ6] 에서 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 일차측 회로에서는 제4 스위치(114)는 턴 온 되고, 제1 스위치(111), 제2 스위치(112) 및 제3 스위치(113)는 턴 오프 될 수 있으며, 이차측 회로에서는 제4 동작 모드와 같이 제5 스위치(161) 및 제8 스위치(164)는 턴 온 되고 제6 스위치(162) 및 제7 스위치(163)는 턴 오프 될 수 있다.6 (a), the fourth switch 114 is turned on in the primary circuit of the dual step-down DC-DC converter in the fifth operation mode [theta] 5 to 6 , The second switch 112 and the third switch 113 may be turned off and the fifth switch 161 and the eighth switch 164 may be turned on as in the fourth operation mode in the secondary side circuit, And the sixth switch 162 and the seventh switch 163 can be turned off.

이때, 누설 인덕터(120)에 저장되어 있던 에너지에 의해 제1 스위치(111)에 부가된 제1 커패시터(CS11)는 충전될 수 있으며, 제2 스위치(112)에 부가된 제2 커패시터(CS12) 및 제3 스위치(113)에 부가된 제3 커패시터(CS13)는 방전될 수 있다. 제3 커패시터(CS13)의 에너지는 아래의 수학식 5를 이용하여 구할 수 있다.At this time, the first capacitor C s11 added to the first switch 111 can be charged by the energy stored in the leakage inductor 120, and the second capacitor C S12 ) and the third capacitor (C S13 ) added to the third switch 113 can be discharged. The energy of the third capacitor C S13 can be obtained by using the following equation (5).

Figure 112015061526606-pat00006
Figure 112015061526606-pat00006

수학식 5에서 ECS13는 제3 커패시터(CS13)의 에너지를 의미하고, cS13은 제3 스위치(113)에 부가된 제3 커패시터(CS13)의 커패시턴스를 의미하고, Vin은 입력 전압을 의미한다. 또한, Llk는 누설 인덕터(120)의 인덕턴스를 의미하고, iTR(θ4)은 θ4에서의 변압기 일차측 전류를 의미한다.In Equation 5, E CS13 denotes the energy of the third capacitor (C S13 ), c S13 denotes the capacitance of the third capacitor (C S13 ) added to the third switch (113), V in means the input voltage . In addition, L 1k denotes the inductance of the leakage inductor 120, and i TR (θ 4 ) denotes the primary side current of the transformer at θ 4 .

또한, 도 6의 (b)를 참조하면, 제3 커패시터(CS13)가 완전히 방전되면 제3 스위치(113)에 부가된 제3 다이오드(DS13)는 턴 온 되고, 이에 따라, 변압기의 일차측 회로 상에서 누설 인덕터(120)의 에너지는 제4 스위치(114), 제3 다이오드(DS13)를 따라 환류할 수 있다. Referring to FIG. 6B, when the third capacitor C S13 is fully discharged, the third diode D S13 added to the third switch 113 is turned on, The energy of the leakage inductor 120 on the secondary side circuit can flow back along the fourth switch 114 and the third diode D S13 .

이후, 도 7을 참조하면, 제6 동작 모드[θ5~θ6] 에서 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 일차측 회로에서는 제3 스위치(113) 및 제4 스위치(114)는 턴 온 되고, 제1 스위치(111) 및 제2 스위치(112)는 턴 오프 될 수 있으며, 이차측 회로에서는 제4 동작 모드와 같이 제5 스위치(161) 및 제8 스위치(164)는 턴 온 되고 제6 스위치(162) 및 제7 스위치(163)는 턴 오프 될 수 있다. Then, 7, a sixth mode of operation [θ 5 ~ θ 6] in the primary side circuit of the double step-down DC-DC converter, the third switch 113 and fourth switch 114 are turned on, The first switch 111 and the second switch 112 can be turned off and in the secondary circuit, the fifth switch 161 and the eighth switch 164 are turned on like the fourth operation mode, The first switch 162 and the seventh switch 163 may be turned off.

이때, 변압기의 일차측 회로 상에서는 상기 제5 동작 모드에서 턴온된 제3 스위치(113)에 부가된 제3 다이오드(DS13)를 통해 전류가 흐를 수 있다. 이때, 일차측 권선(109)에 걸리는 전압(VTR)은 “0”일 수 있으며, 이차측 권선(159)에 걸리는 전압(VSEC)은 출력 부하(180)로 전달될 수 있다. 출력 부하(180)에 걸리는 전압은 출력 전압(Vo)일 수 있다. 또한, 변압기 일차측 전류(iTR)는 아래의 수학식 6을 이용하여 구할 수 있다.At this time, on the primary side circuit of the transformer, a current can flow through the third diode (D S13 ) added to the third switch (113) turned on in the fifth operation mode. At this time, the voltage V TR applied to the primary winding 109 may be "0" and the voltage V SEC applied to the secondary winding 159 may be transferred to the output load 180. The voltage across the output load 180 may be the output voltage V o . In addition, the transformer primary side current i TR can be obtained by using the following equation (6).

Figure 112015061526606-pat00007
Figure 112015061526606-pat00007

수학식 6에서 iTR(θ)은 제6 동작 모드에서의 변압기 일차측 전류를 의미하고, iTR(θ5)은 θ5에서의 변압기 일차측 전류를 의미하고, VTR은 일차측 권선(109)의 전압을 의미하고, VSEC은 이차측 권선(159)의 전압을 의미하고, Llk는 누설 인덕터(120)의 인덕턴스를 의미하며, n은 변압기 턴비를 의미하고, ω는 각속도를 의미한다. In Equation 6, i TR (θ) means the transformer primary side current in the sixth operating mode, i TR (θ 5 ) means the transformer primary current at θ 5 , V TR means the primary side winding a voltage of 109), V SEC refers to the voltage of the secondary side winding (159) and, L lk; means the inductance of the leakage inductor (120), n means a transformer turns ratio, and ω stands for an angular velocity do.

이후, 도 8의 (a)를 참조하면, 제7 동작 모드[θ6~θ7] 에서 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 일차측 회로에서는 제3 스위치(113)는 턴 온 되고, 제1 스위치(111), 제2 스위치(112) 및 제4 스위치(114)는 턴 오프 될 수 있으며, 이차측 회로에서는 제6 동작 모드와 같이 제5 스위치(161) 및 제8 스위치(164)는 턴 온 되고 제6 스위치(162) 및 제7 스위치(163)는 턴 오프 될 수 있다.8A, the third switch 113 is turned on in the primary side circuit of the dual step-down DC-DC converter in the seventh operation mode [? 6 to? 7 ] The fifth switch 161 and the eighth switch 164 may be turned off as in the sixth operation mode in the secondary side circuit, and the first switch 111, the second switch 112 and the fourth switch 114 may be turned off. And the sixth switch 162 and the seventh switch 163 can be turned off.

이때, 누설 인덕터(120)에 저장되어 있던 에너지에 의해 제4 스위치(114)에 부가된 제4 커패시터(CS14)는 충전될 수 있으며, 제2 스위치(112)에 부가된 제2 커패시터(CS12) 는 방전될 수 있다. 제2 커패시터(CS12)의 에너지는 아래의 수학식 7을 이용하여 구할 수 있다.At this time, the energy stored in the leakage inductor 120 can charge the fourth capacitor C S14 added to the fourth switch 114, and the second capacitor C S12 ) may be discharged. The energy of the second capacitor C S12 can be obtained by using the following Equation (7).

Figure 112015061526606-pat00008
Figure 112015061526606-pat00008

수학식 7에서 ECS12는 제2 커패시터(CS12)의 에너지를 의미하고, cS12은 제2 스위치(112)에 부가된 제2 커패시터(CS12)의 커패시턴스를 의미하고, Vin은 입력 전압을 의미한다. 또한, Llk는 누설 인덕터(120)의 인덕턴스를 의미하고, iTR(θ6)은 θ6에서의 변압기 일차측 전류를 의미한다.In Equation 7, E CS12 denotes the energy of the second capacitor C s12 , c S12 denotes the capacitance of the second capacitor C S12 added to the second switch 112, V in denotes the input voltage . In addition, L 1k denotes the inductance of the leakage inductor 120, and i TR (θ 6 ) denotes the transformer primary side current at θ 6 .

또한, 도 8의 (b)를 참조하면, 또한, 제2 커패시터(CS12)가 완전히 방전되면 제2 스위치(112)에 부가된 제2 다이오드(DS12)는 턴 온 되고, 이에 따라, 변압기의 일차측 회로 상에서 누설 인덕터(120)의 에너지는 제2 다이오드(DS12) 및 이중 강압 커패시터(111)를 통해 환류할 수 있다. 이때, 일차측 권선(109)에 걸리는 전압(VTR)은 입력 전압(Vin)의 절반일 수 있다.8 (b), when the second capacitor C S12 is completely discharged, the second diode D S12 added to the second switch 112 is turned on, and accordingly, The energy of the leakage inductor 120 on the primary side circuit of the second diode D s12 and the double step-down capacitor 111 can be refluxed. At this time, the voltage V TR applied to the primary winding 109 may be half of the input voltage V in .

이후, 도 9의 (a)를 참조하면, 제8 동작 모드[θ7~θ8] 에서 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 일차측 회로에서는 제2 스위치(112) 및 제3 스위치(113)는 턴 온 되고, 제1 스위치(111) 및 제4 스위치(114)는 턴 오프 될 수 있으며, 이차측 회로에서는 제7 동작 모드와 같이 제5 스위치(161) 및 제8 스위치(164)는 턴 온 되고 제6 스위치(162) 및 제7 스위치(163)는 턴 오프 될 수 있다.9 (a), the second switch 112 and the third switch 113 in the primary side circuit of the dual step-down DC-DC converter in the eighth operation mode [? 7 to? 8 ] The first switch 111 and the fourth switch 114 can be turned off and the fifth switch 161 and the eighth switch 164 can be turned on in the secondary circuit as in the seventh operation mode, And the sixth switch 162 and the seventh switch 163 can be turned off.

이때, 변압기 일차측 전류(iTR)가 “+” 인 경우, 변압기의 일차측 회로 상에서는 상기 제7 동작 모드에서 턴온된 제2 스위치(112)에 부가된 제2 다이오드(DS12)를 통해 전류가 흐를 수 있다.At this time, when the transformer primary side current i TR is " + ", on the primary side circuit of the transformer, the current (i D) through the second diode D S12 added to the second switch 112 turned on in the seventh operation mode Can flow.

한편, 도 9의 (b)를 참조하면, 변압기 일차측 전류(iTR)의 극성이 “ㅡ”로 변함에 따라 제2 스위치(112)를 통해 전류가 흐를 수 있다. 즉, 제2 스위치(112)의 영전압 스위칭이 이루어질 수 있다. 이때, 일차측 권선(109)에 걸리는 전압(VTR)은 입력 전압(Vin)의 절반일 수 있으며, 이차측 권선(159)에 걸리는 전압(VSEC)은 출력 부하(180)로 전달될 수 있다. 출력 부하(180)에 걸리는 전압은 출력 전압(Vo)일 수 있다. 또한, 변압기 일차측 전류(iTR)는 아래의 수학식 8을 이용하여 구할 수 있다.On the other hand, referring to FIG. 9 (b), a current can flow through the second switch 112 as the polarity of the transformer primary side current i TR changes to "-". That is, the zero voltage switching of the second switch 112 can be performed. At this time, the voltage V TR applied to the primary winding 109 may be half of the input voltage V in and the voltage V SEC applied to the secondary winding 159 may be transferred to the output load 180 . The voltage across the output load 180 may be the output voltage V o . Further, the transformer primary side current i TR can be obtained by using the following equation (8).

Figure 112015061526606-pat00009
Figure 112015061526606-pat00009

수학식 8에서 iTR(θ)은 제8 동작 모드에서의 변압기 일차측 전류를 의미하고, iTR(θ7)은 θ7에서의 변압기 일차측 전류를 의미하고, VTR은 일차측 권선(109)의 전압을 의미하고, VSEC은 이차측 권선(159)의 전압을 의미하고, Llk는 누설 인덕터(120)의 인덕턴스를 의미하며, n은 변압기 턴비를 의미하고, ω는 각속도를 의미한다. I TR (θ) in the equation (8) refers to the transformer primary side current of the eighth operation mode, i TR (θ 7) refers to the primary side current transformer in the θ 7, and V TR is the primary side winding ( a voltage of 109), V SEC refers to the voltage of the secondary side winding (159) and, L lk; means the inductance of the leakage inductor (120), n means a transformer turns ratio, and ω stands for an angular velocity do.

이후, 도 10의 (a)를 참조하면, 제9 동작 모드[θ8~θ9] 에서 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 일차측 회로에서는 상기 제8 동작 모드와 같이 제2 스위치(112) 및 제3 스위치(113)는 턴 온 되고, 제1 스위치(111) 및 제4 스위치(114)는 턴 오프 될 수 있으며, 이차측 회로에서는 제6 스위치(162) 및 제7 스위치(163)는 턴 온 되고 제5 스위치(161) 및 제8 스위치(164)는 턴 오프 될 수 있다.10 (a), in the ninth operation mode [theta] 8 to [theta] 9 , the second switch 112 and the second switch 112 in the primary side circuit of the dual step- The third switch 113 is turned on and the first switch 111 and the fourth switch 114 can be turned off and in the secondary side circuit the sixth switch 162 and the seventh switch 163 are turned And the fifth switch 161 and the eighth switch 164 can be turned off.

이때, 변압기의 이차측 회로 상에서는 이차측 권선(159)을 통해 일차측 권선(109)으로부터 유도된 누설 인덕터(120)의 에너지에 의해 제5 스위치(161)에 부가된 제5 커패시터(CS21) 및 제8 스위치(164)에 부가된 제8 커패시터(CS24)는 충전될 수 있으며, 제6 스위치(162)에 부가된 제6 커패시터(CS22) 및 제7 스위치(163)에 부가된 제7 커패시터(CS23)는 방전될 수 있다. 제6 커패시터(CS22) 및 제7 커패시터(CS23)의 에너지는 아래의 수학식 9를 이용하여 구할 수 있다.The fifth capacitor C S21 added to the fifth switch 161 by the energy of the leakage inductor 120 derived from the primary winding 109 through the secondary winding 159 on the secondary side circuit of the transformer is connected to the fifth capacitor 161, And the eighth capacitor C s24 added to the eighth switch 164 can be charged and the sixth capacitor C s22 added to the sixth switch 162 and the sixth capacitor C s22 added to the seventh switch 163 7 capacitor C S23 may be discharged. The energy of the sixth capacitor C S22 and the energy of the seventh capacitor C S23 can be obtained by using the following equation (9).

Figure 112015061526606-pat00010
Figure 112015061526606-pat00010

수학식 9에서 ECS22는 제6 커패시터(CS22)의 에너지를 의미하고, ECS23은 제7 커패시터(CS23)의 에너지를 의미하고, cS22은 제6 스위치(162)에 부가된 제6 커패시터(CS22)의 커패시턴스를 의미하고, Vo은 출력 전압을 의미한다. 또한, Llk는 누설 인덕터(120)의 인덕턴스를 의미하고, iTR(θ8)은 θ8에서의 변압기 일차측 전류를 의미한다.In Equation 9 E CS22 is a sixth capacitor means the energy of the (C S22), and E CS23 refers to the energy of the seventh capacitor (C S23), and c S22 is the sixth addition to the sixth switch (162) Means the capacitance of the capacitor C S22 , and V o means the output voltage. In addition, L 1k denotes the inductance of the leakage inductor 120, and i TR (θ 8 ) denotes the transformer primary current at θ 8 .

또한, 도 10의 (b)를 참조하면, 제6 커패시터(CS22) 및 제7 커패시터(CS23)가 완전히 방전되면 제6 스위치(162)에 부가된 제6 다이오드(DS22) 및 제7 스위치(163)에 부가된 제7 다이오드(DS23)는 턴 온 되고, 이에 따라, 변압기의 이차측 회로 상에서 입력 에너지는 제6 다이오드(DS22) 및 제7 다이오드(DS23)를 따라 출력 부하(180)로 전달될 수 있다. 10B, when the sixth capacitor C S22 and the seventh capacitor C S23 are completely discharged, the sixth diode D S22 added to the sixth switch 162, The seventh diode D S23 added to the switch 163 is turned on so that the input energy on the secondary side circuit of the transformer is applied to the output load 16 along the sixth diode D S22 and the seventh diode D S23 . (Not shown).

이후, 도 11을 참조하면, 제10 동작 모드[θ9~θ10] 에서 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 일차측 회로에서는 상기 제9 동작 모드와 같이 제2 스위치(112) 및 제3 스위치(113)는 턴 온 되고, 제1 스위치(111) 및 제4 스위치(114)는 턴 오프 될 수 있으며, 이차측 회로에서는 제6 스위치(162) 및 제7 스위치(163)는 턴 온 되고 제5 스위치(161) 및 제8 스위치(164)는 턴 오프 될 수 있다.11, in the primary circuit of the dual step-down DC-DC converter in the tenth operation mode [theta] 9 to [theta] 10 , the second switch 112 and the third switch The first switch 111 and the fourth switch 114 can be turned off and the sixth switch 162 and the seventh switch 163 are turned on in the secondary side circuit, The switch 161 and the eighth switch 164 can be turned off.

이때, 변압기의 이차측 회로 상에서는 상기 제11 동작 모드에서 턴 온 된 제6 다이오드(DS22) 및 제7 다이오드(DS23)를 통해 전류가 흐를 수 있다. 이때, 일차측 권선(109)에 걸리는 전압(VTR)은 입력 전압(Vin)의 절반일 수 있으며, 이차측 권선(159)에 걸리는 전압(VSEC)은 출력 부하(180)로 전달될 수 있다. 출력 부하(180)에 걸리는 전압은 출력 전압(Vo)일 수 있다. 또한, 변압기 일차측 전류(iTR)는 아래의 수학식 10을 이용하여 구할 수 있다.At this time, on the secondary side circuit of the transformer, a current can flow through the sixth diode (D S22 ) and the seventh diode (D S23 ) turned on in the eleventh operation mode. At this time, the voltage V TR applied to the primary winding 109 may be half of the input voltage V in and the voltage V SEC applied to the secondary winding 159 may be transferred to the output load 180 . The voltage across the output load 180 may be the output voltage V o . In addition, the transformer primary side current i TR can be obtained by using the following equation (10).

Figure 112015061526606-pat00011
Figure 112015061526606-pat00011

수학식 10에서 iTR(θ)은 제10 동작 모드에서의 변압기 일차측 전류를 의미하고, iTR(θ9)은 θ9에서의 변압기 일차측 전류를 의미하고, VTR은 일차측 권선(109)의 전압을 의미하고, VSEC은 이차측 권선(159)의 전압을 의미하고, Llk는 누설 인덕터(120)의 인덕턴스를 의미하며, n은 변압기 턴비를 의미하고, ω는 각속도를 의미한다. In Equation 10, i TR (θ) denotes the transformer primary side current in the tenth operation mode, i TR (θ 9 ) denotes the transformer primary current at θ 9 , V TR denotes the primary side winding a voltage of 109), V SEC refers to the voltage of the secondary side winding (159) and, L lk; means the inductance of the leakage inductor (120), n means a transformer turns ratio, and ω stands for an angular velocity do.

이후, 도 12의 (a)를 참조하면, 제11 동작 모드[θ10~θ11] 에서 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 일차측 회로에서는 제3 스위치(113)는 턴 온 되고, 제1 스위치(111), 제2 스위치(112) 및 제4 스위치(114)는 턴 오프 될 수 있으며, 이차측 회로에서는 상기 제10 동작 모드와 같이 제6 스위치(162) 및 제7 스위치(163)는 턴 온 되고 제5 스위치(161) 및 제8 스위치(164)는 턴 오프 될 수 있다.Later, with reference to (a) of Figure 12, the 11th mode of operation [θ 10 ~ θ 11] in the primary side circuit of the double step-down DC-DC converter, the third switch 113 is turned on and the first switch The sixth switch 162 and the seventh switch 163 may be turned off as in the tenth operation mode in the secondary side circuit, and the first switch 111, the second switch 112 and the fourth switch 114 may be turned off. And the fifth switch 161 and the eighth switch 164 can be turned off.

이때, 누설 인덕터(120)에 저장되어 있던 에너지에 의해 제2 스위치(112)에 부가된 제2 커패시터(CS12)는 충전될 수 있으며, 제4 스위치(114)에 부가된 제1 커패시터(CS14)는 방전될 수 있다. 제4 커패시터(CS14)의 에너지는 아래의 수학식 11을 이용하여 구할 수 있다.At this time, the energy stored in the leakage inductor 120 can charge the second capacitor C S12 added to the second switch 112, and the first capacitor C S14 may be discharged. The energy of the fourth capacitor C S14 can be obtained by using the following equation (11).

Figure 112015061526606-pat00012
Figure 112015061526606-pat00012

수학식 11에서 ECS14는 제4 커패시터(CS14)의 에너지를 의미하고, cS14은 제4 스위치(111)에 부가된 제4 커패시터(CS14)의 커패시턴스를 의미하고, Vin은 입력 전압을 의미한다. 또한, Llk는 누설 인덕터(120)의 인덕턴스를 의미하고, iTR(θ10)은 θ10에서의 변압기 일차측 전류를 의미한다.In Equation 11 E CS14 refers to the energy of the fourth capacitor (C S14), and, c S14 is the fourth of the fourth means a capacitance of the capacitor (C S14), and V in is the input voltage in addition to the switch 111 . In addition, L 1k denotes the inductance of the leakage inductor 120, and i TR (θ 10 ) denotes the transformer inductor current at θ 10 .

또한, 도 12의 (b)를 참조하면, 제4 커패시터(CS14)가 완전히 방전되면, 제4 스위치(114)에 부가된 제4 다이오드(DS14)는 턴온되고, 이에 따라, 변압기의 일차측 회로 상에서 누설 인덕터(120)의 에너지는 제3 스위치(113) 및 제4 스위치(114)에 부가된 제4 다이오드(DS14)를 따라 전달될 수 있다. Referring to FIG. 12B, when the fourth capacitor C S14 is completely discharged, the fourth diode D S14 added to the fourth switch 114 is turned on, The energy of the leakage inductor 120 on the secondary side circuit can be transmitted along the fourth diode D S14 added to the third switch 113 and the fourth switch 114.

마지막으로, 도 13을 참조하면, 제12 동작 모드[θ11~θ12] 에서 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 일차측 회로에서는 제3 스위치(113) 및 제4 스위치(114)는 턴 온 되고, 제1 스위치(111) 및 제2 스위치(112)는 턴 오프 될 수 있으며, 이차측 회로에서는 상기 제11 동작 모드와 같이 제6 스위치(162) 및 제7 스위치(163)는 턴 온 되고 제5 스위치(161) 및 제8 스위치(164)는 턴 오프 될 수 있다.13, the third switch 113 and the fourth switch 114 are turned on in the primary circuit of the dual step-down DC-DC converter in the twelfth operation mode [? 11 to? 12 ] The first switch 111 and the second switch 112 can be turned off. In the secondary circuit, the sixth switch 162 and the seventh switch 163 are turned on as in the eleventh operation mode, 5 switch 161 and the eighth switch 164 can be turned off.

이때, 변압기의 일차측 회로 상에서는 상기 제1 동작 모드에서 턴온된 제4 스위치(113)에 부가된 제4 다이오드(DS14)를 통해 전류가 흐를 수 있다. 이때, 일차측 권선(109)에 걸리는 전압(VTR)은 “0”일 수 있으며, 이차측 권선(159)에 걸리는 전압(VSEC)은 출력 부하(180)로 전달될 수 있다. 출력 부하(180)에 걸리는 전압은 출력 전압(Vo)일 수 있다. 또한, 변압기 일차측 전류(iTR)는 아래의 수학식 12를 이용하여 구할 수 있다.At this time, on the primary side circuit of the transformer, a current can flow through the fourth diode (D S14 ) added to the fourth switch (113) turned on in the first operation mode. At this time, the voltage V TR applied to the primary winding 109 may be "0" and the voltage V SEC applied to the secondary winding 159 may be transferred to the output load 180. The voltage across the output load 180 may be the output voltage V o . Further, the transformer primary side current i TR can be obtained by using the following equation (12).

Figure 112015061526606-pat00013
Figure 112015061526606-pat00013

수학식 12에서 iTR(θ)은 제12 동작 모드에서의 변압기 일차측 전류를 의미하고, iTR(θ11)은 θ11에서의 변압기 일차측 전류를 의미하고, VTR은 일차측 권선(109)의 전압을 의미하고, VSEC은 이차측 권선(159)의 전압을 의미하고, Llk는 누설 인덕터(120)의 인덕턴스를 의미하며, n은 변압기 턴비를 의미하고, ω는 각속도를 의미한다. I TR (θ) in Equation 12 is the transformer primary side means a current, and i TR (θ 11) of the 12 mode of operation refers to the primary side current transformer in θ 11, and V TR is the primary side winding ( a voltage of 109), V SEC refers to the voltage of the secondary side winding (159) and, L lk; means the inductance of the leakage inductor (120), n means a transformer turns ratio, and ω stands for an angular velocity do.

한편, 이에 더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 강압형 DC-DC 컨버터는 제1 내지 제8 스위치의 턴 온 또는 턴 오프에 따라 일차측 권선(109)으로부터 이차측 권선(159)으로 에너지가 전달되거나, 반대 방향으로 에너지가 전달될 수 있다. 즉, 본 발명의 컨버터는 양방향 전력 전달이 가능하다.In addition, the dual step-down type DC-DC converter according to the embodiment of the present invention is capable of supplying energy from the primary side winding 109 to the secondary side winding 159 in accordance with the turn-on or turn-off of the first to eighth switches. Or energy may be transmitted in the opposite direction. That is, the converter of the present invention is capable of bi-directional power transmission.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 강압형 DC-DC 컨버터는 제1 풀 브릿지 회로(100)의 제1 레그(103)의 상측에 이중 강압 커패시터(111)를 마련하여, 입력 전압의 이중 강압이 수행되고 변압기로 전달됨으로써 변압기의 포화를 방지할 수 있다.As described above, in the dual step-down DC-DC converter according to the embodiment of the present invention, the double step-down capacitor 111 is provided on the first leg 103 of the first full bridge circuit 100, The double step-down is performed and transmitted to the transformer to prevent saturation of the transformer.

또한, 복수 개의 스위치에 부가된 복수 개의 커패시터의 에너지는 변압기 전류(iTR)에 의해 결정될 수 있으며, 이중 강압 커패시터에 의해 이중 강압된 입력 전압이 공급되어 스위치의 전압 스트레스를 개선하고 스위치의 손상을 방지할 수 있다.Further, the energy of the plurality of capacitors added to the plurality of switches can be determined by the transformer current (i TR ), and the double-reduced input voltage is supplied by the double step-down capacitor to improve the voltage stress of the switch, .

한편, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 소자에 흐르는 전류 또는 소자에 걸리는 전압에 대한 그래프이다. Meanwhile, FIG. 14 is a graph of a current flowing through the device or a voltage applied to the device of the dual step-down DC-DC converter according to an embodiment of the present invention.

도 14에서는 입력 전압(Vin)이 400V, 출력 전압(Vo)이 200V, 스위칭 주파수(fs)가 50kHz인 경우, 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 소자에 흐르는 전류 또는 전압에 대한 그래프가 개시된다.In FIG. 14, when the input voltage (V in ) is 400 V, the output voltage (V o ) is 200 V, and the switching frequency (f s ) is 50 kHz, a graph of the current or voltage flowing in the elements of the double step- .

도 14를 참조하면, VTR은 일차측 권선(109)에 걸리는 전압으로써 ㅡVin/2~ Vin/2 범위에서 변할 수 있다. 즉, 이중 강압 커패시터(111)를 통해 입력 전압의 이중 강압이 수행됨으로써 변압기의 포화를 방지할 수 있다.Referring to FIG. 14, V TR can vary in the range of V in / 2 to V in / 2 as the voltage across the primary winding 109. That is, double-step-down of the input voltage is performed through the double step-down capacitor 111, thereby preventing saturation of the transformer.

또한, 제1 풀 브릿지 회로(100)의 제1 스위치(110), 제3 스위치(113), 제4 스위치(114) 및 제2 풀 브릿지 회로(150)의 제5 스위치(161), 제6 스위치(162), 제7 스위치(163), 제8 스위치(164)에 걸리는 전압(vS11, vS13, vS14, vS21, vS22, vS23, vS24)은 0~Vin/2 범위에서 변할 수 있다. 즉, 이중 강압 커패시터(111)를 통해 입력 전압의 이중 강압이 수행됨으로써 DC-DC 컨버터에 포함되는 스위치의 전압 스트레스를 개선하여 스위치의 손상을 방지할 수 있다. The first switch 110, the third switch 113 and the fourth switch 114 of the first full bridge circuit 100 and the fifth switch 161 of the second full bridge circuit 150, The voltages (v S11 , v S13 , v S14 , v S21 , v S22 , v S23 and v S24 ) applied to the switch 162, the seventh switch 163 and the eighth switch 164 are 0 to V in / 2 Lt; / RTI > That is, double-step-down of the input voltage is performed through the double step-down capacitor 111, thereby improving the voltage stress of the switch included in the DC-DC converter, thereby preventing damage to the switch.

또한, 제1 풀 브릿지 회로(100)의 제1 레그(103)와 제2 레그(106) 사이에서 전압 또는 전류는 180도의 위상차를 가질 수 있으며, 제2 풀 브릿지 회로(100)의 제3 레그(153)의 상측(high side)에 마련된 제5 스위치(161)와 제4 레그(156)의 상측(high side)에 마련된 제6 스위치(162) 사이에서 전압 또는 전류는 180도의 위상차를 가질 수 있다.The voltage or current between the first leg 103 and the second leg 106 of the first full bridge circuit 100 may have a phase difference of 180 degrees and the third leg of the second full bridge circuit 100 may have a phase difference of 180 degrees, The voltage or current between the fifth switch 161 provided on the high side of the first leg 153 and the sixth switch 162 provided on the high side of the fourth leg 156 may have a phase difference of 180 degrees have.

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.

100: 제1 풀 브릿지 회로
110: 제1 스위치
150: 제2 풀 브릿지 회로
170: 출력 커패시터
180: 출력 부하100: first full bridge circuit
110: first switch
150: second full bridge circuit
170: Output capacitor
180: Output load

Claims (20)

제1 풀 브릿지 회로를 포함하는 일차측 회로와 제2 풀 브릿지 회로를 포함하는 이차측 회로 사이에서 전압 변환을 수행하는 이중 강압형 DC-DC 컨버터에 있어서,
상기 일차측 회로에 포함되는 일차측 권선과 상기 이차측 회로에 포함되는 이차측 권선을 포함하여 전압 변환을 수행하는 변압기;
상기 일차측 회로에 전압을 공급하는 입력 전원에 드레인 단자가 연결되고, 상기 제1 풀 브릿지 회로에 소스 단자가 연결되는 제1 스위치;
병렬로 연결된 제1 레그 및 제2 레그를 포함하고, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 상측 접점이 상기 제1 스위치의 소스 단자와 연결되고, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 하측 접점은 상기 입력 전원과 연결되며, 상기 제1 레그에는 이중 강압 커패시터 및 제3 스위치가 마련되고, 상기 제2 레그에는 제2 스위치 및 제4 스위치가 마련되며, 상기 이중 강압 커패시터와 상기 제3 스위치 사이의 제1 노드와 상기 제2 스위치와 상기 제4 스위치 사이의 제2 노드를 연결하는 입력 전압선에는 누설 인덕터가 마련되고 상기 일차측 권선과 연결되는 제1 풀 브릿지 회로; 및
병렬로 연결된 제3 레그 및 제4 레그를 포함하고, 상기 제3 레그 및 상기 제4 레그를 연결하는 출력 전압선은 상기 이차측 권선과 연결되어 상기 일차측 권선으로부터 유도되는 전압을 공급받아 출력 부하로 전달하는 제2 풀 브릿지 회로를 포함하고,
상기 이중 강압형 DC-DC 컨버터는 복수의 동작 모드를 기반으로 전압 변환을 수행하며,
상기 복수의 동작 모드는 상기 제1 스위치 내지 상기 제3 스위치를 턴 오프 상태, 상기 제4 스위치를 턴 온 상태로 설정하는 동작 모드와, 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치를 턴 온 상태, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 턴 오프 상태로 설정하는 동작 모드와, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴 오프 상태, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 턴 온 상태로 설정하는 동작 모드와, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제4 스위치를 턴 오프 상태, 상기 제3 스위치를 턴 온 상태로 설정하는 동작 모드와, 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치를 턴 오프 상태, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 턴 온 상태로 설정하는 동작 모드를 포함하는 이중 강압형 DC-DC 컨버터.A dual step down DC-DC converter for performing voltage conversion between a primary side circuit including a first full bridge circuit and a secondary side circuit including a second full bridge circuit,
A transformer including a primary side winding included in the primary side circuit and a secondary side winding included in the secondary side circuit to perform voltage conversion;
A first switch having a drain terminal connected to an input power source for supplying a voltage to the primary side circuit and a source terminal connected to the first full bridge circuit;
Wherein an upper contact of the first leg and the second leg is connected to a source terminal of the first switch and a lower contact of the first leg and the second leg is connected to a source terminal of the first switch, A second switch and a fourth switch are provided in the second leg, and the double-step-down capacitor and the third switch are provided in the first leg, the double-step-down capacitor and the third switch are provided in the first leg, A first full bridge circuit having a leakage inductor and connected to the primary side winding, the input voltage line connecting a first node of the first switch and a second node between the second switch and the fourth switch; And
And an output voltage line connecting the third leg and the fourth leg is connected to the secondary side winding to receive a voltage induced from the primary side winding, And a second full bridge circuit for transmitting the second full bridge circuit,
The dual step-down DC-DC converter performs voltage conversion based on a plurality of operation modes,
Wherein the plurality of operation modes include an operation mode in which the first switch and the third switch are turned off and the fourth switch is turned on and a second mode in which the first switch and the fourth switch are turned on, An operation mode in which the first switch and the second switch are set in a turn-off state, the third switch and the fourth switch are set in a turn-on state, Mode, an operation mode in which the first switch, the second switch, and the fourth switch are turned off and the third switch is turned on, and an operation mode in which the first switch and the fourth switch are turned off And an operation mode for setting the second switch and the third switch in a turn-on state. 제1항에 있어서,
상기 제1 풀 브릿지 회로는,
상기 제1 레그의 상측에 마련되는 상기 이중 강압 커패시터의 일단은 상기 제1 스위치의 소스 단자와 연결되고, 상기 제1 레그의 하측에 마련되는 상기 제3 스위치의 드레인 단자는 상기 이중 강압 커패시터의 타단과 연결되고, 상기 제3 스위치의 소스 단자는 상기 입력 전원과 연결되며,
상기 제2 레그의 상측에 마련되는 상기 제2 스위치의 드레인 단자는 상기 제1 스위치의 소스 단자와 연결되고, 상기 제2 스위치의 소스 단자는 상기 제2 레그의 하측에 마련되는 상기 제4 스위치의 드레인 단자와 연결되며, 상기 제4 스위치의 소스 단자는 상기 입력 전원과 연결되는 이중 강압형 DC-DC 컨버터.The method according to claim 1,
Wherein the first full bridge circuit comprises:
The drain terminal of the third switch provided on the lower side of the first leg is connected to the drain terminal of the double step-down capacitor, A source terminal of the third switch is connected to the input power source,
The drain terminal of the second switch provided on the upper side of the second leg is connected to the source terminal of the first switch and the source terminal of the second switch is connected to the drain terminal of the second switch, Drain terminal of the fourth switch, and the source terminal of the fourth switch is connected to the input power source. 제1항에 있어서,
상기 제2 풀 브릿지 회로는,
병렬로 연결된 제3 레그 및 제4 레그를 포함하고, 상기 제3 레그 및 상기 제4 레그의 상측 접점 및 하측 접점은 상기 출력 부하와 연결되고, 상기 제3 레그에는 제5 스위치 및 제7 스위치가 마련되고, 상기 제4 레그에는 제6 스위치 및 제8 스위치가 마련되며, 상기 제5 스위치와 상기 제7 스위치 사이의 제5 노드와 상기 제6 스위치와 상기 제8 스위치 사이의 제6 노드를 연결하는 출력 전압선은 상기 이차측 권선과 연결되는 제2 풀 브릿지 회로를 포함하는 이중 강압형 DC-DC 컨버터.The method according to claim 1,
Wherein the second full bridge circuit comprises:
Wherein the upper and lower contacts of the third leg and the fourth leg are connected to the output load and the fifth leg and the seventh switch are connected to the third leg and the fourth leg, Wherein the fourth leg is provided with a sixth switch and an eighth switch and a fifth node between the fifth switch and the seventh switch and a sixth node between the sixth switch and the eighth switch are connected And a second full-bridge circuit connected to the secondary side winding. 제3항에 있어서,
상기 제2 풀 브릿지 회로는,
상기 제3 레그의 상측에 마련되는 상기 제5 스위치의 드레인 단자는 상기 출력 부하와 연결되고, 상기 제5 스위치의 소스 단자는 상기 제3 레그의 하측에 마련되는 상기 제7 스위치의 드레인 단자와 연결되고, 상기 제7 스위치의 소스 단자는 상기 출력 부하와 연결되며,
상기 제4 레그의 상측에 마련되는 상기 제6 스위치의 드레인 단자는 상기 출력 부하와 연결되고, 상기 제6 스위치의 소스 단자는 상기 제4 레그의 하측에 마련되는 상기 제8 스위치의 드레인 단자와 연결되고, 상기 제8 스위치의 소스 단자는 상기 출력 부하와 연결되는 이중 강압형 DC-DC 컨버터.The method of claim 3,
Wherein the second full bridge circuit comprises:
Wherein a drain terminal of the fifth switch provided on the upper side of the third leg is connected to the output load and a source terminal of the fifth switch is connected to a drain terminal of the seventh switch provided on the lower side of the third leg A source terminal of the seventh switch is connected to the output load,
The drain terminal of the sixth switch provided on the upper side of the fourth leg is connected to the output load and the source terminal of the sixth switch is connected to the drain terminal of the eighth switch provided on the lower side of the fourth leg And the source terminal of the eighth switch is connected to the output load. 제2항에 있어서,
상기 제1 스위치, 상기 제1 풀 브릿지 회로에 마련되는 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치는 각각 커패시터 및 다이오드가 병렬로 연결되는 이중 강압형 DC-DC 컨버터.3. The method of claim 2,
Wherein the first switch, the second switch provided in the first full bridge circuit, the third switch and the fourth switch are respectively connected in parallel with a capacitor and a diode. 제4항에 있어서,
상기 제2 풀 브릿지 회로에 마련되는 제5 스위치, 제6 스위치, 제7 스위치 및 제8 스위치는 각각 커패시터 및 다이오드가 병렬로 연결되는 이중 강압형 DC-DC 컨버터.5. The method of claim 4,
And the fifth switch, the sixth switch, the seventh switch, and the eighth switch provided in the second full bridge circuit are connected in parallel with a capacitor and a diode, respectively. 제1항에 있어서,
상기 제1 풀 브릿지 회로의 상기 제1 레그와 상기 제2 레그 사이에서 전압 또는 전류는 180도의 위상차를 갖는 이중 강압형 DC-DC 컨버터.The method according to claim 1,
Wherein the voltage or current between the first leg and the second leg of the first full bridge circuit has a phase difference of 180 degrees. 제1항에 있어서,
상기 제2 풀 브릿지 회로의 상기 제3 레그와 상기 제4 레그 사이에서 전압 또는 전류는 180도의 위상차를 갖는 이중 강압형 DC-DC 컨버터.The method according to claim 1,
Wherein the voltage or current between the third leg and the fourth leg of the second full bridge circuit has a phase difference of 180 degrees. 제1항에 있어서,
상기 일차측 권선에는 상기 입력 전원으로부터 공급되는 전압이 상기 이중 강압 커패시터에 의해 강압되어 걸리는 이중 강압형 DC-DC 컨버터.The method according to claim 1,
Wherein the primary side winding is stepped down by a voltage supplied from the input power source by the double step-down capacitor. 제3항에 있어서,
상기 제1 스위치 내지 상기 제8 스위치의 턴 온 또는 턴 오프에 따라 상기 일차측 권선으로부터 상기 이차측 권선으로 에너지가 전달되거나, 반대 방향으로 에너지가 전달되는 이중 강압형 DC-DC 컨버터.The method of claim 3,
Wherein the energy is transferred from the primary winding to the secondary winding according to the turn-on or turn-off of the first switch to the eighth switch, or energy is transferred in the opposite direction. 제1 풀 브릿지 회로를 포함하는 일차측 회로와 제2 풀 브릿지 회로를 포함하는 이차측 회로 사이에서 전압 변환을 수행하는 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 구동방법에 있어서,
입력 전원으로부터 상기 일차측 회로에 제1 전압을 입력받고,
복수의 동작 모드를 기반으로 상기 제1 전압을 제2 전압으로 변환하여 상기 이차측 회로로 전달하되,
상기 이중 강압형 DC-DC 컨버터는, 상기 일차측 회로에 포함되는 일차측 권선과 상기 이차측 회로에 포함되는 이차측 권선을 포함하여 전압 변환을 수행하는 변압기;
상기 일차측 회로에 전압을 공급하는 입력 전원에 드레인 단자가 연결되고, 상기 제1 풀 브릿지 회로에 소스 단자가 연결되는 제1 스위치;
병렬로 연결된 제1 레그 및 제2 레그를 포함하고, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 상측 접점은 상기 제1 스위치의 소스 단자와 연결되고, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 하측 접점은 상기 입력 전원과 연결되며, 상기 제1 레그에는 이중 강압 커패시터 및 제3 스위치가 마련되고, 상기 제2 레그에는 제2 스위치 및 제4 스위치가 마련되며, 상기 이중 강압 커패시터와 상기 제3 스위치 사이의 제1 노드와 상기 제2 스위치와 상기 제4 스위치 사이의 제2 노드를 연결하는 입력 전압선에는 누설 인덕터가 마련되고 상기 일차측 권선과 연결되는 제1 풀 브릿지 회로; 및
병렬로 연결된 제3 레그 및 제4 레그를 포함하고, 상기 제3 레그 및 상기 제4 레그를 연결하는 출력 전압선은 상기 이차측 권선과 연결되어 상기 일차측 권선으로부터 유도되는 전압을 공급받아 출력 부하로 전달하는 제2 풀 브릿지 회로를 포함하며,
상기 복수의 동작 모드는 상기 제1 스위치 내지 상기 제3 스위치를 턴 오프 상태, 상기 제4 스위치를 턴 온 상태로 설정하는 동작 모드와, 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치를 턴 온 상태, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 턴 오프 상태로 설정하는 동작 모드와, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴 오프 상태, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치를 턴 온 상태로 설정하는 동작 모드와, 상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치 및 상기 제4 스위치를 턴 오프 상태, 상기 제3 스위치를 턴 온 상태로 설정하는 동작 모드와, 상기 제1 스위치 및 상기 제4 스위치를 턴 오프 상태, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치를 턴 온 상태로 설정하는 동작 모드를 포함하는 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 구동방법.A method of driving a dual step-down DC-DC converter for performing voltage conversion between a primary side circuit including a first full bridge circuit and a secondary side circuit including a second full bridge circuit,
Wherein the first voltage is input to the primary side circuit from the input power source,
Wherein the first voltage is converted into a second voltage based on a plurality of operation modes and is transmitted to the secondary side circuit,
The double stepping-down type DC-DC converter includes a transformer including a primary side winding included in the primary side circuit and a secondary side winding included in the secondary side circuit to perform voltage conversion;
A first switch having a drain terminal connected to an input power source for supplying a voltage to the primary side circuit and a source terminal connected to the first full bridge circuit;
And an upper contact of the first leg and the second leg is connected to a source terminal of the first switch and a lower contact of the first leg and the second leg is connected to a source terminal of the first switch, A second switch and a fourth switch are provided in the second leg, and the double-step-down capacitor and the third switch are provided in the first leg, the double-step-down capacitor and the third switch are provided in the first leg, A first full bridge circuit having a leakage inductor and connected to the primary side winding, the input voltage line connecting a first node of the first switch and a second node between the second switch and the fourth switch; And
And an output voltage line connecting the third leg and the fourth leg is connected to the secondary side winding to receive a voltage induced from the primary side winding, And a second full bridge circuit for transmitting the second full bridge circuit,
Wherein the plurality of operation modes include an operation mode in which the first switch and the third switch are turned off and the fourth switch is turned on and a second mode in which the first switch and the fourth switch are turned on, An operation mode in which the first switch and the second switch are set in a turn-off state, the third switch and the fourth switch are set in a turn-on state, Mode, an operation mode in which the first switch, the second switch, and the fourth switch are turned off and the third switch is turned on, and an operation mode in which the first switch and the fourth switch are turned off And an operation mode for setting the second switch and the third switch in a turn-on state. 제11항에 있어서,
상기 제1 풀 브릿지 회로는,
상기 제1 레그의 상측에 마련되는 상기 이중 강압 커패시터의 일단은 상기 제1 스위치의 소스 단자와 연결되고, 상기 제1 레그의 하측에 마련되는 상기 제3 스위치의 드레인 단자는 상기 이중 강압 커패시터의 타단과 연결되고, 상기 제3 스위치의 소스 단자는 상기 입력 전원과 연결되며,
상기 제2 레그의 상측에 마련되는 상기 제2 스위치의 드레인 단자는 상기 제1 스위치의 소스 단자와 연결되고, 상기 제2 스위치의 소스 단자는 상기 제2 레그의 하측에 마련되는 상기 제4 스위치의 드레인 단자와 연결되며, 상기 제4 스위치의 소스 단자는 상기 입력 전원과 연결되는 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 구동방법.12. The method of claim 11,
Wherein the first full bridge circuit comprises:
The drain terminal of the third switch provided on the lower side of the first leg is connected to the drain terminal of the double step-down capacitor, A source terminal of the third switch is connected to the input power source,
The drain terminal of the second switch provided on the upper side of the second leg is connected to the source terminal of the first switch and the source terminal of the second switch is connected to the drain terminal of the second switch, And the source terminal of the fourth switch is connected to the input power source. 제11항에 있어서,
상기 제2 풀 브릿지 회로는,
병렬로 연결된 제3 레그 및 제4 레그를 포함하고, 상기 제3 레그 및 상기 제4 레그의 상측 접점 및 하측 접점은 상기 출력 부하와 연결되고, 상기 제3 레그에는 제5 스위치 및 제7 스위치가 마련되고, 상기 제4 레그에는 제6 스위치 및 제8 스위치가 마련되며, 상기 제5 스위치와 상기 제7 스위치 사이의 제5 노드와 상기 제6 스위치와 상기 제8 스위치 사이의 제6 노드를 연결하는 출력 전압선은 상기 이차측 권선과 연결되는 제2 풀 브릿지 회로를 포함하는 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 구동방법.12. The method of claim 11,
Wherein the second full bridge circuit comprises:
Wherein the upper and lower contacts of the third leg and the fourth leg are connected to the output load and the fifth leg and the seventh switch are connected to the third leg and the fourth leg, Wherein the fourth leg is provided with a sixth switch and an eighth switch and a fifth node between the fifth switch and the seventh switch and a sixth node between the sixth switch and the eighth switch are connected And a second full-bridge circuit connected to the secondary side winding. 제13항에 있어서,
상기 제2 풀 브릿지 회로는,
상기 제3 레그의 상측에 마련되는 상기 제5 스위치의 드레인 단자는 상기 출력 부하와 연결되고, 상기 제5 스위치의 소스 단자는 상기 제3 레그의 하측에 마련되는 상기 제7 스위치의 드레인 단자와 연결되고, 상기 제7 스위치의 소스 단자는 상기 출력 부하와 연결되며,
상기 제4 레그의 상측에 마련되는 상기 제6 스위치의 드레인 단자는 상기 출력 부하와 연결되고, 상기 제6 스위치의 소스 단자는 상기 제4 레그의 하측에 마련되는 상기 제8 스위치의 드레인 단자와 연결되고, 상기 제8 스위치의 소스 단자는 상기 출력 부하와 연결되는 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 구동방법.14. The method of claim 13,
Wherein the second full bridge circuit comprises:
Wherein a drain terminal of the fifth switch provided on the upper side of the third leg is connected to the output load and a source terminal of the fifth switch is connected to a drain terminal of the seventh switch provided on the lower side of the third leg A source terminal of the seventh switch is connected to the output load,
The drain terminal of the sixth switch provided on the upper side of the fourth leg is connected to the output load and the source terminal of the sixth switch is connected to the drain terminal of the eighth switch provided on the lower side of the fourth leg And the source terminal of the eighth switch is connected to the output load. 제11항에 있어서,
상기 제1 스위치, 상기 제1 풀 브릿지 회로에 마련되는 제2 스위치, 제3 스위치 및 제4 스위치는 각각 커패시터 및 다이오드가 병렬로 연결되는 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 구동방법.12. The method of claim 11,
Wherein the first switch, the second switch, the third switch, and the fourth switch provided in the first full bridge circuit are connected in parallel with a capacitor and a diode, respectively. 제13항에 있어서,
상기 제2 풀 브릿지 회로에 마련되는 제5 스위치, 제6 스위치, 제7 스위치 및 제8 스위치는 각각 커패시터 및 다이오드가 병렬로 연결되는 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 구동방법.14. The method of claim 13,
Wherein the fifth switch, the sixth switch, the seventh switch and the eighth switch provided in the second full bridge circuit are connected in parallel with a capacitor and a diode, respectively. 제11항에 있어서,
상기 제1 풀 브릿지 회로의 상기 제1 레그와 상기 제2 레그 사이에서 전압 또는 전류는 180도의 위상차를 갖는 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 구동방법.12. The method of claim 11,
Wherein the voltage or current between the first leg and the second leg of the first full bridge circuit has a phase difference of 180 degrees. 제11항에 있어서,
상기 제2 풀 브릿지 회로의 상기 제3 레그와 상기 제4 레그 사이에서 전압 또는 전류는 180도의 위상차를 갖는 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 구동방법.12. The method of claim 11,
Wherein the voltage or current between the third leg and the fourth leg of the second full bridge circuit has a phase difference of 180 degrees. 제11항에 있어서,
상기 일차측 권선에는 상기 입력 전원으로부터 공급되는 전압이 상기 이중 강압 커패시터에 의해 강압되어 걸리는 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 구동방법.12. The method of claim 11,
And a voltage supplied from the input power source is stepped down by the double step-down capacitor to the primary side winding. 제13항에 있어서,
상기 제1 스위치 내지 상기 제8 스위치의 턴 온 또는 턴 오프에 따라 상기 일차측 권선으로부터 상기 이차측 권선으로 에너지가 전달되거나, 반대 방향으로 에너지가 전달되는 이중 강압형 DC-DC 컨버터의 구동방법.14. The method of claim 13,
Wherein the energy is transferred from the primary winding to the secondary winding according to the turn-on or turn-off of the first switch to the eighth switch, or energy is transferred in the opposite direction.
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