KR101937013B1 - Power factor correction converter - Google Patents

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Abstract

고내압 스위치를 사용하지 않으면서 효율을 최대화할 수 있는 절연형 전압원 역률 개선 컨버터가 개시된다. 상기 역률 개선 컨버터는 변압기, 상기 변압기의 1차측 전단에 사용되는 전단 회로 및 상기 변압기의 1차측 후단에 사용되는 후단 회로를 포함한다. 여기서, 상기 전단 회로는 인덕터를 포함하지 않고 상기 후단 회로는 인덕터를 사용한다. An isolated voltage source power factor improving converter capable of maximizing efficiency without using a high voltage switch is disclosed. The power factor improving converter includes a transformer, a front end circuit used at the front end of the primary side of the transformer, and a rear end circuit used at the rear end side of the primary side of the transformer. Here, the front-end circuit does not include an inductor and the rear-end circuit uses an inductor.

Description

역률 개선 컨버터{POWER FACTOR CORRECTION CONVERTER}[0001] POWER FACTOR CORRECTION CONVERTER [0002]

본 발명은 역률 개선 컨버터에 관한 것이다. The present invention relates to a power factor improving converter.

종래 충전기는 역률 개선을 위하여 절연형 DC/DC 컨버터를 주로 사용한다. 이러한 절연형 DC/DC 컨버터는 넓은 범위의 배터리 전압에 대응하도록 설계되나, 배터리의 최고점에서도 충전이 되도록 설계되어 변압기의 2차측 권선비가 높아지고 이로 인하여 스위치 전류 스트레스 및 2차측 정류기 전압 스트레스가 증가한다. 결과적으로, 절연형 DC/DC 컨버터의 최대 효율이 역률 개선을 고려하면 실제 92%를 넘기지 못한다. Conventional chargers mainly use isolated DC / DC converters for power factor improvement. These isolated DC / DC converters are designed to accommodate a wide range of battery voltages, but they are designed to be charged even at the peak of the battery, resulting in higher transformer secondary winding ratios, which increases switch current stress and secondary rectifier voltage stress. As a result, the maximum efficiency of the isolated DC / DC converter does not exceed 92% in practice considering power factor improvement.

이를 개선하기 위하여 절연형 부스트 컨버터가 등장하였다. 그러나, 이러한 절연형 부스트 컨버터는 변압기의 누설로 인하여 스위치 전압 스트레스가 증가되어 고내압의 스위치를 필요로 하였으며, 변압기의 누설에 의한 전압 서지를 억제하기 위하여 스너버 회로를 추가하여야 해서 컨버터의 효율이 저하될 수밖에 없다. To improve this, an isolated boost converter appeared. However, the isolation type boost converter requires a high voltage switch due to the increase of the switch voltage stress due to leakage of the transformer. In order to suppress the voltage surge due to leakage of the transformer, a snubber circuit must be added, It is inevitable to deteriorate.

KRKR 10-167584610-1675846 BB

본 발명은 고내압 스위치를 사용하지 않으면서 효율을 최대화할 수 있는 절연형 전압원 역률 개선 컨버터를 제공하는 것이다.The present invention provides an isolated voltage source power factor improving converter capable of maximizing the efficiency without using a high withstand voltage switch.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 역률 개선 컨버터는 변압기; 상기 변압기의 1차측 전단에 사용되는 전단 회로; 및 상기 변압기의 1차측 후단에 사용되는 후단 회로를 포함한다. 여기서, 상기 전단 회로는 인덕터를 포함하지 않고 상기 후단 회로는 인덕터를 사용한다. In order to achieve the above object, a power factor improving converter according to an embodiment of the present invention includes a transformer; A front end circuit used at the front end of the primary side of the transformer; And a rear end circuit used at a rear end of the primary side of the transformer. Here, the front-end circuit does not include an inductor and the rear-end circuit uses an inductor.

본 발명의 다른 실시예에 따른 역률 개선 컨버터는 변압기; 상기 변압기의 1차측 전단에 사용되는 전단 회로; 및 상기 변압기의 1차측 후단에 사용되는 후단 회로를 포함한다. 상기 전단 회로는 적어도 하나의 제 1 스위치를 포함하고 상기 후단 회로는 적어도 하나의 제 2 스위치를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치는 각기 스위치들이 직렬로 연속적으로 연결된 Back-to-Back 구조를 가지며, 상기 전단 회로는 브리지 다이오드를 사용하지 않는다. According to another aspect of the present invention, a power factor improving converter includes a transformer; A front end circuit used at the front end of the primary side of the transformer; And a rear end circuit used at a rear end of the primary side of the transformer. The front end circuit includes at least one first switch and the rear end circuit includes at least one second switch. Here, the first switch and the second switch each have a back-to-back structure in which switches are serially connected in series, and the front-end circuit does not use a bridge diode.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 역률 개선 컨버터는 변압기; 상기 변압기의 1차측 회로; 및 상기 변압기의 2차측 회로를 포함한다. 여기서, 상기 1차측 회로는 적어도 하나의 제 1 스위치를 가지고 상기 2차측 회로는 적어도 하나의 제 2 스위치를 가진다. 상기 제 1 스위치는 시비율로 가지고 고정 주파수로 제어되고, 상기 제 2 스위치는 상기 변압기의 동작을 제어한다. A power factor improving converter according to another embodiment of the present invention includes a transformer; A primary side circuit of the transformer; And a secondary circuit of the transformer. Here, the primary circuit has at least one first switch and the secondary circuit has at least one second switch. The first switch has a duty ratio and is controlled at a fixed frequency, and the second switch controls the operation of the transformer.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3상 역률 개선 컨버터에서, 각 상은 변압기; 상기 변압기의 1차측 전단에 사용되는 전단 회로; 및 상기 변압기의 1차측 후단에 사용되는 후단 회로를 포함한다. 여기서, 상기 전단 회로는 인덕터를 포함하지 않고 상기 후단 회로는 인덕터를 사용한다. In a three-phase power factor improving converter according to another embodiment of the present invention, each phase includes a transformer; A front end circuit used at the front end of the primary side of the transformer; And a rear end circuit used at a rear end of the primary side of the transformer. Here, the front-end circuit does not include an inductor and the rear-end circuit uses an inductor.

본 발명에 따른 역률 개선 컨버터는 인덕터를 변압기의 1차측 전단에 위치시키지 않고 1차측 후단에 위치시키는 회로로 구현한다. 결과적으로, 고내압의 스위치가 필요치 않고 일반 스위치를 사용할 수 있으며, 스너버 회로가 필요치 않아서 컨버터의 효율이 향상될 수 있다. The power factor improving converter according to the present invention is implemented by a circuit in which the inductor is positioned at the rear end of the primary side without being positioned at the front side of the primary side of the transformer. As a result, a high-voltage switch is not required and a general switch can be used, and the efficiency of the converter can be improved because a snubber circuit is not required.

또한, 변압기의 1차측 스위치를 Back-to-Back(B2B) 구조로 구현하여 1차측에 브리지 다이오드를 사용하지 않을 수 있다. In addition, the primary side switch of the transformer can be implemented as a back-to-back (B2B) structure, so that the bridge diode can be omitted from the primary side.

게다가, 3상 구조인 경우, 3상이 변압기의 2차측 회로를 공통으로 사용하고 특정 상에만 출력 캐패시터 및 부하를 추가하는 회로 구조를 사용한다. 결과적으로, 컨버터의 사이즈가 감소하고 출력 캐패시터로 필름 캐패시터의 사용이 가능하다. Further, in the case of a three-phase structure, a circuit structure is used in which the three-phase uses the secondary circuit of the transformer in common and adds the output capacitor and the load only to a specific phase. As a result, the size of the converter is reduced and the use of film capacitors as output capacitors is possible.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 절연형 전압원 PFC 컨버터를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치를 제어하는 회로를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 전압의 양의 반주기 동안의 동작 파형을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 파형에 따른 PFC 컨버터의 동작을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 전압의 음의 반주기 동안의 동작 파형을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 파형에 따른 PFC 컨버터의 동작을 도시한 도면이다.
도 7은 WAVESHAPER가 없을 때와 존재할 때의 입력 전류 첨두치와 AC 전류 파형을 도시한 도면이다.
도 8은 모의 실험 결과로서 PFC 컨버터의 입력 전류, 인덕터 전류 및 출력 전압 파형을 도시한 도면이다.
도 9는모의 실험 결과로서 입력 전압 양의 반주기에서의 스위칭 파형(a)과 음의 반주기에서의 스위칭 파형(b)을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 절연형 전압원 PFC 컨버터를 도시한 회로도이다.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 절연형 전압원 PFC 컨버터를 도시한 회로도이다.
도 12는 도 11의 파형을 도시한 도면이다.
1 is a circuit diagram showing an isolated voltage source PFC converter according to a first embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram illustrating a circuit for controlling a switch according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating operation waveforms during a positive half period of an input voltage according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing the operation of the PFC converter according to the waveform of FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating an operation waveform during a negative half period of an input voltage according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing the operation of the PFC converter according to the waveform of FIG.
7 is a graph showing input current peak values and AC current waveforms when WAVESHAPER is absent and when WAVESHAPER is absent.
8 is a graph showing the input current, the inductor current, and the output voltage waveform of the PFC converter as simulation results.
FIG. 9 is a graph showing a switching waveform (a) at a half period of the input voltage and a switching waveform (b) at a negative half period as a simulation result.
10 is a circuit diagram showing an isolated voltage source PFC converter according to a second embodiment of the present invention.
11 is a circuit diagram showing an isolated voltage source PFC converter according to a third embodiment of the present invention.
Fig. 12 is a diagram showing the waveform of Fig. 11. Fig.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprising ", or" comprising "and the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps. Also, the terms "part," " module, "and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software .

본 발명은 절연형 전압원 역률 개선(Power Factor Correction, PFC) 컨버터, 예를 들어 전기 자동차용 PFC 컨버터에 관한 것으로서, 고내압 스위치를 사용하지 않으면서도 높은 효율을 구현할 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an isolated voltage source power factor correction (PFC) converter, for example, a PFC converter for an electric vehicle, and can realize high efficiency without using a high voltage switch.

일 실시예에 따르면, 본 발명의 PFC 컨버터는 인덕터를 변압기의 1차측 전단에 위치시키지 않고 1차측 후단에 위치시키는 구조를 사용할 수 있다. According to one embodiment, the PFC converter of the present invention can use a structure in which the inductor is positioned at the rear end of the primary side without being positioned at the front end of the primary side of the transformer.

만일, 인덕터를 변압기의 1차측 전단에 위치시키면, 변압기의 누설에 의해 스위치 전압 스트레스가 증가되어 고내압의 스위치가 필요하게 되며, 변압기 누설에 의한 전압 서지를 억제하기 위하여 스너버(snubber) 회로가 추가되어야 해서 높은 효율을 실현할 수가 없다. If the inductor is placed at the front of the primary side of the transformer, the switch voltage stress is increased due to the leakage of the transformer, and a high voltage switch is required. In order to suppress the voltage surge due to leakage of the transformer, a snubber circuit High efficiency can not be realized.

반면에, 본 발명의 PFC 컨버터는 인버터를 변압기의 1차측 후단에 위치시켜 사용하므로, 고내압의 스위치가 아닌 일반 스위치를 사용할 수 있고, 스너버 회로가 필요하지 않아서 높은 효율을 실현할 수가 있다. On the other hand, since the PFC converter of the present invention uses an inverter placed at the rear end of the primary side of a transformer, a general switch can be used instead of a high-voltage switch, and a high efficiency can be realized because a snubber circuit is not required.

다른 실시예에 따르면, 본 발명의 PFC 컨버터는 변압기의 1차측 스위치를 Back-to-Back(B2B) 구조로 구현하여 1차측에 브리지 다이오드를 사용하지 않을 수 있다. According to another embodiment, the PFC converter of the present invention may be implemented as a back-to-back (B2B) structure of the primary side switch of the transformer, so that the bridge diode may not be used on the primary side.

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 절연형 전압원 PFC 컨버터를 도시한 회로도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위치를 제어하는 회로를 도시한 도면이다. FIG. 1 is a circuit diagram showing an isolated voltage source PFC converter according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a circuit for controlling a switch according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 절연형 전압원 PFC 컨버터는 전단 회로(100), 변압기(102), 후단 회로(104), 변압기 제어부(110) 및 출력단(112)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the isolated voltage source PFC converter of the present embodiment may include a front end circuit 100, a transformer 102, a rear end circuit 104, a transformer control unit 110, and an output end 112.

전단 회로(100)는 변압기(102)의 1차측의 전단(전압원에 가까운 위치)에 위치하는 회로들을 의미하며, 캐패시터(C) 및 스위치들(M1 및 M2)을 포함할 수 있다. 전단 회로(100)의 입력원으로는 전압이 사용된다. The front-end circuit 100 refers to circuits located at the front end (near the voltage source) of the primary side of the transformer 102 and may include a capacitor C and switches M1 and M2. A voltage is used as the input source of the front-end circuit 100.

캐패시터(C)는 전압원과 연결되며, 스위치들(M1 및 M2)에 대하여 병렬로 연결된다. The capacitor C is connected to the voltage source and is connected in parallel to the switches M1 and M2.

스위치(M1)는 노드(n1), 즉 캐패시터(C)의 일단에 연결되고, 스위치(M2)는 노드(n1)을 기준으로 하여 스위치(M1)와 직렬로 연결되며 변압기(104)를 기준으로 하여 스위치(M1)와 병렬로 연결될 수 있다. The switch M1 is connected to the node n1, that is, to one end of the capacitor C, the switch M2 is connected in series with the switch M1 on the basis of the node n1, And may be connected in parallel with the switch M1.

일 실시예에 따르면, 스위치들(M1 및 M2)은 시비율을 가지고 고정 주파수로 동작할 수 있으며, 예를 들어 각기 50% 듀티비(Duty ratio)를 가지고 동작할 수 있다. 결과적으로, 입력 전류(iac)의 흐름 경로에 위치하는 회로들이 고주파로 동작할 수 있으며, 따라서 변압기(102)로 고주파 변압기를 사용할 수 있다. According to one embodiment, the switches Ml and M2 may operate at a fixed frequency with a duty ratio, for example, each with a 50% duty ratio. As a result, the circuits located in the flow path of the input current i ac can operate at high frequencies, and thus the high-frequency transformer can be used as the transformer 102.

또한, 스위치들(M1 및 M2)은 상보적으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 스위치(M1)가 온(ON)일 때 스위치(M2)는 오프(OFF)일 수 있고, 스위치(M1)가 오프일 때 스위치(M2)는 온일 수 있다. Also, the switches M1 and M2 can operate complementarily. For example, switch M2 may be off when switch M1 is on, and switch M2 may be on when switch M1 is off.

일 실시예에 따르면, 스위치들(M1 및 M2)은 도 1에 도시된 바와 같이 각기 Back-to-Back(B2B) 구조로 구현될 수 있으며, 그 결과 캐패시터(C) 전단에 브리지 다이오드로 이루어진 정류기를 사용하지 않을 수 있다. 즉, 변압기(102)의 1차측 스위치들(M1 및 M2)의 전단에 캐패시터(C)만 존재하는 Voltage-fed input 구조를 가질 수 있다. 1, each of the switches M1 and M2 may be implemented as a back-to-back (B2B) structure. As a result, a rectifier May not be used. That is, the transformer 102 may have a voltage-fed input structure in which only the capacitor C is present at the front ends of the primary-side switches M 1 and M 2 of the transformer 102.

변압기(102)의 1차측 일 단자는 스위치들(M1 및 M2) 사이의 노드(n2)에 연결되며, 1차측 타 단자는 인덕터(Lp)에 연결될 수 있다. 즉, 인덕터(Lp)가 변압기(102)의 1차측 후단(전압원으로부터 먼 위치)에 위치할 수 있다. One terminal of the primary side of the transformer 102 is connected to the node n2 between the switches M1 and M2, and the other terminal of the primary side can be connected to the inductor Lp. That is, the inductor Lp may be located at the rear end of the primary side of the transformer 102 (far from the voltage source).

일 실시예에 따르면, 변압기(102)는 변압기 제어부(110)에 의해 제어될 수 있다. According to one embodiment, the transformer 102 may be controlled by the transformer control 110.

변압기 제어부(110)는 변압기(102)의 2차측에 연결되며, 도 1에 도시된 바와 같이 Back-to-Back(B2B) 구조를 가지는 스위치(M5)로 이루어질 수 있다. 여기서, 스위치(M5)는 풀 브리지 다이오드의 전단에 연결된다. The transformer control unit 110 is connected to the secondary side of the transformer 102 and may include a switch M5 having a back-to-back (B2B) structure as shown in FIG. Here, the switch M5 is connected to the front end of the full bridge diode.

본 발명의 PFC 컨버터는 특히 스위치(M5)로 변압기(102)를 제어하는 구조를 사용한다. 결과적으로, 스위치(M5)가 온/오프됨에 따라 변압기(102)의 1차측 전압이 달라지게 된다. 따라서, 변압기(102)의 1차측에 흐르는 전류가 불연속 모드(Discontinuous mode, DCM)로 흐르게 된다. 이 경우, 입력 전류의 하모닉을 제어할 필요가 없게 되며, 즉 하모닉을 제어하기 위한 추가 회로가 필요치 않다. The PFC converter of the present invention uses a structure for controlling the transformer 102 with the switch M5 in particular. As a result, the voltage on the primary side of the transformer 102 changes as the switch M5 is turned on / off. Thus, the current flowing in the primary side of the transformer 102 flows into a discontinuous mode (DCM). In this case, it is not necessary to control the harmonic of the input current, i.e., no additional circuit for controlling the harmonic is required.

따라서, 스위치(M5)를 제어하는 스위치 제어부는 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이 하모닉을 제어하는 회로없이 충전을 제어하는 전압 제어기(200) 및 PWM 회로(204)만을 포함하여도 된다. Therefore, the switch control unit for controlling the switch M5 may include only the voltage controller 200 and the PWM circuit 204 for controlling charging without a circuit for controlling harmonics, as shown in Fig. 2A.

PWM 회로(204)는 전압 제어기(200)의 출력을 PWM 신호로 변환하여 스위치(M5)로 제공하며, 그 결과 스위치(M5)가 특정 주파수로 스위칭하게 된다. The PWM circuit 204 converts the output of the voltage controller 200 into a PWM signal and provides it to the switch M5 so that the switch M5 switches to a specific frequency.

일 실시예에 따르면, 상기 스위치 제어부는 파형 조절기(WAVESHAPER, 202)를 더 포함할 수 있다. 파형 조절기(202)는 전압 제어기(200)의 출력의 파형을 조절하여 입력 전압과 배터리 전압 정보로부터 입력 전류를 이상적인 정현파로 실현시키며, 그 결과 0.96 이상의 고역률을 실현할 수가 있다. According to one embodiment, the switch control may further include a wave adjuster 202. [ The waveform adjuster 202 adjusts the waveform of the output of the voltage controller 200 to realize the input current as an ideal sinusoidal wave from the input voltage and the battery voltage information. As a result, a high power factor of 0.96 or more can be realized.

후단 회로(104)는 변압기(102)의 1차측 후단에 위치하며, 인덕터(Lp) 및 복수의 스위치들(M3 및 M4)을 포함할 수 있다. The rear stage circuit 104 is located at the rear end of the primary side of the transformer 102 and may include an inductor Lp and a plurality of switches M3 and M4.

인덕터(Lp)의 일단은 변압기(102)의 1차측 타단자에 연결되며, 타단은 스위치들(M3 및 M4) 사이의 노드(n3)에 연결된다. One end of the inductor Lp is connected to the other terminal of the primary side of the transformer 102 and the other end is connected to the node n3 between the switches M3 and M4.

스위치들(M3 및 M4)은 시비율을 가지고 고정 주파수로 동작할 수 있으며, 예를 들어 각기 50% 듀티비를 가지고 동작할 수 있다. The switches M3 and M4 may operate at a fixed frequency with a duty ratio, for example, each with a 50% duty ratio.

일 실시예에 따르면, 스위치들(M3 및 M4)은 각기 Back-to-Back(B2B) 구조를 가질 수 있으며, 상보적으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 스위치(M3)가 온일 때 스위치(M4)는 오프일 수 있고, 스위치(M3)가 오프일 때 스위치(M4)는 온일 수 있다. According to one embodiment, the switches M3 and M4 may each have a Back-to-Back (B2B) structure and operate complementarily. For example, switch M4 may be off when switch M3 is on, and switch M4 may be on when switch M3 is off.

일 실시예에 따르면, 스위치들(M3 및 M4)은 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이 스위치들(M1 및 M2)과 상보적으로 동작할 수 있다. 이러한 상보적 동작인 인버터(212)에 의해 수행될 수 있다. According to one embodiment, the switches M3 and M4 may operate complementarily with the switches Ml and M2 as shown in Figure 2 (B). And can be performed by the inverter 212 which is this complementary operation.

출력단(112)은 풀 브리지 다이오드, 출력 캐패시터(예를 들어, 배터리) 및 부하(R0)로 이루어질 수 있다. The output stage 112 may comprise a full bridge diode, an output capacitor (e.g., a battery), and a load R 0 .

상기 풀 브리지 다이오드는 다이오드들(D1 내지 D4)로 이루어지며 정류 기능을 수행할 수 있다. 물론, 풀 브리지 다이오드 대신 하프 브리지 다이오드가 사용될 수도 있다. The full bridge diode is composed of diodes D1 to D4 and can perform a rectifying function. Of course, half bridge diodes may be used instead of full bridge diodes.

상기 출력 캐패시터 및 부하(R0)는 풀 브릿지 다이오드에 병렬로 연결된다.The output capacitor and the load (R 0 ) are connected in parallel to the full bridge diode.

정리하면, 본 실시예의 PFC 컨버터는 인덕터(Lp)를 변압기(102)의 1차측 후단에 위치시키고 스위치들(M1 및 M2)의 전단에는 캐패시터(C)만 존재하도록 구현한다. 결과적으로, 고내압의 스위치가 아닌 일반 스위치를 사용할 수 있고 높은 효율을 실현할 수가 있다. In summary, the PFC converter of the present embodiment is implemented such that the inductor Lp is positioned at the rear end of the primary side of the transformer 102 and only the capacitor C is present at the front end of the switches M1 and M2. As a result, it is possible to use a general switch, not a high-voltage switch, and achieve high efficiency.

한편, 도시하지는 않았지만 변압기(102)에 인가되는 전압의 DC 바이어스 성분을 제거하기 위하여 변압기(102)와 직렬로 DC-coupling 캐패시터를 추가할 수도 있다. 이 경우, 변압기(102)의 포화가 방지될 수 있다. Meanwhile, although not shown, a DC-coupling capacitor may be added in series with the transformer 102 to remove the DC bias component of the voltage applied to the transformer 102. In this case, saturation of the transformer 102 can be prevented.

이하, 이러한 구조를 가지는 PFC 컨버터의 동작을 첨부된 도면들을 참조하여 살펴보겠다. Hereinafter, the operation of the PFC converter having such a structure will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 전압의 양의 반주기 동안의 동작 파형을 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 파형에 따른 PFC 컨버터의 동작을 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 전압의 음의 반주기 동안의 동작 파형을 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 파형에 따른 PFC 컨버터의 동작을 도시한 도면이다. 도 7은 WAVESHAPER가 없을 때와 존재할 때의 입력 전류 첨두치와 AC 전류 파형을 도시한 도면이다. FIG. 3 is a view showing an operation waveform during a positive half period of an input voltage according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating operation of a PFC converter according to the waveform of FIG. FIG. 5 is a view showing an operation waveform during a negative half period of an input voltage according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram illustrating an operation of the PFC converter according to the waveform of FIG. 7 is a graph showing input current peak values and AC current waveforms when WAVESHAPER is absent and when WAVESHAPER is absent.

우선, 도 3 및 도 4를 참조하여 입력 전압의 양의 반주기 동안의 동작을 살펴보겠다. First, the operation of the positive half of the input voltage will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

모드 1(t0 ~ t1)에서, t0 시점에서 스위치들(M1 및 M3)이 턴-온되고, 스위치들(M2 및 M4)은 오프 상태를 유지한다. 또한, 스위치(M5)는 스위치들(M1 및 M3)의 활성화 시점에 맞춰서 동시에 턴-온된다. Mode 1 (t 0 ~ t 1) at the, in the switch t 0 point (M1 and M3) is turned on and the, switch (M2 and M4) maintains the OFF state. In addition, the switch M5 is turned on simultaneously with the activation timing of the switches M1 and M3.

결과적으로, 인덕터 전류(ip)가 스위치(M1), 변압기(102) 및 스위치(M3)를 경유하여 흐르게 된다. 이 때, 변압기(102)의 1차측 전압(Vp)은 0이 되며 인덕터 전류(ip)는 하기 수학식 1(입력 전류)에서 보여지는 같이 (Vin/Lr)의 기울기를 가지고 선형적으로 증가한다. 또한, 다이오드들(D1 내지 D4)이 비활성화되므로 출력 캐패시터에서 부하로 방전 동작만 일어나게 된다. As a result, the inductor current i p flows via the switch Ml, the transformer 102 and the switch M3. At this time, the primary side voltage Vp of the transformer 102 becomes zero and the inductor current i p has a slope of (V in / L r ) as shown in Equation 1 (input current) . Further, since the diodes D1 to D4 are deactivated, only discharge operation from the output capacitor to the load occurs.

Figure 112017012710384-pat00001
Figure 112017012710384-pat00001

모드 2(t1 ~ t2)에서, t1 시점에서 스위치들(M1 및 M3)이 온 상태를 유지하면서 스위치(M5)만 턴-오프된다. 결과적으로, 다이오드들(D1 및 D3)이 활성화되어 변압기(102)의 1차측 전압(Vp)으로 (V0/n)가 인가된다. 여기서, (V0/n)는 입력 전압보다 큰 전압이며, n은 권선비이다. 따라서, 인덕터 전류(ip)는 (Vin-V0/n)/Lr의 기울기를 가지고 선형적으로 감소하며, 이는 수학식 2의 입력 전류에 표현되어 있다. 이 때, 출력 캐패시터(배터리)는 충전 동작 및 방전 동작이 동시에 이루어진다. Mode 20,000 (t 1 ~ t 2) in, t in the first time switch (M1 and M3) on the switch (M5), while maintaining the state is turned off. As a result, the diodes (D1 and D3) 1-side voltage (Vp) of the active transformer (102) (V 0 / n ) is applied. Where (V 0 / n) is the voltage greater than the input voltage and n is the turns ratio. Thus, the inductor current (i p ) decreases linearly with a slope of (V in- V 0 / n) / L r , which is expressed in the input current of equation (2). At this time, the output capacitor (battery) is charged and discharged simultaneously.

Figure 112017012710384-pat00002
Figure 112017012710384-pat00002

모드 3(t2 ~ t3)에서, 모드 2에서 입력 전류(iin)가 0까지 떨어지면 모드 3이 시작되고 컨버터의 동작이 중지된다. In mode 3 (t 2 to t 3 ), mode 3 is started and the operation of the converter is stopped when the input current (i in ) falls to 0 in mode 2.

모드 4(t3 ~ t4)에서, t3 시점에서 스위치들(M2 및 M4)이 턴-온되고, 스위치들(M1 및 M3)은 턴-오프된다. 또한, 스위치(M5)는 스위치들(M2 및 M4)의 활성화 시점에 맞춰서 동시에 턴-온된다. Mode 4 (t 3 ~ t 4) from, the switches at the time t 3 (M2 and M4) is turned on, is turned on and the switches (M1 and M3) is turned off. In addition, the switch M5 is turned on simultaneously with the activation timing of the switches M2 and M4.

결과적으로, 인덕터 전류(ip)가 스위치(M4), 변압기(102) 및 스위치(M2)를 경유하여 흐르게 된다. 이 때, 변압기(102)의 1차측 전압(Vp)은 0이 되며 인덕터 전류(ip)는 수학식 1에서 보여지는 바와 같이 (Vin/Lr)의 기울기를 가지고 선형적으로 감소한다. 또한, 다이오드들(D1 내지 D4)이 비활성화되므로 배터리로는 전류가 흐르지 않는다. As a result, the inductor current i p flows via the switch M4, the transformer 102 and the switch M2. At this time, the primary side voltage Vp of the transformer 102 becomes zero and the inductor current i p linearly decreases with a slope of (V in / L r ) as shown in Equation (1). Further, since the diodes D1 to D4 are inactivated, no current flows through the battery.

모드 5(t4 ~ t5)에서, t4 시점에서 스위치들(M2 및 M4)이 온 상태를 유지하면서 스위치(M5)만 턴-오프된다. 결과적으로, 다이오드들(D2 및 D4)이 활성화되어 변압기(102)의 1차측 전압(Vp)으로 -(V0/n)가 인가된다. 여기서, (V0/n)는 입력 전압보다 큰 전압이다. 따라서, 인덕터 전류(ip)는 (Vin-V0/n)/Lr의 기울기를 가지고 선형적으로 증가하며, 이는 수학식 2의 입력 전류에 표현되어 있다. 이 때, 출력 캐패시터, 즉 배터리는 충전 동작과 방전 동작이 동시에 이루어진다. Mode 5 (t 4 ~ t 5) only in, the switch t 4 at the time switch (M5) and (M2 and M4) maintains the on state is turned off. As a result, diodes D2 and D4 are activated and - (V 0 / n) is applied to the primary side voltage Vp of the transformer 102. Where (V 0 / n) is a voltage greater than the input voltage. Therefore, the inductor current (i p ) linearly increases with a slope of (V in -V 0 / n) / L r , which is expressed in the input current of Equation (2). At this time, the output capacitor, that is, the battery, simultaneously performs the charging operation and the discharging operation.

모드 6(t5 ~ t6)에서, 모드 5에서 입력 전류(iin)가 0까지 상승하면 모드 6이 시작되고 컨버터의 동작이 중지된다. In mode 6 (t 5 to t 6 ), mode 6 starts when the input current (i in ) rises to zero in mode 5 and the operation of the converter is stopped.

다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하여 입력 전압의 음의 반주기 동안의 동작을 살펴보겠다. Next, the operation of the input voltage during the negative half period will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

모드 1(t0 ~ t1)에서, t0 시점에서 스위치들(M1 및 M3)이 턴-온되고, 스위치들(M2 및 M4)은 오프 상태를 유지한다. 또한, 스위치(M5)는 스위치들(M1 및 M3)의 활성화 시점에 맞춰서 동시에 턴-온된다. Mode 1 (t 0 ~ t 1) at the, in the switch t 0 point (M1 and M3) is turned on and the, switch (M2 and M4) maintains the OFF state. In addition, the switch M5 is turned on simultaneously with the activation timing of the switches M1 and M3.

결과적으로, 인덕터 전류(ip)가 스위치(M3), 변압기(102) 및 스위치(M1)를 경유하여 흐르게 된다. 이 때, 변압기(102)의 1차측 전압(Vp)은 0이 되며 인덕터 전류(ip)는 수학식 1(입력 전류)에서 보여지는 같이 (Vin/Lr)의 기울기를 가지고 선형적으로 증가한다. 또한, 다이오드들(D1 내지 D4)이 비활성화되므로 출력 캐패시터에서 부하로 방전 동작만 일어나게 된다. As a result, the inductor current i p flows via the switch M3, the transformer 102 and the switch M1. At this time, the primary side voltage Vp of the transformer 102 becomes zero and the inductor current i p is linearly proportional to the slope of (V in / L r ) as shown in Equation 1 (input current) . Further, since the diodes D1 to D4 are deactivated, only discharge operation from the output capacitor to the load occurs.

모드 2(t1 ~ t2)에서, t1 시점에서 스위치들(M1 및 M3)이 온 상태를 유지하면서 스위치(M5)만 턴-오프된다. 결과적으로, 다이오드들(D2 및 D4)이 활성화되어 변압기(102)의 1차측 전압(Vp)으로 -(V0/n)가 인가된다. 여기서, (V0/n)는 입력 전압보다 큰 전압이다. 따라서, 인덕터 전류(ip)는 (Vin-V0/n)/Lr의 기울기를 가지고 선형적으로 감소하며, 이는 수학식 2의 입력 전류에 표현되어 있다. 이 때, 출력 캐패시터(배터리)는 충전 동작 및 방전 동작이 동시에 이루어진다. Mode 20,000 (t 1 ~ t 2) in, t in the first time switch (M1 and M3) on the switch (M5), while maintaining the state is turned off. As a result, diodes D2 and D4 are activated and - (V 0 / n) is applied to the primary side voltage Vp of the transformer 102. Where (V 0 / n) is a voltage greater than the input voltage. Thus, the inductor current (i p ) decreases linearly with a slope of (V in- V 0 / n) / L r , which is expressed in the input current of equation (2). At this time, the output capacitor (battery) is charged and discharged simultaneously.

모드 3(t2 ~ t3)에서, 모드 2에서 입력 전류(iin)가 0까지 상승하면 모드 3이 시작되고 컨버터의 동작이 중지된다. In mode 3 (t 2 to t 3 ), mode 3 starts when the input current (i in ) rises to 0 in mode 2 and the operation of the converter is stopped.

모드 4(t3 ~ t4)에서, t3 시점에서 스위치들(M2 및 M4)이 턴-온되고, 스위치들(M1 및 M3)은 턴-오프된다. 또한, 스위치(M5)는 스위치들(M2 및 M4)의 활성화 시점에 맞춰서 동시에 턴-온된다. Mode 4 (t 3 ~ t 4) from, the switches at the time t 3 (M2 and M4) is turned on, is turned on and the switches (M1 and M3) is turned off. In addition, the switch M5 is turned on simultaneously with the activation timing of the switches M2 and M4.

결과적으로, 인덕터 전류(ip)가 스위치(M2), 변압기(102) 및 스위치(M4)를 경유하여 흐르게 된다. 이 때, 변압기(102)의 1차측 전압(Vp)은 0이 되며 인덕터 전류(ip)는 수학식 1에서 보여지는 바와 같이 (Vin/Lr)의 기울기를 가지고 선형적으로 감소한다. 또한, 다이오드들(D1 내지 D4)이 비활성화되므로 배터리로는 전류가 흐르지 않는다. As a result, the inductor current i p flows via the switch M2, the transformer 102 and the switch M4. At this time, the primary side voltage Vp of the transformer 102 becomes zero and the inductor current i p linearly decreases with a slope of (V in / L r ) as shown in Equation (1). Further, since the diodes D1 to D4 are inactivated, no current flows through the battery.

모드 5(t4 ~ t5)에서, t4 시점에서 스위치들(M2 및 M4)이 온 상태를 유지하면서 스위치(M5)만 턴-오프된다. 결과적으로, 다이오드들(D1 및 D3)이 활성화되어 변압기(102)의 1차측 전압(Vp)으로 (V0/n)가 인가된다. 여기서, (V0/n)는 입력 전압보다 큰 전압이다. 따라서, 인덕터 전류(ip)는 (Vin-V0/n)/Lr의 기울기를 가지고 선형적으로 증가하며, 이는 수학식 2의 입력 전류에 표현되어 있다. 이 때, 출력 캐패시터, 즉 배터리는 충전 동작과 방전 동작이 동시에 이루어진다. Mode 5 (t 4 ~ t 5) only in, the switch t 4 at the time switch (M5) and (M2 and M4) maintains the on state is turned off. As a result, the diodes (D1 and D3) 1-side voltage (Vp) of the active transformer (102) (V 0 / n ) is applied. Where (V 0 / n) is a voltage greater than the input voltage. Therefore, the inductor current (i p ) linearly increases with a slope of (V in -V 0 / n) / L r , which is expressed in the input current of Equation (2). At this time, the output capacitor, that is, the battery, simultaneously performs the charging operation and the discharging operation.

모드 6(t5 ~ t6)에서, 모드 5에서 입력 전류(iin)가 0까지 상승하면 모드 6이 시작되고 컨버터의 동작이 중지된다. In mode 6 (t 5 to t 6 ), mode 6 starts when the input current (i in ) rises to zero in mode 5 and the operation of the converter is stopped.

다음으로, 파형 조절기(WAVESHAPER)가 없을 때와 존재할 때의 AC 전류의 파형을 살펴보겠다. Next, let's look at the waveform of the AC current when there is no WAVESHAPER and when it is present.

파형 조절기가 없는 경우, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 입력 전류(iin)의 첨두치가 입력 전압을 추종하지만 AC 전류(iac)는 왜곡된다. In the absence of the waveform adjuster, the peak value of the input current i in follows the input voltage as shown in FIG. 7 (a), but the AC current i ac is distorted.

반면에, 파형 조절기를 사용하는 경우, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 입력 전류(iin)의 첨두치가 왜곡되지만 AC 전류(iac)는 왜곡없는 정현파를 형성할 수 있다. 입력 전류(iin)를 이상적인 정현파로 형성하기 위한 듀티비는 하기 수학식 3과 같다. On the other hand, when the waveform adjuster is used, the peak value of the input current i in is distorted as shown in FIG. 7 (b), but the AC current i ac can form a sinusoidal wave without distortion. The duty ratio for forming the input current i in as an ideal sinusoidal wave is expressed by Equation (3).

Figure 112017012710384-pat00003
Figure 112017012710384-pat00003

수학식 3에서 보여지는 바와 같이, PWM을 통해 발생하는 최종 듀티비는 부하 조건에 따른 항 D0와 입력 전압과 배터리 전압을 이용한 Waveshaping항의 곱으로 표현된다. As shown in Equation (3), the final duty ratio generated through PWM is represented by the product of the term D 0 according to the load condition and the term Waveshaping using the input voltage and the battery voltage.

도 8은 모의 실험 결과로서 PFC 컨버터의 입력 전류, 인덕터 전류 및 출력 전압 파형을 도시한 도면이고, 도 9는모의 실험 결과로서 입력 전압 양의 반주기에서의 스위칭 파형(a)과 음의 반주기에서의 스위칭 파형(b)을 도시한 도면이다. 여기서, Lr를 25μH로 하고, 변압기(102)의 권선비를 1:1.1로 하였다. 도 8 및 도 9에서 보여지는 바와 같이, 입력 전류(iin)는 이상적인 정현파를 가짐을 확인할 수 있다. FIG. 8 is a graph showing input current, inductor current, and output voltage waveform of the PFC converter as simulation results. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the switching waveform (a) and the half- And a switching waveform (b). Here, L r was set to 25 μH, and the turns ratio of the transformer 102 was set to 1: 1.1. As shown in Figs. 8 and 9, it can be confirmed that the input current (i in ) has an ideal sinusoidal wave.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 절연형 전압원 PFC 컨버터를 도시한 회로도이다. 10 is a circuit diagram showing an isolated voltage source PFC converter according to a second embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 실시예의 PFC 컨버터는 전단 회로(1000), 변압기(1002), 후단 회로(1004) 및 변압기 제어부 및 출력단(1010)을 포함한다. 10, the PFC converter of the present embodiment includes a front end circuit 1000, a transformer 1002, a rear end circuit 1004, and a transformer control unit and an output stage 1010.

제 1 실시예에서와 달리, 후단 회로(1004)는 스위치들이 아닌 캐패시터들(C1 및 C2)로 구성되어 있다. 여기서, 캐패시터들(C1 및 C2)은 인덕터(Lp)의 일단, 즉 노드(n3)에 병렬로 연결된다. Unlike in the first embodiment, the trailing circuit 1004 is composed of capacitors C1 and C2, not switches. Here, the capacitors C1 and C2 are connected in parallel to one end of the inductor Lp, that is, the node n3.

또한, 출력단은 풀 브리지 다이오드가 아닌 하프 브리지 다이오드를 사용한다. In addition, the output stage uses a half bridge diode rather than a full bridge diode.

나머지 회로들은 제 1 실시예에서와 유사하므로, 설명을 생략한다. The remaining circuits are similar to those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

한편, 입력 전류(iin)를 이상적인 정현파로 형성하기 위한 듀티비는 하기 수학식 4와 같다. On the other hand, the duty ratio for forming the input current i in as an ideal sinusoidal wave is expressed by Equation (4).

Figure 112017012710384-pat00004
Figure 112017012710384-pat00004

도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 절연형 전압원 PFC 컨버터를 도시한 회로도이고, 도 12는 도 11의 파형을 도시한 도면이다. FIG. 11 is a circuit diagram showing an isolated voltage source PFC converter according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a diagram showing the waveform of FIG.

각 상의 변압기의 1차측 회로 구조는 도 1에서와 동일하다. 다만, 변압기의 2차측 회로 구조에서, 출력단들(1210, 1212 및 1214)이 상호 연결되어 있다. 즉, 각 상들의 2차측 회로가 공통으로 사용된다. The primary circuit structure of each phase transformer is the same as in Fig. However, in the secondary circuit structure of the transformer, the output stages 1210, 1212, and 1214 are interconnected. That is, the secondary circuits of the phases are commonly used.

구체적으로는, 풀 브리지 다이오드의 출력단들이 상호 연결되어 있다. 이 경우에는, 출력 캐패시터(배터리, CO) 및 부하(RO)가 공통적으로 사용될 수 있다. 즉, 3상 중 특정 상의 풀 브리지 다이오드의 출력단에만 출력 캐패시터(배터리, CO) 및 부하(RO)가 형성되고, 나머지 상들의 풀 브리지 다이오드의 출력단에는 출력 캐패시터(배터리, CO) 및 부하(RO)가 별도로 형성되지 않고 특정 상의 출력 캐패시터(배터리, CO) 및 부하(RO)를 사용한다. Specifically, the output terminals of the full bridge diodes are interconnected. In this case, the output capacitor (battery, C0 ) and the load ( Ro ) can be commonly used. That is, the three-phase of the and only the output of the particular full-bridge diode on the formation of the output capacitor (battery, C O) and a load (R O), the output capacitor (battery, C O) output terminal of the full-bridge diode of the other phase and the load (R O ) is not formed separately but uses a specific phase output capacitor (battery, C O ) and load (R O ).

물론, 각 상별로 출력단들을 독립적으로 형성할 수도 있지만, PFC 컨버터의 사이즈가 증가될 수밖에 없다. Of course, the output stages can be formed independently for each phase, but the size of the PFC converter can not but be increased.

반면에, 각 상들의 변압기의 2차측 회로들을 공통으로 사용하면, 출력 캐패시터(CO)의 리플(Ripple) 주파수가 6배의 라인 주파수가 되어 출력 캐패시터(CO)를 작게 설계할 수 있다. 따라서, 출력 캐패시터(CO)가 클 필요가 없으므로, 필름 캐패시터의 사용이 가능하여지며, 그 결과 PFC 컨버터의 수명이 늘어날 수 있어서 상기 PFC 컨버터가 자동차용 대용량 충전기에 적합하게 사용될 수 있다. On the other hand, the use of the secondary circuit of the transformer of respective phases in common, the ripple (Ripple) the frequency of the output capacitor (C O) is the line frequency of six times can be designed smaller output capacitor (C O). Therefore, since the output capacitor C O does not need to be large, the use of the film capacitor becomes possible, and as a result, the lifetime of the PFC converter can be increased, so that the PFC converter can be suitably used for an automobile high capacity charger.

한편, 모의 실험에서는 출력 캐패시터(CO)를 50㎌으로 사용하였고 용량을 11㎾로 진행하였으며, 결과 파형은 도 12에 보여진다. On the other hand, in the simulation, the output capacitor (C O ) was used at 50 kV and the capacity was 11 kW, and the resultant waveform is shown in FIG.

한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.On the other hand, the components of the above-described embodiment can be easily grasped from a process viewpoint. That is, each component can be identified as a respective process. Further, the process of the above-described embodiment can be easily grasped from the viewpoint of the components of the apparatus.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Should be regarded as belonging to the following claims.

100 : 전단 회로 102 : 변압기
104 : 후단 회로 110 : 변압기 제어부
112 : 출력단 200 : 전압 제어기
202 : 파형 조절기 204 : PWM 회로
210 : 고정 주파수 듀티 생성기
100: Shear circuit 102: Transformer
104: rear stage circuit 110: transformer control section
112: output stage 200: voltage controller
202: Waveform controller 204: PWM circuit
210: Fixed frequency duty generator

Claims (14)

변압기;
상기 변압기의 1차측 전단에 사용되는 전단 회로; 및
상기 변압기의 1차측 후단에 사용되는 후단 회로를 포함하며,
상기 전단 회로는,
캐패시터; 및
상기 캐패시터와 병렬로 연결된 제 1 스위치 및 제 2 스위치를 포함하고,
상기 후단 회로는,
상기 변압기의 1차측의 타단자에 연결된 인덕터; 및
제 3 스위치 및 제 4 스위치를 포함하되,
상기 전단 회로는 인덕터를 포함하지 않고 상기 후단 회로는 상기 인덕터를 사용하고, 상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치 사이의 노드는 상기 변압기의 1차측의 일 단자에 연결되며, 상기 전단 회로는 인덕터를 포함하지 않고 상기 후단 회로는 인덕터를 사용하고, 상기 제 1 스위치 또는 상기 제 2 스위치는 스위치들이 직렬로 연결된 Back-to-Back 구조를 가지며, 상기 전단 회로는 브리지 다이오드로 이루어진 정류기를 사용하지 않으며, 상기 제 3 스위치와 상기 제 4 스위치 사이의 노드는 상기 인덕터의 일단에 연결되며, 상기 제 1 스위치와 상기 제 3 스위치는 동일하게 동작하고, 상기 제 2 스위치와 상기 제 4 스위치가 동일하게 동작하며, 상기 제 3 스위치 또는 상기 제 4 스위치는 스위치들이 직렬로 연결된 Back-to-Back 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 역률 개선 컨버터.
Transformers;
A front end circuit used at the front end of the primary side of the transformer; And
And a rear stage circuit used at a rear stage of the primary side of the transformer,
Wherein the front-
A capacitor; And
And a first switch and a second switch connected in parallel with the capacitor,
The above-
An inductor connected to the other terminal of the primary side of the transformer; And
A third switch, and a fourth switch,
Wherein the front stage circuit does not include an inductor and the rear stage circuit uses the inductor and a node between the first and second switches is connected to a terminal of the primary side of the transformer, And the first switch or the second switch has a back-to-back structure in which the switches are connected in series, and the front-end circuit does not use a rectifier composed of a bridge diode, A node between the third switch and the fourth switch is connected to one end of the inductor, the first switch and the third switch operate in the same manner, and the second switch and the fourth switch operate in the same manner , And the third switch or the fourth switch has a back-to-back structure in which switches are connected in series Power Factor Correction Converter.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 변압기의 2차측에 연결된 변압기 제어부;
상기 변압기 제어부에 연결된 브리지 다이오드를 포함하되,
상기 변압기 제어부는 제 5 스위치로서 상기 변압기의 동작을 제어하고, 상기 제 5 스위치는 고정 주파수로 동작하며, 상기 제 5 스위치가 고정 주파수로 동작함에 따라 상기 변압기의 1차측에 흐르는 전류가 불연속 모드(Discontinuous mode, DCM)로 동작하는 것을 특징으로 하는 역률 개선 컨버터.
The method according to claim 1,
A transformer control unit connected to a secondary side of the transformer;
And a bridge diode coupled to the transformer control,
Wherein the transformer control unit controls the operation of the transformer as a fifth switch, the fifth switch operates at a fixed frequency, and the current flowing in the primary side of the transformer as the fifth switch operates at a fixed frequency is in a discontinuous mode Discontinuous mode, DCM).
제5항에 있어서,
상기 변압기 제어부를 제어하며, 전압 제어기 및 PWM 회로를 가지는 스위치 제어부를 더 포함하되,
상기 PWM 회로는 상기 전압 제어기의 출력을 PWM 신호로 변환하여 상기 제 5 스위치의 제어 신호로 출력시키는 것을 특징으로 하는 역률 개선 컨버터.
6. The method of claim 5,
Further comprising a switch control unit controlling the transformer control unit and having a voltage controller and a PWM circuit,
Wherein the PWM circuit converts an output of the voltage controller into a PWM signal and outputs the PWM signal as a control signal of the fifth switch.
제6항에 있어서, 상기 스위치 제어부는,
파형 조절기(WAVESHAPER)를 더 포함하되,
상기 파형 조절기는 상기 전압 제어기의 출력의 파형을 조절하는 것을 특징으로 하는 역률 개선 컨버터.
7. The apparatus of claim 6,
Further comprising a wave adjuster (WAVESHAPER)
Wherein the waveform adjuster adjusts the waveform of the output of the voltage controller.
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