KR101304777B1 - DC/DC converter with wide input voltage range - Google Patents

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Abstract

넓은 입력전압 제어 범위를 갖는 DC-DC 컨버터를 공개한다. 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터는 메인 컨버터인 LLC 공진 컨버터의 입력부와 보조 컨버터의 입력부가 병렬로 연결되는 반면, LLC 공진 컨버터의 출력부와 보조 컨버터의 출력부가 직렬로 연결되도록 구성된다. 따라서 LLC 공진 컨버터가 영전압 스위칭을 수행할 수 있도록 공진 변압기의 자화 인덕턴스가 큰 값을 갖질 수 있으므로, 일정한 입력전압 범위에서는 공진주파수 부근에서 고정된 스위칭 주파수로 동작하도록 하여 효율을 높일 수 있다. 또한 입력 전압이 낮은 경우에 보조 컨버터에 의해 생성되는 출력 전압과 LLC 공진 컨버터에 의해 생성되는 출력 전압의 합이 최종 출력 전압이 되도록 하므로, 넓은 입력전압 범위에서 안정적인 출력 전압을 생성할 수 있다.We present a DC-DC converter with a wide input voltage control range. The DC-DC converter according to the present invention is configured such that the input of the LLC resonant converter which is the main converter and the input of the auxiliary converter are connected in parallel, while the output of the LLC resonant converter and the output of the auxiliary converter are connected in series. Therefore, the magnetizing inductance of the resonant transformer may have a large value so that the LLC resonant converter may perform zero voltage switching, and thus the efficiency may be improved by operating at a fixed switching frequency near the resonance frequency in a certain input voltage range. In addition, when the input voltage is low, the sum of the output voltage generated by the auxiliary converter and the output voltage generated by the LLC resonant converter becomes the final output voltage, thereby generating a stable output voltage over a wide input voltage range.

Figure R1020110083016
Figure R1020110083016

Description

넓은 입력전압 제어 범위를 갖는 직류-직류 컨버터{DC/DC converter with wide input voltage range}DC-DC converter with wide input voltage range

본 발명은 직류-직류 컨버터에 관한 것으로, 특히 넓은 입력전압 제어 범위를 갖는 직류-직류 컨버터에 관한 것이다.
The present invention relates to a direct current-dc converter, and more particularly to a direct current-dc converter having a wide input voltage control range.

태양광 모듈 발전 장치, 연료 전지 발전 장치 및 축전지와 같은 장치들은 직류 전압을 출력하지만, 일반적으로 출력되는 전압 변동의 폭이 크게 나타난다. 따라서 안정적으로 일정한 레벨의 출력을 얻기 위해서 직류-직류 컨버터(이하 DC-DC 컨버터)가 이용되고 있다.Devices such as photovoltaic module generators, fuel cell generators, and storage batteries output direct current voltages, but the voltage fluctuations that are typically output are large. Therefore, a DC-DC converter (hereinafter, referred to as a DC-DC converter) has been used to stably obtain a constant level of output.

상기한 장치와 같이 변동 폭이 큰 출력전압을 일정한 레벨의 전압으로 변환하기 위해 현재 사용되고 있는 DC-DC 컨버터로는 승압 컨버터(Boost Converter)와 LLC 공진 컨버터(LLC Resonant Converter)가 결합되거나, 인터리브 승압 컨버터(Interleaved Boost Converter)와 LLC 공진 컨버터가 결합된 2단 구성 DC-DC 컨버터가 있다.DC-DC converters currently used to convert large fluctuations of output voltages into constant voltages, such as those described above, include boost converters and LLC resonant converters, or interleaved boosts. There is a two-stage DC-DC converter that combines an interleaved boost converter and an LLC resonant converter.

도1 은 승압 컨버터와 LLC 공진 컨버터가 결합된 2단 구성의 DC-DC 컨버터를 나타내고, 도2 는 인터리브 승압 컨버터와 LLC 공진 컨버터가 결합된 2단 구성의 DC-DC 컨버터를 나타내며, 도3 은 도2 의 DC-DC 컨버터의 동작 파형을 나타낸다.1 shows a two-stage DC-DC converter in which a boost converter and an LLC resonant converter are combined, and FIG. 2 shows a two-stage DC-DC converter in which an interleaved boost converter and an LLC resonant converter are combined. The operation waveform of the DC-DC converter of FIG. 2 is shown.

도3 의 동작 파형을 참조하여 도2 의 DC-DC 컨버터의 동작 파형을 설명한다.An operation waveform of the DC-DC converter of FIG. 2 will be described with reference to the operation waveform of FIG.

인터리브 승압 컨버터의 스위치 소자(S1, S2)의 게이트에는 각각 소정(도3 에서는 불연속모드(DCM))의 듀티비를 갖고 180도의 위상차를 갖는 스위칭 신호(SG1, SG2)가 인가된다. 인터리브 승압 컨버터는 두 개의 승압 컨버터가 교대로 배치된 형태이며, 2개의 스위칭 신호(SG1, SG2)는 각각 하나씩의 승압 컨버터를 활성화한다.Switching signals S G1 and S G2 each having a duty ratio of a predetermined (discontinuous mode DCM in FIG. 3) and having a phase difference of 180 degrees are applied to the gates of the switch elements S 1 and S 2 of the interleaved boost converter. . In the interleaved boost converter, two boost converters are alternately arranged, and two switching signals S G1 and S G2 activate one boost converter.

제1 스위칭 컨버터는 스위칭 신호(SG1)에 의해 스위치 소자(S1)가 턴 온 되면, 인덕터(LB1)에 전류(ILB1)가 흐르게 되어 인덕터(LB1)에 에너지가 축적된다. 그리고 이때 스위치 소자(SG1) 양단의 전압차(VS1), 즉 노드(NB1)와 노드(NG1) 사이의 전압차는 스위치 소자(S1)가 턴 온 된 상태이므로 0V 이다. 그러나 스위칭 신호(SG1)의 전압 레벨이 낮아져서 스위치 소자(S1)가 턴 오프되면, 입력전압(Vin)에 인덕터(LB1)에서 리셋 전류에 의한 역전압(VLB1)이 추가되어 승압된 승압된 전압(Vin+VLB1)이 결합전압(Vlink)으로서 LLC 공진 컨버터로 인가된다. 역전압(VLB1)은 지속되는 전압이 아니므로, 스위치 소자(SG1) 양단 사이의 전압(VS1)은 소정 시간 이후 리플을 나타낸다.When the first switching converter is a switching element (S 1) is turned on by a switching signal (S G1), an inductor (L B1) to flow a current (I LB1) is the energy is accumulated in the inductor (L B1). In this case, the voltage difference V S1 across the switch element S G1 , that is, the voltage difference between the node N B1 and the node N G1 is 0V since the switch element S 1 is turned on. However, when the voltage level of the switching signal S G1 is lowered and the switch element S 1 is turned off, the reverse voltage V LB1 due to the reset current from the inductor L B1 is added to the input voltage V in to boost the voltage. The boosted voltage V in + V LB1 is applied to the LLC resonant converter as the combined voltage V link . Since the reverse voltage V LB1 is not a sustained voltage, the voltage V S1 between the both ends of the switch element S G1 represents a ripple after a predetermined time.

한편 제1 스위칭 컨버터는 스위칭 신호(SG2)에 응답하여 동작을 수행하며, 동작의 과정은 제1 스위칭 컨버터와 동일하다. 다만 스위칭 신호(SG1, SG2)가 서로 180도의 위상차를 갖고 교대로 동작하므로, 인터리브 승압 컨버터는 단일 승압 컨버터보다 안정적으로 승압된 결합전압(Vlink)을 LLC 공진 컨버터로 전달한다.Meanwhile, the first switching converter performs an operation in response to the switching signal S G2 , and the process of the operation is the same as that of the first switching converter. However, since the switching signals S G1 and S G2 alternately operate with a phase difference of 180 degrees, the interleaved boost converter transmits the coupled voltage V link which is stably boosted more than the single boost converter to the LLC resonant converter.

LLC 공진 컨버터의 주 스위치 소자(S3, S4)의 게이트에는 스위칭 신호(SG3, SG4)가 고정된 듀티비(도3 에서는 50%)를 가지고 인가되고, 스위칭 신호(SG3, SG4)에 응답하여 주 스위치 소자(S3, S4)는 교대로 온/오프 된다. 이에 LLC 공진 컨버터의 변압기(Tr)의 제1 권선단에는 전압(Vab, Vcd)이 교대로 인가되며, 커패시터(Cr1, Cr2)와의 공진(resonant)에 의해 도3 에 도시된 바와 같이 교류 전류(IT1)가 흐르게 되고, 자화 인덕턴스(Lm)에는 전류(Im)가 흐르게 된다. 여기서 Ll은 누설 인덕턴스이다. 한편 LLC 공진 컨버터의 변압기(Tr)의 제2 권선단은 제1 권선단에 인가된 공진 전류(IT1)에 응답하여 유도되는 교류 형태의 전압을 4개의 다이오드(DL1 ~ DL4) 및 커패시터(Cout)를 이용하여 전파 정류하여 출력전압(Vout)을 부하(RLD)로 인가한다.Switching signals S G3 and S G4 are applied to the gates of the main switch elements S 3 and S 4 of the LLC resonant converter with a fixed duty ratio (50% in FIG. 3), and switching signals S G3 and S 4. In response to G4 ), the main switch elements S 3 , S 4 are alternately turned on / off. Accordingly, voltages V ab and V cd are alternately applied to the first winding end of the transformer T r of the LLC resonant converter, and are shown in FIG. 3 by resonant with the capacitors C r1 and C r2 . As described above, the AC current I T1 flows, and the current I m flows through the magnetizing inductance L m . Where L l is the leakage inductance. On the other hand, the second winding end of the transformer (T r ) of the LLC resonant converter has four diodes (D L1 to D L4 ) and the alternating current voltage induced in response to the resonant current (I T1 ) applied to the first winding end. Full-wave rectification using a capacitor (C out ) to apply the output voltage (V out ) to the load (R LD ).

즉 도2 의 DC-DC 컨버터에서 승압 컨버터 또는 인터리브 승압 컨버터는 태양광 모듈 발전 장치, 연료 전지 발전 장치 및 축전지와 같은 장치에서 인가되는 전원전압(Vin)을 일정한 전압으로 승압시키는 동작을 수행하고, LLC 공진 컨버터는 고정된 듀티비(duty ratio)로 동작하여 안정적인 출력전압(Vout)을 출력하도록 한다.That is, in the DC-DC converter of FIG. 2, the boost converter or the interleaved boost converter performs an operation of boosting the power supply voltage V in applied to a device such as a solar module generator, a fuel cell generator, and a storage battery to a constant voltage. The LLC resonant converter operates at a fixed duty ratio to output a stable output voltage (V out ).

도1 의 DC-DC 컨버터는 인터리브 승압 컨버터와 LLC 공진 컨버터가 아닌 단일 승압 컨버터와 LLC 공진 컨버터로 구성되어 있고, 도2 의 DC-DC 컨버터의 동작과 유사하지만 더욱 단순한 구성이므로 별도로 설명하지 않는다.The DC-DC converter of FIG. 1 is composed of a single boost converter and an LLC resonant converter rather than an interleaved boost converter and an LLC resonant converter, and is similar to the operation of the DC-DC converter of FIG.

일반적으로 LLC 공진 컨버터는 넓은 범위로 인가되는 입력전압(Vin)을 일정한 출력전압(Vout)으로 출력할 수 있도록 하기위해, LLC 공진 컨버터의 변압기(Tr)의 자화 인덕턴스(Lm)를 작게 설계한다. 그러나 자화 인덕턴스(Lm)가 작게 설계되면, 이에 따른 큰 자화 전류로 인해 도통 손실이 증가하게 된다.In general, the LLC resonant converter outputs the magnetizing inductance (L m ) of the transformer (T r ) of the LLC resonant converter in order to output a wide range of input voltage (V in ) to a constant output voltage (V out ). Design small. However, if the magnetizing inductance L m is designed small, the conduction loss is increased due to the large magnetizing current.

2단 컨버터로 구성되는 도1 및 도2 의 DC-DC 컨버터는 상기한 LLC 공진 컨버터의 문제를 해소하기 위하여 LLC 공진 컨버터의 주 스위치 소자(S3, S4)가 영전압 스위칭(Zero-Voltage Switching : ZVS)을 수행할 수 있도록 큰 값의 자화 인덕턴스(Lm)를 적용하고, 입력전압(Vin)이 일정한 범위에서는 공진주파수 영역에서 일정 스위칭 주파수로 동작하도록 스위칭 신호(SG3, SG4)를 조절하여 높은 효율을 얻을 수 있도록 한다. 그러나 입력전압(Vin)이 낮아지면 스위칭 신호(SG1, SG2)를 이용하여 스위치 소자(S1, S2)를 활성화함에 따라 승압 컨버터 또는 인터리브 승압 컨버터가 동작하여, 결합 전압(Vlink)의 전압 레벨을 높여서 항시 일정한 출력전압(Vout)을 유지할 수 있도록 한다.In the DC-DC converter of FIGS. 1 and 2 composed of two-stage converters, in order to solve the above-described problems of the LLC resonant converter, the main switch elements S 3 and S 4 of the LLC resonant converter have zero voltage switching. Switching: Applying large magnetization inductance (L m ) to perform ZVS, and switching signal (S G3 , S G4) to operate at constant switching frequency in the resonant frequency range when input voltage (V in ) is in a certain range. ) To achieve high efficiency. However, when the input voltage V in decreases, the boost converter or the interleaved boost converter operates by activating the switch elements S 1 and S 2 by using the switching signals S G1 and S G2 , whereby the combined voltage V link Increase the voltage level of) to maintain constant output voltage (V out ) at all times.

그러나 LLC 공진 컨버터는 일정한 입력전압 범위에서 영전압 스위칭을 통해 높은 효율 특성을 얻을 수 있으나, 승압 컨버터는 도3에 나타난 바와 같이, 하드 스위칭(Hard Switching)을 수행하기 때문에 효율이 높지 않다. 그리고 전체 효율(

Figure 112011064503037-pat00001
)은 승압 컨버터의 효율(
Figure 112011064503037-pat00002
)과 LLC 공진 컨버터(
Figure 112011064503037-pat00003
)의 곱(
Figure 112011064503037-pat00004
)으로 계산되므로, 승압 컨버터의 낮은 효율은 전체 DC-DC 컨버터의 효율을 저감시키는 원인이 된다. 또한 모든 입력전압(Vin) 및 부하 조건에서 승압 컨버터는 정격 부하로서 설계되고 동작하기 때문에 DC-DC 컨버터 전체의 제조비용을 상승시키게 되는 문제를 갖고 있다.
However, although the LLC resonant converter can obtain high efficiency through zero voltage switching in a constant input voltage range, the boost converter does not have high efficiency because it performs hard switching as shown in FIG. 3. And overall efficiency (
Figure 112011064503037-pat00001
Is the efficiency of the boost converter
Figure 112011064503037-pat00002
) And LLC resonant converter
Figure 112011064503037-pat00003
) Times (
Figure 112011064503037-pat00004
Low efficiency of the boost converter causes the efficiency of the entire DC-DC converter to be reduced. In addition, the boost converter is designed and operated as a rated load at all input voltages (V in ) and load conditions, thereby increasing the manufacturing cost of the entire DC-DC converter.

본 발명의 목적은 높은 효율로 넓은 입력전압 제어 범위를 갖는 DC-DC 컨버터를 제공하는데 있다.
An object of the present invention is to provide a DC-DC converter having a wide input voltage control range with high efficiency.

상기 목적을 달성하기 위한 DC-DC 컨버터의 일예는 입력전압을 인가받아 공진 변압기의 제1 권선단에 전류 변화를 유도하는 공진 입력부와 상기 공진 변압기의 제2 권선단에 연결되어 상기 공진 변압기의 상기 제1 권선단의 전류 변화에 대응하는 전압을 생성한 후 정류하여 출력전압을 생성하는 공진 출력부를 구비하는 주 컨버터, 및 상기 입력전압에 대해 상기 공진 입력부와 병렬로 연결되는 보조 입력부를 구비하고, 상기 출력전압에 대해 상기 공진 출력부와 직렬로 연결되는 보조 출력부를 구비하여, 상기 입력전압의 전압레벨이 지정된 기준전압보다 낮은 경우에 활성화되어 상기 주 컨버터에 생성되는 상기 출력전압의 전압 레벨을 상승시키는 보조 컨버터를 구비하고, 상기 보조 컨버터는 상기 입력전압이 상기 기준전압보다 낮은 경우에, 상기 입력전압의 전압 레벨에 응답하여 활성화되어 상기 출력전압의 전압 레벨을 상승시키는 것을 특징으로 한다.One example of a DC-DC converter for achieving the above object is connected to a resonant input unit for inducing a current change in a first winding end of a resonant transformer by receiving an input voltage, and connected to the second winding end of the resonant transformer. A main converter having a resonant output unit configured to generate a voltage corresponding to a change in current of the first winding stage, and then rectify and generate an output voltage, and an auxiliary input unit connected in parallel with the resonant input unit with respect to the input voltage; An auxiliary output unit connected in series with the resonant output unit with respect to the output voltage, and activated when the voltage level of the input voltage is lower than a specified reference voltage to increase the voltage level of the output voltage generated in the main converter; And an auxiliary converter, wherein the auxiliary converter is configured such that when the input voltage is lower than the reference voltage, It is activated in response to the voltage level of the ryeokjeonap characterized in that to raise the voltage level of the output voltage.

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상기 목적을 달성하기 위한 공진 입력부는 상기 입력전압의 일단에 연결되는 입력 노드와 상기 입력 전압의 타단에 연결되는 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 스위치 소자를 구비하는 스위칭부, 상기 스위칭부와 병렬로 연결되고, 상기 입력 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 공진 커패시터를 구비하는 공진부, 및 상기 제1 및 제2 스위치 소자 사이의 제1 변환 노드와 상기 제1 및 제2 공진 커패시터 사이의 제2 변환 노드 사이에 연결되는 상기 공진 변압기의 상기 제1 권선단을 구비하는 것을 특징으로 한다.The resonance input unit for achieving the object is a switching unit having a first and second switch element connected in series between an input node connected to one end of the input voltage and a first ground node connected to the other end of the input voltage A resonator including first and second resonant capacitors connected in series with the switching unit and connected in series between the input node and the first ground node, and a first interposed between the first and second switch elements. And the first winding end of the resonant transformer connected between a first conversion node and a second conversion node between the first and second resonant capacitors.

상기 목적을 달성하기 위한 제1 및 제2 스위치 소자는 각각 고정 시비율로 인가되는 제1 및 제2 스위칭 신호에 응답하여 활성화되어 영전압 스위칭을 수행하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the first and second switch elements are activated in response to the first and second switching signals applied at fixed ratios, respectively, to perform zero voltage switching.

상기 목적을 달성하기 위한 공진 입력부는 상기 입력전압의 일단에 연결되는 입력 노드와 상기 입력 노드의 타단에 연결되는 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 스위치 소자를 구비하는 제1 스위칭부, 상기 스위칭부와 병렬로 연결되고, 상기 입력 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제3 및 제4 스위치 소자를 구비하는 제2 스위칭부, 및 상기 제1 및 제2 스위치 소자 사이의 제1 변환 노드와 상기 제3 및 제4 스위치 소자 사이의 제2 변환 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 공진 변압기의 상기 제1 권선단 및 공진 커패시터를 구비하는 것을 특징으로 한다.A resonance input unit for achieving the above object includes a first and second switch elements connected in series between an input node connected to one end of the input voltage and a first ground node connected to the other end of the input node. A second switching unit having a third and fourth switch elements connected in parallel with the switching unit and connected in series between the input node and the first ground node, and the first and second switches And a first winding end of the resonant transformer and a resonant capacitor connected in series between a first conversion node between the elements and a second conversion node between the third and fourth switch elements.

상기 목적을 달성하기 위한 공진 출력부는 상기 출력전압이 출력되는 제1 출력 노드와 상기 보조 컨버터의 일단이 연결되는 제2 출력 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 공진 변압기의 제1 의 제2 권선단 및 제1 출력 다이오드를 구비하는 제1 공진 출력부, 상기 제1 공진 출력부와 병렬로 상기 제1 출력 노드와 제2 출력 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 공진 변압기의 제2 의 제2 권선단 및 제2 출력 다이오드를 구비하는 제2 공진 출력부, 및 상기 제1 출력 노드와 제2 출력 노드 사이에 상기 제1 및 제2 공진 출력부와 병렬로 연결되는 출력 커패시터를 구비하는 것을 특징으로 한다.The resonance output unit for achieving the above object comprises a first second winding end of the resonant transformer connected in series between a first output node to which the output voltage is output and a second output node to which one end of the auxiliary converter is connected; A first resonant output having a first output diode, a second second winding end of said resonant transformer connected in series between said first and second output nodes in parallel with said first resonant output; And a second resonant output having a second output diode, and an output capacitor connected in parallel with the first and second resonant outputs between the first output node and the second output node.

상기 목적을 달성하기 위한 보조 컨버터는 인터리브 플라이백 컨버터, 단일 플라이백 컨버터, 푸쉬-풀 컨버터 및 포워드 컨버터 중 하나인 것을 특징으로 한다.The auxiliary converter for achieving the above object is characterized in that one of the interleaved flyback converter, single flyback converter, push-pull converter and forward converter.

상기 목적을 달성하기 위한 보조 입력부는 상기 입력 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 플라이백 변압기의 제1 권선단 및 제1 플라이백 스위치 소자를 구비하는 제1 플라이백 입력부, 및 상기 제1 플라이백 입력부와 병렬로 연결되고, 상기 입력 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제2 플라이백 변압기의 제1 권선단 및 제2 플라이백 스위치 소자를 구비하는 제2 플라이백 입력부를 구비하는 것을 특징으로 한다.The auxiliary input unit for achieving the above object comprises a first flyback input unit having a first winding end and a first flyback switch element of a first flyback transformer connected in series between the input node and the first ground node; And a first winding end of the second flyback transformer and a second flyback switch element connected in parallel with the first flyback input unit and connected in series between the input node and the first ground node. And a flyback input unit.

상기 목적을 달성하기 위한 보조 출력부는 상기 제2 출력 노드와 제2 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제3 출력 다이오드 및 제1 플라이백 변압기의 제2 권선단을 구비하는 제1 플라이백 출력부, 상기 제2 출력 노드와 상기 제2 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제4 출력 다이오드 및 제2 플라이백 변압기의 제2 권선단을 구비하는 제2 플라이백 출력부, 및 상기 제2 출력 노드와 상기 제2 접지 노드 사이에 연결되는 플라이백 출력 커패시터 및 제5 출력 다이오드를 구비하는 플라이백 출력 커패시터부를 구비하는 것을 특징으로 한다.The auxiliary output unit for achieving the above object comprises a first flyback output having a third output diode connected in series between the second output node and the second ground node and a second winding end of the first flyback transformer; A second flyback output having a second winding end of a fourth output diode and a second flyback transformer connected in series between the second output node and the second ground node, and the second output node and the And a flyback output capacitor having a flyback output capacitor and a fifth output diode connected between the second ground nodes.

상기 목적을 달성하기 위한 DC-DC 컨버터의 다른 예는 입력전압을 인가받아 공진 변압기의 제1 권선단에 전류 변화를 유도하는 주공진 입력부와 상기 입력전압의 전압레벨이 기지정된 기준전압보다 낮은 경우에 활성화되어, 제1 및 제2 반파 공진 변압기 각각의 제1 권선단에 교대로 전류 변화를 유도하는 인터리브 반파 전류 공진 입력부를 구비하는 입력단, 및 상기 공진 변압기의 제2 권선단에 연결되어 상기 공진 변압기의 상기 제1 권선단의 전압 변화에 대응하는 전압을 생성한 후 정류하여 출력전압을 생성하는 공진 출력부와 제1 및 제2 반파 전류 공진 변압기의 제2 권선단에 연결되어 상기 공진 출력부에 생성되는 상기 출력전압의 전압 레벨을 상승시키는 반파 전류 공진 출력부를 포함하는 출력단을 구비한다.Another example of a DC-DC converter for achieving the above object is a main resonance input unit which receives an input voltage and induces a current change in a first winding end of a resonant transformer, and a voltage level of the input voltage is lower than a predetermined reference voltage. An input terminal having an interleaved half-wave current resonant input configured to alternately induce a current change in a first winding end of each of the first and second half-wave resonant transformers, and connected to a second winding end of the resonant transformer to resonate A resonant output part which generates a voltage corresponding to the voltage change of the first winding end of the transformer and then rectifies and generates an output voltage and is connected to the second winding end of the first and second half-wave current resonant transformers And an output stage including a half-wave current resonant output unit for raising a voltage level of the output voltage generated in the second stage.

상기 목적을 달성하기 위한 공진 입력부는 상기 입력전압의 일단에 연결되는 입력 노드와 상기 입력 노드의 타단에 연결되는 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 스위치 소자를 구비하는 스위칭부, 상기 스위칭부와 병렬로 연결되고, 상기 입력 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 공진 커패시터를 구비하는 공진부, 및 상기 제1 및 제2 스위치 소자 사이의 제1 변환 노드와 상기 제1 및 제2 공진 커패시터 사이의 제2 변환 노드 사이에 연결되는 상기 공진 변압기의 상기 제1 권선단을 구비하는 것을 특징으로 한다.The resonance input unit for achieving the above object is a switching unit having a first and second switch element connected in series between an input node connected to one end of the input voltage and a first ground node connected to the other end of the input node A resonator including first and second resonant capacitors connected in series with the switching unit and connected in series between the input node and the first ground node, and a first interposed between the first and second switch elements. And the first winding end of the resonant transformer connected between a first conversion node and a second conversion node between the first and second resonant capacitors.

상기 목적을 달성하기 위한 인터리브 반파 전류 공진 입력부는 상기 입력 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 반파 전류 공진 스위치 소자와 제1 반파 전류 공진 다이오드, 그리고 상기 제1 반파 전류 공진 스위치 소자와 상기 제1 반파 전류 공진 다이오드 사이의 제3 변환 노드와 상기 제1 변환 노드사이에 직렬로 연결되는 상기 제1 반파 전류 공진 변압기의 상기 제1 권선단 및 제1 반파 전류 공진 커패시터를 구비하는 제1 반파 전류 공진 입력부, 및 상기 입력 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제2 반파 전류 공진 다이오드와 제2 반파 전류 공진 스위치 소자, 상기 제2 반파 전류 공진 다이오드와 상기 제2 반파 전류 공진 스위치 소자 사이의 제4 변환 노드와 상기 제1 변환 노드사이에 직렬로 연결되는 상기 제2 반파 공진 변압기의 상기 제1 권선단 및 제2 반파 전류 공진 커패시터를 구비하는 제2 반파 전류 공진 입력부를 구비하는 것을 특징으로 한다.To achieve the above object, an interleaved half-wave current resonant input unit includes a first half-wave current resonant switch element and a first half-wave current resonant diode connected in series between the input node and the first ground node, and the first half-wave current resonant switch. And a first winding end and a first half-wave current resonant capacitor of the first half-wave current resonant transformer connected in series between a third conversion node between the device and the first half-wave current resonant diode and the first conversion node. A first half wave current resonant input unit and a second half wave current resonant diode and a second half wave current resonant switch element connected in series between the input node and the first ground node, the second half wave current resonant diode and the second half wave The second half-wave hole connected in series between a fourth conversion node between the current resonant switch element and the first conversion node. And a second half-wave current resonant input having the first winding end of the true transformer and a second half-wave current resonant capacitor.

상기 목적을 달성하기 위한 인터리브 반파 전류 공진 입력부는 상기 제1 변환 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 제1 반파 전류 공진 변압기의 상기 제1 권선단과 제1 반파 전류 공진 커패시터, 제1 반파 전류 공진 스위치 소자를 구비하고, 상기 제1 반파 전류 공진 커패시터 및 상기 제1 반파 전류 공진 스위치 소자 사이의 제3 변환 노드와 상기 제1 변환 노드 사이에 연결되는 제1 반파 전류 공진 다이오드를 구비하는 제1 반파 전류 공진 입력부, 및 상기 입력 노드와 상기 제1 변환 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 제2 반파 전류 공진 변압기의 상기 제1 권선단과 제2 반파 전류 공진 커패시터 및 제2 반파 전류 공진 스위치 소자를 구비하고, 상기 제2 반파 전류 공진 커패시터 및 상기 제2 반파 전류 공진 스위치 소자 사이의 제4 변환 노드와 상기 입력 노드 사이에 연결되는 제2 반파 전류 공진 다이오드를 구비하는 제2 반파 전류 공진 입력부를 구비하는 것을 특징으로 한다.The interleaved half-wave current resonant input unit for achieving the above object is the first winding end and the first half-wave current resonant capacitor of the first half-wave current resonant transformer connected in series between the first conversion node and the first ground node, And a first half-wave current resonant switch element, and a first half-wave current resonant diode connected between the first and third conversion nodes between the first half-wave current resonant capacitor and the first half-wave current resonant switch element. A first half wave current resonant input unit, and a first half end of the second half wave current resonant transformer and a second half wave current resonant capacitor and a second half wave current resonant switch connected in series between the input node and the first conversion node. A fourth conversion between the second half-wave current resonant capacitor and the second half-wave current resonant switch element The claim, characterized in that it comprises two half-wave current resonance type section having a DE and the second half-wave resonance current diode connected between the input node.

상기 목적을 달성하기 위한 공진 출력부는 상기 출력전압이 출력되는 제1 출력 노드와 상기 반파 전류 공진 출력부의 일단이 연결되는 제2 출력 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 공진 변압기의 제1 의 제2 권선단 및 제1 출력 다이오드를 구비하는 제1 공진 출력부, 상기 제1 공진 출력부와 병렬로 상기 제1 출력 노드와 제2 출력 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 공진 변압기의 제2 의 제2 권선단 및 제2 출력 다이오드를 구비하는 제2 공진 출력부, 및 상기 제1 출력 노드와 제2 출력 노드 사이에 상기 제1 및 제2 공진 출력부와 병렬로 연결되는 출력 커패시터를 구비하는 것을 특징으로 한다.A first winding of the resonant transformer is connected in series between a first output node to which the output voltage is output and a second output node to which one end of the half-wave current resonant output part is connected. A first resonant output having a first output diode and a second second winding of the resonant transformer connected in series between the first and second output nodes in parallel with the first resonant output; And a second resonant output having a second output diode and an output capacitor connected in parallel with the first and second resonant outputs between the first output node and the second output node. do.

상기 목적을 달성하기 위한 반파 전류 공진 출력부는 상기 제2 출력 노드와 제2 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제3 출력 다이오드 및 상기 제1 반파 전류 공진 변압기의 제2 권선단을 구비하는 제1 반파 전류 공진 출력부, 상기 제2 출력 노드와 상기 제2 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제4 출력 다이오드 및 상기 제2 반파 전류 공진 변압기의 제2 권선단을 구비하는 제2 반파 전류 공진 출력부, 및 상기 제2 출력 노드와 상기 제2 접지 노드 사이에 연결되는 반파 전류 공진 출력 커패시터 및 제5 출력 다이오드를 포함하는 반파 전류 공진 출력 커패시터부를 구비하는 것을 특징으로 한다.A half wave current resonant output unit for achieving the above object includes a first half wave having a third output diode connected in series between the second output node and a second ground node and a second winding end of the first half wave current resonant transformer. A second half-wave current resonant output having a current resonant output, a fourth output diode connected in series between the second output node and the second ground node, and a second winding end of the second half-wave current resonant transformer; And a half-wave current resonant output capacitor unit including a half-wave current resonant output capacitor and a fifth output diode connected between the second output node and the second ground node.

따라서, 본 발명의 DC-DC 컨버터는 입력전압의 전압 레벨이 높은 경우에는 LLC 공진 컨버터에 의해 일정한 출력전압을 출력할 수 있으며, 입력전압의 전압 레벨이 낮아지면 교대로 동작되는 인터리브 플라이백 컨버터가 LLC 공진 컨버터의 출력전압을 보완하여 효율적으로 안정적인 일정한 출력전압을 얻을 수 있다. 또한 LLC 공진 컨버터가 입력전압의 전압 레벨에 따라 최소 1/2 부하에서 크게는 최대 부하 전체를 감당하므로, 인터리브 플라이백 컨버터는 최대 정격부하의 1/2 이하의 부하만을 감당하면 되므로 소자 정격 및 전류 스트레스를 줄일 수 있으며, 제조원가를 절감할 수 있다.
Therefore, when the voltage level of the input voltage is high, the DC-DC converter of the present invention can output a constant output voltage by the LLC resonant converter, and when the voltage level of the input voltage is lowered, the interleaved flyback converter is alternately operated. The output voltage of the LLC resonant converter can be supplemented to obtain a stable and stable output voltage efficiently. In addition, since the LLC resonant converter can handle the full load at the minimum 1/2 load depending on the voltage level of the input voltage, the interleaved flyback converter only needs to bear the load less than 1/2 the maximum rated load. It can reduce stress and reduce manufacturing cost.

도1 은 종래의 승압 컨버터와 LLC 공진 컨버터가 결합된 2단 구성의 DC-DC 컨버터를 나타낸다.
도2 는 종래의 인터리브 승압 컨버터와 LLC 공진 컨버터가 결합된 2단 구성의 DC-DC 컨버터를 나타낸다.
도3 은 도2 의 DC-DC 컨버터의 동작 파형을 나타낸다.
도4 는 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터의 일예를 나타낸다.
도5 는 도4 의 DC-DC 컨버터의 동작 파형을 나타낸다.
도6 은 도4의 DC-DC 컨버터의 다른 변형을 나타낸다.
도7 및 도8 은 공진 출력부의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도9 은 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터의 다른 예를 나타낸다.
도10 및 도11 은 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터의 또 다른 예를 나타낸다.
도12 는 도10 및 도11 의 DC-DC 컨버터의 동작 파형을 나타낸다.
도13 및 도14 는 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터의 또 다른 예를 나타낸다.
1 shows a DC-DC converter in a two stage configuration in which a conventional boost converter and an LLC resonant converter are combined.
2 shows a DC-DC converter in a two stage configuration in which a conventional interleaved boost converter and an LLC resonant converter are combined.
3 shows an operating waveform of the DC-DC converter of FIG.
4 shows an example of a DC-DC converter according to the present invention.
5 shows an operating waveform of the DC-DC converter of FIG.
FIG. 6 shows another variation of the DC-DC converter of FIG. 4.
7 and 8 show another example of the resonance output unit.
9 shows another example of a DC-DC converter according to the present invention.
10 and 11 show another example of the DC-DC converter according to the present invention.
12 shows operational waveforms of the DC-DC converter of FIGS. 10 and 11.
13 and 14 show another example of the DC-DC converter according to the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described. In order to clearly describe the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings denote the same members.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
Throughout the specification, when an element is referred to as " including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary. The terms "part", "unit", "module", "block", and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, And a combination of software.

도4 는 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터의 일예를 나타낸다.4 shows an example of a DC-DC converter according to the present invention.

도4 에 도시된 본 발명의 일예에 따른 DC-DC 컨버터는 인터리브 플라이백 컨버터(Interleaved Flyback Converter)와 LLC 공진 컨버터(LLC Resonant Converter)가 결합된 구조이다. 도4 의 DC-DC 컨버터의 구성은 크게 입력단(110)과 출력단(120)으로 구분할 수 있다. 먼저 입력단(110)은 입력 노드(Nin)와 제1 접지 노드(NG1)사이에 입력전압(Vin)과 각각 병렬로 연결되는 플라이백 입력부와 공진 입력부를 구비한다. DC-DC 컨버터가 인터리브 플라이백 컨버터를 이용하므로, 플라이백 입력부는 입력 노드(Nin)와 제1 접지 노드(NG1)사이에 병렬로 연결되는 제1 플라이백 입력부와 제2 플라이백 입력부를 구비한다. 제1 및 제2 플라이백 입력부는 각각 입력 노드(Nin)와 제1 접지 노드(NG1)사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 플라이백 변압기(T2, T3)의 제1 권선단과 제1 및 제2 플라이백 스위치 소자(Q3, Q4)를 구비한다.The DC-DC converter according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 4 has a structure in which an interleaved flyback converter and an LLC resonant converter are combined. The configuration of the DC-DC converter of FIG. 4 can be largely divided into an input terminal 110 and an output terminal 120. First, the input terminal 110 includes a flyback input unit and a resonance input unit connected in parallel with the input voltage V in , respectively, between the input node N in and the first ground node N G1 . Since the DC-DC converter uses an interleaved flyback converter, the flyback input unit includes a first flyback input unit and a second flyback input unit connected in parallel between the input node N in and the first ground node N G1 . Equipped. The first and second flyback inputs are first windings of the first and second flyback transformers T 2 and T 3 connected in series between the input node N in and the first ground node N G1, respectively. And first and second flyback switch elements Q 3 and Q 4 .

그리고 공진 입력부는 각각 입력 노드(Nin)와 제1 접지 노드(NG1) 사이에 병렬로 연결되는 스위칭부와 공진부 및 스위칭부와 공진부 사이에 연결되는 공진 변압기(T1)의 제1 권선단을 구비한다. 스위칭부와 공진부는 각각 입력 노드(Nin)와 제1 접지 노드(NG1) 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 주 스위치 소자(Q1, Q2)와 제1 및 제2 공진 커패시터(Cr1, Cr2)를 구비한다. 그리고 공진 변압기(T1)의 제1 권선단은 제1 및 제2 주 스위치 소자(Q1, Q2) 사이의 제1 변환 노드(NT1)와 제1 및 제2 공진 커패시터(Cr1, Cr2) 사이의 제2 변환 노드(NT2) 사이에 배치된다.The resonant input unit may include a switching unit connected in parallel between the input node N in and the first ground node N G1 , and a first resonant transformer T 1 connected between the resonating unit and the switching unit and the resonating unit, respectively. A winding end is provided. The first and second main switch elements Q 1 and Q 2 and the first and second resonant capacitors are connected in series between the input node N in and the first ground node N G1, respectively. (C r1 , C r2 ). The first winding end of the resonant transformer T 1 may include a first conversion node N T1 between the first and second main switch elements Q 1 and Q 2 , and first and second resonant capacitors C r1,. C r2 ) between the second transform node N T2 .

출력단(120)은 공진 출력부와 플라이백 출력부를 구비한다. 공진 출력부는 출력전압(Vo1)이 출력되는 제1 출력 노드(No1)와 제2 출력 노드(No2) 사이에 병렬로 연결되는 제1 및 제2 공진 출력부 및 공진 출력 커패시터부를 구비한다. 제1 공진 출력부는 제1 출력 노드(No1)와 제2 출력 노드(No2) 사이에 직렬로 연결되는 공진 변압기(T1)의 제1 의 제2 권선단과 제1 출력 다이오드(D5)를 구비하고, 제2 공진 출력부는 직렬로 연결되는 공진 변압기(T1)의 제2 의 제2 권선단과 제2 출력 다이오드(D6)를 구비하며, 공진 출력 커패시터부는 공진 출력 커패시터(C1)를 구비한다.The output terminal 120 includes a resonance output unit and a flyback output unit. The resonant output unit the output voltage (V o1) a first output node which outputs (N o1) and the second output node (N o2) in comprising a first and a sub second resonant output and the resonant output capacitor connected in parallel between the . The first resonant output unit has a first second winding end and a first output diode D 5 of the resonant transformer T 1 connected in series between the first output node NO 1 and the second output node N o2 . And a second resonant output part having a second second winding end and a second output diode D 6 of the resonant transformer T 1 connected in series, and the resonant output capacitor part resonant output capacitor C 1 . It is provided.

한편 플라이백 출력부는 제2 출력 노드(No2)와 제2 접지 노드(NG2) 사이에 병렬로 연결되는 제1 및 제2 플라이백 출력부와 플라이백 출력 커패시터부를 구비한다. 제1 플라이백 출력부는 직렬로 연결되는 제1 플라이백 변압기(T2)의 제2 권선단과 제3 출력 다이오드(D7)를 구비하고, 제2 플라이백 출력부는 직렬로 연결되는 제2 플라이백 변압기(T3)의 제2 권선단과 제4 출력 다이오드(D8)를 구비하며, 플라이백 출력부는 출력전압(Vo2)이 출력되는 제2 출력 노드(No2)와 제2 접지 노드(NG2) 사이에 연결되는 플라이백 출력 커패시터(C2)와 제5 출력 다이오드(D9)를 구비한다.The output unit may be a flyback second output node (N o2) and a second ground node (N G2) for comprising a first and a second flyback output and a flyback capacitor connected in parallel between the output. The first flyback output has a second winding end of the first flyback transformer T 2 and a third output diode D 7 connected in series, and the second flyback output is connected in series. The second winding end of the transformer T 3 and the fourth output diode D 8 are provided, and the flyback output unit has a second output node NO o2 and a second ground node N at which the output voltage V o2 is output. A flyback output capacitor C 2 and a fifth output diode D 9 are connected between G2 ).

출력전압(Vo=V01 +V02)은 제1 출력 노드(No1) 및 제2 접지 노드(NG2) 사이의 전압차로서 부하(RLD)로 인가된다.
The output voltage V o = V 01 + V 02 is applied to the load R LD as a voltage difference between the first output node N o1 and the second ground node N G2 .

도5 는 도4 의 DC-DC 컨버터의 동작 파형을 나타낸다.5 shows an operating waveform of the DC-DC converter of FIG.

이하 도5 를 참조하여 도4 의 DC-DC 컨버터의 동작을 설명한다. 먼저 LLC 공진 컨버터의 동작을 살펴보면, LLC 공진 컨버터의 주 스위치 소자(Q1, Q2)의 게이트에는 제1 및 제2 공진 스위칭 신호(VG1, VG2)가 고정된 듀티비(도4 에서는 50%)를 가지고 인가되고, 제1 및 제2 공진 스위칭 신호(VG1, VG1)에 응답하여 주 스위치 소자(Q1, Q2)는 교대로 온/오프 된다. 이에 도5 에 도시된 바와 같이 2개의 주 스위치 소자(Q1, Q2) 각각의 양단에 인가되는 전압(Vab, Vcd)이 교대로 입력전압(Vin) 수준의 전압 레벨로 천이한다. 그리고 이 전압(Vab, Vcd)은 공진 변압기(T1) 및 공진 커패시터(Cr1, Cr2)에 인가되어 공진 변압기(T1)의 제1 권선단에는 도5 에 도시된 바와 같이 교류의 공진 전류(IT1)가 흐르게 되고, 자화 인덕턴스(Lm1)에는 전류(Im1)가 흐르게 된다. 도4 에서도 Ll11은 누설 인덕턴스를 나타낸다.Hereinafter, the operation of the DC-DC converter of FIG. 4 will be described with reference to FIG. 5. Referring to the operation of the LLC resonant converter, the duty ratio of the first and second resonant switching signals V G1 and V G2 is fixed to the gates of the main switch elements Q 1 and Q 2 of the LLC resonant converter. 50%), and the main switch elements Q 1 and Q 2 are alternately turned on / off in response to the first and second resonance switching signals V G1 and V G1 . As shown in FIG. 5, the voltages V ab and V cd applied to both ends of each of the two main switch elements Q 1 and Q 2 alternately transition to a voltage level equal to the input voltage V in . . And a voltage (V ab, V cd) is a resonant transformer (T 1) and the resonant capacitor is applied to the (C r1, C r2) resonant transformer (T 1) the first winding stage, the alternating current as shown in Figure 5 of The resonant current I T1 flows, and the current I m1 flows through the magnetizing inductance L m1 . L l11 in Fig. 4 represents the leakage inductance.

제1 주 스위치 소자(Q1)가 턴 온 되고, 제2 주 스위치 소자(Q2)가 턴 오프되는 구간 동안에는 제1 주 스위치 소자(Q1) 양단간의 전압차(Vab)는 없는 것으로 생각할 수 있고, 결과적으로 입력전압(Vin)이 제2 주 스위치 소자(Q2) 양단간의 전압차(Vcd)인 것으로 볼 수 있다. 공진 전류(IT1)의 역방향인 제 2 공진 커패시터(Cr2)로 충전전류가 흐르게 된다. 이와 동시에 제 1 공진 커패시터(Cr1)로부터 제1 주 스위치 소자(Q1)와 공진 변압기(T1)를 통해 방전전류가 흐르게 된다. 즉 도5 에 도시된 바와 같이, 음의 공진 전류(IT1)가 공진 변압기(T1)에 인가된다.It is assumed that there is no voltage difference V ab across the first main switch element Q 1 during the period in which the first main switch element Q 1 is turned on and the second main switch element Q 2 is turned off. As a result, it can be seen that the input voltage V in is the voltage difference V cd between both ends of the second main switch element Q 2 . The charging current flows to the second resonant capacitor C r2 opposite to the resonant current I T1 . At the same time, a discharge current flows from the first resonant capacitor C r1 through the first main switch element Q 1 and the resonant transformer T 1 . That is, as shown in FIG. 5, a negative resonant current I T1 is applied to the resonant transformer T 1 .

한편 출력단(120)의 공진 출력부에서는 공진 변압기(T1)의 제1 권선단에 흐르는 공진 전류(IT1)에 의해 유도되는 전류가 공진 변압기(T1)의 제1 의 제2 권선단으로부터 제2 출력 다이오드(D6) 방향으로 인가되지만 제2 출력 다이오드(D6)에 역방향 바이어스가 인가되므로 전류가 흐르지 않는다. 반면, 공진 변압기(T1)의 제1 의 제2 권선단에 유도되는 전류는 제2 출력 다이오드(D5)로 순방향 바이어스가 인가되어 제1 출력노드(No1)를 통해 공진 출력부는 출력전압(Vo1)이 출력된다.On the other hand from the second winding wire terminal of one of the sub-resonance output of the output stage 120, a current resonance transformer (T 1) which is induced by the resonant transformer (T 1) the first winding stage resonant current (I T1) flows in the the second output diode (D 6) it is applied in a direction, but the second output diode, the current does not flow, so that the reverse bias is applied to the (D 6). On the other hand, the current induced in the first second winding end of the resonant transformer T 1 is forward biased to the second output diode D 5 so that the resonant output part outputs the output voltage through the first output node N o1 . (V o1 ) is output.

반면, 제1 주 스위치 소자(Q1)가 턴 오프 되고, 제2 주 스위치 소자(Q2)가 턴 온되는 구간 동안에는 제2 주 스위치 소자(Q2) 양단간의 전압차(Vcd)는 없는 것으로 생각할 수 있고, 입력전압(Vin)이 제1 주 스위치 소자(Q1) 양단간의 전압차(Vab)인 것으로 볼 수 있다. 따라서 제1 공진 커패시터(Cr1)로부터 공진 변압기(T1)를 통해 제2 주 스위치 소자(Q2) 방향으로 충전전류가 흐르게 된다. 이와 동시에 제 2 공진 커패시터(Cr2)로부터 공진 변압기(T1)와 제2 주 스위치 소자(Q2)를 통해 방전전류가 흐르게 된다.On the other hand, during the period in which the first main switch element Q 1 is turned off and the second main switch element Q 2 is turned on, there is no voltage difference V cd between both ends of the second main switch element Q 2 . It can be considered that the input voltage V in is the voltage difference V ab between the both ends of the first main switch element Q 1 . Therefore, the charging current flows from the first resonant capacitor C r1 toward the second main switch element Q 2 through the resonant transformer T 1 . At the same time, a discharge current flows from the second resonant capacitor C r2 through the resonant transformer T 1 and the second main switch element Q 2 .

이에 공진 변압기(T1)의 제1 권선단을 흐르는 공진 전류(IT1)에 의해 유도되는 전류가 공진 변압기(T1)의 제2 의 제2 권선단으로부터 제2 출력 다이오드(D6) 방향으로 인가되고, 제2 출력 다이오드(D6)에 순방향 바이어스가 인가되므로 제1 출력노드(No1)를 통해 출력전압(Vo1)이 출력된다. 그러나, 공진 변압기(T1)의 제2 의 제2 권선단에 유도되는 전류는 제1 출력 다이오드(D5)에 역방향 바이어스가 인가되어 전류가 흐르지 않는다.The resonant transformer (T 1) of claim 1, the second output diode (D 6) direction from the second secondary winding terminal of the current resonant transformer (T 1) which is induced by the resonant current (I T1) flowing through the winding end of the Since a forward bias is applied to the second output diode D 6 , the output voltage V o1 is output through the first output node N o1 . However, in the current induced in the second winding end of the resonant transformer T 1 , a reverse bias is applied to the first output diode D 5 so that no current flows.

그리고 출력 커패시터(C1)는 출력전압(Vo1)을 평활화하는 동작을 수행한다.The output capacitor C 1 smoothes the output voltage V o1 .

한편 인터리브 플라이백 컨버터의 동작을 살펴보면, 제1 및 제2 플라이백 스위치 소자(Q3, Q4)의 게이트에는 각각 소정(도5 에서는 불연속모드(DCM))의 시비율을 갖고 180도의 위상차를 갖는 제1 및 제2 플라이백 스위칭 신호(VG3, VG4)가 인가된다.On the other hand, when the interleaved flyback converter is operated, the gates of the first and second flyback switch elements Q 3 and Q 4 have a ratio of a predetermined ratio (discontinuous mode DC in FIG. 5) and a phase difference of 180 degrees. The first and second flyback switching signals V G3 and V G4 having are applied.

제1 플라이백 입력부에서 제1 플라이백 스위칭 신호(VG3)에 의해 스위치 소자(Q3)가 턴 온 되면, 제1 플라이백 변압기(T2)의 제1 권선단에 전류(IT2)가 흐르게 되어 자화인덕턴스(Lm2)에 에너지가 축적된다. 그리고 이때 스위치 소자(Q3) 양단의 전압차(VQ3)는 이상적으로는 없는 것으로 볼 수 있다. 그러나 제1 플라이백 스위칭 신호(VG3)의 전압 레벨이 낮아져서 스위치 소자(Q3)가 턴 오프되면, 자화인덕턴스(Lm2)에 축적된 에너지는 제 1 플라이백 변압기(T2) 의 제2 권선단으로 축적된 에너지가 리셋되며 출력부에 전달된다. 이때 리셋 구간동안 제1 플라이백 변압기(T2)의 제2 권선단에서 제1 권선단으로 유도된(Reflected) 전압((nT2 -1/nT2 -2)Vo2)과 입력전압(Vin)의 합 전압(Vin+(nT2 -1/nT2 -2)Vo2)이 스위치 소자(Q3) 양단(VQ3)에 인가된다. 여기서,nT2 -1은 제 1 플라이백 변압기(T2) 의 제1 권선단 턴-수이며, nT2 -2는 제 1 플라이백 변압기(T2) 의 제2 권선단 턴-수이다. 그리고 자화인덕턴스(Lm2)에 축적된 에너지가 리셋이 된 후 제 1 플라이백 변압기(T2) 의 제1 권선단 및 제2 권선단 전압은 0가 되고 스위치 소자(Q3) 양단 사이의 전압(VQ3)은 입력전압(Vin)으로 나타난다.When the switch element Q 3 is turned on by the first flyback switching signal V G3 at the first flyback input unit, a current I T2 is applied to the first winding end of the first flyback transformer T 2 . As it flows, energy is accumulated in the magnetization inductance L m2 . In this case, the voltage difference V Q3 across the switch element Q 3 may be considered to be ideally absent. However, when the voltage level of the first flyback switching signal V G3 is lowered and the switch element Q 3 is turned off, the energy accumulated in the magnetization inductance L m2 is the second of the first flyback transformer T 2 . The energy accumulated in the winding ends is reset and transferred to the output. At this time, during the reset period, the voltage ((n T2 -1 / n T2 -2 ) V o2 ) and the input voltage V induced from the second winding end of the first flyback transformer T 2 to the first winding end. the sum voltage (V in + (n T2 -1 / n T2 -2) V o2) of the in) is applied to the switch device (Q 3) at both ends (V Q3). Here, T2 n -1 has a first flyback transformer first winding end turns of the (T 2) - the number, n T2 -2 has a first flyback second winding end turns of the transformer (T 2) - the number. After the energy accumulated in the magnetization inductance L m2 is reset, the voltages of the first winding end and the second winding end of the first flyback transformer T 2 become 0, and the voltage between the both ends of the switch element Q 3 is reduced. (V Q3 ) is represented by the input voltage (V in ).

한편 스위치 소자(Q3)가 턴 온되어 제1 플라이백 변압기(T2)의 제1 권선단에 흐르는 전류(IT2)에 응답하여 전압이 유기되는 동안 제1 플라이백 출력부의 제1 플라이백 변압기(T2)의 제2 권선단에는 권선의 감긴 방향에 의해 제3 출력 다이오드(D7)에 역바이어스 방향의 전압이 유기된다. 제3 출력 다이오드(D7)에 역바이어스 방향으로 전압이 유기되었으므로, 전류가 흐르지 못하고, 제1 권선단의 자화 인덕턴스(Lm2)에만 에너지가 축적된다. 이후 스위치 소자(Q3)가 턴 오프되면, 제1 플라이백 변압기(T2)의 제2 권선단에는 이전 상태와 반대 극성의 전압이 유기되고, 제3 출력 다이오드(D7)에 순바이어스 방향으로 전압이 유기되어 제2 출력 노드(No2)와 제2 접지 노드(NG2) 사이에 소정 레벨의 전압(Vo2)이 인가된다.On the other hand, while the switch element Q 3 is turned on and voltage is induced in response to the current I T2 flowing in the first winding end of the first flyback transformer T 2 , the first flyback of the first flyback output unit The voltage in the reverse bias direction is induced in the third output diode D 7 at the second winding end of the transformer T 2 by the winding direction of the winding. Since the voltage is induced in the reverse bias direction to the third output diode D 7 , no current flows, and energy is accumulated only in the magnetizing inductance L m 2 of the first winding end. Then, when the switch element Q 3 is turned off, a voltage having a polarity opposite to that of the previous state is induced at the second winding end of the first flyback transformer T 2 , and a forward bias direction is applied to the third output diode D 7 . The voltage is induced to apply a voltage V o2 of a predetermined level between the second output node N o2 and the second ground node N G2 .

제2 플라이백 입력부와 제2 플라이백 출력부의 동작도 제1 플라이백 입력부와 제1 플라이백 출력부와 유사하다. 다만 스위치 소자(Q4)에 인가되는 제2 플라이백 스위칭 신호(VG4)가 제1 플라이백 스위칭 신호(VG3)와 180도 위상차를 가지므로, 결과적으로 제1 및 제2 플라이백 출력부는 서로 교대로 제2 출력 노드(No2)로 소정의 전압(Vo2)을 인가하고, 플라이백 출력 커패시터(C2)는 제2 출력 노드(No2)의 전압 레벨을 안정화시킨다. 즉 제2 출력 노드(No2)의 전압 레벨이 일정하게 유지되도록 한다.The operation of the second flyback input unit and the second flyback output unit is similar to the first flyback input unit and the first flyback output unit. However, since the second flyback switching signal V G4 applied to the switch element Q 4 has a 180-degree phase difference from the first flyback switching signal V G3 , as a result, the first and second flyback output units Alternately, a predetermined voltage V o2 is applied to the second output node N o2 , and the flyback output capacitor C 2 stabilizes the voltage level of the second output node N o2 . That is, the voltage level of the second output node NO2 is kept constant.

도5 에서는 제1 및 제2 플라이백 스위칭 신호(VG3, VG4)가 고정된 듀티비와 스위칭 주파수를 갖는 것으로 도시하였으나, 제1 및 제2 플라이백 스위칭 신호(VG3, VG4)의 듀티비와 스위칭 주파수는 입력전압(Vin)의 전압 레벨에 대응하여 조절될 수 있다. 그리고 입력전압(Vin)이 미리 지정된 최대 레벨로 인가되는 경우에는 제1 및 제2 플라이백 스위칭 신호(VG3, VG4)를 로우레벨로 인가하여 인터리브 플라이백 컨버터를 비활성화 할 수 있다. 이는 입력전압(Vin)이 충분히 높은 전압 레벨로 인가되는 경우에는 LLC 공진 컨버터만으로도 안정적인 출력전압(Vo)을 출력할 수 있기 때문이다. 다시 말해서, 인터리브 플라이백 컨버터는 입력전압(Vin)의 전압 레벨이 낮아지는 경우에 낮아진 전압레벨 만큼 인터리브 플라이백 컨버터가 제2 출력 노드(No2)의 전압 레벨을 높여줌으로서, 결과적으로 출력전압(Vo)은 제2 출력 노드(No2)의 전압(Vo2)과 LLC 공진 컨버터에 의해 생성되는 제1 출력 노드(No1)의 전압(Vo1)의 합(Vo = Vo1 + Vo2)으로 안정적으로 일정한 전압 레벨을 유지할 수 있게 된다. 그러므로 입력전압(Vin)의 변동 범위가 크더라도 출력전압(Vo)이 유지될 수 있다.In FIG. 5, the first and second flyback switching signals V G3 and V G4 have a fixed duty ratio and switching frequency, but the first and second flyback switching signals V G3 and V G4 The duty ratio and switching frequency may be adjusted corresponding to the voltage level of the input voltage V in . When the input voltage V in is applied at a predetermined maximum level, the interleaved flyback converter may be deactivated by applying the first and second flyback switching signals V G3 and V G4 to a low level. This is because when the input voltage V in is applied at a sufficiently high voltage level, only the LLC resonant converter can output the stable output voltage V o . In other words, in the interleaved flyback converter, when the voltage level of the input voltage V in decreases, the interleaved flyback converter increases the voltage level of the second output node N o2 by the lowered voltage level, resulting in an output voltage. (V o) is V (the second output node, the sum of the first output node voltage (V o1) of the (N o1) generated by the voltage (V o2) and LLC resonant converters (N o2) o = V o1 + V o2 ) to maintain a stable voltage level. Therefore, even if the variation range of the input voltage (V in ) is large, the output voltage (V o ) can be maintained.

도2 에 도시된 기존의 DC-DC 컨버터는 인터리브 승압 컨버터가 낮은 전압 레벨의 입력전압(Vin)을 승압하여 결합전압(Vlink)을 LLC 공진 컨버터로 인가하는 직렬연결 구조였다. 또한 인터리브 승압 컨버터는 직접적으로 출력전압(Vo)을 조절하지 않고, LLC 공진 컨버터를 통해서만 출력전압(Vo) 조절할 수 있었다. 그러나, 도4 에 도시된 DC-DC 컨버터에서는 입력부에서는 인터리브 플라이백 컨버터와 LLC 공진 컨버터가 병렬연결 구조로 결합되고, 출력부에서는 인터리브 플라이백 컨버터와 LLC 공진 컨버터가 직렬연결 구조로 결합된다. 즉 인터리브 플라이백 컨버터 또한 입력전압(Vin)에 응답하여 출력전압(Vo)을 직접 조절할 수 있도록 한다.The conventional DC-DC converter shown in FIG. 2 has a series connection structure in which an interleaved boost converter boosts an input voltage V in of a low voltage level and applies a combined voltage V link to an LLC resonant converter. Also interleaving step-up converter does not directly control the output voltage (V o), the number was only through the LLC resonant converter to control the output voltage (V o). However, in the DC-DC converter shown in FIG. 4, the interleaved flyback converter and the LLC resonant converter are coupled in parallel at the input unit, and the interleaved flyback converter and the LLC resonant converter are coupled in the series at the output unit. In other words, the interleaved flyback converter also enables direct adjustment of the output voltage (V o ) in response to the input voltage (V in ).

또한 인터리브 플라이백 컨버터는 출력전압(Vo)의 최대 1/2 전압만을 부담하므로, 전체 DC-DC 컨버터 최대 정격 부하의 1/2 정도의 파워용량만을 전달하면 된다. 따라서 소자 정격 및 전류 스트레스를 줄일 수 있다. 결과적으로 기존의 2단 DC-DC 컨버터보다 제조단가를 줄일 수 있으며, 넓은 입력 전압 범위에서 고효율로 동작할 수 있다.In addition, the interleaved flyback converter only bears a maximum voltage of 1/2 of the output voltage (V o ), so it only needs to deliver about half the power capacity of the full DC-DC converter maximum rated load. Thus, device ratings and current stress can be reduced. As a result, manufacturing costs can be reduced compared to conventional two-stage DC-DC converters, enabling high efficiency over a wide input voltage range.

도5 에서는 제1 및 제2 플라이백 스위칭 신호(VG3, VG4)가 제1 및 제2 공진 스위칭 신호(VG1, VG2)와 동기되는 것으로 도시하였으나, 제1 및 제2 플라이백 스위칭 신호(VG3, VG4)는 제1 및 제2 공진 스위칭 신호(VG1, VG2)와 비동기 방식으로 제어될 수도 있으며, 인터리브 플라이백 컨버터는 비연속 도통 모드(Discontinuous Conduction Mode : DCM), 연속 도통 모드(Continuous Conduction Mode : CCM) 및 준-공진 컨버터(Quasi-Resonant Converter : QRC)등의 다양한 방법으로 제어될 수 있다.
In FIG. 5, the first and second flyback switching signals V G3 and V G4 are shown to be synchronized with the first and second resonant switching signals V G1 and V G2 . The signals V G3 and V G4 may be controlled asynchronously with the first and second resonant switching signals V G1 and V G2 , and the interleaved flyback converter may be in a discontinuous conduction mode (DCM), It can be controlled by various methods such as Continuous Conduction Mode (CCM) and Quasi-Resonant Converter (QRC).

도6 은 도4의 DC-DC 컨버터의 다른 변형으로서, 도4 의 DC-DC 컨버터에와 출력단의 구성이 일부 다르다. 도6 의 DC-DC 컨버터의 공진 출력부는 도4 의 DC-DC 컨버터와 비교할 때, 제 1 공진출력부와 제2 공진출력부를 구성하는 공진변압기의 제2 권선단과 출력다이오드의 상호 위치가 바뀌었다. 즉 제1 출력 노드(No1)와 제2 출력 노드(No2) 사이에 직렬로 연결되는 제1 출력 다이오드(D5)와 공진 변압기(T1)의 제1 의 제2 권선단을 구비하고, 제2 공진 출력부는 직렬로 연결되는 제2 출력 다이오드(D6)와 공진 변압기(T1)의 제2 의 제2 권선단을 구비한다.FIG. 6 is another variation of the DC-DC converter of FIG. 4, wherein the configuration of the output stage is partially different from that of FIG. When the resonant output part of the DC-DC converter of FIG. 6 is compared with the DC-DC converter of FIG. 4, the mutual positions of the second winding end and the output diode of the resonant transformer constituting the first resonant output part and the second resonant output part are changed. . That is, a first output diode D 5 and a first second winding end of the resonant transformer T 1 connected in series between the first output node NO 1 and the second output node NO 2 are provided. The second resonant output part includes a second output diode D 6 connected in series and a second second winding end of the resonant transformer T 1 .

마찬가지로, 도6 의 DC-DC 컨버터의 플라이백 출력부는 제1 플라이백 출력부는 직렬로 연결되는 제3 출력 다이오드(D7)와 제1 플라이백 변압기(T2)의 제2 권선단을 구비하고, 제2 플라이백 출력부는 직렬로 연결되는 제4 출력 다이오드(D8)와 제2 플라이백 변압기(T3)의 제2 권선단을 구비한다.Similarly, the flyback output of the DC-DC converter of FIG. 6 includes a third winding diode D 7 and a second winding end of the first flyback transformer T 2 connected in series. The second flyback output unit has a second winding end of the fourth output diode D 8 and the second flyback transformer T 3 connected in series.

즉 직렬로 연결되는 구성을 갖는 변압기(T1, T2)의 제1 및 제2 권선단 들과 제1 내지 제4 출력 다이오드(D5 ~ D8)들의 위치는 상호 교환 가능하다.That is, the positions of the first and second winding ends and the first to fourth output diodes D 5 to D 8 of the transformers T 1 and T 2 having the configuration connected in series are interchangeable.

도6 의 DC-DC 컨버터의 나머지 구성은 도4 의 DC-DC 컨버터와 동일하므로 상세한 설명은 하지 않는다.
The rest of the configuration of the DC-DC converter of FIG. 6 is the same as that of the DC-DC converter of FIG.

도7 및 도8 은 공진 출력부의 다른 예를 나타내는 도면이다.7 and 8 show another example of the resonance output unit.

도4 및 도6 의 DC-DC 컨버터에서 공진 출력부를 도7 및 도8 에 도시된 싱글 브릿지 정류기(Single Bridge Rectifier) 및 더블러 정류기(Double Rectifier)를 이용하여 구현할 수도 있다.The resonant output unit in the DC-DC converter of FIGS. 4 and 6 may be implemented using a single bridge rectifier and a double rectifier shown in FIGS. 7 and 8.

공진 출력부가 도 7의 싱글 브릿지 정류기와 도8 의 더블러 정류기로 구현되는 경우에도 도4 및 도6 의 공진 출력부와 같이, 플라이백 출력부와 제2 출력 노드(No2)에서 연결된다.
Even when the resonant output unit is implemented as the single bridge rectifier of FIG. 7 and the doubler rectifier of FIG. 8, the flyback output unit and the second output node NO2 are connected like the resonant output unit of FIGS. 4 and 6.

도9 는 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터의 다른 예를 나타낸다.9 shows another example of a DC-DC converter according to the present invention.

도9 의 DC-DC 컨버터는 도4 의 DC-DC 컨버터와 마찬가지로 인터리브 플라이백 컨버터와 LLC 공진 컨버터가 결합된 DC-DC 컨버터이다. 그러나 도9 의 DC-DC 컨버터의 LLC 공진 컨버터는 풀 브릿지 LLC 공진 컨버터(Full Bridge LLC Resonant Converter)로서 공진 입력부의 구성이 도4 의 DC-DC 컨버터와 다르다. 도9 에서 풀 브릿지 LLC 공진 컨버터는 도4 의 LLC 공진 컨버터의 공진부 대신 입력 노드(Nin)와 제1 접지 노드(NG1) 사이에 직렬로 연결되는 제3 및 제4 스위치 소자(S3, S4)를 구비하는 제2 스위칭부를 구비하고, 하나의 커패시터가 공진 커패시터(Cr1)로서 공진 변압기(T1)의 제1 권선단에 직렬로 연결되는 것을 제외하면 도4 의 DC-DC 컨버터와 동일한 구성을 가진다. 제2 스위칭부의 제3 및 제4 스위치 소자(S3, S4)는 제1 및 제2 스위치 소자(S1, S2)에 인가되는 스위칭 신호(VG1, VG2)에 대응하는 시비율을 갖는 스위칭 신호(미도시)를 인가받아 온/오프 되어 공진 변압기(T1)의 제1 권선단 및 공진 커패시터(Cr1)에 전류를 공급한다.The DC-DC converter of FIG. 9 is a DC-DC converter in which an interleaved flyback converter and an LLC resonant converter are combined like the DC-DC converter of FIG. 4. However, the LLC resonant converter of the DC-DC converter of FIG. 9 is a full bridge LLC resonant converter, and the configuration of the resonant input unit is different from that of the DC-DC converter of FIG. In FIG. 9, the full bridge LLC resonant converter is a third and fourth switch element S 3 connected in series between the input node N in and the first ground node N G1 instead of the resonator of the LLC resonant converter of FIG. 4. 4 , except that one capacitor is connected in series to the first winding end of the resonant transformer T 1 as the resonant capacitor C r1 . It has the same configuration as the converter. The third and fourth switch elements S 3 and S 4 of the second switching unit have a ratio corresponding to the switching signals V G1 and V G2 applied to the first and second switch elements S 1 and S 2 . Receives a switching signal (not shown) having the on / off to supply current to the first winding end and the resonant capacitor (C r1 ) of the resonant transformer (T 1 ).

도9 의 DC-DC 컨버터의 동작은 도4 의 DC-DC 컨버터의 동작과 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.Since the operation of the DC-DC converter of FIG. 9 is similar to that of the DC-DC converter of FIG. 4, a detailed description thereof will be omitted.

도4, 도6 및 도9 에서는 인터리브 플라이백 컨버터와 LLC 공진 컨버터가 결합된 DC-DC 컨버터를 도시하였으나, 인터리브 플라이백 컨버터가 아닌 단일 플라이백 컨버터(Flyback Converter), 푸쉬-풀 컨버터(Push-Pull Converter) 및 포워드 컨버터(Forward Converter)등의 컨버터와 LLC 공진 컨버터를 결합할 수도 있다.4, 6 and 9 illustrate a DC-DC converter in which an interleaved flyback converter and an LLC resonant converter are combined, but a single flyback converter and a push-pull converter that are not interleaved flyback converters. It is also possible to combine LLC resonant converters with converters such as a Pull Converter and a Forward Converter.

결과적으로 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터는 LLC 공진 컨버터의 주 스위치 소자(Q1, Q2)가 영전압 스위칭을 수행할 수 있도록 공진 변압기의 자화 인덕턴스(Lm)가 큰 값을 갖도록 하여, 일정한 입력전압(Vin) 범위에서는 공진주파수 부근에서 고정된 스위칭 주파수로 동작하도록 하여 효율을 높일 수 있도록 하였으며, 듀티와 스위칭 주파수의 변동이 없는 고정 시비율로 동작되도록 한다. 또한 무부하조건 및 너무 높은 전압으로 상승 할 경우 필요에 따라 일정이득범위 내에서 스위칭주파수 제어동작 및 간헐적으로 스위칭되는 버스트 모드(Burst Mode) 스위칭 동작제어가 가능하다. 그리고 인터리브 플라이백 컨버터는 입력전압(Vin)의 전압 레벨이 낮아진 경우에 활성화되어, 출력전압(Vo)이 일정해지도록 보조하는 역할을 수행한다.As a result, the DC-DC converter according to the present invention allows the magnetization inductance L m of the resonant transformer to have a large value so that the main switch elements Q 1 and Q 2 of the LLC resonant converter can perform zero voltage switching. In the constant input voltage (V in ) range to operate at a fixed switching frequency near the resonant frequency to improve the efficiency, and to operate at a fixed rate of application without variation in duty and switching frequency. In addition, when no load condition and the voltage rises too high, the switching frequency control operation and the burst mode switching operation control which is intermittently switched within a certain gain range is possible as needed. The interleaved flyback converter is activated when the voltage level of the input voltage V in is lowered, thereby assisting the output voltage V o to be constant.

따라서 도4 및 도6 의 DC-DC 컨버터는 LLC 공진 컨버터를 메인 컨버터로 이용하여 출력전압(Vo)을 출력하고, 입력전압(Vin)의 전압 레벨이 낮은 경우에 인터리브 플라이백 컨버터, 단일 플라이백 컨버터(Flyback Converter), 푸쉬-풀 컨버터(Push-Pull Converter) 및 포워드 컨버터(Forward Converter)등의 보조 컨버터가 출력전압(Vo)을 보완하므로 넓은 입력전압 범위에서 효율적으로 DC-DC 변환을 수행한다.
Therefore, the DC-DC converter of FIGS. 4 and 6 outputs the output voltage V o using the LLC resonant converter as the main converter, and when the voltage level of the input voltage V in is low, an interleaved flyback converter, a single Auxiliary converters such as flyback converters, push-pull converters and forward converters complement the output voltage (V o ) for efficient DC-DC conversion over a wide input voltage range Do this.

도10 및 도11 은 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터의 또 다른 예를 나타낸다.10 and 11 show another example of the DC-DC converter according to the present invention.

도10 은 3개의 공진 컨버터가 결합된 형태의 1단 구성 DC-DC 컨버터로서 인터리브 반파전류 공진 컨버터가 적용되었으며, 구성에서 도4, 도6 및 도7 의 DC-DC 컨버터와 마찬가지로 크게 입력단과 출력단으로 구분할 수 있다.10 is an interleaved half-wave current resonant converter applied as a one-stage DC-DC converter in which three resonant converters are combined. In the configuration, the input and output stages are largely similar to the DC-DC converters of FIGS. 4, 6, and 7. It can be divided into

도10 의 DC-DC 컨버터의 구성을 살펴보면, 먼저 입력단은 입력 노드(Nin)와 제1 접지 노드(NG1) 사이에 입력전압(Vin)과 병렬로 연결되는 주 공진 입력부와 인터리브 반파 전류 공진 입력부를 구비한다. 주 공진 입력부의 구성은 도4 의 공진 입력부와 동일하게 스위칭부와 공진부를 구비하고, 스위칭부와 공진부는 각각 입력 노드(Nin)와 제1 접지 노드(NG1) 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 주 스위치 소자(Q1, Q2)와 제1 및 제2 공진 커패시터(Cr1, Cr2)를 구비한다. 그리고 공진 변압기(T1)의 제1 권선단은 제1 및 제2 주 스위치 소자(Q1, Q2) 사이의 제1 변환 노드(NT1)와 제1 및 제2 공진 커패시터(Cr1, Cr2) 사이의 제2 변환 노드(NT2) 사이에 배치된다.Referring to the configuration of the DC-DC converter of FIG. 10, first, an input terminal includes a main resonant input unit and an interleaved half-wave current connected in parallel with an input voltage V in between an input node N in and a first ground node N G1 . It has a resonance input unit. The main resonance input unit has a switching unit and a resonance unit similar to the resonance input unit of FIG. 4, and the switching unit and the resonance unit are respectively connected in series between the input node N in and the first ground node N G1 . And first and second main switch elements Q 1 , Q 2 and first and second resonant capacitors C r1 , C r2 . The first winding end of the resonant transformer T 1 may include a first conversion node N T1 between the first and second main switch elements Q 1 and Q 2 , and first and second resonant capacitors C r1,. C r2 ) between the second transform node N T2 .

한편 도10 의 DC-DC 컨버터는 인터리브 반파전류 공진 컨버터를 이용하므로 인터리브 플라이백 입력부를 구비하는 대신 인터리브 반파 전류 공진 입력부를 구비한다. 인터리브 반파전류 공진 입력부는 제1 반파 전류 공진 입력부와 제2 반파 전류 공진 입력부를 구비하며, 제1 반파 전류 공진 입력부는 입력 노드(Nin)와 제1 접지 노드(NG1) 사이에 직렬로 연결되는 제1 반파 다이오드(D3)와 제1 반파 스위치 소자(Q3)를 구비한다. 또한 제1 반파 전류 공진 입력부는 제1 반파 다이오드(D3)와 제1 반파 스위치 소자(Q3) 사이의 제3 변환 노드(NT3)와 제1 변환 노드(NT1)사이에 직렬로 연결되는 제1 반파 전류 공진 변압기(T2)의 제1 권선단과 제1 반파 전류 공진 커패시터(Cr3)를 구비한다.Meanwhile, since the DC-DC converter of FIG. 10 uses an interleaved half-wave current resonant converter, an interleaved half-wave current resonant input unit is provided instead of an interleaved flyback input unit. The interleaved half-wave current resonant input unit includes a first half-wave current resonant input unit and a second half-wave current resonant input unit, and the first half-wave current resonant input unit is connected in series between the input node N in and the first ground node N G1 . And a first half wave diode D 3 and a first half wave switch element Q 3 . In addition, the first half-wave current resonant input unit is connected in series between the third conversion node (N T3 ) and the first conversion node (N T1 ) between the first half-wave diode (D 3 ) and the first half-wave switch element (Q 3 ). And a first winding end of the first half-wave current resonant transformer T 2 and a first half-wave current resonant capacitor Cr 3.

유사하게, 제2 반파 전류 공진 입력부는 입력 노드(Nin)와 제1 접지 노드(NG1) 사이에 직렬로 연결되는 제2 반파 스위치 소자(Q4)와 제2 반파 다이오드(D4)를 구비하고, 제2 반파 스위치 소자(Q4)와 제2 반파 다이오드(D4) 사이의 제4 변환 노드(NT4)와 제1 변환 노드(NT1)사이에 직렬로 연결되는 제2 반파 전류 공진 변압기(T3)와 제2 반파 전류 공진 커패시터(Cr4)를 구비한다.Similarly, the second half-wave current resonant input unit connects the second half-wave switch element Q 4 and the second half-wave diode D 4 connected in series between the input node N in and the first ground node N G1 . And a second half wave current connected in series between the fourth conversion node N T4 and the first conversion node N T1 between the second half wave switch element Q 4 and the second half wave diode D 4 . A resonant transformer T 3 and a second half-wave current resonant capacitor Cr r 4 are provided.

출력단은 공진 출력부와 반파 전류 공진 출력부를 구비한다. 도4 의 공진 출력부와 마찬가지로 도10 의 공진 출력부도 출력전압(Vo1)이 출력되는 제1 출력 노드(No1)와 제2 출력 노드(No2) 사이에 병렬로 연결되는 제1 및 제2 공진 출력부 및 출력 커패시터부를 구비한다. 제1 공진 출력부는 제1 출력 노드(No1)와 제2 출력 노드(No2) 사이에 직렬로 연결되는 공진 변압기(T1)의 제1 의 제1 권선단과 제1 출력 다이오드(D5)를 구비하고, 제2 공진 출력부는 직렬로 연결되는 공진 변압기(T1)의 제2 의 제2 권선단과 제2 출력 다이오드(D6)를 구비하며, 출력 커패시터부는 출력 커패시터(C1)를 구비한다. 여기서 제 1 공진출력부와 제2 공진출력부를 구성하는 공진변압기 제 2권선단과 출력다이오드는 직렬 연결된 구성이므로 상호 위치가 바뀔 수 있다.The output stage includes a resonance output section and a half-wave current resonance output section. Like the resonant output part of FIG. 4, the resonant output part of FIG. 10 also includes a first and a second connected in parallel between the first output node N o1 and the second output node N o2 from which the output voltage V o1 is output. And a resonant output section and an output capacitor section. The first resonant output unit has a first first winding end and a first output diode D 5 of the resonant transformer T 1 connected in series between the first output node NO 1 and the second output node N o2 . And a second resonant output part having a second second winding end and a second output diode D 6 of the resonant transformer T 1 connected in series, and the output capacitor part having an output capacitor C 1 . do. Here, since the second winding end of the resonant transformer constituting the first resonant output unit and the second resonant output unit and the output diode are connected in series, mutual positions may be changed.

그리고 반파 전류 공진 출력부는 제2 출력 노드(No2)와 제2 접지 노드(NG2) 사이에 병렬로 연결되는 제1 및 제2 반파 전류 공진 출력부와 반파 전류 공진 출력 커패시터부를 구비한다. 제1 반파 전류 공진 출력부는 직렬로 연결되는 제1 반파 전류 공진 변압기(T2)의 제2 권선단과 제3 출력 다이오드(D7)를 구비하고, 제2 반파 전류 공진 출력부는 직렬로 연결되는 제2 반파 전류 공진 변압기(T3)의 제2 권선단과 제4 출력 다이오드(D8)를 구비하며, 반파 전류 공진 출력 커패시터부는 제2 출력 노드(No2)와 제2 접지 노드(NG2) 사이에 병렬로 연결되는 출력 커패시터(C2)와 제5 출력 다이오드(D9)를 구비한다. 제 1 반파 전류 공진 출력부와 제2 반파 전류 공진 출력부를 구성하는 반파 전류 공진 변압기 제 2권선단과 출력다이오드 또한 직렬 연결된 구성이므로 상호 위치가 바뀔 수 있다.The half wave current resonant output part includes first and second half wave current resonant output parts and a half wave current resonant output capacitor part connected in parallel between the second output node NO 2 and the second ground node N G2 . The first half wave current resonant output part includes a second winding end of the first half wave current resonant transformer T 2 and a third output diode D 7 connected in series, and the second half wave current resonant output part is connected in series. The second half-wave current resonant transformer T 3 has a second winding end and a fourth output diode D 8 , and the half-wave current resonant output capacitor portion is between the second output node NO 2 and the second ground node N G2 . An output capacitor C 2 and a fifth output diode D 9 connected in parallel with each other. Since the second winding end of the first half-wave current resonant output unit and the second half-wave current resonant output unit, and the output diode are also connected in series, their positions may be changed.

즉 도10 의 출력단에서 공진 출력부의 구성은 도4 의 공진 출력부와 동일하지만, 입력단에서 인터리브 플라이백 컨버터 대신 반파 공진 전류 컨버터가 적용됨에 따라 반파 전류 공진 출력부는 플라이백 변압기의 제2 권선단 대신 반파 전류 공진 변압기(T2, T3)의 제2 권선단 구성이 적용된다.That is, the configuration of the resonant output unit at the output terminal of FIG. 10 is the same as that of the resonant output unit of FIG. The second winding stage configuration of the half-wave current resonant transformers T 2 , T 3 is applied.

출력전압(Vo)은 도4 의 DC-DC 컨버터와 마찬가지로 제1 출력 노드(No1) 및 제2 접지 노드(NG2) 사이의 전압차로서 부하(RLD)로 인가된다.
The output voltage Vo is applied to the load R LD as a voltage difference between the first output node N o1 and the second ground node N G2 , similarly to the DC-DC converter of FIG. 4.

도11 의 DC-DC 컨버터 또한 도10 의 DC-DC 컨버터와 마찬가지로 3개의 공진 컨버터가 결합된 형태의 1단 구성 DC-DC 컨버터로서 인터리브 반파전류 공진 컨버터가 적용된다.The DC-DC converter of FIG. 11 is also a single stage DC-DC converter in which three resonant converters are combined similarly to the DC-DC converter of FIG.

도11 의 DC-DC 컨버터 또한 입력단과 출력단으로 구분할 수 있으며, 입력단은 다시 주 공진 입력부와 인터리브 반파 전류 공진 입력부로 구분된다. 입력단에서 주 공진 입력부의 구성은 도10 의 주 공진 입력부와 동일하다. 그러나 도11 에서 인터리브 반파 전류 공진 입력부의 제1 및 제2 반파 공진 입력부는 도10 의 제1 및 제2 반파 전류 공진 입력부와 다른 구조를 갖는다. 도11 에서 제1 반파 전류 공진 입력부는 제1 변환 노드(NT1)와 제1 접지 노드(NG1) 사이에 직렬로 연결되는 제1 반파 전류 공진 변압기(T2)의 제1 권선단과 제1 반파 전류 공진 커패시터(Cr3) 및 제1 반파 스위치 소자(Q3)를 구비한다. 그리고 제1 변환 노드(NT1)와 제1 반파 전류 공진 커패시터(Cr3) 및 제1 반파 스위치 소자(Q3) 사이의 제3 변환 노드(NT3) 사이에 연결되는 제1 공진 다이오드(D3)를 구비한다.The DC-DC converter of FIG. 11 may also be divided into an input stage and an output stage, and the input stage may be divided into a main resonance input unit and an interleaved half-wave current resonance input unit. The configuration of the main resonance input section at the input stage is the same as that of the main resonance input section in FIG. However, in FIG. 11, the first and second half wave resonant input parts of the interleaved half wave current resonant input part have a different structure from those of the first and second half wave current resonant input parts of FIG. 10. In FIG. 11, the first half-wave current resonant input unit has a first winding end and a first winding end of a first half-wave current resonant transformer T 2 connected in series between the first conversion node N T1 and the first ground node N G1 . A half wave current resonant capacitor C r3 and a first half wave switch element Q 3 are provided. And a first resonant diode D connected between the first conversion node N T1 , the first half wave current resonant capacitor C r3 , and the third conversion node N T3 between the first half wave switch element Q 3 . 3 ).

유사하게, 제2 반파 전류 공진 입력부는 입력 노드(Nin)와 제1 변환 노드(NT1) 사이에 직렬로 연결되는 제2 반파 전류 공진 변압기(T3)의 제1 권선단과 제2 반파 전류 공진 커패시터(Cr4) 및 제2 반파 스위치 소자(Q4)를 구비하고, 입력 노드(Nin)와 제2 반파 전류 공진 커패시터(Cr4) 및 제2 반파 스위치 소자(Q4) 사이의 제4 변환 노드(NT4) 사이에 연결되는 제2 공진 다이오드(D4)를 구비한다.
Similarly, the second half wave current resonant input unit has a first winding end and a second half wave current of the second half wave current resonant transformer T 3 connected in series between the input node N in and the first conversion node N T1 . A resonant capacitor C r4 and a second half wave switch element Q 4 , and provided between the input node N in and the second half wave current resonant capacitor C r4 and the second half wave switch element Q 4 . And a second resonant diode D 4 connected between the four conversion nodes N T4 .

도12 는 도10 및 도11 의 DC-DC 컨버터의 동작 파형을 나타낸다.12 shows operational waveforms of the DC-DC converter of FIGS. 10 and 11.

주 공진 입력부와 공진 출력부의 동작은 기본적으로 도5 의 LLC 공진 컨버터의 동작과 동일하므로 별도로 설명하지 않는다.Operation of the main resonance input unit and the resonance output unit is basically the same as that of the LLC resonant converter of FIG.

인터리브 반파 전류 공진 입력부에서 제1 반파 전류 공진 입력부의 동작을 살펴보면, LLC 공진 컨버터의 제1 주 스위치 소자(Q1)가 턴 온 된 구간에 제3 반파 공진 스위칭 신호(G3)에 응답하여 제1 반파 전류 공진 컨버터의 제1 반파 스위치 소자(Q3)가 턴 온 된다. LLC 공진 컨버터의 제2 주 스위치 소자(Q2)가 턴 오프 된 상태이므로, 입력노드(Nin)로부터 제1 변환 노드(NT1)를 거쳐 공진변압기(T1)의 권선측에 공진 전류(IT1)가 흐르게 되고, 동시에 제1 반파 전류 공진 커패시터(Cr3)와 제1 반파 전류 공진 변압기(T2)의 제1 권선단 및 턴 온 된 제1 반파 스위치 소자(Q3)를 통해 제1 반파 공진 전류(IT2)가 흐르게 된다. 이 때 제1 반파 스위치 소자(Q3)가 턴 온 될 때는 제1 반파 공진 전류(IT2)는 제1 반파 전류 공진 커패시터(Cr3)의 영향으로 전류량이 급격히 증가하고 이후 서서히 증가하게 된다. 제1 반파 전류 공진 변압기(T2)의 제1 권선단에 제1 반파 공진 전류(IT2)에 의해 전압이 유기되는 동안 제1 반파 전류 공진 변압기(T2)의 제2 권선단에는 제3 출력 다이오드(D7)에 역바이어스 방향의 전압이 유기된다. 따라서 전류가 흐르지 못하고, 제1 권선단의 자화인덕턴스(Lm2)에만 에너지가 축적된다. 이후 LLC 공진 컨버터의 제1 주 스위치 소자(Q1)가 턴 오프 되면, 입력노드(Nin)와 제1 변환 노드(NT1)가 직접 연결되지 않으므로, 제1 반파 공진 전류(IT2)가 소폭 감소하게 되지만, 공진 변압기(T1)의 제1 권선단과 제1 반파 전류 공진 변압기(T2)의 제1 권선단에 의해 서서히 감소하게 된다. 그리고 제2 주 스위치 소자(Q2)가 턴 온 되면, 제1 반파 전류 공진 커패시터(Cr3)의 방전전압에 의해 제1 반파 공진 전류(IT2)는 제1 반파 전류 공진 변압기(T2)의 제1 권선단과 제2 주 스위치 소자(Q2), 제1 반파 스위치 소자(Q3)의 역병렬다이오드를 통해 음의 방향으로 흐르게 된다. 따라서, 이때 제1 반파 전류 공진 컨버터의 제1 반파 스위치 소자(Q3)가 도12 에서처럼 지연되어 턴 오프되면 영전압조건에서 턴-오프되어 스위칭손실을 저감 할 수 있다. 이에 제1 반파 전류 공진 변압기(T2)의 제1 권선단에 유기되는 전압에 응답하여 제1 반파 전류 공진 변압기(T2)의 제2 권선단에는 제3 출력 다이오드(D7)에 순바이어스 방향의 전압이 유기되어 제2 출력 노드(No2)와 제2 접지 노드(NG2) 사이에 소정 레벨의 전압이 인가된다.
Referring to the operation of the first half-wave current resonant input unit in the interleaved half-wave current resonant input unit, when the first main switch element Q 1 of the LLC resonant converter is turned on, in response to the third half-wave resonant switching signal G 3 . The first half wave switch element Q 3 of the one half wave current resonant converter is turned on. Since the second main switch element Q 2 of the LLC resonant converter is turned off, the resonant current (T 1 ) is passed from the input node N in to the winding side of the resonant transformer T 1 through the first conversion node N T1 . I T1 ) flows through the first half-wave current resonant capacitor C r3 and the first winding end of the first half-wave current resonant transformer T 2 and through the turned-on first half-wave switch element Q 3 . One half-wave resonant current I T2 flows. At this time, when the first half-wave switch element Q 3 is turned on, the first half-wave resonant current I T2 increases rapidly due to the influence of the first half-wave current resonant capacitor C r3 , and then gradually increases. The first half-wave a second winding end of the current resonant transformer (T 2) the first winding only the first half-wave resonance current (I T2) the first half-wave current resonance transformer (T 2) while a voltage is induced by the in, the third The voltage in the reverse bias direction is induced in the output diode D 7 . Therefore, no current flows, and energy is accumulated only in the magnetization inductance L m2 of the first winding end. Then, when the first main switch element Q 1 of the LLC resonant converter is turned off, since the input node N in and the first conversion node N T1 are not directly connected, the first half-wave resonant current I T2 is but the slightly reduced, and is gradually reduced by the first winding end of the resonant transformer (T 1) the first coil end and the first half-wave current resonance transformer (T 2) of the. When the second main switch element Q 2 is turned on, the first half wave resonant current I T2 is converted to the first half wave current resonant transformer T 2 by the discharge voltage of the first half wave current resonant capacitor Cr r3 . A negative current flows through the antiparallel diodes of the first winding end of the second winding, the second main switch element Q 2 , and the first half wave switch element Q 3 . Therefore, if the first half-wave switch element Q 3 of the first half-wave current resonant converter is turned off with a delay as shown in FIG. 12, the switching loss can be reduced by turning off at a zero voltage condition. The first half-wave a second winding end, the forward bias to the third output diode (D 7) of the current resonant transformer (T 2) the first half-wave current resonance transformer (T 2) in response to the voltage induced to the first winding end of the the direction of the voltage is organic the second output node voltage of a predetermined level between the (N o2) and a second ground node (N G2) is applied.

그리고 제2 반파 전류 공진 입력부도 제1 반파 전류 공진 입력부와 유사하게 동작하지만, 제1 및 제2 반파 공진 스위칭 신호(G1, G2)가 서로 180도의 위상차를 가지므로, 제1 반파 전류 공진 입력부와 교대로 제2 출력 노드(No2)로 소정의 전압(Vo2)을 인가하게 된다.The second half-wave current resonant input unit also operates similarly to the first half-wave current resonant input unit, but since the first and second half-wave resonant switching signals G 1 and G 2 have a phase difference of 180 degrees with each other, the first half-wave current resonance The predetermined voltage V o2 is applied to the second output node N o2 alternately with the input unit.

상기에서는 주 공진 입력부와 공진 출력부의 동작이 도5 의 LLC 공진 컨버터의 동작과 동일한 것으로 설명하였으나, 도10 의 DC-DC 컨버터의 인터리브 반파전류 공진 컨버터는 제1 변환 노드(NT1)에 직접 전압 및 전류를 인가하므로, 도11 에서와 같이 공진 변압기(T1)의 제1 권선단을 흐르는 공진 전류(IT1)의 파형은 도5 의 공진 전류의 파형과 완전히 일치하지는 않을 수 있다.Although the operation of the main resonant input unit and the resonant output unit is the same as that of the LLC resonant converter of FIG. 5, the interleaved half-wave current resonant converter of the DC-DC converter of FIG. 10 is directly connected to the first conversion node N T1 . And since the current is applied, the waveform of the resonant current (I T1 ) flowing through the first winding end of the resonant transformer (T 1 ), as shown in Figure 11 may not completely match the waveform of the resonant current of FIG.

결과적으로 도10 의 DC-DC 컨버터는 도4 의 DC-DC 컨버터와 달리 인터리브 반파전류 공진 컨버터를 적용하지만, 도4 의 DC-DC 컨버터와 유사하게 LLC 공진 컨버터에 추가된 인터리브 반파전류 공진 컨버터가 입력전압(Vin)이 낮은 경우에 직접 출력전압(Vo)의 전압 레벨을 상승시켜 출력전압(Vo=Vo1+Vo2)을 안정화시키는 동작을 수행할 수 있다.
As a result, the DC-DC converter of FIG. 10 applies an interleaved half-wave current resonant converter differently from the DC-DC converter of FIG. 4, but similarly to the DC-DC converter of FIG. input voltage (V in) to increase the voltage level of the output direct voltage (V o) when the lower can perform an operation for stabilizing the output voltage (V o = V o1 + V o2).

한편 도11 의 DC-DC 컨버터에서 출력단의 구성은 도10 의 DC-DC 컨버터의 출력단의 구성과 동일하므로 별도로 설명하지 않는다. 또한 도11 의 DC-DC 컨버터의 동작 파형이 도10 의 DC-DC 컨버터와 유사하므로, 별도로 설명하지 않는다.
On the other hand, since the configuration of the output terminal of the DC-DC converter of FIG. 11 is the same as that of the output terminal of the DC-DC converter of FIG. In addition, since the operation waveform of the DC-DC converter of FIG. 11 is similar to that of the DC-DC converter of FIG. 10, it will not be described separately.

도13 및 도14 는 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터의 또 다른 예를 나타낸다.13 and 14 show another example of the DC-DC converter according to the present invention.

도13 의 DC-DC 컨버터는 도11 의 DC-DC 컨버터와 거의 동일한 구성을 갖지만, LLC 공진 컨버터가 풀 브릿지 LLC 공진 컨버터(Full Bridge LLC Resonant Converter)로서 구현된다. 도13 의 DC-DC 컨버터는 도9 의 DC-DC 컨버터와 유사하게, 제1 및 제2 공진 커패시터(Cr1, Cr2) 대신 입력 노드(Nin)와 제1 접지 노드(NG1) 사이에 직렬로 연결되는 제3 및 제4 스위치 소자(S3, S4)를 구비하는 제2 스위칭부를 구비한다. 즉 도 13의 DC-DC 컨버터는 인터리브 반파 전류 공진 컨버터와 풀 브릿지 LLC 공진 컨버터를 결합하여 구성되는 DC-DC 컨버터이다. 인터리브 반파 전류 공진 컨버터의 동작과 풀 브릿지 LLC 공진 컨버터의 동작은 각각 도11 및 도9 에서 설명하였으므로 여기서는 상세한 설명은 생략한다.The DC-DC converter of FIG. 13 has almost the same configuration as the DC-DC converter of FIG. 11, but the LLC resonant converter is implemented as a full bridge LLC resonant converter. The DC-DC converter of FIG. 13 is similar to the DC-DC converter of FIG. 9 between the input node N in and the first ground node N G1 instead of the first and second resonant capacitors C r1 and C r2 . And a second switching unit having third and fourth switch elements S 3 and S 4 connected in series. That is, the DC-DC converter of FIG. 13 is a DC-DC converter configured by combining an interleaved half-wave current resonant converter and a full bridge LLC resonant converter. Since the operation of the interleaved half-wave current resonant converter and the operation of the full bridge LLC resonant converter have been described with reference to FIGS. 11 and 9, detailed descriptions thereof are omitted here.

도14 는 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터가 다양한 반파 공진 컨버터와 LLC 공진 컨버터와 결합 할 수 있음을 보여주는 것으로 도13 의 DC-DC 컨버터가 풀 브릿지 LLC 공진 컨버터인 주 공진 입력부의 일단에 인터리브 반파 전류 공진 컨버터의 입력부가 결합되는데 반해 도14 에서는 풀 브릿지 LLC 공진 컨버터로 구현된 주 공진 입력부의 양단으로 각각 반파 전류 공진 컨버터의 입력부가 결합되는 구성을 갖는다.
FIG. 14 shows that the DC-DC converter according to the present invention can be combined with various half-wave resonant converters and LLC resonant converters. The DC-DC converter of FIG. 13 is interleaved half-wave at one end of the main resonance input unit which is a full bridge LLC resonant converter. In contrast to the input part of the current resonant converter, in FIG. 14, the input parts of the half-wave current resonant converter are coupled to both ends of the main resonant input part implemented as a full bridge LLC resonant converter.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (26)

입력전압을 인가받아 공진 변압기의 제1 권선단에 전류 변화를 유도하는 공진 입력부와 상기 공진 변압기의 제2 권선단에 연결되어 상기 공진 변압기의 상기 제1 권선단의 전류 변화에 대응하는 전압을 생성한 후 정류하여 출력전압을 생성하는 공진 출력부를 구비하는 주 컨버터; 및
상기 입력전압에 대해 상기 공진 입력부와 병렬로 연결되는 보조 입력부를 구비하고, 상기 출력전압에 대해 상기 공진 출력부와 직렬로 연결되는 보조 출력부를 구비하여, 상기 입력전압의 전압레벨이 지정된 기준전압보다 낮은 경우에 활성화되어 상기 주 컨버터에 생성되는 상기 출력전압의 전압 레벨을 상승시키는 보조 컨버터를 구비하고,
상기 보조 컨버터는
상기 입력전압이 상기 기준전압보다 낮은 경우에, 상기 입력전압의 전압 레벨에 응답하여 활성화되어 상기 출력전압의 전압 레벨을 상승시키는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
A voltage input corresponding to a current change of the first winding end of the resonant transformer, connected to a resonant input unit which receives an input voltage and induces a current change in the first winding end of the resonant transformer, and a second winding end of the resonant transformer. A main converter having a resonant output for rectifying and then generating an output voltage; And
An auxiliary input unit connected in parallel with the resonance input unit with respect to the input voltage, and an auxiliary output unit connected in series with the resonance output unit with respect to the output voltage, wherein a voltage level of the input voltage is higher than a specified reference voltage. An auxiliary converter which is activated when low and raises the voltage level of the output voltage generated in the main converter,
The auxiliary converter
And when the input voltage is lower than the reference voltage, is activated in response to the voltage level of the input voltage to increase the voltage level of the output voltage.
삭제delete 제1 항에 있어서, 상기 주 컨버터는
LLC 공진 컨버터인 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 1, wherein the main converter
DC-DC converter, characterized in that the LLC resonant converter.
제3 항에 있어서, 상기 공진 입력부는
상기 입력전압의 일단에 연결되는 입력 노드와 상기 입력 전압의 타단에 연결되는 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 스위치 소자를 구비하는 스위칭부;
상기 스위칭부와 병렬로 연결되고, 상기 입력 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 공진 커패시터를 구비하는 공진부; 및
상기 제1 및 제2 스위치 소자 사이의 제1 변환 노드와 상기 제1 및 제2 공진 커패시터 사이의 제2 변환 노드 사이에 연결되는 상기 공진 변압기의 상기 제1 권선단을 구비하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 3, wherein the resonant input unit
A switching unit having first and second switch elements connected in series between an input node connected to one end of the input voltage and a first ground node connected to the other end of the input voltage;
A resonator unit connected to the switching unit in parallel and having first and second resonant capacitors connected in series between the input node and the first ground node; And
And said first winding end of said resonant transformer connected between a first conversion node between said first and second switch elements and a second conversion node between said first and second resonant capacitors. -DC converter.
제4 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 스위치 소자는
각각 고정 시비율로 인가되는 제1 및 제2 스위칭 신호에 응답하여 활성화되어 영전압 스위칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 4, wherein the first and second switch element
The DC-DC converter, which is activated in response to the first and second switching signals applied at a fixed ratio, respectively, to perform zero voltage switching.
제3 항에 있어서, 상기 공진 입력부는
상기 입력전압의 일단에 연결되는 입력 노드와 상기 입력전압의 타단에 연결되는 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 스위치 소자를 구비하는 제1 스위칭부;
상기 스위칭부와 병렬로 연결되고, 상기 입력 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제3 및 제4 스위치 소자를 구비하는 제2 스위칭부; 및
상기 제1 및 제2 스위치 소자 사이의 제1 변환 노드와 상기 제3 및 제4 스위치 소자 사이의 제2 변환 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 공진 변압기의 상기 제1 권선단 및 공진 커패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 3, wherein the resonant input unit
A first switching unit including first and second switch elements connected in series between an input node connected to one end of the input voltage and a first ground node connected to the other end of the input voltage;
A second switching unit connected in parallel with the switching unit and having third and fourth switch elements connected in series between the input node and the first ground node; And
The first winding end of the resonant transformer and a resonant capacitor connected in series between a first conversion node between the first and second switch elements and a second conversion node between the third and fourth switch elements; DC-DC converter, characterized in that.
제6 항에 있어서, 상기 제1 내지 제4 스위치 소자는
각각 고정 시비율로 인가되는 제1 및 제2 스위칭 신호에 응답하여 활성화되어 영전압 스위칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 6, wherein the first to fourth switch element
The DC-DC converter, which is activated in response to the first and second switching signals applied at a fixed ratio, respectively, to perform zero voltage switching.
제5 항 및 제7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진 출력부는
상기 출력전압이 출력되는 제1 출력 노드와 상기 보조 컨버터의 일단이 연결되는 제2 출력 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 공진 변압기의 제1 의 제2 권선단 및 제1 출력 다이오드를 구비하는 제1 공진 출력부;
상기 제1 공진 출력부와 병렬로 상기 제1 출력 노드와 제2 출력 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 공진 변압기의 제2 의 제2 권선단 및 제2 출력 다이오드를 구비하는 제2 공진 출력부; 및
상기 제1 출력 노드와 제2 출력 노드 사이에 상기 제1 및 제2 공진 출력부와 병렬로 연결되는 출력 커패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 5, wherein the resonance output unit
A first second winding end of the resonant transformer and a first output diode connected in series between a first output node to which the output voltage is output and a second output node to which one end of the auxiliary converter is connected; A resonance output unit;
A second resonant output having a second second winding end and a second output diode of the resonant transformer connected in series between the first and second output nodes in parallel with the first resonant output; And
And an output capacitor connected in parallel with the first and second resonant outputs between the first and second output nodes.
제5 항 및 제7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진 출력부는
상기 공진 변압기의 제2 권선단에서 유도되는 전류를 정류하는 싱글 브릿지 정류기로 구현되는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 5, wherein the resonance output unit
DC-DC converter, characterized in that implemented as a single bridge rectifier for rectifying the current induced in the second winding end of the resonant transformer.
제5 항 및 제7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진 출력부는
상기 공진 변압기의 제2 권선단에서 유도되는 전류를 정류하는 더블러 정류기로 구현되는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 5, wherein the resonance output unit
DC-DC converter, characterized in that implemented as a doubler rectifier for rectifying the current induced in the second winding end of the resonant transformer.
제8 항에 있어서, 상기 보조 컨버터는
인터리브 플라이백 컨버터인 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 8, wherein the auxiliary converter
DC-DC converter characterized in that the interleaved flyback converter.
제11 항에 있어서, 상기 보조 입력부는
상기 입력 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 플라이백 변압기의 제1 권선단 및 제1 플라이백 스위치 소자를 구비하는 제1 플라이백 입력부; 및
상기 제1 플라이백 입력부와 병렬로 연결되고, 상기 입력 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제2 플라이백 변압기의 제1 권선단 및 제2 플라이백 스위치 소자를 구비하는 제2 플라이백 입력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 11, wherein the auxiliary input unit
A first flyback input having a first winding end and a first flyback switch element of a first flyback transformer connected in series between the input node and the first ground node; And
A second fly fly connected in parallel with the first flyback input and having a first winding end and a second flyback switch element of a second flyback transformer connected in series between the input node and the first ground node; DC-DC converter comprising a back input unit.
제12 항에 있어서, 상기 보조 출력부는
상기 제2 출력 노드와 제2 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제3 출력 다이오드 및 제1 플라이백 변압기의 제2 권선단을 구비하는 제1 플라이백 출력부;
상기 제2 출력 노드와 상기 제2 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제4 출력 다이오드 및 제2 플라이백 변압기의 제2 권선단을 구비하는 제2 플라이백 출력부; 및
상기 제2 출력 노드와 상기 제2 접지 노드 사이에 연결되는 플라이백 출력 커패시터 및 제5 출력 다이오드를 구비하는 플라이백 출력 커패시터부를 구비하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 12, wherein the auxiliary output unit
A first flyback output having a third output diode connected in series between the second output node and a second ground node and a second winding end of a first flyback transformer;
A second flyback output having a second winding end of a fourth output diode and a second flyback transformer connected in series between the second output node and the second ground node; And
And a flyback output capacitor section having a flyback output capacitor and a fifth output diode connected between the second output node and the second ground node.
제8 항에 있어서, 상기 보조 컨버터는
단일 플라이백 컨버터, 푸쉬-풀 컨버터, 포워드 컨버터 및 풀-브리지 컨버터 중 하나인 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 8, wherein the auxiliary converter
DC-DC converter, characterized in that it is one of a single flyback converter, push-pull converter, forward converter and full-bridge converter.
입력전압을 인가받아 공진 변압기의 제1 권선단에 전류 변화를 유도하는 주공진 입력부와 상기 입력전압의 전압레벨이 기지정된 기준전압보다 낮은 경우에 활성화되어, 제1 및 제2 반파 전류 공진 변압기 각각의 제1 권선단에 교대로 전류 변화를 유도하는 인터리브 반파 전류 공진 입력부를 구비하는 입력단; 및
상기 공진 변압기의 제2 권선단에 연결되어 상기 공진 변압기의 상기 제1 권선단의 전압 변화에 대응하는 전압을 생성한 후 정류하여 출력전압을 생성하는 공진 출력부와 상기 제1 및 제2 반파 전류 공진 변압기의 제2 권선단에 연결되어 상기 공진 출력부에 생성되는 상기 출력전압의 전압 레벨을 상승시키는 반파 전류 공진 출력부를 포함하는 출력단을 구비하는 DC-DC 컨버터.
The main resonance input unit which receives an input voltage and induces a current change in the first winding end of the resonant transformer and is activated when the voltage level of the input voltage is lower than the predetermined reference voltage, respectively, and the first and second half-wave current resonant transformers, respectively. An input stage having an interleaved half-wave current resonant input unit for alternately inducing a current change in the first winding stage of the circuit; And
A resonant output unit and a first half wave current connected to a second winding end of the resonant transformer to generate a voltage corresponding to a voltage change of the first winding end of the resonant transformer, and then rectify and generate an output voltage; And an output stage connected to the second winding end of the resonant transformer and including a half-wave current resonant output unit for raising a voltage level of the output voltage generated in the resonant output unit.
제15 항에 있어서, 상기 주 공진 입력부는
상기 입력전압의 일단에 연결되는 입력 노드와 상기 입력 전압의 타단에 연결되는 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 스위치 소자를 구비하는 스위칭부;
상기 스위칭부와 병렬로 연결되고, 상기 입력 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 공진 커패시터를 구비하는 공진부; 및
상기 제1 및 제2 스위치 소자 사이의 제1 변환 노드와 상기 제1 및 제2 공진 커패시터 사이의 제2 변환 노드 사이에 연결되는 상기 공진 변압기의 상기 제1 권선단을 구비하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 15, wherein the main resonance input unit
A switching unit having first and second switch elements connected in series between an input node connected to one end of the input voltage and a first ground node connected to the other end of the input voltage;
A resonator unit connected to the switching unit in parallel and having first and second resonant capacitors connected in series between the input node and the first ground node; And
And said first winding end of said resonant transformer connected between a first conversion node between said first and second switch elements and a second conversion node between said first and second resonant capacitors. -DC converter.
제16 항에 있어서, 상기 인터리브 반파 전류 공진 입력부는
상기 입력 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 반파 스위치 소자와 제1 반파 다이오드, 그리고 상기 제1 반파 스위치 소자와 상기 제1 반파 다이오드 사이의 제3 변환 노드와 상기 제1 변환 노드사이에 직렬로 연결되는 상기 제1 반파 전류 공진 변압기의 상기 제1 권선단 및 제1 반파 전류 공진 커패시터를 구비하는 제1 반파 전류 공진 입력부; 및
상기 입력 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제2 반파 다이오드와 제2 반파 스위치 소자, 상기 제2 반파 다이오드와 상기 제2 반파 스위치 소자 사이의 제4 변환 노드와 상기 제1 변환 노드사이에 직렬로 연결되는 상기 제2 반파 전류 공진 변압기의 상기 제1 권선단 및 제2 반파 전류 공진 커패시터를 구비하는 제2 반파 전류 공진 입력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 16, wherein the interleaved half-wave current resonant input unit
A first half wave switch element and a first half wave diode connected in series between the input node and the first ground node, and a third conversion node and the first conversion between the first half wave switch element and the first half wave diode. A first half wave current resonant input having a first winding end and a first half wave current resonant capacitor of the first half wave current resonant transformer connected in series between nodes; And
A second half wave diode and a second half wave switch element connected in series between the input node and the first ground node, a fourth conversion node and the first conversion node between the second half wave diode and the second half wave switch element. And a second half-wave current resonant input having said first winding end and a second half-wave current resonant capacitor of said second half-wave current resonant transformer connected in series therebetween.
제16 항에 있어서, 상기 인터리브 반파 전류 공진 입력부는
상기 제1 변환 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 제1 반파 전류 공진 변압기의 상기 제1 권선단과 제1 반파 전류 공진 커패시터, 제1 반파 스위치 소자를 구비하고, 상기 제1 반파 전류 공진 커패시터 및 상기 제1 반파 스위치 소자 사이의 제3 변환 노드와 상기 제1 변환 노드 사이에 연결되는 제1 공진 다이오드를 구비하는 제1 반파 전류 공진 입력부; 및
상기 입력 노드와 상기 제1 변환 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 제2 반파 전류 공진 변압기의 상기 제1 권선단과 제2 반파 전류 공진 커패시터 및 제2 반파 스위치 소자를 구비하고, 상기 제2 반파 전류 공진 커패시터 및 상기 제2 반파 스위치 소자 사이의 제4 변환 노드와 상기 입력 노드 사이에 연결되는 제2 공진 다이오드를 구비하는 제2 반파 전류 공진 입력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 16, wherein the interleaved half-wave current resonant input unit
And a first half-wave current resonant capacitor and a first half-wave switch element of the first half-wave current resonant transformer connected in series between the first conversion node and the first ground node. A first half wave current resonant input having a third resonant diode connected between the current resonant capacitor and the first half wave switch element and the first conversion node; And
The second half-wave current resonant capacitor and a second half-wave current resonant capacitor of the second half-wave current resonant transformer connected in series between the input node and the first conversion node; And a second half-wave current resonant input having a second resonant diode connected between the capacitor and a fourth conversion node between the second half-wave switch element and the input node.
제17 항 및 제18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진 출력부는
상기 출력전압이 출력되는 제1 출력 노드와 상기 반파 전류 공진 출력부의 일단이 연결되는 제2 출력 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 공진 변압기의 제1 의 제2 권선단 및 제1 출력 다이오드를 구비하는 제1 공진 출력부;
상기 제1 공진 출력부와 병렬로 상기 제1 출력 노드와 제2 출력 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 공진 변압기의 제2 의 제2 권선단 및 제2 출력 다이오드를 구비하는 제2 공진 출력부; 및
상기 제1 출력 노드와 제2 출력 노드 사이에 상기 제1 및 제2 공진 출력부와 병렬로 연결되는 출력 커패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 17, wherein the resonance output unit
A first second winding end of the resonant transformer and a first output diode connected in series between a first output node to which the output voltage is output and a second output node to which one end of the half-wave current resonant output part is connected; A first resonance output unit;
A second resonant output having a second second winding end and a second output diode of the resonant transformer connected in series between the first and second output nodes in parallel with the first resonant output; And
And an output capacitor connected in parallel with the first and second resonant outputs between the first and second output nodes.
제19 항에 있어서, 상기 반파 전류 공진 출력부는
상기 제2 출력 노드와 제2 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제3 출력 다이오드 및 상기 제1 반파 공진 변압기의 제2 권선단을 구비하는 제1 반파 공진 출력부;
상기 제2 출력 노드와 상기 제2 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제4 출력 다이오드 및 상기 제2 반파 공진 변압기의 제2 권선단을 구비하는 제2 반파 공진 출력부; 및
상기 제2 출력 노드와 상기 제2 접지 노드 사이에 연결되는 반파 공진 출력 커패시터 및 제5 출력 다이오드를 구비하는 반파 공진 출력 커패시터부를 구비하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 19, wherein the half-wave current resonance output unit
A first half-wave resonant output having a third output diode connected in series between the second output node and a second ground node and a second winding end of the first half-wave resonant transformer;
A second half-wave resonant output having a fourth output diode connected in series between the second output node and the second ground node and a second winding end of the second half-wave resonant transformer; And
And a half-wave resonant output capacitor unit having a half-wave resonant output capacitor and a fifth output diode connected between the second output node and the second ground node.
제15 항에 있어서, 상기 주 공진 입력부는
상기 입력전압의 일단에 연결되는 입력 노드와 상기 입력 전압의 타단에 연결되는 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2 스위치 소자를 구비하는 제1 스위칭부;
상기 제1 스위칭부와 병렬로 연결되고, 상기 입력 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제3 및 제4 스위치 소자를 구비하는 제2 스위칭부; 및
상기 제1 및 제2 스위치 소자 사이의 제1 변환 노드와 상기 제3 및 제4 스위치 사이의 제2 변환 노드 사이에 연결되는 상기 공진 변압기의 상기 제1 권선단 및 공진 커패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 15, wherein the main resonance input unit
A first switching unit including first and second switch elements connected in series between an input node connected to one end of the input voltage and a first ground node connected to the other end of the input voltage;
A second switching unit connected in parallel with the first switching unit and having third and fourth switch elements connected in series between the input node and the first ground node; And
And a first winding end of the resonant transformer and a resonant capacitor connected between a first conversion node between the first and second switch elements and a second conversion node between the third and fourth switches. DC-DC converter.
제21 항에 있어서, 상기 인터리브 반파 전류 공진 입력부는
상기 제1 변환 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 제1 반파 전류 공진 변압기의 상기 제1 권선단과 제1 반파 전류 공진 커패시터, 제1 반파 스위치 소자를 구비하고, 상기 제1 반파 전류 공진 커패시터 및 상기 제1 반파 스위치 소자 사이의 제3 변환 노드와 상기 제1 변환 노드 사이에 연결되는 제1 공진 다이오드를 구비하는 제1 반파 전류 공진 입력부; 및
상기 입력 노드와 상기 제1 변환 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 제2 반파 전류 공진 변압기의 상기 제1 권선단과 제2 반파 전류 공진 커패시터 및 제2 반파 스위치 소자를 구비하고, 상기 제2 반파 전류 공진 커패시터 및 상기 제2 반파 스위치 소자 사이의 제4 변환 노드와 상기 입력 노드 사이에 연결되는 제2 공진 다이오드를 구비하는 제2 반파 전류 공진 입력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 21, wherein the interleaved half-wave current resonant input unit
And a first half-wave current resonant capacitor and a first half-wave switch element of the first half-wave current resonant transformer connected in series between the first conversion node and the first ground node. A first half wave current resonant input having a third resonant diode connected between the current resonant capacitor and the first half wave switch element and the first conversion node; And
The second half-wave current resonant capacitor and a second half-wave current resonant capacitor of the second half-wave current resonant transformer connected in series between the input node and the first conversion node; And a second half-wave current resonant input having a second resonant diode connected between the capacitor and a fourth conversion node between the second half-wave switch element and the input node.
제22 항에 있어서, 상기 인터리브 반파 전류 공진 입력부는
제3 및 제4 반파 전류 공진 변압기를 더 구비하고, 상기 제1 내지 제4 반파 전류 공진 변압기 각각의 제1 권선단에 교대로 전류 변화를 유도하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 22, wherein the interleaved half-wave current resonant input unit
And a third and fourth half-wave current resonant transformer, and inducing current change alternately at first winding ends of each of the first to fourth half-wave current resonant transformers.
제23 항에 있어서, 상기 인터리브 반파 전류 공진 입력부는
상기 제2 변환 노드와 상기 제1 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 제3 반파 전류 공진 변압기의 상기 제1 권선단과 제3 반파 전류 공진 커패시터, 제3 반파 스위치 소자를 구비하고, 상기 제3 반파 전류 공진 커패시터 및 상기 제3 반파 스위치 소자 사이의 제5 변환 노드와 상기 제2 변환 노드 사이에 연결되는 제3 공진 다이오드를 구비하는 제3 반파 전류 공진 입력부; 및
상기 입력 노드와 상기 제2 변환 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 제4 반파 전류 공진 변압기의 상기 제1 권선단과 제4 반파 전류 공진 커패시터 및 제4 반파 스위치 소자를 구비하고, 상기 제4 반파 전류 공진 커패시터 및 상기 제4 반파 스위치 소자 사이의 제6 변환 노드와 상기 입력 노드 사이에 연결되는 제4 공진 다이오드를 구비하는 제4 반파 전류 공진 입력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 23, wherein the interleaved half-wave current resonant input unit
A third half wave current resonant capacitor and a third half wave switch element of the third half wave current resonant transformer connected in series between the second conversion node and the first ground node; A third half-wave current resonant input having a fifth resonant diode connected between the current resonant capacitor and the third half-wave switch element and the second converted node; And
And a fourth half-wave current resonant capacitor and a fourth half-wave switch element of the fourth half-wave current resonant transformer connected in series between the input node and the second conversion node, and the fourth half-wave current resonator. And a fourth half-wave current resonant input having a sixth conversion node between the capacitor and the fourth half-wave switch element and a fourth resonant diode connected between the input node.
제22 항 및 제24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진 출력부는
상기 출력전압이 출력되는 제1 출력 노드와 상기 반파 전류 공진 출력부의 일단이 연결되는 제2 출력 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 공진 변압기의 제1 의 제2 권선단 및 제1 출력 다이오드를 구비하는 제1 공진 출력부;
상기 제1 공진 출력부와 병렬로 상기 제1 출력 노드와 제2 출력 노드 사이에 직렬로 연결되는 상기 공진 변압기의 제2 의 제2 권선단 및 제2 출력 다이오드를 구비하는 제2 공진 출력부; 및
상기 제1 출력 노드와 제2 출력 노드 사이에 상기 제1 및 제2 공진 출력부와 병렬로 연결되는 출력 커패시터를 구비하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 22, wherein the resonant output unit
A first second winding end of the resonant transformer and a first output diode connected in series between a first output node to which the output voltage is output and a second output node to which one end of the half-wave current resonant output part is connected; A first resonance output unit;
A second resonant output having a second second winding end and a second output diode of the resonant transformer connected in series between the first and second output nodes in parallel with the first resonant output; And
And an output capacitor connected in parallel with the first and second resonant outputs between the first and second output nodes.
제25 항에 있어서, 상기 반파 공진 전류 출력부는
상기 제2 출력 노드와 제2 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제3 출력 다이오드 및 상기 제1 반파 공진 변압기의 제2 권선단을 구비하는 제1 반파 공진 출력부;
상기 제2 출력 노드와 상기 제2 접지 노드 사이에 직렬로 연결되는 제4 출력 다이오드 및 상기 제2 반파 공진 변압기의 제2 권선단을 구비하는 제2 반파 공진 출력부; 및
상기 제2 출력 노드와 상기 제2 접지 노드 사이에 연결되는 반파 공진 출력 커패시터 및 제5 출력 다이오드를 구비하는 반파 공진 출력 커패시터부를 구비하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터.
The method of claim 25, wherein the half-wave resonant current output unit
A first half-wave resonant output having a third output diode connected in series between the second output node and a second ground node and a second winding end of the first half-wave resonant transformer;
A second half-wave resonant output having a fourth output diode connected in series between the second output node and the second ground node and a second winding end of the second half-wave resonant transformer; And
And a half-wave resonant output capacitor unit having a half-wave resonant output capacitor and a fifth output diode connected between the second output node and the second ground node.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101818298B1 (en) 2015-06-15 2018-01-12 계명대학교 산학협력단 Power Converter for Charging Battery of Electric Vehicle
KR20190093478A (en) 2018-03-07 2019-08-09 주식회사 온누리이엔지 Converter and its control apparatus
KR20190094749A (en) 2018-02-05 2019-08-14 스마트론파워(주) ZVS(Zero-Voltage-Switching) Expandable LLC Converter
KR20190096236A (en) 2018-02-08 2019-08-19 스마트론파워(주) The Converter with Reduced Initial Starting Current
KR20190097819A (en) 2018-02-13 2019-08-21 스마트론파워(주) Smart Turn-onLLC Converter for ZVS(Zero-Voltage-Switching)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102136564B1 (en) 2013-10-22 2020-07-23 온세미컨덕터코리아 주식회사 Power supply apparatus and driving method thereof
KR102233773B1 (en) 2014-08-08 2021-03-30 삼성에스디아이 주식회사 System for converting power and method for controlling the system
KR101705450B1 (en) * 2015-06-15 2017-02-22 계명대학교 산학협력단 Power Converter for Charging Battery of Neighborhood Electric Vehicle
KR20170016146A (en) 2015-08-03 2017-02-13 삼성전기주식회사 Power supply apparatus and method for controlling converter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508903A (en) * 1995-04-21 1996-04-16 Alexndrov; Felix Interleaved DC to DC flyback converters with reduced current and voltage stresses
KR0177873B1 (en) * 1995-12-02 1999-05-15 변승봉 Soft switching full bridge dc-dc converter with high frequency of a circulating free current type
US6031747A (en) * 1999-08-02 2000-02-29 Lockheed Martin Missiles & Space Company Interleaved synchronous flyback converter with high efficiency over a wide operating load range

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508903A (en) * 1995-04-21 1996-04-16 Alexndrov; Felix Interleaved DC to DC flyback converters with reduced current and voltage stresses
KR0177873B1 (en) * 1995-12-02 1999-05-15 변승봉 Soft switching full bridge dc-dc converter with high frequency of a circulating free current type
US6031747A (en) * 1999-08-02 2000-02-29 Lockheed Martin Missiles & Space Company Interleaved synchronous flyback converter with high efficiency over a wide operating load range

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101818298B1 (en) 2015-06-15 2018-01-12 계명대학교 산학협력단 Power Converter for Charging Battery of Electric Vehicle
KR20190094749A (en) 2018-02-05 2019-08-14 스마트론파워(주) ZVS(Zero-Voltage-Switching) Expandable LLC Converter
KR20190096236A (en) 2018-02-08 2019-08-19 스마트론파워(주) The Converter with Reduced Initial Starting Current
KR20190097819A (en) 2018-02-13 2019-08-21 스마트론파워(주) Smart Turn-onLLC Converter for ZVS(Zero-Voltage-Switching)
KR20190093478A (en) 2018-03-07 2019-08-09 주식회사 온누리이엔지 Converter and its control apparatus

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