KR20150076267A - Charging converter - Google Patents

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이우영
양진영
김종필
성현욱
장희숭
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현대자동차주식회사
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Abstract

A charging converter according to an embodiment of the present invention includes: a rectifier circuit which rectifies an alternating current input; a PFC converter connected to output of the rectifier circuit; a boost converter which receives a first output voltage of the PFC and generates a second output voltage; and a DC-DC converter which receives the second output voltage and generates a third output voltage. The boost converter generates the second output voltage according to the third output voltage.

Description

충전용 컨버터{CHARGING CONVERTER}CHARGING CONVERTER

실시 예는 충전용 컨버터에 관한 것이다. An embodiment relates to a charging converter.

최근 수요가 급증한 플러그인 하이브리드 및 전기차 개발관련 AC-DC 고전압 배터리을 충전하기 위한 충전용 컨버터는 필수부품이다. Charging converters for charging plug-in hybrids and electric car-related AC-DC high-voltage batteries are an essential component in recent years.

충전용 컨버터는 역률 개선을 위한 AC-DC 컨버터인PFC(Power Factor Correction) 부스트 컨버터(Boost Converter)(이하, PFC 컨버터)와 PFC 컨버터에서 DC로 만들어진 전압을 배터리 충전전압으로 바꿔주는 절연형 DC-DC컨버터로 구성되어 있다. The charging converter is composed of a PFC (Power Factor Correction) boost converter (PFC converter), an AC-DC converter for improving the power factor, and an insulated DC- DC converter.

기존의 충전용 컨버터의 경우는PFC 컨버터의출력전압 즉, DC-DC컨버터 인가 전압이 일정하도록 제어하는 방식을 사용한다. 절연형 DC-DC컨버터는 Full bridge, Phase shift full bridge, Half bridge 중 어느 하나의 토폴로지로 구현된다.In the case of a conventional charging converter, the output voltage of the PFC converter, that is, the DC-DC converter applied voltage is controlled to be constant. The isolated DC-DC converter is implemented with either a full bridge, a phase shift full bridge, or a half bridge.

그런데, 위 토폴로지 방식에서 고효율을 유지하기 위해서는 전력을 전달하는 스위칭 소자의 Duty를 최대한으로 사용해야 한다. PFC 컨버터의 출력전압을 일정하게 유지하는 조건에서, DC-DC 컨버터의 Duty를 최대한으로 사용할 수 없다.However, in order to maintain high efficiency in the above-mentioned topology, the duty of the switching element that transfers electric power should be maximized. Under the condition that the output voltage of the PFC converter is kept constant, the duty of the DC-DC converter can not be used as much as possible.

예를 들어, 배터리 충전 전압이 낮을 경우 DC-DC컨버터의 Duty는 작아진다.For example, when the battery charge voltage is low, the duty of the DC-DC converter is small.

따라서, 충전용 컨버터의 효율이 낮아지는 단점이 있다. Therefore, there is a drawback that the efficiency of the charging converter is lowered.

효율을 개선할 수 있는 충전용 컨버터를 제공하고자 한다.And to provide a charging converter capable of improving efficiency.

실시 예에 따른 충전용 컨버터는, 교류 입력을 정류하는 정류 회로, 상기 정류 회로의 출력에 연결되어 있는 PFC 컨버터, 상기 PFC의 제1 출력 전압을 입력 받고, 제2 출력 전압을 생성하는 부스트 컨버터, 및 상기 제2 출력 전압을 입력받고 제3 출력 전압을 생성하는 DC-DC 컨버터를 포함한다. 상기 상기 부스트 컨버터는, 상기 제3 출력 전압에 따라 상기 제2 출력 전압을 생성한다.A charging converter according to an embodiment includes a rectifying circuit for rectifying an AC input, a PFC converter connected to an output of the rectifying circuit, a boost converter for receiving a first output voltage of the PFC and generating a second output voltage, And a DC-DC converter that receives the second output voltage and generates a third output voltage. The boost converter generates the second output voltage in accordance with the third output voltage.

상기 부스트 컨버터는, 상기 DC-DC 컨버터의 듀티가 최대한으로 사용되기 위해서 상기 DC-DC 컨버터에 입력되어야 하는 레벨로 상기 제2 출력 전압을 생성한다.The boost converter generates the second output voltage to a level that must be input to the DC-DC converter in order to maximize the duty of the DC-DC converter.

상기 충전용 컨버터는, 상기 제3 출력 전압에 따른 피드백 전압을 생성하여 상기 부스트 컨버터로 전달하는 피드백 회로를 더 포함한다.The charging converter further includes a feedback circuit for generating and transmitting a feedback voltage according to the third output voltage to the boost converter.

상기 부스트 컨버터는, 상기 제1 출력 전압에 연결되어 있는 일단을 포함하는 인덕터, 및 상기 인덕터의 타단에 연결되어 있는 전력 스위치를 포함하고, 상기 피드백 전압에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 전압을 생성한다.Wherein the boost converter includes an inductor including one end connected to the first output voltage and a power switch connected to the other end of the inductor, wherein the boost converter includes a gate for controlling the switching operation of the power switch in accordance with the feedback voltage, Voltage is generated.

상기 부스트 컨버터는, 상기 피드백 전압에 따라 상기 게이트 전압을 생성하는 PWM 제어부를 더 포함한다.The boost converter further includes a PWM control section for generating the gate voltage in accordance with the feedback voltage.

상기 제3 출력 전압이 증가하는 경우, 상기 PWM 제어부는, 상기 제2 출력 전압을 증가시키기 위해 전력 스위치의 게이트에 인가되는 펄스의 폭을 증가시킨다.When the third output voltage increases, the PWM control unit increases the width of the pulse applied to the gate of the power switch to increase the second output voltage.

상기 제2 출력 전압은 상기 제1 출력 전압 보다 항상 높은 전압이고, 상기 제2 출력 전압이 증가되면, 상기 제1 출력 전압에서 상기 제2 출력 전압으로 증가하는 정도가 증가한다. The second output voltage is always higher than the first output voltage, and when the second output voltage is increased, the degree of increase from the first output voltage to the second output voltage increases.

DC-DC 컨버터의 스위치 Duty가 제 3 출력전압 변동에 관계없이 항상 최대치를 사용하므로, 충전용 컨버터의 효율이 고효율로 유지된다. 또한, 부스트 컨버터 추가로 제 2 출력전압이 높아짐에 따라 DC-DC 컨버터의 변압기 턴 비(2차턴/1차턴)가 감소되고, 이는 변압기 1차측 전류의 감소를 야기한다. 따라서 스위치의 전도 손실이 감소하여 병렬로 연결되어 있는 복수의 스위치 개수를 감소시킬 수 있어 원가절감 효과를 제공한다.Since the switch duty of the DC-DC converter always uses the maximum value regardless of the third output voltage variation, the efficiency of the charging converter is maintained at high efficiency. In addition, as the second output voltage increases with the addition of the boost converter, the transformer turn ratio (second-order / first-order) of the DC-DC converter is reduced, which causes a reduction in the transformer primary current. Therefore, the conduction loss of the switch is reduced, and the number of the plurality of switches connected in parallel can be reduced, thereby providing a cost saving effect.

도 1은 실시 예에 따른 충전용 컨버터를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a charging converter according to an embodiment.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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. Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

실시 예에 따른 충전용 컨버터는, PFC 컨버터의 출력단에 연결된 부스트 컨버터를 더 포함하여, 배터리 충전 전압과 관계없이 DC-DC 컨버터의 듀티를 최대한으로 사용할 수 있는 조건을 제공한다.The charging converter according to the embodiment further includes a boost converter connected to the output terminal of the PFC converter to provide a condition for maximizing the duty of the DC-DC converter regardless of the battery charging voltage.

즉, PFC 컨버터의 출력단에 연결된 부스트 컨버터에 의해 DC-DC 컨버터에 인가되는 전압이 조절되고, DC-DC 컨버터가 항상 최대 Duty에 따라 동작하도록 제어된다.That is, the voltage applied to the DC-DC converter is controlled by the boost converter connected to the output terminal of the PFC converter, and the DC-DC converter is always controlled to operate in accordance with the maximum duty.

그러면, 충전용 컨버터의 출력전압 변동과 관계없이 기존대비 효율이 고효율로 유지된다.Then, efficiency is maintained at high efficiency regardless of the output voltage fluctuation of the charging converter.

또한, 부스트 컨버터 추가로 DC-DC 컨버터에 인가되는 전압이 증가하여, 변압기 턴 비를 예를 들어, 기존 1:1.1~1.5에서 1:0.6~0.8으로 변경시킬 수 있어, 1차측에 위치한 스위치에 흐르는 전류가 충전용 컨버터에 연결된 배터리 전압에 따라 약 35~50% 감소한다. 그러면, 스위치의 전도 손실을 약 35%~75% 감소시킬 수 있다. 즉, 최대 듀티에 의한 효율 증대와 함께 스위치의 전도 손실을 감소시켜, 추가적인 효율을 증대 효과를 얻을 수 있다. In addition, since the voltage applied to the DC-DC converter increases due to the addition of the boost converter, the transformer turn ratio can be changed from 1: 0.6 to 0.8, for example, from 1: 1.1 to 1.5. The flowing current is reduced by about 35 to 50% depending on the battery voltage connected to the charging converter. Then, the conduction loss of the switch can be reduced by about 35% to 75%. That is, the conduction loss of the switch is reduced along with the increase of the efficiency due to the maximum duty, so that the additional efficiency can be increased.

또한, 스위치에 흐르는 전류가 감소하므로, 병렬로 연결되어 있는 복수의 스위치 개수를 감소시킬 수 있어 원가절감 효과도 얻을 수 있다.In addition, since the current flowing through the switch is reduced, the number of the plurality of switches connected in parallel can be reduced, and the cost saving effect can be obtained.

도 1은 실시 예에 따른 충전용 컨버터를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a charging converter according to an embodiment.

도 1에 도시된 바와 같이, 충전용 컨버터(10)는 정류 회로(BD), PFC 컨버터(1), 부스트 컨버터(2), DC-DC 컨버터(3), 및 피드백 회로(41)를 포함하고, 고전압 배터리(4)에 연결되어 있다.1, the charging converter 10 includes a rectifier circuit BD, a PFC converter 1, a boost converter 2, a DC-DC converter 3, and a feedback circuit 41 , And is connected to the high-voltage battery (4).

정류 회로(BD)는 풀-브릿지 다이오드로 구현되어 있으며, 교류 입력(VAC)에 연결되어 있는 4 개의 다이오드(D1-D4)를 포함한다.The rectifier circuit BD is implemented as a full-bridge diode and includes four diodes D1-D4 connected to an AC input VAC.

PFC 컨버터(1)는 정류 회로(BD)를 통해 입력되는 입력 전압(Vin) 및 입력 전류(Iin)의 위상을 일치시켜 역률을 개선한다. 실시 예에서는 부스트 컨버터로 PFC 컨버터(1)가 구현되어 있으나 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.The PFC converter 1 improves the power factor by matching the phases of the input voltage Vin and the input current Iin input through the rectifier circuit BD. In the embodiment, the PFC converter 1 is implemented as the boost converter, but the embodiment is not limited thereto.

PFC 컨버터(1)는 인덕터(11), PFC 스위치(12), 다이오드(13), 및 커패시터(14)를 포함한다.The PFC converter 1 includes an inductor 11, a PFC switch 12, a diode 13, and a capacitor 14.

PFC 스위치(12)의 게이트에는 게이트 전압(VG1)이 공급되고, 게이트 전압(VG1)에 따라 PFC 스위치(12)의 스위칭 동작이 제어된다. PFC 컨버터(1)는 입력 전압(Vin) 및 입력 전류(Iin)의 위상이 가까워지도록 스위칭 동작을 제어한다.The gate of the PFC switch 12 is supplied with a gate voltage VG1 and the switching operation of the PFC switch 12 is controlled in accordance with the gate voltage VG1. The PFC converter 1 controls the switching operation so that the phases of the input voltage Vin and the input current Iin are close to each other.

인덕터(11)의 일단에는 입력 전압(Vin)이 연결되어 있고, 인덕터(11)의 타단은 PFC 스위치(12)의 드레인 및 다이오드(13)의 애노드가 연결되어 있다. 다이오드(13)의 캐소드는 커패시터(C14)의 일 전극에 연결되어 있고, 커패시터(14)의 타전극은1차측 그라운드를 통해 정류 회로(BD)에 연결되어 있다. The input voltage Vin is connected to one end of the inductor 11 and the drain of the PFC switch 12 and the anode of the diode 13 are connected to the other end of the inductor 11. The cathode of the diode 13 is connected to one electrode of the capacitor C14 and the other electrode of the capacitor 14 is connected to the rectification circuit BD via the primary ground.

PFC 스위치(12)의 턴 온 기간 동안 인덕터(11)을 통해 흐르는 전류가 증가하고, 인덕터(11)에 에너지가 저장된다. 이 때, 다이오드(13)는 비도통 상태이다.The current flowing through the inductor 11 increases during the turn-on period of the PFC switch 12, and energy is stored in the inductor 11. At this time, the diode 13 is in a non-conductive state.

PFC 스위치(12)가 턴 오프 되면, 인덕터(11)에 저장된 에너지가 사라질 때까지 인덕터(11)에 전류가 감소하면서 흐른다. 이 때, 다이오드(13)는 도통 상태이다.When the PFC switch 12 is turned off, the current in the inductor 11 flows downward until the energy stored in the inductor 11 disappears. At this time, the diode 13 is in the conduction state.

다이오드(13)을 통해 공급되는 전류는 커패시터(14)를 충전시켜 PFC 컨버터(1)의 출력 전압(Vout1)이 생성된다. PFC 컨버터(1)는 출력 전압(Vout1)이 일정하게 유지되도록 PFC 스위치(12)의 스위칭 동작을 제어한다.The current supplied through the diode 13 charges the capacitor 14 to generate the output voltage Vout1 of the PFC converter 1. [ The PFC converter 1 controls the switching operation of the PFC switch 12 so that the output voltage Voutl is kept constant.

부스트 컨버터(2)는 PFC 컨버터(1)의 출력단에 연결되어, 출력 전압(Vout1)을 입력 받고, 출력 전압(Vout3)에 따라 출력 전압(Vout2)을 생성한다. 예를 들어, 부스트 컨버터(2)는 DC-DC 컨버터(3)의 듀티가 최대한으로 사용되기 위해서 DC-DC 컨버터(3)에 입력되어야 하는 레벨의 출력 전압(Vout2)을 생성한다. The boost converter 2 is connected to the output terminal of the PFC converter 1 and receives the output voltage Vout1 and generates the output voltage Vout2 in accordance with the output voltage Vout3. For example, the boost converter 2 generates an output voltage Vout2 of a level that should be input to the DC-DC converter 3 in order that the duty of the DC-DC converter 3 is maximized.

피드백 회로(41)는 2차측의 출력 전압(Vout3)에 따른 피드백 전압(VFB)을 생성하여 부스트 컨버터(2)로 전달한다. 그러면, 부스트 컨터버(2)는 피드 백전압(VFB)에 따라 전력 스위치(33)의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 전압(VG2)을 생성한다.The feedback circuit 41 generates a feedback voltage VFB corresponding to the output voltage Vout3 of the secondary side and transfers the generated feedback voltage VFB to the boost converter 2. Then, the boost converter (2) And generates the gate voltage VG2 that controls the switching operation of the power switch 33 in accordance with the back voltage VFB.

부스트 컨버터(2)는 인덕터(21), 전력 스위치(22), 다이오드(23), 커패시터(24), 및 PWM 제어부(25)를 포함한다.The boost converter 2 includes an inductor 21, a power switch 22, a diode 23, a capacitor 24, and a PWM control unit 25.

PWM 제어부(25)는 피드백 전압(VFB)에 따라 전력 스위치(33)의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 전압(VG2)을 생성한다. The PWM control unit 25 generates the gate voltage VG2 that controls the switching operation of the power switch 33 in accordance with the feedback voltage VFB.

예를 들어, 출력 전압(Vout3)이 감소하는 경우, DC-DC 컨버터(3)의 듀티가 감소하므로, 듀티를 최대한으로 유지하기 위해서 PWM 제어부(36)는 DC-DC 컨버터(3)에 입력 전압인 출력 전압(Vout2)을 감소시키기 위해 게이트 전압(VG2)을 생성한다. 예를 들어, 게이트 전압(VG2)의 듀티가 감소할 수 있다.For example, when the output voltage Vout3 decreases, the duty of the DC-DC converter 3 decreases. Therefore, in order to maintain the duty as high as possible, the PWM control unit 36 controls the DC- To generate a gate voltage VG2 to reduce the output voltage Vout2 which is the output voltage Vout2. For example, the duty of the gate voltage VG2 may decrease.

여기서, 출력 전압(Vout2)을 감소시킨다는 의미는 출력 전압(Vout1) 보다 출력 전압(Vout2)을 작게 한다는 의미가 아니다. 부스트 컨버터(2)는 출력 전압(Vout1) 보다 높은 출력 전압(Vout2)을 생성하는데, 출력 전압(Vout1)에서 출력 전압(Vout2)로 증가하는 정도가 감소한다는 의미이다.Here, reducing the output voltage Vout2 does not mean that the output voltage Vout2 is smaller than the output voltage Vout1. Boost converter 2 produces an output voltage Vout2 that is higher than the output voltage Vout1 and means that the degree of increase from the output voltage Vout1 to the output voltage Vout2 is reduced.

전력 스위치(22)의 게이트에는 게이트 전압(VG2)이 공급되고, 게이트 전압(VG2)에 따라 전력 스위치(22)의 스위칭 동작이 제어된다. The gate of the power switch 22 is supplied with the gate voltage VG2 and the switching operation of the power switch 22 is controlled in accordance with the gate voltage VG2.

인덕터(21)의 일단에는 출력 전압(Vout1)이 연결되어 있고, 인덕터(21)의 타단은 전력 스위치(22)의 드레인 및 다이오드(23)의 애노드가 연결되어 있다. 다이오드(23)의 캐소드는 커패시터(C24)의 일 전극에 연결되어 있고, 커패시터(24)의 타전극은 1차측 그라운드를 통해 정류 회로(BD)에 연결되어 있다. The output voltage Vout1 is connected to one end of the inductor 21 and the drain of the power switch 22 and the anode of the diode 23 are connected to the other end of the inductor 21. [ The cathode of the diode 23 is connected to one electrode of the capacitor C24 and the other electrode of the capacitor 24 is connected to the rectification circuit BD via the primary ground.

전력 스위치(22)의 턴 온 기간 동안 인덕터(21)를 통해 흐르는 전류가 증가하고, 인덕터(21)에 에너지가 저장된다. 이 때, 다이오드(23)는 비도통 상태이다.The current flowing through the inductor 21 increases during the turn-on period of the power switch 22, and energy is stored in the inductor 21. At this time, the diode 23 is in a non-conductive state.

전력 스위치(22)가 턴 오프 되면, 인덕터(21)에 저장된 에너지가 사라질 때까지 인덕터(21)에 전류가 감소하면서 흐른다. 이 때, 다이오드(23)는 도통 상태이다.When the power switch 22 is turned off, the current in the inductor 21 flows downward until the energy stored in the inductor 21 disappears. At this time, the diode 23 is in the conduction state.

다이오드(23)을 통해 공급되는 전류는 커패시터(24)를 충전시켜 부스트 컨버터(2)의 출력 전압(Vout2)이 생성된다. The current supplied through the diode 23 charges the capacitor 24 to generate the output voltage Vout2 of the boost converter 2. [

이와 같이, 부스트 컨버터(2)는 출력 전압(Vout3)에 따라 출력 전압(Vout2)을 생성하여 DC-DC 컨버터(3)의 듀티가 최대로 유지되도록 한다.Thus, the boost converter 2 generates the output voltage Vout2 in accordance with the output voltage Vout3 so that the duty of the DC-DC converter 3 is maintained at the maximum.

DC-DC 컨버터(3)는 부스트 컨버터(2)의 출력 전압(Vout2)을 입력 받고, 변압기(35)를 이용하여 고전압 배터리(4)에 출력 전압(Vout3)을 공급한다. The DC-DC converter 3 receives the output voltage Vout2 of the boost converter 2 and supplies the output voltage Vout3 to the high-voltage battery 4 using the transformer 35. [

DC-DC 컨버터(3)는 4 개의 스위치(31-34), 변압기(35), 정류 회로(36), 출력 필터 인덕터(37), 및 출력 필터 커패시터(38)를 포함한다. 실시 예에 따른 DC-DC 컨버터(3)는 풀-브릿지(full-bridge) 토폴로지로 구현되어 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.The DC-DC converter 3 includes four switches 31-34, a transformer 35, a rectifying circuit 36, an output filter inductor 37, and an output filter capacitor 38. The DC-DC converter 3 according to the embodiment is implemented in a full-bridge topology, but the embodiment is not limited thereto.

변압기(35)는 1차측에 위치한 복수의 스위치(31-34)의 스위칭 동작에 따라 공급되는 전압 및 전류를 변환하여 2차측으로 전달한다. 변압기(35)는 1차측 권선(W1) 및 2차측 권선(W2)를 포함하고, 1차측 권선(W1) 및 2차측 권선(W2)는 소정의 권선 비로 절연 커플링되어 있다.The transformer 35 converts the supplied voltage and current according to the switching operation of the plurality of switches 31-34 located on the primary side and transfers the converted voltage and current to the secondary side. The transformer 35 includes a primary winding W1 and a secondary winding W2 and the primary winding W1 and the secondary winding W2 are insulated and coupled at a predetermined winding ratio.

DC-DC 컨버터는 최대 듀티로 스위치(31-34)의 스위칭 동작을 제어한다.The DC-DC converter controls the switching operation of the switches 31-34 at the maximum duty.

스위치(31) 및 스위치(32)의 드레인은 출력 전압(Vout2)에 연결되어 있고, 스위치(33) 및 스위치(34)의 소스는 그라운드를 통해 정류 회로(BD)에 연결되어 있다. The drains of the switch 31 and the switch 32 are connected to the output voltage Vout2 and the sources of the switch 33 and the switch 34 are connected to the rectification circuit BD via the ground.

스위치(31)의 소스와 스위치(33)의 드레인이 연결되어 있는 노드는 1차측 권선(W1)의 일단에 연결되어 있다. 스위치(32)의 소스와 스위치(34)의 드레인이 연결되어 있는 노드는 1차측 권선(W1)의 타단에 연결되어 있다.A node to which the source of the switch 31 and the drain of the switch 33 are connected is connected to one end of the primary winding W1. The node to which the source of the switch 32 and the drain of the switch 34 are connected is connected to the other end of the primary winding W1.

정류 회로(36)는 4 개의 다이오드(D11-D14)를 포함한다. 다이오드(D11)의 애노드 및 다이오드(D13)의 캐소드는 2차측 권선(W2)의 일단에 연결되어 있고, 다이오드(D12)의 애노드 및 다이오드(D14)의 캐소드는 2차측 권선(W2)의 타단에 연결되어 있다.The rectifying circuit 36 includes four diodes D11 to D14. The anode of the diode D11 and the cathode of the diode D13 are connected to one end of the secondary winding W2 and the anode of the diode D12 and the cathode of the diode D14 are connected to the other end of the secondary winding W2 It is connected.

다이오드(D11)의 캐소드 및 다이오드(D12)의 캐소드는 출력 필터 인덕터(37)의 일단에 연결되어 있고, 출력 필터 인덕터(37)의 타단은 출력 필터 커패시터(38)의 일 전극에 다이오드(D13) 및 다이오드(D14)의 애노드는 2차측 그라운드를 통해 출력 필터 커패시터(38)의 타 전극에 연결되어 있다.The cathode of the diode D11 and the cathode of the diode D12 are connected to one end of the output filter inductor 37 and the other end of the output filter inductor 37 is connected to one electrode of the output filter capacitor 38 via a diode D13. And the anode of the diode D14 are connected to the other electrode of the output filter capacitor 38 through the secondary ground.

출력 필터 인덕터(37)과 출력 필터 커패시터(38)는 LC 필터를 구성하고, 출력 필터 커패시터(38)의 양단 전압이 출력 전압(Vout3)이다. 출력 전압(Vout3)은 고전압 배터리(4)의 양단 전압이다. The output filter inductor 37 and the output filter capacitor 38 constitute an LC filter, and the voltage across the output filter capacitor 38 is the output voltage Vout3. The output voltage Vout3 is the voltage across the high-voltage battery 4. [

스위치(31) 및 스위치(34)가 턴 온이고, 스위치(32) 및 스위치(33)이 턴 오프인 기간 동안, 1차측 권선(W1)양단에 전압이 인가되고, 전류가 흐르게 된다. 이 때, 2차측 권선(W2)에 흐르는 전류는 정류 회로(36)의 다이오드(D11, D14)를 통해 흐른다. 예를 들어, 다이오드(D12) 및 다이오드(D13)가 도통되어 2차측 권선에 흐르는 전류가 출력 필터 인덕터(37)를 거쳐 출력 필터 커패시터(38) 및 고전압 배터리(4)를 충전시킨다. The voltage is applied across the primary winding W1 and the current flows while the switch 31 and the switch 34 are turned on and the switch 32 and the switch 33 are turned off. At this time, the current flowing in the secondary winding W2 flows through the diodes D11 and D14 of the rectifying circuit 36. [ For example, the diode D12 and the diode D13 are turned on so that the current flowing in the secondary winding charges the output filter capacitor 38 and the high-voltage battery 4 via the output filter inductor 37. [

스위치(33) 및 스위치(34)가 턴 온이고, 스위치(31) 및 스위치(32)이 턴 오프인 기간 동안, 1차측 권선(W1)에 전류가 프리휠링한다. 또한, 스위치(31) 및 스위치(32)가 턴 온이고, 스위치(33) 및 스위치(34)이 턴 오프인 기간 동안 출력 필터 인덕터(37) 및 1차측 권선(W1)에 저장된 에너지에 의해 1차측 권선(W1)에 전류가 프리휠링한다.The current is freewheeling to the primary winding W1 while the switch 33 and the switch 34 are turned on and the switch 31 and the switch 32 are turned off. The energy stored in the output filter inductor 37 and the primary winding W1 during the period when the switch 31 and the switch 32 are turned on and the switch 33 and the switch 34 are turned off The current is freewheeling to the vehicle-side winding W1.

이 때, 2차측 권선(W2)에 흐르는 전류는 정류 회로(36)의 다이오드(D12, D13)를 통해 흐른다. 예를 들어, 다이오드(D12) 및 다이오드(D13)가 도통되어 2차측 권선에 흐르는 전류가 출력 필터 인덕터(37)를 거쳐 출력 필터 커패시터(38) 및 고전압 배터리(4)를 충전시킨다. At this time, the current flowing in the secondary winding W2 flows through the diodes D12 and D13 of the rectifying circuit 36. [ For example, the diode D12 and the diode D13 are turned on so that the current flowing in the secondary winding charges the output filter capacitor 38 and the high-voltage battery 4 via the output filter inductor 37. [

출력 필터 커패시터(38)의 전압이 출력 전압(Vout3)으로, 고전압 배터리(4)의 충전 상태에 따라 출력 전압(Vout3)이 변화된다. 이와 같이 LC 필터를 통해 출력 전압(Vout2)이 평활되어 안정적인 DC 전압이 고전압 배터리(4)에 공급되고, 고전압 배터리(4)를 충전할 수 있다. The voltage of the output filter capacitor 38 is changed to the output voltage Vout3 and the output voltage Vout3 is changed in accordance with the charged state of the high voltage battery 4. [ Thus, the output voltage Vout2 is smoothed through the LC filter, and a stable DC voltage is supplied to the high-voltage battery 4, so that the high-voltage battery 4 can be charged.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

1: PFC 컨버터
2: 부스트 컨버터
3: DC-DC 컨버터
4: 고전압 배터리
35: 변압기
W1: 1차측 권선
W2: 2차측 권선
10: 충전용 컨버터
BD: 정류 회로
11: 인덕터
12: PFC 스위치
13: 다이오드
14: 커패시터
21: 인덕터
22: 전력 스위치
23: 다이오드
24: 커패시터
25: PWM 제어부
31-34: 스위치
35: 변압기
36: 정류 회로
37: 출력 필터 인덕터
38: 출력 필터 커패시터1: PFC converter
2: Boost converter
3: DC-DC converter
4: High voltage battery
35: Transformer
W1: primary winding
W2: Secondary winding
10: Charging converter
BD: rectifier circuit
11: Inductor
12: PFC switch
13: Diode
14: Capacitor
21: Inductor
22: Power switch
23: Diode
24: Capacitor
25: PWM control section
31-34: Switch
35: Transformer
36: rectification circuit
37: Output filter inductor
38: Output filter capacitor

Claims (7)

교류 입력을 정류하는 정류 회로,
상기 정류 회로의 출력에 연결되어 있는 PFC 컨버터,
상기 PFC의 제1 출력 전압을 입력 받고, 제2 출력 전압을 생성하는 부스트 컨버터, 및
상기 제2 출력 전압을 입력받고 제3 출력 전압을 생성하는 DC-DC 컨버터를 포함하고,
상기 부스트 컨버터는,
상기 제3 출력 전압에 따라 상기 제2 출력 전압을 생성하는 충전용 컨버터.A rectifying circuit for rectifying the AC input,
A PFC converter connected to an output of the rectifying circuit,
A boost converter receiving a first output voltage of the PFC and generating a second output voltage,
And a DC-DC converter that receives the second output voltage and generates a third output voltage,
The boost converter includes:
And generates the second output voltage according to the third output voltage. 제1항에 있어서,
상기 부스트 컨버터는,
상기 DC-DC 컨버터의 듀티가 최대한으로 사용되기 위해서 상기 DC-DC 컨버터에 입력되어야 하는 레벨로 상기 제2 출력 전압을 생성하는 충전용 컨버터.The method according to claim 1,
The boost converter includes:
And generates the second output voltage to a level that must be input to the DC-DC converter in order to maximize duty of the DC-DC converter. 제2항에 있어서,
상기 제3 출력 전압에 따른 피드백 전압을 생성하여 상기 부스트 컨버터로 전달하는 피드백 회로를 더 포함하는 충전용 컨버터.3. The method of claim 2,
And a feedback circuit for generating a feedback voltage corresponding to the third output voltage and delivering the feedback voltage to the boost converter. 제3항에 있어서,
상기 부스트 컨버터는,
상기 제1 출력 전압에 연결되어 있는 일단을 포함하는 인덕터, 및
상기 인덕터의 타단에 연결되어 있는 전력 스위치를 포함하고,
상기 피드백 전압에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 전압을 생성하는 충전용 컨버터.The method of claim 3,
The boost converter includes:
An inductor including one end connected to the first output voltage, and
And a power switch connected to the other end of the inductor,
And generates a gate voltage to control the switching operation of the power switch in accordance with the feedback voltage. 제4항에 있어서,
상기 부스트 컨버터는,
상기 피드백 전압에 따라 상기 게이트 전압을 생성하는 PWM 제어부를 더 포함하는 충전용 컨버터.5. The method of claim 4,
The boost converter includes:
And a PWM control unit for generating the gate voltage in accordance with the feedback voltage. 제5항에 있어서,
상기 제3 출력 전압이 증가하는 경우,
상기 PWM 제어부는,
상기 제2 출력 전압을 감소시키기 위한 게이트 전압을 생성하는 충전용 컨버터.6. The method of claim 5,
When the third output voltage increases,
Wherein the PWM control unit comprises:
And generates a gate voltage for reducing the second output voltage. 제6항에 있어서,
상기 제2 출력 전압은 상기 제1 출력 전압 보다 높은 전압이고,
상기 제2 출력 전압이 감소되면,
상기 제1 출력 전압에서 상기 제2 출력 전압으로 증가하는 정도가 감소하는 충전용 컨버터.The method according to claim 6,
Wherein the second output voltage is higher than the first output voltage,
When the second output voltage is decreased,
The degree of increase from the first output voltage to the second output voltage decreases.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180085455A (en) * 2017-01-19 2018-07-27 엘지이노텍 주식회사 Isolated multi-input regulator and Isolated Multi-Input Regulating Method

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