KR102471224B1

KR102471224B1 - Device for controlling an input signal of phase shift full bridge converter and method thereof

Info

Publication number: KR102471224B1
Application number: KR1020150141524A
Authority: KR
Inventors: 김두호
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2022-11-25
Anticipated expiration: 2035-10-08
Also published as: KR20170042065A

Abstract

본 발명은 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 입력 신호 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 입력 신호 제어 장치는 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 입력 전압값, 출력 전압값 및 출력 전류값을 측정하는 측정부, 측정된 상기 입력 전압값 및 상기 출력 전압값을 이용하여 임계 전류값을 연산하는 연산부, 상기 임계 전류값과 상기 출력 전류값을 비교하여 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM(Discontinues Conduction Mode) 영역에서 동작하는지 판단하는 판단부, 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM 영역에서 동작하는지 여부에 따라, 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 1차측 회로에 입력되는 GATE 신호들을 선택적으로 변형 및 조합하여 복수의 입력 신호를 생성하는 생성부, 및 생성된 상기 복수의 입력 신호를 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 2차측 회로에 입력되도록 제어하는 제어부를 포함한다.The present invention relates to an input signal control device and method of a phase shift type full bridge converter, and an input signal control device according to an embodiment of the present invention is an input voltage value, an output voltage value and an output current value of a phase shift type full bridge converter A measurement unit for measuring, a calculation unit for calculating a threshold current value using the measured input voltage value and the output voltage value, and comparing the threshold current value with the output current value so that the phase shift type full bridge converter is DCM ( Discontinues Conduction Mode), a determination unit that determines whether the phase shift type full bridge converter operates in the DCM area, selectively transforms GATE signals input to the primary side circuit of the phase shift type full bridge converter And a generator for generating a plurality of input signals by combining, and a control unit for controlling the generated plurality of input signals to be input to the secondary circuit of the phase shift type full-bridge converter.

Description

Device for controlling an input signal of a phase shift full bridge converter and method thereof

본 발명은 컨버터의 입력 신호를 제어하기 위한 기술에 관한 것으로, 특히 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 입력 신호 제어 장치 및 그 동작 방법 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for controlling an input signal of a converter, and more particularly, to an input signal control device and operating method of a phase shift type full-bridge converter.

일반적으로, 엔진과 모터로 구동하는 하이브리드자동차와 모터만으로 구동하는 전기자동차에서 모터를 구동하려면 높은 전압과 전류를 필요로 하게 되고, 이로 인해 파워 컨트롤 유닛인 HPCU(Hybrid Power Control Unit)가 요구된다. HPCU는 저전압 전력변환기(Low Voltage DC-DC Converter, LDC), 인버터(Inverter), 하이브리드 제어 유닛(Hybrid Control Unit, HCU)등과 같은 전원공급 제품으로 구성된다. In general, high voltage and current are required to drive a motor in a hybrid vehicle driven by an engine and a motor and an electric vehicle driven only by a motor, which requires a hybrid power control unit (HPCU) as a power control unit. HPCU consists of power supply products such as Low Voltage DC-DC Converter (LDC), Inverter, and Hybrid Control Unit (HCU).

이 중, LDC는 리튬이온배터리로부터 받는 높은 입력 전압값을 저전압으로 변환하여 차량의 전장품에 전기에너지를 공급한다. 이를 위해, LDC는 파워부와 및 파워부를 제어하는 제어부로 구성된다. Among them, the LDC converts the high input voltage value received from the lithium ion battery into a low voltage and supplies electric energy to the electric components of the vehicle. To this end, the LDC is composed of a power unit and a control unit controlling the power unit.

파워부는 크게 파워보드(Power Board), 변압기(Transformer), 출력보드(Output Board) 등으로 구성되며, 제어부는 제어보드(Control Board)로 구성된다. The power part is largely composed of a power board, a transformer, an output board, and the like, and the control part is composed of a control board.

파워보드를 통해서 시간에 따라 변하는 구형파 모양의 고전압이 변압기 1차측에 인가되면, 1차측 코일을 통해서 전류가 흐르게 되어 코어 내부에는 자속이 발생한다. 이때, 자속은 2차측 코일을 통과하면서 유도기전력을 발생시키시는데 이런 원리를 통해서 1차측의 에너지는 2차측으로 전달된다. 사용자는 1차측 및 2차측 코일의 턴비와, 1차측에 전압이 인가되는 시간을 조절하여, 승압 및 감압을 할 수 있다.When a square wave-shaped high voltage that changes over time is applied to the primary side of the transformer through the power board, current flows through the primary side coil and magnetic flux is generated inside the core. At this time, the magnetic flux generates induced electromotive force while passing through the secondary side coil. Through this principle, the energy of the primary side is transferred to the secondary side. The user may adjust the turn ratio of the primary and secondary side coils and the time during which the voltage is applied to the primary side to increase or decrease the voltage.

파워보드는 LDC의 출력용량에 따라 사용되는 회로가 다양한데, 대용량(1.8kW급) LDC의 경우 도 1과 같이 구성된 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 적합하다.The power board has various circuits used according to the output capacity of the LDC. In the case of a large-capacity (1.8 kW) LDC, a phase shift type full-bridge converter configured as shown in FIG. 1 is suitable.

이때, 위상천이형 풀브릿지 컨버터는 변압기에 입력 전압이 인가되는 시간(Duty ratio, 0<D<1)을 조절하는 스위치(MOSFET)를 포함하며, 4개의 MOSFET로 변압기에 AC 성분의 전력을 공급한다. MOSFET은 파워를 전달하는 한 주기의 절반 동안 켜져 있으며, 그 시간은 일반적으로 고정되어 있다. 대각선으로 위치하고 있는 MOSFET의 Turn on 시간의 중첩을 통해 부하가 요청하는 만큼의 파워를 전달하게 된다. 예컨대, 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 1차측 MOSFET PWM 신호와 변압기 양단의 전압은 도 2와 같을 수 있다. At this time, the phase shift type full-bridge converter includes a switch (MOSFET) that adjusts the time (Duty ratio, 0<D<1) that the input voltage is applied to the transformer, and supplies AC component power to the transformer with four MOSFETs. do. A MOSFET is on for half of a cycle delivering power, and that time is usually fixed. Power as much as the load requests is delivered through the overlap of the turn on times of the diagonally positioned MOSFETs. For example, the primary MOSFET PWM signal of the phase shift type full-bridge converter and the voltage across the transformer may be the same as in FIG. 2 .

이때, 변압기에 입력 전압이 인가되는 시간(Duty ratio, 0<D<1)을 조절하는 것이 스위치(MOSFET)이다. Duty ratio 변압기에 입력 전압이 인가되는 시간은 입력 전압값이 낮을수록, 부하가 원하는 출력 전압값이 클수록, 출력 전류값이 클수록 커져야 한다. At this time, the switch (MOSFET) controls the time (duty ratio, 0<D<1) for which the input voltage is applied to the transformer. The time the input voltage is applied to the duty ratio transformer should increase as the input voltage value decreases, the output voltage value desired by the load increases, and the output current value increases.

이상적인 스위치일 경우, 스위치가 켜지고 꺼지는 순간에 스위치에 인가된 전압과 스위치를 통해 흐르는 전류의 곱은 도 3에 도시된 바와 같이 항상 0이다. 하지만, 일반적인 MOSFET의 경우, 주변회로의 기생성분과 스위치 자체의 딜레이에 의해 스위칭 순간에 전압과 전류의 곱이 발생하고, 이는 도 4에 도시된 바와 같이 전력소모로 나타난다. 아울러, 입력 전압이 높은 전기자동차의 경우 그 손실이 더욱 크다(P=VI, W=Pt). In the case of an ideal switch, the product of the voltage applied to the switch and the current flowing through the switch at the moment when the switch is turned on and off is always zero as shown in FIG. 3 . However, in the case of a general MOSFET, a product of a voltage and a current is generated at the moment of switching due to a parasitic component of a peripheral circuit and a delay of the switch itself, which appears as power consumption as shown in FIG. 4 . In addition, in the case of an electric vehicle with a high input voltage, the loss is greater (P = VI, W = Pt).

따라서, 효율 향상을 위해 1차측 MOSFET의 영전압 스위칭이 필수적이다. Therefore, zero-voltage switching of the primary side MOSFET is essential to improve efficiency.

위상천이형 풀브릿지 컨버터의 경우, 각 레그(직렬 연결된 MOSFET)에 따라 다르지만, 대체로 컨버터의 출력 전류값이 커지면서 회로에 존재하는 기생성분(변압기의 누설인덕턴스, MOSFET의 출력 캐패시턴스)의 공진으로 스위치가 켜질 때 발생하는 스위칭 손실은 0에 가까워지는데, 이것이 영전압 스위칭이다. In the case of a phase shift type full-bridge converter, it varies depending on each leg (MOSFET connected in series), but in general, as the output current value of the converter increases, the switch operates due to the resonance of the parasitic components (transformer leakage inductance, MOSFET output capacitance) that exist in the circuit. When turned on, the switching loss that occurs approaches zero, which is zero voltage switching.

또한, 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 출력 전류값이 클 경우에는 2차측에서 사용중인 다이오드에서 순방향 전압강하에 의한 전류 도통 손실(P=VFI)을 무시할 수 없다. 마찬가지로, 컨버터의 효율 문제와 직결되기 때문인데, 이를 개선하기 위하여 다이오드 대신 MOSFET을 사용한다. MOSFET이 Turn on 상태 일 때, MOSFET 내부의 Rds(on)을 통해 전류가 흘러 도통 손실(P=I2Rds(on))이 줄어든다. In addition, when the output current value of the phase shift type full-bridge converter is large, the current conduction loss (P=VFI) due to the forward voltage drop in the diode used in the secondary side cannot be ignored. Likewise, this is because it is directly related to the efficiency problem of the converter, and to improve this, a MOSFET is used instead of a diode. When the MOSFET is turned on, current flows through Rds(on) inside the MOSFET, reducing the conduction loss (P=I2Rds(on)).

2차측 MOSFET(동기정류기)의 사용을 위해서는 1차측 MOSFET과 마찬가지로 GATE 신호를 입력해주어야 한다. 이러한 2차측 MOSPET을 위한 신호(E, F))는 도 5에 도시된 바와 같이 1차측 MOSFET GATE 신호들의 OR 연산(B+C, A+D)으로 생성 가능하다.To use the secondary-side MOSFET (synchronous rectifier), a GATE signal must be input as in the case of the primary-side MOSFET. Signals (E, F) for these secondary-side MOSFETs can be generated by OR operation (B+C, A+D) of primary-side MOSFET GATE signals, as shown in FIG.

그런데, 특정 출력 전류값 이하에서는 오히려 MOSFET을 사용할 경우 효율이 떨어지기 때문에, 특정 부하 이하에서 MOSFET의 가동을 중지한다. 그 이유는 1차측 및 2차측에 불필요한 순환 전류가 흐름으로 인해 도통 손실이 증가하기 때문이다. 또한, 동기정류기를 구동시키기 위한 PWM Gate신호의 delay가 발생할 시 2차측 회로가 단락되어, 도 6에 도시된 바와 같이 1차측 및 2차측에 스파이크성 전류가 흘러 스위칭 소자들의 소손을 야기할 수 있다. 따라서 일반적인 애플리케이션의 경우, 회로의 안전성을 위해 경부하 조건에서는 MOSFET을 구동시키지 않고 MOSFET의 BODY DIODE를 이용하여 회로를 동작시킨다.However, since the efficiency decreases when the MOSFET is used below a specific output current value, the operation of the MOSFET is stopped below a specific load. The reason is that the conduction loss increases due to the flow of unnecessary circulating current in the primary side and the secondary side. In addition, when a delay of the PWM Gate signal for driving the synchronous rectifier occurs, the secondary circuit is shorted, and as shown in FIG. 6, a spike current flows in the primary and secondary sides, causing burnout of switching elements . Therefore, in the case of general applications, the circuit is operated using the body diode of the MOSFET without driving the MOSFET under light load conditions for circuit safety.

그러나 전기 자동차와 같은 애플리케이션에서는 입력 전압값이 매우 높기 때문에 경부하 조건에서 스위칭 손실이 크게 발생한다. 역설적이지만, 이를 해결하기 위해 동기정류기를 기동시키는 것이 전기 자동차에서는 컨버터의 효율을 높일 수 있는 방법이다. 하지만, 이 역시 동기정류기의 Gate 신호가 지연될 경우 스위칭 소자에 손상을 야기할 가능성이 있다.However, in applications such as electric vehicles, the input voltage is very high, resulting in large switching losses under light load conditions. Paradoxically, starting a synchronous rectifier to solve this problem is a way to increase the efficiency of a converter in an electric vehicle. However, this may also cause damage to the switching element when the Gate signal of the synchronous rectifier is delayed.

동기정류기의 Gate 신호는 도 5에 도시된 바와 같이 메인 컨트롤러에서 나온 두 PWM 신호의 조합으로 만들어진다. 이 신호가 2차측의 MOSFET까지 전달되기 위해서는 메인 컨트롤러, OR GATE, AND GATE, MOSFET DRIVER 등의 회로를 거쳐야 한다. The gate signal of the synchronous rectifier is made as a combination of two PWM signals from the main controller as shown in FIG. In order for this signal to be transmitted to the secondary MOSFET, it must pass through circuits such as the main controller, OR GATE, AND GATE, and MOSFET DRIVER.

만약, 이 회로들에서 발생하는 지연 시간들이 합쳐져 특정시간(2차측 전류의 교환시간-Commutation Time)보다 길어 질 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 스파이크성 전류가 발생한다. 예컨대, 출력 전류값이 5A(정격 출력 전류값 130A) 인 상황에서 1차측, 2차측 MOSFET의 전류 파형 중 일부를 나타내는 도 6에서, 전류의 스파이크가 발생하는 지점은 PWM_F 신호가 LOW로 떨어질 때, 즉 MOSFET_F가 꺼지는 시점이다. 만약, PWM_F 신호가 300ns의 지연이 발생해서 그만큼 늦게 Turn off 되었을 때 1차측 및 2차측 MOSFET에서 전류의 스파이크가 발생한다. 이러한 전류 스파이크는 PWM_E, PWM_F가 지연되는 시간이 길어질수록 더 크게 발생하는데, 이런 스트레스가 1차측 MOSFET의 소손을 야기할 수 있다.If the delay times occurring in these circuits are combined and become longer than a specific time (commutation time of secondary side current), a spike current is generated as shown in FIG. 6 . For example, in FIG. 6 showing some of the current waveforms of the primary and secondary side MOSFETs in a situation where the output current value is 5A (rated output current value 130A), the point where the current spike occurs is when the PWM_F signal drops to LOW, That is, it is the point at which MOSFET_F is turned off. If the PWM_F signal has a delay of 300ns and is turned off later, a current spike occurs in the primary and secondary side MOSFETs. These current spikes become larger as the delay time of PWM_E and PWM_F increases, and this stress can cause the primary side MOSFET to burn out.

본 발명의 목적은 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 2차측 회로에 안정적인 입력 신호를 공급하는 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 입력 신호 제어 장치 및 그 동작 방법을 제공함을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an input signal control device of a phase shift type full bridge converter and an operating method thereof for supplying a stable input signal to a secondary side circuit of the phase shift type full bridge converter.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 입력 신호 제어 장치는 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 입력 전압값, 출력 전압값 및 출력 전류값을 측정하는 측정부, 측정된 상기 입력 전압값 및 상기 출력 전압값을 이용하여 임계 전류값을 연산하는 연산부, 상기 임계 전류값과 상기 출력 전류값을 비교하여 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM(Discontinues Conduction Mode) 영역에서 동작하는지 판단하는 판단부, 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM 영역에서 동작하는지 여부에 따라, 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 1차측 회로에 입력되는 GATE 신호들을 선택적으로 변형 및 조합하여 복수의 입력 신호를 생성하는 생성부, 및 생성된 상기 복수의 입력 신호를 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 2차측 회로에 입력되도록 제어하는 제어부를 포함한다. An input signal control apparatus of a phase shift type full bridge converter according to an aspect of the present invention for achieving the above object is a measurement unit for measuring the input voltage value, the output voltage value and the output current value of the phase shift type full bridge converter, An operation unit that calculates a threshold current value using the measured input voltage value and the output voltage value, and compares the threshold current value and the output current value so that the phase shift type full-bridge converter is in a discontinues conduction mode (DCM) area. A determination unit for determining whether the phase shift type full bridge converter operates in the DCM region, selectively transforming and combining GATE signals input to the primary side circuit of the phase shift type full bridge converter to form a plurality of inputs It includes a generator for generating a signal, and a controller for controlling the generated plurality of input signals to be input to a secondary side circuit of the phase shift type full-bridge converter.

상기 임계 전류값은 하기의 수학식을 통해 산출된다. The threshold current value is calculated through the following equation.

(여기서, L은 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 기설정된 인덕턴스값, T는 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 기설정된 V_O는 상기 출력 전압값, D는 변수로서, 하기의 수학식을 통해 구해진다. (Where L is the preset inductance value of the phase shift type full bridge converter, T is the preset _VO of the phase shift type full bridge converter, the output voltage value, D is a variable, obtained through the following equation It happens.

여기서, n은 변압기의 기설정된 턴비(권선비), V_IN은 상기 입력 전압값 V_O는 상기 출력 전압값이다. Here, n is a preset turn ratio (winding ratio) of the transformer, V _IN is the input voltage value, and V _O is the output voltage value.

상기 판단부는 상기 출력 전류값이 상기 임계 전류값 이하인 경우, 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM 영역에서 동작하는 것으로 판단한다. The determination unit determines that the phase shift type full-bridge converter operates in the DCM region when the output current value is less than or equal to the threshold current value.

상기 생성부는 상기 1차측 회로에 플브릿지 형태로 위치한 제1 내지 제4 MOSFET 중 트랜스포머 측에 위치한 제1 및 제2 MOSFET에 입력되는 PWM_A 신호 및 PWM_B 신호 각각보다 짧은 Duty를 갖는 PWM_A' 신호 및 PWM_B' 신호로 변형한다. The generation unit has a PWM_A' signal and a PWM_B' signal having a duty shorter than each of the PWM_A signal and the PWM_B signal input to the first and second MOSFETs located on the transformer side among the first to fourth MOSFETs located in the form of a double bridge in the primary side circuit. transform into a signal.

상기 생성부는 상기 PWM_A와 상기 PWM_A' 신호를 선택적으로 출력하는 제1 MUX, 상기 PWM_B와 상기 PWM_B' 신호를 선택적으로 출력하는 제2 MUX, 상기 제1 MUX에서 출력되는 상기 PWM_A 신호 또는 상기 PWM_A' 신호와 상기 제1 MOSFET과 대각선상에 위치한 상기 제4 MOSFET에 입력되는 PWM_D 신호를 OR 연산하는 제1 연산부, 및 상기 제2 MUX에서 출력되는 상기 PWM_B 신호 또는 상기 PWM_B' 신호와 상기 제2 MOSFET과 대각선상에 위치한 성가 상기 제3 MOSFET에 입력되는 PWM_C 신호를 OR 연산하는 제2 연산부를 포함한다. The generation unit includes a first MUX that selectively outputs the PWM_A and PWM_A' signals, a second MUX that selectively outputs the PWM_B and PWM_B' signals, and the PWM_A signal or the PWM_A' signal output from the first MUX. and a first operation unit for performing an OR operation on a PWM_D signal input to the fourth MOSFET located on a diagonal with the first MOSFET, and the PWM_B signal output from the second MUX or the PWM_B′ signal and the second MOSFET on a diagonal and a second arithmetic unit performing an OR operation on the PWM_C signal input to the third MOSFET.

상기 판단부에 의해 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM 영역에서 동작하는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 MUX 및 상기 제2 MUX는 각각 상기 PWM_A' 신호 및 상기 PWM_B' 신호를 출력하며, 상기 제1 연산부 및 상기 제2 연산부 각각은 상기 PWM_A' 신호와 상기 PWM_D 신호를 OR 연산하고, 상기 PWM_B' 신호와 상기 PWM_C 신호를 OR 연산하여 상기 복수의 입력 신호를 생성한다. When it is determined by the determination unit that the phase shift type full-bridge converter operates in the DCM region, the first MUX and the second MUX output the PWM_A' signal and the PWM_B' signal, respectively, and the first MUX and the PWM_B' signal respectively. Each of the calculating unit and the second calculating unit generates the plurality of input signals by performing an OR operation on the PWM_A′ signal and the PWM_D signal and performing an OR operation on the PWM_B′ signal and the PWM_C signal.

상기 판단부에 의해 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM 영역에서 동작하지 않는 것으로 판단된 경우, 상기 제1 MUX 및 상기 제2 MUX는 각각 상기 PWM_A 신호 및 상기 PWM_B 신호를 출력하며, 상기 제1 연산부 및 상기 제2 연산부 각각은 상기 PWM_A 신호와 상기 PWM_D 신호를 OR 연산하고, 상기 PWM_B 신호와 상기 PWM_C 신호를 OR 연산하여 상기 복수의 입력 신호를 생성한다. When it is determined by the determination unit that the phase shift type full-bridge converter does not operate in the DCM region, the first MUX and the second MUX output the PWM_A signal and the PWM_B signal, respectively, and the first operation unit and each of the second operation units generates the plurality of input signals by performing an OR operation on the PWM_A signal and the PWM_D signal and performing an OR operation on the PWM_B signal and the PWM_C signal.

상기 측정부는 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 소정 위치에 장착된 전압 센서 및 전류 센서를 이용하여 상기 입력 전압, 상기 출력 전압값 및 상기 출력 전류값을 측정한다. The measurement unit measures the input voltage, the output voltage value, and the output current value using a voltage sensor and a current sensor mounted at predetermined positions of the phase shift type full-bridge converter.

상기 Duty는 상기 1차측 회로의 GATE 신호들이 조합되어 상기 2차측 회로의 상기 복수의 동기정류까지 전달되는 과정에서 발생하는 시지연 시간을 고려한 것이다. The duty takes into account the time delay time generated in the process of combining the GATE signals of the primary circuit and transmitting them to the plurality of synchronous rectifications of the secondary circuit.

한편, 전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 입력 신호 제어 방법은 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 입력 전압값, 출력 전압값 및 출력 전류값을 측정하는 단계, 측정된 상기 입력 전압값 및 상기 출력 전압값을 이용하여 임계 전류값을 연산하는 단계, 상기 임계 전류값과 상기 출력 전류값을 비교하여 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM(Discontinues Conduction Mode) 영역에서 동작하는지 판단하는 단계, 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM 영역에서 동작하는지 여부에 따라 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM 영역에서 동작하는지 여부에 따라, 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 1차측 회로에 입력되는 GATE 신호들을 선택적으로 변형 및 조합하여 복수의 입력 신호를 생성하는 단계, 및 생성된 상기 복수의 입력 신호를 트랜스포머를 기준으로 2차측 회로에 구성된 복수의 동기정류기 각각에 입력되도록 제어하는 단계를 포함한다. On the other hand, the input signal control method of the phase shift type full-bridge converter according to another aspect of the present invention for achieving the above object is the step of measuring the input voltage value, the output voltage value and the output current value of the phase shift type full-bridge converter , Calculating a threshold current value using the measured input voltage value and the output voltage value, Comparing the threshold current value and the output current value, the phase shift type full bridge converter DCM (Discontinues Conduction Mode) region Determining whether the phase shift type full bridge converter operates in the DCM region, depending on whether the phase shift type full bridge converter operates in the DCM region, the primary side of the phase shift type full bridge converter Generating a plurality of input signals by selectively transforming and combining gate signals input to the circuit, and controlling the generated plurality of input signals to be input to each of a plurality of synchronous rectifiers configured in the secondary side circuit based on the transformer Include steps.

여기서, n은 변압기의 기설정된 턴비(권선비), V_IN은 상기 입력 전압값 V_O는 상기 출력 전압값이다.)Here, n is the preset turns ratio (winding ratio) of the transformer, V _IN is the input voltage value, and V _O is the output voltage value.)

상기 판단하는 단계는 상기 출력 전류값이 상기 임계 전류값 이하인 경우, 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM 영역에서 동작하는 것으로 판단한다. In the determining step, when the output current value is less than or equal to the threshold current value, it is determined that the phase shift type full-bridge converter operates in the DCM region.

상기 생성하는 단계는 상기 1차측 회로에 플브릿지 형태로 위치한 제1 내지 제4 MOSFET 중 트랜스포머 측에 위치한 제1 및 제2 MOSFET에 입력되는 PWM_A 신호 및 PWM_B 신호 각각보다 짧은 Duty를 갖는 PWM_A' 신호 및 PWM_B' 신호로 변형하는 단계, 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM 영역에서 동작하는지 여부에 따라, 상기 PWM_A 신호 또는 상기 PWM_A' 신호와 상기 PWM_B 신호 또는 상기 PWM_B' 신호를 선택적으로 출력하는 단계, 및 상기 PWM_A 신호 또는 상기 PWM_A' 신호와 상기 제1 MOSFET과 대각선상에 위치한 상기 제4 MOSFET에 입력되는 PWM_D 신호를 OR 연산하고, 상기 PWM_B 신호 또는 상기 PWM_B' 신호와 상기 제2 MOSFET과 대각선상에 위치한 상기 제3 MOSFET에 입력되는 PWM_C 신호를 OR 연산하는 단계를 포함한다. The generating step is a PWM_A' signal having a duty shorter than each of the PWM_A signal and the PWM_B signal input to the first and second MOSFETs located on the transformer side among the first to fourth MOSFETs located in the form of a double bridge in the primary side circuit, and Converting to a PWM_B' signal, selectively outputting the PWM_A signal or the PWM_A' signal and the PWM_B signal or the PWM_B' signal according to whether the phase shift type full-bridge converter operates in a DCM region, and An OR operation is performed between the PWM_A signal or the PWM_A′ signal and the PWM_D signal input to the fourth MOSFET located on a diagonal line with the first MOSFET, and the PWM_B signal or PWM_B′ signal and the second MOSFET located on a diagonal line. and performing an OR operation on the PWM_C signal input to the third MOSFET.

상기 연산하는 단계는 상기 판단 결과, 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM 영역에서 동작하는 것으로 판단되면, 상기 PWM_A' 신호와 상기 PWM_D 신호를 OR 연산하고, 상기 PWM_B' 신호와 상기 PWM_C 신호를 OR 연산하여 상기 입력 신호를 연산한다. In the calculating step, as a result of the determination, if it is determined that the phase shift type full-bridge converter operates in the DCM region, an OR operation is performed between the PWM_A' signal and the PWM_D signal, and an OR operation is performed between the PWM_B' signal and the PWM_C signal. to calculate the input signal.

상기 연산하는 단계는 상기 판단 결과, 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM 영역에서 동작하지 않는 것으로 판단되면, 상기 PWM_A 신호와 상기 PWM_D 신호를 OR 연산하고, 상기 PWM_B 신호와 상기 PWM_C 신호를 OR 연산한다. The calculating step performs an OR operation on the PWM_A signal and the PWM_D signal and an OR operation on the PWM_B signal and the PWM_C signal when it is determined that the phase shift type full-bridge converter does not operate in the DCM region as a result of the determination. .

상기 출력하는 단계는 상기 PWM_A 신호와 PWM_A' 신호를 선택적으로 출력하는 제1 MUX와 상기 PWM_B 신호와 PWM_B' 신호를 선택적으로 출력하는 제2 MUX를 이용한다. The outputting step uses a first MUX that selectively outputs the PWM_A signal and the PWM_A' signal and a second MUX that selectively outputs the PWM_B signal and the PWM_B' signal.

상기 측정하는 단계는 상기 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 소정 위치에 장착된 전압 센서 및 전류 센서를 이용하여 상기 입력 전압, 상기 출력 전압값 및 상기 출력 전류값을 측정한다. The measuring step measures the input voltage, the output voltage value, and the output current value using a voltage sensor and a current sensor mounted at predetermined positions of the phase shift type full-bridge converter.

상기 Duty는 상기 1차측 회로의 GATE 신호들이 조합되어 상기 2차측 회로의 상기 복수의 동기정류까지 전달되는 과정에서 발생하는 시지연 시간을 고려한 것이다.The duty takes into account the time delay time generated in the process of combining the GATE signals of the primary circuit and transmitting them to the plurality of synchronous rectifications of the secondary circuit.

본 발명의 실시예에 따르면 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM(Discontinues Conduction Mode) 영역에서 동작하는지 여부에 따라 PWM 신호를 선택적으로 조합 및 생성하여 동기전류기에 입력함으로써, 인덕터의 전류가 불연속적인 영역에서도 동기전류기에 안정적인 제어 신호를 입력할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a PWM signal is selectively combined and generated according to whether the phase shift type full-bridge converter operates in a DCM (Discontinues Conduction Mode) region and inputted to the synchronous current device, even in a region where the inductor current is discontinuous. A stable control signal can be input to the synchronous current machine.

도 1은 기존의 위상천이형 풀브릿지 컨버터를 나타내는 회로도.
도 2는 기존의 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 1차측 MOSFET의 PWM 신호와 변압기 양단의 전압을 나타내는 도면.
도 3은 기존의 위상천이형 풀브릿지 컨버터에서 이상적인 스위치일 경우 스위치에 인가된 전압과 스위치를 통해 흐르는 전류를 나타내는 도면.
도 4는 기존의 위상천이형 풀브릿지 컨버터에서 주변회로의 기생성분과 스위치 자체의 딜레이에 의해 스위치에 인가된 전압과 스위치를 통해 흐르는 전류를 나타내는 도면.
도 5는 기존의 위상천이형 풀브릿지 컨버터에서 동기정류기의 Gate 신호를 나타내는 도면.
도 6은 기존의 위상천이형 풀브릿지 컨버터에서 스파이크성 전류가 발생하는 경우를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터를 예시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터에서 메인 컨트롤러에서 나온 두 PWM 신호의 조합으로 만들어지는 동기정류기의 Gate 신호를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 입력 신호 제어 장치 블록도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM(Discontinues Conduction Mode) 영역에서 동작할 시 불연속적인 인덕터의 전류를 예시한 도면.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 기존의 GATE 신호보다 짧은 Duty를 갖는 PWM 신호 및 이를 이용하여 생성된 PWM 신호를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 입력 신호 제어 장치의 제어부의 구성을 나타내는 도면.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 입력 신호 제어 방법 흐름도.1 is a circuit diagram showing a conventional phase shift type full-bridge converter.
2 is a diagram showing a PWM signal of a primary side MOSFET of a conventional phase shift type full bridge converter and a voltage across a transformer.
Figure 3 is a diagram showing the voltage applied to the switch and the current flowing through the switch in the case of an ideal switch in a conventional phase shift type full-bridge converter.
Figure 4 is a diagram showing the voltage applied to the switch and the current flowing through the switch by the parasitic component of the peripheral circuit and the delay of the switch itself in the conventional phase shift type full-bridge converter.
5 is a diagram showing a Gate signal of a synchronous rectifier in a conventional phase shift type full-bridge converter.
6 is a diagram showing a case in which a spike current is generated in a conventional phase shift type full-bridge converter.
7 is a diagram illustrating a phase shift type full-bridge converter according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram showing a gate signal of a synchronous rectifier made by combining two PWM signals from a main controller in a phase shift type full-bridge converter according to an embodiment of the present invention.
9 is a block diagram of an input signal control device of a phase shift type full-bridge converter according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating a current of a discontinuous inductor when a phase shift type full-bridge converter according to an embodiment of the present invention operates in a discontinues conduction mode (DCM) region.
11 is a diagram showing a PWM signal having a duty shorter than that of an existing GATE signal and a PWM signal generated using the same according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram showing the configuration of a control unit of an input signal control device of a phase shift type full-bridge converter according to an embodiment of the present invention.
13 is a flowchart of a method for controlling an input signal of a phase shift type full-bridge converter according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is defined by the description of the claims. Meanwhile, terms used in this specification are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, "comprises" or "comprising" means the presence or absence of one or more other elements, steps, operations and/or elements other than the recited elements, steps, operations and/or elements; do not rule out additions.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고, 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, the same numerals are assigned to the same components as much as possible even if they are displayed on different drawings, and also in describing the present invention, for related known configurations or functions. If a detailed description may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

설명에 앞서 본 발명에서 적용될 수 위상천이형 풀브릿지 컨버터를 간략히 설명한다. 이는 본 명세서의 이해를 돕기 위한 것으로서 명시적으로 본 발명을 한정하는 사항으로 기재하지 않은 경우에 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 의미로 사용하는 것이다. Prior to the description, a phase shift type full-bridge converter that can be applied in the present invention will be briefly described. This is to help the understanding of the present specification, and is used in the sense of limiting the technical spirit of the present invention when not explicitly described as limiting the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)는 변압기(트랜스포머)(11)의 1차측에 풀브릿지 형태로 구성된 4개의 MOSFET 각각에 입력되는 GATE 신호(PWM_A 내지 PWM_D)를 스위칭시키는 스위치들(제1 내지 제4 스위치)(12_1 내지 12_4)를 포함하는 1차측 회로(12)와, 2개의 동기정류기(MOSFET) 각각에 입력되는 입력 신호(GATE 신호)를 스위칭시키는 스위치들(제5 및 제6 스위치)(13_1, 13_2)를 포함하는 2차측 회로(13)를 포함한다.As shown in FIG. 7, in the phase shift type full-bridge converter 10 according to an embodiment of the present invention, the GATE signal input to each of the four MOSFETs configured in the form of a full bridge on the primary side of the transformer (transformer) 11 The primary side circuit 12 including switches (first to fourth switches) 12_1 to 12_4 for switching (PWM_A to PWM_D) and an input signal (GATE signal) input to each of the two synchronous rectifiers (MOSFETs) ) and a secondary side circuit 13 including switches (fifth and sixth switches) 13_1 and 13_2 for switching.

이때, 2개의 동기정류기 각각에 입력되는 입력 신호(PWM_E, PWM_F)는 도 8에 도시된 바와 같이 PWM_A 내지 PWM_D의 OR 조합(PWM_B+PWM_C, PWM_A+PWM_D)으로 생성될 수 있다. 또는, 본 발명의 실시예에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 동작 환경에 따라서 1차측 회로(12)의 특정 GATE 신호를 변형하고, 변형된 신호와 기존의 GATE 신호의 조합을 통해 생성된 입력 신호(PWM_E', PWM_F')를 2개의 동기정류기 각각에 입력할 수 있다. At this time, the input signals PWM_E and PWM_F input to each of the two synchronous rectifiers may be generated as an OR combination (PWM_B+PWM_C, PWM_A+PWM_D) of PWM_A to PWM_D as shown in FIG. 8 . Alternatively, the specific GATE signal of the primary side circuit 12 is modified according to the operating environment of the phase shift type full-bridge converter 10 according to the embodiment of the present invention, and generated through a combination of the modified signal and the existing GATE signal input signals (PWM_E', PWM_F') can be input to each of the two synchronous rectifiers.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 동작 환경에 따라서 2개의 동기정류기 각각에 입력되는 입력 신호 생성 및 제어하는 입력 신호 제어 장치에 대해 구체적으로 설명한다. Hereinafter, an input signal control device for generating and controlling an input signal input to each of the two synchronous rectifiers according to the operating environment of the phase shift type full-bridge converter 10 according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 입력 신호 제어 장치 블록도이다. 9 is a block diagram of an input signal control device of a phase shift type full-bridge converter according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 입력 신호 제어 장치(100)는 측정부(110), 판단부(120), 연산부(130), 생성부(140) 및 제어부(150)를 포함한다. An input signal control device 100 according to an embodiment of the present invention includes a measurement unit 110, a determination unit 120, a calculation unit 130, a generation unit 140, and a control unit 150.

측정부(110)는 본 발명의 실시예에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 입력 전압값(V_IN)과 출력 전압값(V_O)을 측정한다. 이를 위해, 측정부(110)는 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 소정 위치(입력단 및 출력단)에 장착된 전압 센서를 포함할 수 있다. The measurement unit 110 measures the input voltage value (V _IN ) and the output voltage value ( _VO ) of the phase shift type full-bridge converter 10 according to an embodiment of the present invention. To this end, the measurement unit 110 may include voltage sensors mounted at predetermined positions (input terminal and output terminal) of the phase shift type full-bridge converter 10 .

아울러, 측정부(110)는 본 발명의 실시예에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 출력 전류값(I_O) 또한 측정할 수 있다. 이를 위해, 측정부(110)는 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 소정 위치(출력단)에 장착된 전류 센서를 더 포함할 수 있다.In addition, the measurement unit 110 may also measure the output current value (I _O ) of the phase shift type full-bridge converter 10 according to an embodiment of the present invention. To this end, the measurement unit 110 may further include a current sensor mounted at a predetermined position (output terminal) of the phase shift type full-bridge converter 10 .

판단부(120)는 본 발명의 실시예에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)가 DCM(Discontinues Conduction Mode) 영역에서 동작하는지 판단한다. 이때, DCM 영역이란, 인덕터의 전류가 도 10과 같이 불연속적인 영역을 의미하며, 출력 전류값(I_O)이 일정 조건(임계 전류값, Threshold)보다 낮을 때 발생한다. 이때, 출력 전류값(I_O)은 측정부(110)에 의해 측정된 값이다. The determination unit 120 determines whether the phase shift type full-bridge converter 10 according to an embodiment of the present invention operates in a discontinues conduction mode (DCM) region. At this time, the DCM region means a region in which the current of the inductor is discontinuous as shown in FIG. 10 , and occurs when the output current value ( _IO ) is lower than a certain condition (threshold). At this time, the output current value (I _O ) is a value measured by the measuring unit 110 .

따라서, 판단부(120)는 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 출력 전류값(I_O)이 연산을 통해 산출되는 임계 전류값(Th) 이하인지를 확인하여, 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)가 DCM 영역에서 동작하는지 판단한다. Therefore, the determination unit 120 checks whether the output current value (I _O ) of the phase shift type full bridge converter 10 is less than or equal to the threshold current value (Th) calculated through operation, and the phase shift type full bridge converter ( 10) determines whether it operates in the DCM domain.

입력 신호 제어 장치(100)는 임계 전류값(Th)을 연산하기 위한 연산부(130)를 더 포함할 수 있다. 임계 전류값(Th)은 수학식 1을 통해 구해질 수 있다. The input signal control device 100 may further include a calculator 130 for calculating the threshold current value Th. The critical current value Th can be obtained through Equation 1.

여기서, L은 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 인덕턴스값, T는 주기로서, 각각 기 설정된 값이다. V_O는 출력 전압값으로서, 측정부(110)에 의해 측정된 값이다. D는 변수로서, 수학식 2를 통해 구해질 수 있다.Here, L is the inductance value of the phase shift type full-bridge converter 10, T is a period, each of which is a preset value. _VO is an output voltage value and is a value measured by the measuring unit 110 . D is a variable and can be obtained through Equation 2.

여기서, n은 변압기의 턴비(권선비)로서, 기설정된 값이다. V_IN, V_O 각각은 측정부(110)에 의해 측정된 입력 전압값 및 출력 전압값이다. Here, n is a turns ratio (winding ratio) of the transformer and is a predetermined value. V _IN and V _O are input voltage values and output voltage values measured by the measuring unit 110 , respectively.

판단부(120)는 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 출력 전류값(I_O)이 연산부(130)에 의해 산출된 임계 전류값(Th)을 비교하여 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)가 DCM 영역에서 동작하는지 여부를 판단한다. 구체적으로, 판단부(120)는 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 출력 전류값(I_O)이 임계 전류값(Th)보다 낮으면(

), 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)가 DCM 영역에서 동작하는 것으로 판단한다.The determination unit 120 compares the output current value (I _O ) of the phase shift type full bridge converter 10 with the threshold current value (Th) calculated by the operation unit 130 to determine the phase shift type full bridge converter 10 Determines whether or not operates in the DCM domain. Specifically, the determination unit 120, when the output current value (I _O ) of the phase shift type full-bridge converter 10 is lower than the threshold current value (Th) (

), it is determined that the phase shift type full-bridge converter 10 operates in the DCM domain.

생성부(140)는 판단부(120)의 판단 결과에 따라, 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 동기정류기 각각에 입력되는 GATE 신호를 선택적으로 조합하여 새로운 입력 신호를 생성할 수 있다. 이때, 생성부(140)는 도 11에 도시된 바와 같이 PWM_A 신호와 PWM_B 신호보다 짧은 Duty를 갖는 PWM 신호(PWM_A' 및 PWM_B')를 생성한다. 여기서, Duty는 1차측 회로(12)의 GATE 신호들이 조합되어 2차측 회로(13)의 동기정류기까지 전달되는 과정에서 발생하는 시지연 시간을 고려하여 생성될 수 있다. 예컨대, DRIVER IC, OR GATE 등에 의한 시지연이 고려될 수 있으며, 이때의 시지연 시간은 사전에 반복된 실험 결과를 통해 획득될 수 있다. 생성된 PWM 신호(PWM_A' 및 PWM_B')의 Duty는 기존의 PWM_A 및 PWM_B 신호의 Duty에서 시지연 시간만큼 차감된 것일 수 있다.The generation unit 140 may generate a new input signal by selectively combining GATE signals input to each of the synchronous rectifiers of the phase shift type full-bridge converter 10 according to the determination result of the determination unit 120 . At this time, the generation unit 140 generates PWM signals PWM_A' and PWM_B' having a shorter duty than the PWM_A and PWM_B signals, as shown in FIG. 11 . Here, the duty may be generated in consideration of a time delay time occurring in a process in which GATE signals of the primary side circuit 12 are combined and transmitted to the synchronous rectifier of the secondary side circuit 13. For example, time delay by DRIVER IC, OR GATE, etc. may be considered, and the time delay time at this time may be obtained through repeated experiment results in advance. The duty of the generated PWM signals (PWM_A' and PWM_B') may be subtracted by the delay time from the duty of the existing PWM_A and PWM_B signals.

아울러, 생성부(140)는 도 12와 같은 구성을 포함할 수 있으며, DCM 영역에서 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 동작 여부에 따라 MUX(141)에 '1' 또는 '0'을 출력하여 동기정류기에 입력되는 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 판단부(120)의 판단 결과, 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)가 DCM 영역에서 동작하는 것으로 판단되면, 생성부(140)는 시지연 시간을 고려하여 생성된 PWM 신호(PWM_A' 신호 및 PWM_B' 신호)와 PWM_C 신호 및 PWM_D 신호를 서로 조합하여 2개의 입력 신호를 생성한다.In addition, the generating unit 140 may include a configuration as shown in FIG. 12, and outputs '1' or '0' to the MUX 141 depending on whether the phase shift type full-bridge converter 10 is operating in the DCM domain. Thus, a signal input to the synchronous rectifier can be generated. For example, when it is determined that the phase shift type full-bridge converter 10 operates in the DCM region as a result of the determination of the determination unit 120, the generation unit 140 generates a PWM signal (PWM_A' signal) in consideration of the time delay time. and PWM_B′ signals), the PWM_C signal and the PWM_D signal are combined to generate two input signals.

바람직하게, 생성부(140)는 MUX(141)에 '1'을 출력함으로써, PWM_A' 신호와 PWM_D 신호를 제1 OR 게이트(142)를 통해 OR 연산하여 PWM_F' 신호를 생성하고, PWM_B' 신호와 PWM_C 신호를 OR 게이트(142)를 통해 OR 연산하여 PWM_E' 신호를 생성한다. 이때 생성된 PWM_E' 및 PWM_F' 신호는 도 11에 도시된 바와 같을 수 있다.Preferably, the generation unit 140 outputs '1' to the MUX 141, performs an OR operation on the PWM_A' signal and the PWM_D signal through the first OR gate 142 to generate the PWM_F' signal, and generates the PWM_B' signal. The PWM_E' signal is generated by performing an OR operation on the PWM_C signal and the PWM_C signal through the OR gate 142. At this time, the generated PWM_E' and PWM_F' signals may be as shown in FIG. 11 .

만약, 판단부(120)의 판단 결과, 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)가 DCM 영역에서 동작하지 않는 것으로 판단되면, 생성부(140)는 1차측 회로의 4개의 MOSFET 각각에 입력되는 PWM_A 신호 내지 PWM_D 신호를 서로 조합하여 2개의 입력 신호를 생성한다. If, as a result of the determination of the determination unit 120, it is determined that the phase shift type full-bridge converter 10 does not operate in the DCM region, the generation unit 140 generates a PWM_A signal input to each of the four MOSFETs of the primary side circuit. to PWM_D signals are combined to generate two input signals.

바람직하게, 생성부(140)는 MUX에 '0'을 출력함으로써, PWM_A 신호와 PWM_D 신호를 OR 게이트(142)를 통해 OR 연산하여 PWM_F 신호를 생성하고, PWM_B 신호와 PWM_C 신호를 OR 게이트(142)를 통해 OR 연산하여 PWM_E 신호를 생성한다. 이때 생성된 PWM_E 및 PWM_F 신호는 도 8에 도시된 바와 같을 수 있다.Preferably, the generator 140 outputs '0' to the MUX, performs an OR operation on the PWM_A signal and the PWM_D signal through the OR gate 142 to generate the PWM_F signal, and generates the PWM_B signal and the PWM_C signal through the OR gate 142 ) to generate the PWM_E signal. At this time, the generated PWM_E and PWM_F signals may be as shown in FIG. 8 .

제어부(150)는 생성부(140)에 의해 생성된 2개의 입력 신호를 2차측 회로의 동기정류기들에 입력되도록 제어한다. 즉, 제어부(150)는 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)가 DCM 영역에서 동작하지 않는 경우, PWM_A 신호 내지 PWM_D 신호를 서로 조합한 신호를 동기정류기들에게 입력함으로써, 기존과 동일한 PWM 신호가 동기전류기에 입력되도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)가 DCM 영역에서 동작하는 경우, 기존의 GATE 신호보다 짧은 Duty를 갖는 PWM_A' 신호 및 PWM_B' 신호와 PWM_C 및 PWM_D 신호를 서로 조합한 신호를 동기정류기들에게 입력함으로써, 기존보다 짧은 Duty를 갖는 PWM 신호가 동기전류기들에 입력되도록 제어할 수 있다. The controller 150 controls the two input signals generated by the generator 140 to be input to the synchronous rectifiers of the secondary side circuit. That is, when the phase shift type full-bridge converter 10 does not operate in the DCM region, the control unit 150 inputs a signal obtained by combining the PWM_A signal to the PWM_D signal to the synchronous rectifiers so that the same PWM signal as before is synchronized. It can be controlled so that it is input to the current device. In addition, when the phase shift type full-bridge converter 10 operates in the DCM domain, the control unit 150 generates a signal obtained by combining the PWM_A' signal, the PWM_B' signal, and the PWM_C and PWM_D signals having a shorter duty than the conventional GATE signal. By inputting to the synchronous rectifiers, it is possible to control the PWM signal having a shorter duty than before to be input to the synchronous rectifiers.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 위상천이형 풀브릿지 컨버터가 DCM(Discontinues Conduction Mode) 영역에서 동작하는지 여부에 따라 PWM 신호를 선택적으로 조합 및 생성하여 동기전류기에 입력함으로써, 인덕터의 전류가 불연속적인 영역에서도 동기전류기에 안정적인 제어 신호를 입력할 수 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, the PWM signal is selectively combined and generated according to whether the phase shift type full-bridge converter operates in the DCM (Discontinues Conduction Mode) region and inputted to the synchronous current device, so that the inductor current is discontinuous. A stable control signal can be input to the synchronous current machine even in the negative area.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 입력 신호 제어 방법이다.13 is an input signal control method of a phase shift type full-bridge converter according to an embodiment of the present invention.

이하에서는, 별도의 언급이 없는 한, 위상천이형 풀브릿지 컨버터의 입력 신호 제어 장치(100)에 의해 동작하는 것을 가정하여 설명한다. Hereinafter, unless otherwise noted, operation by the input signal control device 100 of the phase shift type full-bridge converter will be described.

먼저, 입력 신호 제어 장치(100)는 본 발명의 실시예에 따른 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 입력 전압값(V_IN)과 출력 전압값(V_O)을 측정한다(S1301). 이때, 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 소정 위치(입력단 및 출력단)에 장착된 전압 센서를 이용하여 입력 전압값(V_IN)과 출력 전압값(V_O)을 측정할 수 있다. First, the input signal control device 100 measures the input voltage value (V _IN ) and the output voltage value ( _VO ) of the phase shift type full-bridge converter 10 according to an embodiment of the present invention (S1301). At this time, the input voltage value (V _IN ) and the output voltage value ( _VO ) may be measured using voltage sensors mounted at predetermined positions (input terminal and output terminal) of the phase shift-type full-bridge converter 10 .

아울러, 입력 신호 제어 장치(100)는 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 출력 전류값(I_O)을 측정한다(S1302). 이때, 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 소정 위치(출력단)에 장착된 전류 센서를 이용하여 출력 전류값(I_O)을 측정할 수 있다. In addition, the input signal control device 100 measures the output current value (I _O ) of the phase shift type full-bridge converter 10 (S1302). At this time, the output current value (I _O ) may be measured using a current sensor mounted at a predetermined position (output terminal) of the phase shift type full-bridge converter 10 .

입력 신호 제어 장치(100)는 단계 S1301에서 측정된 입력 전압값(V_IN)과 출력 전압값(V_O)을 이용하여 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)가 DCM(Discontinues Conduction Mode) 영역에서 동작하는지 판단하는데 이용되는 임계 전류값(Th)을 연산한다(S1303). 여기서, DCM 영역이란, 인덕터의 전류가 도 10과 같이 불연속적인 영역을 의미하며, 출력 전류값(I_O)이 일정 조건(임계 전류값, Threshold) 보다 낮을 때 발생한다. 임계 전류값(Th)은 수학식 1 및 2를 통해 구해질 수 있다.The input signal control device 100 uses the input voltage value (V _IN ) and the output voltage value ( _VO ) measured in step S1301 so that the phase shift type full-bridge converter 10 operates in a discontinues conduction mode (DCM) region. A threshold current value Th used to determine whether or not the current is determined is calculated (S1303). Here, the DCM region means a region in which the current of the inductor is discontinuous, as shown in FIG. 10 , and occurs when the output current value (I _O ) is lower than a certain condition (threshold). The critical current value Th can be obtained through Equations 1 and 2.

입력 신호 제어 장치(100)는 단계 S1303에서 연산된 임계 전류값(Th)과 단계 S1302에서 측정된 출력 전류값(I_O)을 비교하여, 출력 전류값(I_O)이 임계 전류값(Th) 이하인지 확인한다(S1304). 이는, 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)가 DCM 영역에서 동작하는지 판단하기 위함이다. The input signal control device 100 compares the threshold current value (Th) calculated in step S1303 with the output current value (I _O ) measured in step S1302, and the output current value (I _O ) is the threshold current value (Th). It is checked whether it is below (S1304). This is to determine whether the phase shift type full-bridge converter 10 operates in the DCM domain.

단계 S1304의 비교 결과, 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 출력 전류값(I_O)이 임계 전류값(Th)보다 큰 경우(I_O > Th), 입력 신호 제어 장치(100)는 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)가 DCM 영역에서 동작하지 않는 것으로 판단한다(S1305).As a result of the comparison in step S1304, if the output current value (I _O ) of the phase shift type full-bridge converter 10 is greater than the threshold current value (Th) (I _O > Th), the input signal control device 100 phase shift It is determined that the heterogeneous full-bridge converter 10 does not operate in the DCM domain (S1305).

이 경우, 입력 신호 제어 장치(100)는 1차측 회로의 4개의 MOSFET 각각에 입력되는 PWM_A 신호 내지 PWM_D 신호를 서로 조합하여 2개의 입력 신호(GATE 신호)를 생성한다(S1306). 바람직하게, 입력 신호 제어 장치(100)는 PWM_A 신호와 PWM_D 신호를 OR 연산하여 PWM_F 신호를 생성하고, PWM_B 신호와 PWM_C 신호를 OR 연산하여 PWM_E 신호를 생성한다. 이때 생성된 PWM_E 및 PWM_F 신호는 도 8에 도시된 바와 같을 수 있다.In this case, the input signal control device 100 generates two input signals (GATE signals) by combining the PWM_A signal to the PWM_D signal input to each of the four MOSFETs of the primary circuit (S1306). Preferably, the input signal control device 100 generates a PWM_F signal by performing an OR operation on the PWM_A signal and the PWM_D signal, and generates a PWM_E signal by performing an OR operation on the PWM_B signal and the PWM_C signal. At this time, the generated PWM_E and PWM_F signals may be as shown in FIG. 8 .

만약, 단계 S1304의 비교 결과, 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)의 출력 전류값(I_O)이 임계 전류값(Th) 이하인 경우(Th ≥ I_O), 입력 신호 제어 장치(100)는 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)가 DCM 영역에서 동작하는 것으로 판단한다(S1307).If, as a result of the comparison in step S1304, if the output current value (I _O ) of the phase shift type full-bridge converter 10 is less than the threshold current value (Th) (Th ≥ I _O ), the input signal control device 100 is in phase It is determined that the transition type full-bridge converter 10 operates in the DCM domain (S1307).

이 경우, 입력 신호 제어 장치(100)는 PWM_A 신호와 PWM_B 신호보다 짧은 Duty를 갖는 PWM 신호(PWM_A' 및 PWM_B')를 생성한다(S1308). 여기서, Duty는 1차측 회로(12)의 GATE 신호들이 조합되어 2차측 회로(13)의 동기정류기까지 전달되는 과정에서 발생하는 시지연 시간을 고려하여 생성될 수 있다. 예컨대, DRIVER IC, OR GATE 등에 의한 시지연이 고려될 수 있으며, 이때의 시지연 시간은 사전에 반복된 실험 결과를 통해 획득될 수 있다. 생성된 PWM 신호(PWM_A' 및 PWM_B')의 Duty는 기존의 PWM_A 및 PWM_B 신호의 Duty에서 시지연 시간만큼 차감된 것일 수 있다.In this case, the input signal control device 100 generates PWM signals (PWM_A' and PWM_B') having shorter duty than the PWM_A and PWM_B signals (S1308). Here, the duty may be generated in consideration of a time delay time occurring in a process in which GATE signals of the primary side circuit 12 are combined and transmitted to the synchronous rectifier of the secondary side circuit 13. For example, time delay by DRIVER IC, OR GATE, etc. may be considered, and the time delay time at this time may be obtained through repeated experiment results in advance. The duty of the generated PWM signals (PWM_A' and PWM_B') may be subtracted by the delay time from the duty of the existing PWM_A and PWM_B signals.

입력 신호 제어 장치(100)는 단계 S1308에서 생성된 PWM 신호(PWM_A' 신호 및 PWM_B' 신호)와 PWM_C 신호 및 PWM_D 신호를 서로 조합하여 2개의 입력 신호(GATE 신호)를 생성한다(S1309). 바람직하게, 입력 신호 제어 장치(100)는 PWM_A' 신호와 PWM_D 신호를 OR 연산하여 PWM_F' 신호를 생성하고, PWM_B' 신호와 PWM_C 신호를 OR 연산하여 PWM_E' 신호를 생성한다. 이때 생성된 PWM_E' 및 PWM_F' 신호는 도 11에 도시된 바와 같을 수 있다.The input signal control device 100 generates two input signals (GATE signal) by combining the PWM signals (PWM_A' signal and PWM_B' signal) generated in step S1308 with the PWM_C signal and the PWM_D signal (S1309). Preferably, the input signal control device 100 generates a PWM_F' signal by performing an OR operation between the PWM_A' signal and the PWM_D signal, and generates a PWM_E' signal by performing an OR operation between the PWM_B' signal and the PWM_C signal. At this time, the generated PWM_E' and PWM_F' signals may be as shown in FIG. 11 .

입력 신호 제어 장치(100)는 단계 S1306 또는 단계 S1309에서 생성된 입력 신호를 동기전류기에 입력한다. 이와 같은 과정을 통해, 입력 신호 제어 장치(100)는 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)가 DCM 영역에서 동작하지 않는 경우, PWM_A 신호 내지 PWM_D 신호를 서로 조합함으로써, 기존과 동일한 PWM 신호가 동기전류기에 입력되도록 제어할 수 있다. 또한, 위상천이형 풀브릿지 컨버터(10)가 DCM 영역에서 동작하는 경우, 기존의 GATE 신호보다 짧은 Duty를 갖는 PWM_A' 신호 및 PWM_B' 신호와 PWM_C 및 PWM_D 신호를 서로 조합함으로써, 기존보다 짧은 Duty를 갖는 PWM 신호가 동기전류기에 입력되도록 제어할 수 있다. The input signal control device 100 inputs the input signal generated in step S1306 or step S1309 to the synchronous current device. Through this process, the input signal control device 100, when the phase shift type full-bridge converter 10 does not operate in the DCM region, by combining the PWM_A signal to the PWM_D signal with each other, the same PWM signal as the conventional synchronous current It can be controlled so that it is entered into the machine. In addition, when the phase shift type full-bridge converter 10 operates in the DCM region, by combining the PWM_A' signal and the PWM_B' signal with the PWM_C and PWM_D signals having a shorter duty than the existing GATE signal, a shorter duty than before It can be controlled so that the PWM signal having is input to the synchronous current device.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Above, the configuration of the present invention has been described in detail through the preferred embodiments of the present invention, but those skilled in the art to which the present invention pertains will not change the technical spirit or essential features of the present invention without changing the contents disclosed in this specification. It will be appreciated that it may be embodied in other specific forms. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. The protection scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : 입력 신호 제어 장치
110 : 측정부 120 : 판단부
130 : 연산부 140 : 생성부
150 : 제어부100: input signal control device
110: measurement unit 120: determination unit
130: calculation unit 140: generation unit
150: control unit

Claims

Measurement unit for measuring the input voltage value, the output voltage value and the output current value of the phase shift type full-bridge converter;
a calculator configured to calculate a threshold current value using the measured input voltage value and the output voltage value;
a determination unit comparing the threshold current value and the output current value to determine whether the phase shift type full-bridge converter operates in a discontinues conduction mode (DCM) region;
A generator for generating a plurality of input signals by selectively transforming and combining GATE signals input to the primary circuit of the phase shift full bridge converter according to whether the phase shift full bridge converter operates in a DCM region; and
a controller for controlling the generated plurality of input signals to be input to a secondary side circuit of the phase shift type full bridge converter;
Input signal control device of the phase shift type full bridge converter comprising a.

The method of claim 1, wherein the threshold current value is
Calculated through the following equation

(Where, L is the preset inductance value of the phase-shift full-bridge converter, T is the preset _VO of the phase-shift full-bridge converter, the output voltage value, D is a variable, obtained through the following equation losing

Here, n is the preset turn ratio (winding ratio) of the transformer, V _IN is the input voltage value V _O is the output voltage value)
Input signal control device of phase shift type full bridge converter.

The method of claim 2, wherein the determination unit,
When the output current value is less than or equal to the threshold current value, determining that the phase shift type full-bridge converter operates in the DCM region
Input signal control device of phase shift type full bridge converter.

The method of claim 3, wherein the generating unit,
Transformed into PWM_A' signal and PWM_B' signal having shorter duty than the PWM_A signal and the PWM_B signal input to the first and second MOSFETs located on the transformer side among the first to fourth MOSFETs located in the form of a double bridge in the primary side circuit to do
Input signal control device of phase shift type full bridge converter.

The method of claim 4, wherein the generator
a first MUX selectively outputting the PWM_A and PWM_A′ signals;
a second MUX selectively outputting the PWM_B and PWM_B′ signals;
a first operation unit performing an OR operation between the PWM_A signal or the PWM_A' signal output from the first MUX and the PWM_D signal input to the fourth MOSFET located on a diagonal line with the first MOSFET; and
a second operation unit performing an OR operation between the PWM_B signal or the PWM_B′ signal output from the second MUX and the PWM_C signal input to the third MOSFET located on a diagonal line with the second MOSFET;
The input signal control device of the phase shift type full bridge converter comprising a.

According to claim 5,
When it is determined by the determination unit that the phase shift type full-bridge converter operates in the DCM region,
The first MUX and the second MUX output the PWM_A' signal and the PWM_B' signal, respectively;
Each of the first operation unit and the second operation unit performs an OR operation between the PWM_A′ signal and the PWM_D signal, and an OR operation between the PWM_B′ signal and the PWM_C signal to generate the plurality of input signals.
Input signal control device of phase shift type full bridge converter.

According to claim 5,
When it is determined by the determination unit that the phase shift type full-bridge converter does not operate in the DCM region,
The first MUX and the second MUX output the PWM_A signal and the PWM_B signal, respectively;
Each of the first operation unit and the second operation unit performs an OR operation on the PWM_A signal and the PWM_D signal, and performs an OR operation on the PWM_B signal and the PWM_C signal to generate the plurality of input signals.
Input signal control device of phase shift type full bridge converter.

The method of claim 1, wherein the measuring unit,
Measuring the input voltage, the output voltage value, and the output current value using a voltage sensor and a current sensor mounted at predetermined positions of the phase shift-type full-bridge converter
Input signal control device of phase shift type full bridge converter.

The method of claim 4, wherein the Duty,
Considering the time delay time generated in the process of combining the GATE signals of the primary circuit and passing them to the plurality of synchronous rectifications of the secondary circuit
Input signal control device of phase shift type full bridge converter.

Measuring an input voltage value, an output voltage value, and an output current value of the phase shift type full-bridge converter;
calculating a threshold current value using the measured input voltage value and the measured output voltage value;
Comparing the threshold current value and the output current value to determine whether the phase shift type full-bridge converter operates in a discontinues conduction mode (DCM) region;
GATE signals input to the primary side circuit of the phase shift type full bridge converter according to whether or not the phase shift type full bridge converter operates in the DCM area according to whether or not the phase shift type full bridge converter operates in the DCM area selectively transforming and combining to generate a plurality of input signals; and
controlling the generated plurality of input signals to be input to each of a plurality of synchronous rectifiers configured in a secondary side circuit based on a transformer;
Input signal control method of the phase shift type full bridge converter comprising a.

11. The method of claim 10, wherein the threshold current value is
Calculated through the following equation

Here, n is the preset turn ratio (winding ratio) of the transformer, V _IN is the input voltage value V _O is the output voltage value)
Input signal control method of phase shift type full bridge converter.

The method of claim 11, wherein the determining step,
When the output current value is less than or equal to the threshold current value, determining that the phase shift type full-bridge converter operates in the DCM region
Input signal control method of phase shift type full bridge converter.

The method of claim 12, wherein the generating step,
Transformed into PWM_A' signal and PWM_B' signal having shorter duty than the PWM_A signal and the PWM_B signal input to the first and second MOSFETs located on the transformer side among the first to fourth MOSFETs located in the form of a double bridge in the primary side circuit doing;
selectively outputting the PWM_A signal or the PWM_A' signal and the PWM_B signal or the PWM_B' signal according to whether the phase shift type full-bridge converter operates in a DCM domain; and
An OR operation is performed between the PWM_A signal or the PWM_A' signal and the PWM_D signal input to the fourth MOSFET located on a diagonal from the first MOSFET, and the PWM_B signal or the PWM_B' signal and the second MOSFET located on a diagonal performing an OR operation on the PWM_C signal input to the third MOSFET;
Input signal control method of the phase shift type full-bridge converter comprising a.

The method of claim 13, wherein the calculating step,
As a result of the determination, when it is determined that the phase shift type full-bridge converter operates in the DCM region, an OR operation is performed between the PWM_A' signal and the PWM_D signal, and an OR operation is performed between the PWM_B' signal and the PWM_C signal to obtain the input signal. calculating
Input signal control method of phase shift type full bridge converter.

The method of claim 13, wherein the calculating step,
As a result of the determination, when it is determined that the phase shift type full-bridge converter does not operate in the DCM region, OR operation of the PWM_A signal and the PWM_D signal, and OR operation of the PWM_B signal and the PWM_C signal
Input signal control method of phase shift type full bridge converter.

The method of claim 15, wherein the outputting step,
Using a first MUX that selectively outputs the PWM_A signal and the PWM_A' signal and a second MUX that selectively outputs the PWM_B signal and the PWM_B' signal.
Input signal control method of phase shift type full bridge converter.

11. The method of claim 10, wherein the measuring step,
Measuring the input voltage, the output voltage value, and the output current value using a voltage sensor and a current sensor mounted at predetermined positions of the phase shift-type full-bridge converter
Input signal control method of phase shift type full bridge converter.

The method of claim 13, wherein the Duty,
Considering the time delay time generated in the process of combining the GATE signals of the primary circuit and passing them to the plurality of synchronous rectifications of the secondary circuit
Input signal control method of phase shift type full bridge converter.