KR101250321B1 - Llc resonant converter - Google Patents

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KR101250321B1
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김은수
정봉근
장상호
윤광호
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전주대학교 산학협력단
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Abstract

LLC 공진 컨버터가 개시된다. 본 발명의 실시예들은 두 개의 공진탱크회로를 이용하되, 보조 스위칭 소자를 이용하여 입력전압 범위에 따라 상기 두 개의 공진탱크회로 중 어느 하나의 공진탱크회로의 동작을 제어함으로써, 넓은 입력전압 범위에서 안정적인 출력을 얻을 수 있는 LLC 공진 컨버터에 대한 것이다.An LLC resonant converter is disclosed. Embodiments of the present invention use two resonant tank circuits, by using the auxiliary switching element to control the operation of any one of the resonant tank circuits of the two resonant tank circuits according to the input voltage range, thereby over a wide input voltage range It is about LLC resonant converter that can get stable output.

Description

ＬＬＣ 공진 컨버터{LLC RESONANT CONVERTER}LLC Resonant Converter {LLC RESONANT CONVERTER}

본 발명의 실시예들은 넓은 입력전압 범위에서 안정적인 출력전압을 얻을 수 있는 LLC 공진 컨버터에 대한 기술들과 관련된다.Embodiments of the present invention relate to techniques for an LLC resonant converter capable of obtaining a stable output voltage over a wide input voltage range.

일반적으로 넓은 입력전원범위(110VAC/220VAC)에서 동작되는 노트북 어댑터, 가전기기의 전원장치 및 연료전지와 태양광 등 신재생에너지 발전시스템 등에서는 입력전압 범위가 넓어 안정된 높은 출력 전압을 얻을 수 있는 DC/DC 컨버터가 필요하다.In general, laptop adapters that operate in a wide input power range (110VAC / 220VAC), power supplies for home appliances, and renewable energy power generation systems such as fuel cells and solar cells have a wide input voltage range, resulting in a stable high output voltage. Requires a / DC converter.

이와 같이 여러 전원장치에 적용되는 DC/DC 컨버터는 높은 효율특성과 고 집적, 고 신뢰성 그리고 낮은 제작가격을 만족시킬 필요가 있다.As such, DC / DC converters applied to various power supplies need to satisfy high efficiency characteristics, high integration, high reliability, and low manufacturing cost.

이러한 요구 조건을 만족시키기 위해서는 높은 스위칭 주파수가 필요하지만 스위칭 주파수가 증가됨에 따라 턴-온(Turn-On)과 턴-오프(Turn-Off)에 관련된 스위칭소자들의 손실이 증가하기 때문에 PWM 제어 DC/DC 컨버터는 낮은 효율특성을 가질 수 있다.To meet these requirements, a high switching frequency is required, but as the switching frequency increases, the losses of switching elements related to turn-on and turn-off increase, so PWM control DC / The DC converter may have low efficiency.

또한, 절연형 DC/DC 컨버터는 낮은 입력전압을 높은 출력전압으로 승압하기 위해 변압기의 1차측과 2차측 간에 높은 턴-수비(Turn-Ratio)를 필요로 하고, 이에 따라 변압기의 누설인덕턴스의 증가로 인해 스위칭시 서지전압(Surge Voltage) 등이 발생함에 따라 스위칭 소자가 파괴되거나 낮은 효율로 동작할 수 있다.In addition, isolated DC / DC converters require high turn-ratio between the primary and secondary sides of the transformer to boost the low input voltage to the high output voltage, thereby increasing the leakage inductance of the transformer. Due to the surge voltage (Surge Voltage) occurs during switching, the switching element can be destroyed or operate at low efficiency.

최근에는 주 스위칭 소자의 영전압스위칭(Zero Voltage Switching: ZVS) 동작을 통해 높은 효율특성을 가지는 LLC 공진 컨버터가 널리 사용되고 있다.Recently, LLC resonant converters having high efficiency characteristics through zero voltage switching (ZVS) operation of main switching devices have been widely used.

LLC 공진 컨버터는 1차측 스위칭 소자의 ZVS 동작과 2차측 정류다이오드의 영전류스위칭(Zero Current Switching: ZCS) 동작을 통해 모든 부하범위에서 높은 효율특성을 가지며, 별도의 스너버 회로가 없는 스위칭 회로의 구성이 가능하고, 변압기의 설계에 따라 누설인덕턴스와 자화인덕턴스를 용이하게 제작할 수 있기 때문에 손쉽게 회로를 구성할 수 있다.LLC resonant converter has high efficiency in all load ranges through ZVS operation of primary switching element and Zero Current Switching (ZCS) operation of secondary rectifier diode. The circuit can be easily configured because the leakage inductance and magnetization inductance can be easily manufactured according to the transformer design.

하지만, 넓은 입력전압과 넓은 부하변화 범위에서 동작하는 LLC 공진 컨버터는 높은 입출력 이득특성을 갖기 위해 작은 값을 갖는 변압기 자화인덕턴스를 사용해야 한다.However, LLC resonant converters operating over a wide input voltage and wide load change range must use transformer magnetizing inductance with a small value to achieve high input and output gain characteristics.

이때, 작은 값을 가지는 변압기 자화인덕턴스를 사용하는 경우, 회로에 흐르는 순환전류가 증가함에 따라 도통 손실이 증가하게 되어, 낮은 효율특성을 가질 수 있다.In this case, in the case of using a transformer magnetizing inductance having a small value, the conduction loss increases as the circulating current flowing in the circuit increases, and thus may have a low efficiency characteristic.

따라서, 넓은 입력전압 범위에서 안정된 출력전압을 얻을 수 있는 LLC 공진 컨버터에 대한 연구가 필요하다.Therefore, there is a need for a study on an LLC resonant converter capable of obtaining a stable output voltage over a wide input voltage range.

본 발명의 실시예들은 두 개의 공진탱크회로를 이용하되, 보조 스위칭 소자를 이용하여 입력전압의 범위에 따라 상기 두 개의 공진탱크회로 중 어느 하나의 공진탱크회로의 동작을 제어함으로써, 넓은 입력전압 범위에서 안정적인 출력을 얻을 수 있는 LLC 공진 컨버터를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention uses two resonant tank circuits, by using the auxiliary switching element to control the operation of any one of the resonant tank circuits of the two resonant tank circuits according to the range of the input voltage, a wide input voltage range We want to provide a LLC resonant converter that can obtain a stable output.

본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터는 스위칭(switching) 동작을 수행하는 제1 주 스위칭 소자 및 제2 주 스위칭 소자, 제1 변압기의 1차측 권선 및 보조 스위칭 소자가 포함된 제1 공진탱크회로, 제2 변압기의 1차측 권선이 포함된 제2 공진탱크회로, 상기 제1 변압기의 2차측 권선과 상기 제2 변압기의 2차측 권선을 포함하고, 부하에 공진전류를 전달하여 출력전압을 획득하는 출력 정류부 및 입력 전압의 크기에 기초하여 상기 보조 스위칭 소자의 턴-온(Turn-On) 또는 턴-오프(Turn-Off)를 제어하는 제어부를 포함한다.The LLC resonant converter according to an embodiment of the present invention includes a first resonant tank including a first main switching element and a second main switching element for performing a switching operation, a primary winding of the first transformer, and an auxiliary switching element. Circuit, a second resonant tank circuit including a primary winding of a second transformer, a secondary winding of the first transformer and a secondary winding of the second transformer, and transferring a resonance current to a load to obtain an output voltage. And a controller configured to control the turn-on or turn-off of the auxiliary switching element based on the magnitude of the output rectifier and the input voltage.

본 발명의 실시예들은 두 개의 공진탱크회로를 이용하되, 보조 스위칭 소자를 이용하여 입력전압의 범위에 따라 상기 두 개의 공진탱크회로 중 어느 하나의 공진탱크회로의 동작을 제어함으로써, 넓은 입력전압 범위에서 안정적인 출력을 얻을 수 있는 LLC 공진 컨버터를 제공할 수 있다.Embodiments of the present invention uses two resonant tank circuits, by using the auxiliary switching element to control the operation of any one of the resonant tank circuits of the two resonant tank circuits according to the range of the input voltage, a wide input voltage range It is possible to provide LLC resonant converter that can obtain stable output.

또한, 본 발명의 실시예들은 넓은 입력전압 범위에서 넓은 부하변화 범위를 만족시키기 위해 작은 값의 변압기 자화인덕턴스를 사용할 필요 없이, 큰 값을 가지는 변압기 자화인덕턴스를 사용함으로써, 순환전류를 감소시켜 스위칭 소자의 도통 손실을 방지할 수 있고, 높은 효율특성을 가질 수 있다.In addition, embodiments of the present invention reduce the circulating current by using a transformer magnetizing inductance having a large value, without having to use a small transformer magnetizing inductance to satisfy a wide load change range in a wide input voltage range, switching element Conduction loss can be prevented, and it can have a high efficiency characteristic.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터에서 보조 스위칭 소자가 제2 공진탱크회로에 위치한 경우에 대한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 낮은 입력전압 범위에서 Mode 1인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 낮은 입력전압 범위에서 Mode 2인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 낮은 입력전압 범위에서 Mode 3인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 낮은 입력전압 범위에서 Mode 4인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 낮은 입력전압 범위에서 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터의 동작 파형을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 높은 입력전압 범위에서 Mode 1인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 높은 입력전압 범위에서 Mode 2인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 높은 입력전압 범위에서 Mode 3인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 높은 입력전압 범위에서 Mode 4인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 높은 입력전압 범위에서 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터의 동작 파형을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 브리지형 정류회로가 사용된 LLC 공진 컨버터를 도시한 회로도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 센터텝 정류회로가 사용된 LLC 공진 컨버터를 도시한 회로도이다.
도 15는 본 발명의 변형된 일실시예에 따른 4개의 공진탱크회로로 구성된 LLC 공진 컨버터를 도시한 회로도이다.
도 16은 본 발명의 변형된 일실시예에 따른 4개의 공진탱크회로로 구성된 LLC 공진 컨버터의 또 다른 실시예를 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating an LLC resonant converter according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram of a case where an auxiliary switching device is located in a second resonant tank circuit in an LLC resonant converter according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram for describing a process of operating when the LLC resonant converter is in Mode 1 in a low input voltage range according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for describing a process of operating when the LLC resonant converter is in Mode 2 in a low input voltage range according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for describing a process in which an LLC resonant converter operates in Mode 3 in a low input voltage range according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for describing a process in which an LLC resonant converter operates in Mode 4 in a low input voltage range according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an operating waveform of an LLC resonant converter according to an exemplary embodiment of the present invention in a low input voltage range.
FIG. 8 is a diagram for describing a process of operating an LLC resonant converter in Mode 1 in a high input voltage range according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram for describing a process of operating when the LLC resonant converter is in Mode 2 in a high input voltage range according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram for describing a process of operating an LLC resonant converter in Mode 3 in a high input voltage range according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for describing a process of operating an LLC resonant converter in Mode 4 in a high input voltage range according to an embodiment of the present invention.
12 is a view illustrating an operating waveform of an LLC resonant converter according to an embodiment of the present invention in a high input voltage range.
13 is a circuit diagram illustrating an LLC resonant converter using a bridge rectifier circuit according to an embodiment of the present invention.
14 is a circuit diagram illustrating an LLC resonant converter using a center step rectifier circuit according to an embodiment of the present invention.
15 is a circuit diagram illustrating an LLC resonant converter including four resonant tank circuits according to a modified embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a circuit diagram illustrating another embodiment of an LLC resonant converter including four resonant tank circuits according to a modified embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

전술한 바와 같이, 넓은 입력전압과 넓은 부하변화 범위에서 동작하는 LLC 공진 컨버터는 높은 입출력 이득특성을 갖기 위해 작은 값을 갖는 변압기 자화인덕턴스를 사용해야 한다.As described above, LLC resonant converters operating over a wide range of input voltages and wide load variations should use transformer magnetizing inductance with a small value in order to have high input and output gain characteristics.

하지만, 작은 값을 가지는 변압기 자화인덕턴스를 사용하는 경우, 회로에 흐르는 순환전류가 증가함에 따라 도통 손실이 증가하게 되어, 낮은 효율특성을 가질 수 있다.However, in the case of using a transformer magnetizing inductance having a small value, the conduction loss increases as the circulating current flowing in the circuit increases, and thus may have a low efficiency characteristic.

따라서, 일반적으로 넓은 입력전압범위와 넓은 부하변화범위를 가지는 전원시스템에서는 안정된 일정 입력전원을 공급받기 위해서 입력단에 별도의 컨버터를 사용하기도 하고, 2차측에서 별도의 스위칭을 이용한 제어를 통해 넓은 입력전압 범위에서도 안정된 높은 출력전압을 얻기도 하지만, 이러한 경우에는 전체 전원시스템이 복잡해져서, 고 집적화와 저가형 컨버터 구성이 어려울 수 있다.Therefore, in general, in a power system having a wide input voltage range and a wide load change range, a separate converter is used at the input stage to receive a stable constant input power, and a wide input voltage is controlled through a separate switching on the secondary side. Although high output voltages can be achieved that are stable over a range, in this case, the entire power supply system becomes complicated, which makes it difficult to construct high integration and low cost converters.

따라서, 본 발명의 실시예들은 두 개의 공진탱크회로를 이용하되, 보조 스위칭 소자를 이용하여 입력전압의 범위에 따라 상기 두 개의 공진탱크회로 중 어느 하나의 공진탱크회로의 동작을 제어함으로써, 넓은 입력전압 범위에서 안정적인 출력을 얻을 수 있는 LLC 공진 컨버터를 제공하고자 한다.Therefore, embodiments of the present invention uses two resonant tank circuits, and by using an auxiliary switching element to control the operation of any one of the resonant tank circuits of the two resonant tank circuits according to the range of the input voltage, a wide input We want to provide a LLC resonant converter that can achieve a stable output over the voltage range.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터를 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating an LLC resonant converter according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터는 제1 공진탱크회로(110), 제2 공진탱크회로(120) 및 출력 정류부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an LLC resonant converter according to an embodiment of the present invention includes a first resonant tank circuit 110, a second resonant tank circuit 120, and an output rectifier 130.

도 1을 참조하면, 상기 LLC 공진 컨버터는 스위칭(switching) 동작을 수행하는 제1 주 스위칭 소자(Q1) 및 제2 주 스위칭 소자(Q2)를 포함하고, 제1 공진탱크회로(110)는 제1 변압기(T1)의 1차측 권선 및 보조 스위칭 소자(Q3)를 포함하며, 제2 공진탱크회로(120)는 제2 변압기(T2)의 2차측 권선을 포함한다.Referring to FIG. 1, the LLC resonant converter includes a first main switching element Q 1 and a second main switching element Q 2 for performing a switching operation, and includes a first resonant tank circuit 110. Includes a primary winding of the first transformer T 1 and an auxiliary switching element Q 3 , and the second resonant tank circuit 120 includes a secondary winding of the second transformer T 2 .

또한, 제1 공진탱크회로(110)는 제1 공진커패시터(Cr1), 제1 누설인덕턴스(Ll11) 및 제1 자화인덕턴스(Lm1)를 포함하고, 제2 공진탱크회로(120)는 제2 공진커패시터(Cr2), 제2 누설인덕턴스(Ll12) 및 제2 자화인덕턴스(Lm2)를 포함한다.In addition, the first resonant tank circuit 110 includes a first resonant capacitor C r1 , a first leakage inductance L l11 , and a first magnetization inductance L m1 , and the second resonant tank circuit 120 includes 2 includes a resonance capacitor (C r2), a second leakage inductance (L l12) and second magnetizing inductance (L m2).

출력 정류부(130)는 제1 변압기(T1)의 2차측 권선과 제2 변압기(T2)의 2차측 권선을 포함하고, 부하에 공진전류를 전달하여 출력전압을 획득한다.The output rectifier 130 includes a secondary winding of the first transformer T 1 and a secondary winding of the second transformer T 2 , and transfers a resonance current to a load to obtain an output voltage.

본 발명의 실시예에서는 보조 스위칭 소자(Q3)가 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 공진탱크회로(110)에 위치하는 것으로 도시되어 있지만, 제2 공진탱크회로(120)에 위치하더라도 동일한 동작을 수행할 수 있다.In the exemplary embodiment of the present invention, the auxiliary switching element Q 3 is illustrated as being located in the first resonant tank circuit 110, as shown in FIG. 1. You can perform the operation.

관련하여, 도 2에는 보조 스위칭 소자(Q3)가 제2 공진탱크회로(120)에 위치한 경우의 회로도가 도시되어 있다.2 shows a circuit diagram when the auxiliary switching element Q 3 is located in the second resonant tank circuit 120.

상기 LLC 공진 컨버터는 보조 스위칭 소자(Q3)의 턴-온(Turn-On) 또는 턴-오프(Turn-Off)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함하며, 상기 제어부는 입력전압 범위에 따라 보조 스위칭 소자(Q3)를 턴-온시키거나 턴-오프시킬 수 있다.The LLC resonant converter includes a controller (not shown) for controlling the turn-on or turn-off of the auxiliary switching element Q 3 , and the controller may be configured according to an input voltage range. The auxiliary switching element Q 3 may be turned on or off.

상기 LLC 공진 컨버터에 입력되는 입력전압이 선정된(predetermined) 기준치보다 낮은 경우, 상기 제어부는 보조 스위칭 소자(Q3)를 턴-온시키고, 이에 따라 제1 공진탱크회로(110)과 제2 공진탱크회로(120)가 모두 동작함으로써, 출력 정류부(130)에 높은 출력전압이 출력되도록 할 수 있다.When the input voltage input to the LLC resonant converter is lower than a predetermined reference value, the controller turns on the auxiliary switching element Q 3 , and accordingly, the first resonance tank circuit 110 and the second resonance. By operating the tank circuit 120, it is possible to output a high output voltage to the output rectifier 130.

보조 스위칭 소자(Q3)가 턴-온되어 제1 공진탱크회로(110)과 제2 공진탱크회로(120)가 모두 동작하는 경우, 제1 변압기(T1)와 제2 변압기(T2)의 1차측 권선은 도 1에 도시된 바와 같이, 병렬구조로 연결 동작하기 때문에 각 공진전류가 감소하여 커패시터의 리플전압을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 작은 내압 값을 가지는 커패시터를 사용할 수 있으며, 변압기의 권선크기도 감소시킬 수 있다.When the auxiliary switching element Q 3 is turned on to operate both the first resonance tank circuit 110 and the second resonance tank circuit 120, the first transformer T 1 and the second transformer T 2 are operated. As shown in FIG. 1, since the primary winding of FIG. 1 is connected in a parallel structure, each resonant current is reduced to reduce the ripple voltage of the capacitor. Accordingly, a capacitor having a small breakdown voltage can be used. The winding size can also be reduced.

또한, 제1 변압기(T1)와 제2 변압기(T2)의 2차측 권선은 도 1에 도시된 바와 같이, 출력 정류부(130)에서 각각 직렬 연결되어 부하에 공진전류를 전달하기 때문에 높은 출력 전압특성을 얻을 수 있고, 제1 변압기(T1)와 제2 변압기(T2) 간 파라미터 오차에 따른 전류 불평형도 감소시킬 수 있다.In addition, since the secondary windings of the first transformer T 1 and the second transformer T 2 are respectively connected in series at the output rectifying unit 130 to transmit a resonant current to the load, as shown in FIG. Voltage characteristics can be obtained, and current unbalance due to parameter error between the first transformer T 1 and the second transformer T 2 can be reduced.

상기 LLC 공진 컨버터에 입력되는 입력전압이 상기 선정된 기준치보다 높은 경우, 상기 제어부는 보조 스위칭 소자(Q3)를 턴-오프시키고, 이에 따라 제2 공진탱크회로(120)만 동작함으로써, 출력 정류부(130)의 출력을 낮출 수 있다.When the input voltage input to the LLC resonant converter is higher than the predetermined reference value, the controller turns off the auxiliary switching element Q 3 and accordingly operates only the second resonant tank circuit 120, thereby outputting the output rectifier. The output of 130 can be lowered.

결국, 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터는 두 개의 공진탱크회로 중 어느 하나의 공진탱크회로에 포함된 보조 스위칭 소자의 턴-온/턴-오프를 제어하여 입력전압의 범위에 따라 두 개의 공진탱크회로를 모두 동작시키거나 하나의 공진탱크회로만을 동작시킴으로써, 넓은 입력전압 범위에서도 안정적인 출력을 제공할 수 있다.As a result, the LLC resonant converter according to an embodiment of the present invention controls the turn-on / turn-off of the auxiliary switching element included in any one of the two resonant tank circuits according to the range of the input voltage. By operating all three resonant tank circuits or operating only one resonant tank circuit, stable output can be provided over a wide input voltage range.

이하에서는 상기 LLC 공진 컨버터에 입력되는 입력전압이 낮을 경우와 높을 경우에 대한 상기 LLC 공진 컨버터의 동작을 시간에 따라 나누어 설명하기로 한다.
Hereinafter, the operation of the LLC resonant converter for the case where the input voltage input to the LLC resonant converter is low and high will be described according to time.

먼저, 도 3 내지 도 6을 참조하여 낮은 입력전압 범위(입력전압이 상기 선정된 기준치보다 낮을 경우)에서 상기 LLC 공진 컨버터의 동작을 설명한다.First, the operation of the LLC resonant converter in the low input voltage range (when the input voltage is lower than the predetermined reference value) will be described with reference to FIGS. 3 to 6.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 낮은 입력전압 범위에서 Mode 1인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for describing a process of operating when the LLC resonant converter is in Mode 1 in a low input voltage range according to an embodiment of the present invention.

MODEMODE 1( One( tt 00 ~  ~ tt 1One ))

데드타임구간 동안 제1, 제2 자화인덕턴스(Lm1, Lm2)에 저장된 에너지가 제1 주 스위칭 소자(Q1)의 내부 커패시터를 입력전압(Vin)만큼 충전시키면, 제2 주 스위칭 소자(Q2)의 내부 커패시터는 0V로 방전되고, 보조 스위칭 소자(Q3)의 내부 다이오드를 통해 제1 자화인덕턴스(Lm1)로부터 전류가 흐르게 되어 제2 주 스위칭 소자(Q2)가 영전압에서 턴-온을 한다.When the energy stored in the first and second magnetization inductances L m1 and L m2 charges the internal capacitor of the first main switching element Q 1 by the input voltage V in during the dead time period, the second main switching element internal capacitor is discharged to 0V, is from the first magnetizing inductance (L m1) via the internal diode of the auxiliary switching element (Q 3) current flows to the zero-voltage second main switching element (Q 2) of the (Q 2) Turn on.

이때, 공진전류(IT11, IT12)가 서서히 증가하면서 부하 측으로 에너지를 전달한다.At this time, the resonant current (I T11 , I T12 ) is gradually increased to transfer energy to the load side.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 낮은 입력전압 범위에서 Mode 2인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for describing a process of operating when the LLC resonant converter is in Mode 2 in a low input voltage range according to an embodiment of the present invention.

MODEMODE 2( 2( tt 1One ~  ~ tt 33 ))

MODE 2에서는 제2 주 스위칭 소자(Q2)가 이미 턴-온되어 있는 상태이기 때문에 제1 공진탱크회로(110)의 제1 누설인덕턴스(Ll11)와 제1 공진커패시터(Cr1)를 통해 공진전류(IT11)가 흐르기 시작하고, 제2 공진탱크회로(120)의 제2 공진커패시터(Cr2)에 저장된 에너지는 제2 누설인덕턴스(Ll12)와 제2 자화인덕턴스(Lm2) 및 2차측 부하를 통해 공진전류(IT12)를 흘려서 부하에 에너지를 전달한다.MODE 2 in the second main switching element (Q 2) is already turned on the first resonant tank first leakage inductance (L l11) of the first resonant capacitor (C r1) of the circuit 110, since the state in which the on- The resonant current I T11 starts to flow, and the energy stored in the second resonant capacitor C r2 of the second resonant tank circuit 120 includes the second leakage inductance L l12 , the second magnetization inductance L m2 , and The resonant current I T12 flows through the secondary load to transfer energy to the load.

이 구간에서는 2차측 전압이 턴-수비(Turn-Ratio)에 의해 1차측으로 반영이 되어 제1, 제2 자화인덕턴스(Lm1, L-m2)를 통해 전류가 흐르게 되는데, 공진전류(IT1, IT2)와 자화전류(Im1, Im2)가 같아지는 시점에서 2차측 정류다이오드는 오픈(open)상태가 되어 MODE 2의 공진이 끝나게 된다.In this section, the secondary voltage is reflected to the primary side by the turn-ratio so that current flows through the first and second magnetizing inductances L m1 and L- m2 , and the resonance current I T1. , I T2 ) and the magnetization current (I m1 , I m2 ) are equal to the secondary rectifier diode is open (open) state, the resonance of MODE 2 is finished.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 낮은 입력전압 범위에서 Mode 3인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for describing a process in which an LLC resonant converter operates in Mode 3 in a low input voltage range according to an embodiment of the present invention.

MODEMODE 3( 3 ( tt 33 ~  ~ tt 44 ))

MODE 3은 공진탱크회로의 공진전류가 자화인덕턴스의 전류크기와 같아지는 시점에서 2차측 다이오드에 의해 1차측과 2차측이 오픈되어 있는 상태이다.Mode 3 is a state in which the primary side and the secondary side are opened by the secondary diode when the resonance current of the resonant tank circuit is equal to the current magnitude of the magnetization inductance.

따라서, 입력으로부터 유입되는 전류는 제1 공진탱크회로(110)의 제1 공진커패시터(Cr1)와 제1 누설인덕턴스(Ll11) 및 제1 자화인덕턴스(Lm1)에 의해 공진이 일어나고, 제2 공진탱크회로(120)에서는 여전히 제2 주 스위칭 소자(Q2)가 턴-온상태이기 때문에 제2 공진커패시터(Cr2)에 저장된 에너지가 지속적으로 방전되며, 제2 공진커패시터(Cr2), 제2 누설인덕턴스(Ll12) 및 제2 자화인덕턴스(Lm2)에 의해 공진이 일어나고 있는 상태이다.Thus, the current flowing from the input took place is resonated by the first resonant tank, first resonant capacitor (C r1) of the first leakage inductance (L l11) and a first magnetizing inductance (L m1) of the circuit 110, In the second resonant tank circuit 120, since the second main switching element Q 2 is still turned on, energy stored in the second resonant capacitor C r2 is continuously discharged, and the second resonant capacitor C r2 is maintained. The resonance is caused by the second leakage inductance L 112 and the second magnetization inductance L m2 .

이러한 공진은 제2 주 스위칭 소자(Q2)가 턴-오프되는 시점에서 끝나게 된다.This resonance ends when the second main switching element Q 2 is turned off.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 낮은 입력전압 범위에서 Mode 4인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram for describing a process in which an LLC resonant converter operates in Mode 4 in a low input voltage range according to an embodiment of the present invention.

MODEMODE 4( 4( tt 44 ~  ~ tt 55 ))

MODE 4는 1차측 누설인덕턴스와 자화인덕턴스 및 공진커패시터의 공진이 끝나는 시점부터 시작한다.Mode 4 starts from the end of the resonance of the primary leakage inductance, magnetization inductance and resonant capacitor.

제1 주 스위칭 소자(Q1)가 턴-온하기 전에 영전압스위칭(Zero Voltage Switching: ZVS) 조건을 만족하기 위해서는 제1 주 스위칭 소자(Q1)에 충전된 입력전압이 데드타임 구간에서 0V로 방전되어야 하고, 이러한 동작을 수행하기 위해서는 제2 주 스위칭 소자(Q2)의 내부 커패시터를 입력전압만큼 충전해야 한다.In order to satisfy the Zero Voltage Switching (ZVS) condition before the first main switching element Q 1 is turned on, the input voltage charged in the first main switching element Q 1 is 0 V in the dead time period. In order to perform this operation, the internal capacitor of the second main switching element Q 2 must be charged by an input voltage.

이때, 자화전류는 제1 주 스위칭 소자(Q1)의 내부 다이오드를 통해 흐르고 있는 상태이다.At this time, the magnetization current is flowing through the internal diode of the first main switching element Q 1 .

이상, MODE 1 내지 MODE 4에 대한 상기 LLC 공진 컨버터의 동작에 대해 설명하였다. 다음 반주기에 대한 LLC 공진 컨버터의 동작은 t0 이전의 동작과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.The operation of the LLC resonant converter for MODE 1 to MODE 4 has been described above. The operation of the LLC resonant converter for the next half period is the same as the operation before t 0 , and thus a detailed description thereof will be omitted.

지금까지 낮은 입력전압 범위에서 상기 LLC 공진 컨버터의 동작에 대해 설명하였다. 관련하여 도 7에는 낮은 입력전압 범위에서 각 모드에서의 상기 LLC 공진 컨버터의 동작 파형이 도시되어 있다.
So far, the operation of the LLC resonant converter in the low input voltage range has been described. 7 shows the operating waveform of the LLC resonant converter in each mode in the low input voltage range.

이하에서는, 도 8 내지 도 11을 참조하여 높은 입력전압 범위(입력전압이 상기 선정된 기준치보다 높을 경우)에서 상기 LLC 공진 컨버터의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the LLC resonant converter in the high input voltage range (when the input voltage is higher than the predetermined reference value) will be described with reference to FIGS. 8 to 11.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 높은 입력전압 범위에서 Mode 1인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a diagram for describing a process of operating an LLC resonant converter in Mode 1 in a high input voltage range according to an embodiment of the present invention.

MODEMODE 1( One( tt 00 ~  ~ tt 1One ))

데드타임 구간 동안 제2 자화인덕턴스(Ll12)에 저장된 에너지는 제2 주 스위칭 소자(Q2)의 내부 커패시터를 충전시키고, 제1 주 스위칭 소자(Q1)의 내부 커패시터는 방전되며, 제1 주 스위칭 소자(Q1)의 내부 다이오드를 통해 전류가 흐르게 되어 제1 주 스위칭 소자(Q1)가 영전압에서 턴-온을 한다.The energy stored in the second magnetization inductance L 112 during the dead time period charges the internal capacitor of the second main switching element Q 2 , the internal capacitor of the first main switching element Q 1 is discharged, and the first main switching element, the current is caused to flow through the internal diode of the (Q 1) a first main switching element (Q 1) is turned from the zero voltage-to-one.

이때, 공진전류(IT12)가 서서히 증가하면서 부하 측으로 에너지를 전달한다.At this time, the resonance current (I T12 ) is gradually increased to transfer energy to the load side.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 높은 입력전압 범위에서 Mode 2인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for describing a process of operating when the LLC resonant converter is in Mode 2 in a high input voltage range according to an embodiment of the present invention.

MODEMODE 2( 2( tt 1One ~  ~ tt 33 ))

MODE 2에서는 제1 주 스위칭 소자(Q1)가 이미 턴-온되어 있는 상태이기 때문에 제2 공진탱크회로(120)의 제2 누설인덕턴스(Ll12), 제2 자화인덕턴스(Lm2) 및 제2 공진커패시터(Cr2)를 통해 공진전류(IT12)가 흐르기 시작하면서 부하에 에너지가 전달된다.In mode 2, since the first main switching element Q 1 is already turned on, the second leakage inductance L l12 , the second magnetization inductance L m2 , and the second magnetization inductance of the second resonant tank circuit 120 are formed. 2 The resonance current I T12 begins to flow through the resonant capacitor C r2 and energy is transferred to the load.

이 구간에서는 2차측 전압이 턴-수비에 의해 1차측으로 반영되어 제2 자화인덕턴스(Lm2)에 전류가 흐르게 되는데, 공진전류(IT12)와 자화전류(Im2)가 같아지는 지점에서 2차측 정류다이오드는 오픈상태가 되어 공진이 끝나게 된다.In this section, the secondary voltage is reflected to the primary side by the turn-ratio, so that a current flows in the second magnetizing inductance L m2 . At the point where the resonance current I T12 and the magnetizing current I m2 are equal, The secondary rectifier diode is open and the resonance ends.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 높은 입력전압 범위에서 Mode 3인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 10 is a diagram for describing a process of operating an LLC resonant converter in Mode 3 in a high input voltage range according to an embodiment of the present invention.

MODEMODE 3( 3 ( tt 33 ~  ~ tt 44 ))

MODE 3에서는 제2 공진탱크회로(120)의 공진전류(IT12)가 제2 자화인덕턴스(Lm2)의 전류크기와 같아지는 시점에서 2차측 다이오드에 의해 1차측과 2차측이 절연되어 있는 상태이다.In MODE 3, the primary side and the secondary side are insulated by the secondary side diode when the resonant current I T12 of the second resonant tank circuit 120 is equal to the current magnitude of the second magnetizing inductance L m2 . to be.

따라서, 입력으로부터 유입되는 전류는 제2 공진탱크회로(120)의 제2 공진커패시터(Cr2)와 제2 누설인덕턴스(Ll12) 및 제2 자화인덕턴스(Lm2)에 의해 유사공진이 일어나며, 이러한 공진은 제2 주 스위칭 소자(Q2)가 턴-오프되는 시점에서 끝나게 된다.Thus, the current flowing from the input is similar resonance occurs by the second resonance capacitor (C r2 ), the second leakage inductance (L l12 ) and the second magnetization inductance (L m2 ) of the second resonance tank circuit 120, This resonance ends when the second main switching element Q 2 is turned off.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터가 높은 입력전압 범위에서 Mode 4인 경우에 동작하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 11 is a diagram for describing a process of operating an LLC resonant converter in Mode 4 in a high input voltage range according to an embodiment of the present invention.

MODEMODE 4( 4( tt 33 ~  ~ tt 44 ))

MODE 4는 제1 주 스위칭 소자(Q1)가 턴-오프되어 제2 공진커패시터(Cr2)와 제2 누설인덕턴스(Ll12) 및 제2 자화인덕턴스(Lm2)의 공진이 끝나는 시점부터 시작된다.Mode 4 starts from the point when the first main switching element Q 1 is turned off to terminate the resonance of the second resonant capacitor C r2 , the second leakage inductance L l12 , and the second magnetization inductance L m2 . do.

제2 주 스위칭 소자(Q2)가 턴-온하기 전에 ZVS 조건을 만족시키기 위해서는 제2 주 스위칭 소자(Q2)에 충전된 입력전압이 데드타임 구간에서 0V로 방전되어야 한다. MODE 4는 이러한 동작을 수행하기 위해 제1 주 스위칭 소자(Q1)의 내부 커패시터에 입력전압만큼 충전을 하면서, 제2 주 스위칭 소자(Q2)의 내부 다이오드를 통해 전류가 흐르는 상태이다.In order to satisfy the ZVS condition before the second main switching element Q 2 is turned on, the input voltage charged in the second main switching element Q 2 must be discharged to 0V in the dead time period. Mode 4 is a state in which current flows through the internal diode of the second main switching element Q 2 while charging the internal capacitor of the first main switching element Q 1 by an input voltage to perform such an operation.

이상, MODE 1 내지 MODE 4에 대한 상기 LLC 공진 컨버터의 동작에 대해 설명하였다. 다음 반주기에 대한 LLC 공진 컨버터의 동작은 t0 이전의 동작과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.The operation of the LLC resonant converter for MODE 1 to MODE 4 has been described above. The operation of the LLC resonant converter for the next half period is the same as the operation before t 0 , and thus a detailed description thereof will be omitted.

지금까지 높은 입력전압 범위에서 상기 LLC 공진 컨버터의 동작에 대해 설명하였다. 관련하여 도 12에는 높은 입력전압 범위에서 각 모드에서의 상기 LLC 공진 컨버터의 동작 파형이 도시되어 있다.
So far, the operation of the LLC resonant converter in the high input voltage range has been described. 12 shows the operating waveforms of the LLC resonant converter in each mode in the high input voltage range.

이상, 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 LLC 공진 컨버터에 대해 설명하였다. 도 1 내지 도 12에 도시된 LLC 공진 컨버터는 출력전압을 승압시켜서 높은 전압을 보다 쉽게 획득하기 위해 출력 정류부(130)를 배전압(Voltage Doubler) 정류회로로 구성된 경우의 실시예이다.In the above, the LLC resonant converter according to an embodiment of the present invention has been described with reference to FIGS. 1 to 12. The LLC resonant converter illustrated in FIGS. 1 to 12 is an embodiment in which the output rectifier 130 is constituted by a voltage doubler rectifier circuit to boost the output voltage to more easily obtain a high voltage.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 출력 정류부(130)는 브리지형 정류회로 또는 센터텝 정류회로로 구성이 가능하다.According to another embodiment of the present invention, the output rectifier 130 may be configured as a bridge rectifier circuit or a center step rectifier circuit.

이와 관련하여 도 13에는 본 발명의 일실시예에 따른 브리지형 정류회로가 사용된 LLC 공진 컨버터에 대한 회로도가 도시되어 있다.In this regard, FIG. 13 shows a circuit diagram of an LLC resonant converter using a bridge rectifier circuit according to an embodiment of the present invention.

또한, 도 14에는 본 발명의 일실시예에 따른 센터텝 정류회로가 사용된 LLC 공진 컨버터에 대한 회로도가 도시되어 있다.14 is a circuit diagram of an LLC resonant converter using a center step rectifier circuit according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 LLC 공진 컨버터는 다양한 형태의 응용 회로로 구성이 가능하다.The LLC resonant converter according to the embodiment of the present invention can be configured with various types of application circuits.

이와 관련하여, 도 15에는 본 발명의 변형된 일실시예에 따른 4개의 공진탱크회로로 구성된 LLC 공진 컨버터를 도시한 회로도로, 도 15를 참조하면, 보조 스위칭 소자들(Q3, Q4, Q5)의 동작에 따라 1개의 공진탱크회로에서 4개의 공진탱크회로를 선택적으로 동작시킴으로써, 보다 넓은 입력전압 변화 범위에서도 안정된 출력전압 이득특성을 얻을 수 있다.In this regard, FIG. 15 is a circuit diagram illustrating an LLC resonant converter including four resonant tank circuits according to a modified embodiment of the present invention. Referring to FIG. 15, the auxiliary switching elements Q 3 , Q 4 , and FIG. By selectively operating the four resonant tank circuits in one resonant tank circuit according to the operation of Q 5 ), stable output voltage gain characteristics can be obtained even in a wider input voltage change range.

도 16에 도시된 회로도는 도 15에 도시된 본 발명의 변형된 일실시예에 따른 4개의 공진탱크회로로 구성된 LLC 공진 컨버터의 또 다른 실시예에 대한 회로도로 도 15에 도시된 회로도와 비교하여 각 보조 스위칭 소자들의 방향이 좌우대칭으로 변형된 실시예이다.
The circuit diagram shown in FIG. 16 is a circuit diagram of another embodiment of an LLC resonant converter composed of four resonant tank circuits according to a modified embodiment of the present invention shown in FIG. In this embodiment, the directions of the respective auxiliary switching elements are symmetrically modified.

본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

110: 제1 공진탱크회로 120: 제2 공진탱크회로
130: 출력 정류부110: first resonant tank circuit 120: second resonant tank circuit
130: output rectifier

Claims (7)

스위칭(switching) 동작을 수행하는 제1 주 스위칭 소자 및 제2 주 스위칭 소자;
제1 변압기의 1차측 권선 및 보조 스위칭 소자가 포함된 제1 공진탱크회로;
제2 변압기의 1차측 권선이 포함된 제2 공진탱크회로;
상기 제1 변압기의 2차측 권선과 상기 제2 변압기의 2차측 권선을 포함하고, 부하에 공진전류를 전달하여 출력전압을 획득하는 출력 정류부; 및
입력 전압의 크기에 기초하여 상기 보조 스위칭 소자의 턴-온(Turn-On) 또는 턴-오프(Turn-Off)를 제어하는 제어부
를 포함하는 LLC 공진 컨버터.A first main switching element and a second main switching element for performing a switching operation;
A first resonant tank circuit including a primary winding of the first transformer and an auxiliary switching element;
A second resonance tank circuit including a primary winding of the second transformer;
An output rectifier including a secondary winding of the first transformer and a secondary winding of the second transformer, the output rectifying unit transferring an resonance current to a load to obtain an output voltage; And
Control unit for controlling the turn-on (Turn-On) or turn-off (Turn-Off) of the auxiliary switching element based on the magnitude of the input voltage
LLC resonant converter comprising a. 제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 입력 전압의 크기가 선정된(predetermined) 기준치보다 작은 경우, 상기 보조 스위칭 소자를 턴-온시키고,
상기 입력 전압의 크기가 상기 선정된 기준치보다 큰 경우, 상기 보조 스위칭 소자를 턴-오프시키는 LLC 공진 컨버터.The method of claim 1,
The control unit
If the magnitude of the input voltage is less than a predetermined reference value, turn on the auxiliary switching element,
And turn off the auxiliary switching element if the magnitude of the input voltage is greater than the predetermined reference value. 제2항에 있어서,
상기 보조 스위칭 소자는
상기 제1 공진탱크회로의 동작을 제어하며,
상기 제1 공진탱크회로는 상기 보조 스위칭 소자가 턴-온된 경우 동작하고, 상기 보조 스위칭 소자가 턴-오프된 경우 동작하지 않는 LLC 공진 컨버터.The method of claim 2,
The auxiliary switching device
Controls the operation of the first resonant tank circuit,
The first resonant tank circuit operates when the auxiliary switching element is turned on, and does not operate when the auxiliary switching element is turned off. 제1항에 있어서,
상기 제1 변압기의 1차측 권선과 상기 제2 변압기의 1차측 권선은 병렬 구조로 연결되고,
상기 제1 변압기의 2차측 권선과 상기 제2 변압기의 2차측 권선은 직렬 구조로 연결되는 LLC 공진 컨버터.The method of claim 1,
The primary winding of the first transformer and the primary winding of the second transformer are connected in a parallel structure,
LLC secondary converter of the first transformer and the secondary winding of the second transformer is connected in series structure. 제1항에 있어서,
상기 제1 공진탱크회로는
제1 공진커패시터, 제1 누설인덕턴스 및 제1 자화인덕턴스를 포함하고,
상기 제2 공진탱크회로는
제2 공진커패시터, 제2 누설인덕턴스 및 제2 자화인덕턴스를 포함하는 LLC 공진 컨버터.The method of claim 1,
The first resonant tank circuit
A first resonant capacitor, a first leakage inductance, and a first magnetizing inductance,
The second resonant tank circuit
An LLC resonant converter comprising a second resonant capacitor, a second leakage inductance, and a second magnetization inductance. 제1항에 있어서,
상기 출력 정류부는
배전압(Voltage Doubler) 정류회로, 브릿지형 정류회로 또는 센터텝 정류회로 중 어느 하나로 구성되는 LLC 공진 컨버터.The method of claim 1,
The output rectifier is
Voltage doubler rectifier circuit, bridge type rectifier circuit, or a center step rectifier circuit composed of LLC resonant converter. 스위칭(switching) 동작을 수행하는 제1 주 스위칭 소자 및 제2 주 스위칭 소자;
제1 변압기의 1차측 권선이 포함된 제1 공진탱크회로;
제2 변압기의 1차측 권선 및 보조 스위칭 소자가 포함된 제2 공진탱크회로;
상기 제1 변압기의 2차측 권선과 상기 제2 변압기의 2차측 권선을 포함하고, 부하에 공진전류를 전달하여 출력전압을 획득하는 출력 정류부; 및
입력 전압의 크기에 기초하여 상기 보조 스위칭 소자의 턴-온(Turn-On) 또는 턴-오프(Turn-Off)를 제어하는 제어부
를 포함하는 LLC 공진 컨버터.A first main switching element and a second main switching element for performing a switching operation;
A first resonant tank circuit including a primary winding of the first transformer;
A second resonant tank circuit including a primary winding of the second transformer and an auxiliary switching element;
An output rectifier including a secondary winding of the first transformer and a secondary winding of the second transformer, the output rectifying unit transferring an resonance current to a load to obtain an output voltage; And
Control unit for controlling the turn-on (Turn-On) or turn-off (Turn-Off) of the auxiliary switching element based on the magnitude of the input voltage
LLC resonant converter comprising a.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104201900A (en) * 2014-09-18 2014-12-10 南京航空航天大学 Resonant converter and method for controlling same
KR102009351B1 (en) * 2017-12-18 2019-08-12 순천향대학교 산학협력단 High Efficiency LLC Resonant Converter with Balanced Secondary Currents using the Two Transformer Structure
KR102306880B1 (en) * 2020-02-12 2021-09-29 한국원자력연구원 High efficiency isolated pfc converter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100211520B1 (en) * 1997-06-02 1999-08-02 윤종용 A power switching circuit for resonant converter
US20080298093A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Taotao Jin Multiphase resonant converter for dc-dc applications

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100211520B1 (en) * 1997-06-02 1999-08-02 윤종용 A power switching circuit for resonant converter
US20080298093A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Taotao Jin Multiphase resonant converter for dc-dc applications

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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