Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR101397728B1 - 전원 공급 장치 - Google Patents

전원 공급 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101397728B1
KR101397728B1 KR1020120151307A KR20120151307A KR101397728B1 KR 101397728 B1 KR101397728 B1 KR 101397728B1 KR 1020120151307 A KR1020120151307 A KR 1020120151307A KR 20120151307 A KR20120151307 A KR 20120151307A KR 101397728 B1 KR101397728 B1 KR 101397728B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
leg
switch
switching
power supply
power
Prior art date
Application number
KR1020120151307A
Other languages
English (en)
Inventor
김정은
이정남
김덕유
문건우
김돈식
Original Assignee
한국과학기술원
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원, 삼성전기주식회사 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020120151307A priority Critical patent/KR101397728B1/ko
Priority to US13/915,244 priority patent/US9112424B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101397728B1 publication Critical patent/KR101397728B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/3353—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having at least two simultaneously operating switches on the input side, e.g. "double forward" or "double (switched) flyback" converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33592—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer having a synchronous rectifier circuit or a synchronous freewheeling circuit at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/01—Resonant DC/DC converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 발명은 부하 상태에 따라 레깅 레그 스위치의 스위칭 시간을 제어하는 위상 쉬프트 풀 브리지(Phase Shift Full Bridge;PSFB) 방식의 전원 공급 장치에 관한 것으로, 위상 쉬프트 풀 브리지(Phase Shift Full Bridge;PSFB) 방식으로 입력 전원을 스위칭하여 사전에 설정된 직류 전원을 공급하는 전원 공급부; 및 상기 전원 공급부로부터 상기 직류 전원을 공급받는 부하의 상태에 따라 상기 풀 브리지의 스위치의 스위칭 시간을 제어하는 제어부를 포함하는 전원 공급 장치를 제안한다.

Description

전원 공급 장치{POWER SUPPLYING APPARATUS}
본 발명은 경부하시에 전력 변환 효율이 개선된 전원 공급 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 가정, 사무실, 공장 등의 다양한 공간에서 사용자의 다양한 요구에 부합되는 컴퓨터, 디스플레이 장치, 각종 제어 장치 등 여러 종류의 전자 장치들이 사용되고 있다.
이러한 전자 장치들은 사용자의 다양한 요구에 부합되는 다양한 동작들을 수행하기 위해 내부 또는 외부에 필요한 구동 전원을 공급하는 전원 공급 장치가 필수적으로 채용된다.
한편, 상술한 전원 공급 장치는 고전력 사양의 요구에 부합하여 풀 브리지(full bridge) 컨버터가 널리 사용되는데,페이즈 쉬프트(phase shift) 제어를 이용함으로써 영전압 스위칭이 가능하여 스위칭 손실을 저감할 수 있다.
상술한 풀 브리지 컨버터는 하기의 선행 기술 문헌에 기재된 발명과 같이 2개의 리딩 레그 스위치(leading led switch)와 2개의 레깅 레그 스위치(lagging leg switch)를 구비할 수 있다.
그러나, 리딩 레그 스위치의 경우 전 부하 영역에서 영전압 스위칭이 가능하지만, 레깅 레그 스위칭의 경우 부하가 작아질수록 영전압 스위칭을 원활하게 수행하지 못하게 되어, 경부하 영역에서 전력 변환 효율이 급격하게 저하되는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2001-0095453호
본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 부하 상태에 따라 레깅 레그 스위치의 스위칭 시간을 제어하는 위상 쉬프트 풀 브리지(Phase Shift Full Bridge;PSFB) 방식의 전원 공급 장치를 제안한다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면으로는
위상 쉬프트 풀 브리지(Phase Shift Full Bridge;PSFB) 방식으로 입력 전원을 스위칭하여 사전에 설정된 직류 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
상기 전원 공급부로부터 상기 직류 전원을 공급받는 부하의 상태에 따라 상기 풀 브리지의 스위치의 스위칭 시간을 제어하는 제어부를 포함하는 전원 공급 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면,
상기 전원 공급부의 풀 브리지 스위치는 제1 및 제2 리딩 레그 스위치(leading leg switch); 및
제1 및 제2 레깅 레그 스위치(lagging leg switch)를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면,
상기 제어부는 상기 부하 상태에 따라 상기 제1 및 제2 레깅 레그 스위치 중 적어도 하나의 레깅 레그 스위치의 스위칭 시간을 제어할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면,
상기 제어부는 상기 부하 상태에 따라 상기 제1 및 제2 레깅 레그 스위치 중 적어도 하나의 레깅 레그 스위치의 스위칭 온 타이밍을 딜레이할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면,
상기 제어부는 입력받은 부하 상태 정보에 따라 사전에 설정된 기준 부하 상태와 비교하는 비교부; 및
제1 및 제2 리딩 레그 스위칭 제어 신호 및 제1 및 제2 레깅 레그 스위칭 제어 신호를 생성하며,
상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 제1 및 제2 레깅 레그 스위칭 제어 신호 중 적어도 하나의 레깅 레그 스위칭 제어 신호의 스위칭 온 타이밍을 딜레이 하는 신호 생성부를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면,
상기 전원 공급부는 상기 풀 브리지 스위치에 의해 스위칭된 전원을 입력받는 일차 권선과, 상기 일차 권선과 절연되고 자기 결합되어 사전에 설정된 권선비를 형성하며, 상기 권선비에 따라 스위칭된 전원을 변압하여 출력하는 이차 권선을 갖는 트랜스포머; 및
상기 트랜스포머의 이차 권선으로부터의 변압된 전원을 정류 및 안정화시켜서 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면,
상기 출력부는 상기 이차 권선의 일단 및 타단에 각각 연결된 제1 및 제2 정류 스위치;및 상기 제1 및 제2 정류 스위치로부터 정류된 전원을 안정화시키는 인덕터 및 캐패시터를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면으로는
위상 쉬프트 풀 브리지(Phase Shift Full Bridge;PSFB) 방식으로 입력 전원을 스위칭하고, 변압된 스위칭 전원을 정류 및 안정화시켜 사전에 설정된 직류 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
상기 풀 브리지 스위치와 정류 스위치의 출력 캐패시터와 기생 인덕턴스 간의 공진을 기준해서 상기 전원 공급부로부터 상기 직류 전원을 공급받는 부하의 상태를 판단하여 상기 풀 브리지의 스위치의 스위칭 시간을 제어하는 제어부를 포함하는 전원 공급 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면,
상기 제어부는 입력받은 부하 상태 정보를 상기 풀 브리지의 스위치와 정류 스위치 간의 공진에 따라 설정된 기준 부하 상태와 비교하는 비교부; 및
제1 및 제2 리딩 레그 스위칭 제어 신호 및 제1 및 제2 레깅 레그 스위칭 제어 신호를 생성하며, 상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 제1 및 제2 레깅 레그 스위칭 제어 신호 중 적어도 하나의 레깅 레그 스위칭 제어 신호의 스위칭 온 타이밍을 딜레이 하는 신호 생성부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 부하 상태에 따라 레깅 레그 스위치의 스위칭 온 타이밍을 제어하는 경부하시에 전력 변환 효율의 저감을 억제할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 전원 공급 장치의 개략적인 회로도.
도 2는 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 제어부의 개략적인 회로도.
도 3은 본 발명의 전원 공급 장치의 주요 부분의 신호 파형을 나타내는 그래프.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 전원 공급부의 풀 브리지 스위치와 정류 스위치의 출력 캐패시터와 기생 인덕턴스 간의 공진을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 전원 공급 장치의 경부하시의 영전압 스위칭을 나타내는 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다라고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때는 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다.
또한, 어떤 구성요소를 포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 전원 공급 장치의 개략적인 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 전원 공급 장치(100)는 전원 공급부(110) 및 제어부(120)를 포함할 수 있다.
전원 공급부(110)는 풀 브리지(111), 트랜스포머(112) 및 출력부(113)를 포함할 수 있다.
풀 브리지(111)는 제1 및 제2 리딩 레그 스위치(leading leg switch)(S1,S2)와, 제1 및 제2 레깅 레그 스위치(lagging leg switch)(S3,S4)를 구비할 수 있다. 풀 브리지(111)의 제1 및 제2 리딩 레그 스위치(S1,S2) 및 제1 및 제2 레깅 레그 스위치는 각각 스위칭 온/오프할 수 있으며, 위상 쉬프트(Phase Shift) 방식으로 스위칭 제어될 수 있다.
트랜스포머(112)는 전기적으로 분리되어 상기 1차측에 위치한 일차 권선(Np)과 일차 권선(Np)과 절연되고 자기 결합되며 2차측에 위치한 이차 권선(Ns)를 가질 수 있다. 일차 권선(Np)와 이차 권선(Ns)는 사전에 설정된 권선비를 형성하여 풀 브리지(111)에 의해 스위칭된 전원을 상기 권선비에 따라 변압하여 출력할 수 있다.
출력부(113)는 이차 권선(Ns)로부터의 변압된 전원을 각각 정류하는 제1 및 제2 정류 스위치(SR1,SR2)와, 제1 및 제2 정류 스위치(SR1,SR2)에 의해 정류된 전원을 안정화시키는 인덕터(Lo) 및 캐패시터(Co)를 구비할 수 있다.
제어부(120)는 부하 상태에 따라 풀 브리지(111)의 제1 및 제2 리딩 레그 스위치(S1,S2)와, 제1 및 제2 레깅 레그 스위치(S3,S4)의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어 신호(SS1,SS2,SS3,SS4)를 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 제어부의 개략적인 회로도이다.
도 1과 함께, 도 2를 참조하면, 본 발명의 전원 공급 장치(100)의 제어부(120)는 비교부(121) 및 신호 생성부(122)를 포함할 수 있다.
비교부(121)는 사전에 설정된 기준 부하 상태와 검출된 부하 상태 정보를 비교하는 비교기(OP) 및 비교기(OP)의 비교 결과 신호를 안정화시키는 안정화 회로(R1,R2,C1)를 포함할 수 있다.
신호 생성부(122)는 제1 및 제2 리딩 레그 스위치(S1,S2)와, 제1 및 제2 레깅 레그 스위치(S3,S4)의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어 신호(SS1,SS2,SS3,SS4)를 생성할 수 있으며, 이때, 신호 생성부(122)는 비교부(121)의 비교 결과 신호에 따라 제1 및 제2 레깅 레그 스위치(S3,S4)의 스위칭을 제어하는 레깅 레그 스위칭 제어 신호(SS3,SS4) 중 적어도 하나의 레깅 레그 스위칭 제어 신호의 스위칭 온 타이밍을 딜레이시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 전원 공급 장치의 주요 부분의 신호 파형을 나타내는 그래프이다.
도 1과 함께, 도 3을 참조하면, 레깅 레그 스위치의 스위칭 온 타이밍을 딜레이 하는 경우(t0->t1) 일차측에 위치한 풀 브리지(111)의 스위치와 이차측에 위치한 정류 스위치(SR1,SR2)의 출력 캐패시터와 기생 인덕턴스 간의 공진이 발생할 수 있다.
이에 따라, 도시된 바와 같이 일차측의 풀 브리지(111)의 레깅 레그 스위치(S3,S4)의 스위치 전압(Vds3,Vds4)도 공진 형태를 나타내고, 일차측 전류(ipri) 및 자화 인덕턴스 전류(iLM)와 제1 및 제2 정류 스위치(SR1,SR2)의 전류(isr1,isr2) 및 전압(Vsr1,Vsr2)의 파형 또한 공진 형태로 나타나는 것을 볼 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 전원 공급부의 풀 브리지 스위치와 정류 스위치의 출력 캐패시터와 기생 인덕턴스 간의 공진을 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 다소간의 부하 전류의 차이에 따라 풀 브리지(111)의 스위치 전압(Vds,Vgs)이 상승하거나 감소하는 것을 볼 수 있다. 이에 따라, 특정 부하를 기준으로 부하 전류가 특정 부하 전류 이상일 때는 레깅 레그 스위치의 스위칭 온 타이밍을 기존과 같이 유지하고, 특정 부하 전류 이하일때는 레깅 레그 스위치의 스위칭 온 타이밍을 딜레이시켜 스위칭 손실을 저감시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 전원 공급 장치의 경부하시의 영전압 스위칭을 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 전원 공급 장치는 부하 상태가 사전에 설정된 경부하에 해당하는 경우 제1 레깅 레그 스위칭 제어 신호(SS3)가 지연되어 것을 볼 수 있다. 이는 도시되지 않았지만 제2 레깅 레그 스위칭 제어 신호(S4) 또한 마찬가지일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 부하 상태에 따라 레깅 레그 스위치의 스위칭 온 타이밍을 제어하여, 중부하시에는 레깅 레그 스위치의 기존의 스위칭 온 타이밍을 유지하여 전력 변환 효율을 유지하면서도, 경부하시에 레깅 레그 스위치의 스위칭 온 타이밍을 딜레이 시켜 전력 변환 효율의 저감을 억제할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 전원 공급 장치
110: 전원 공급부
111: 풀 브리지
112: 트랜스포머
113: 출력부
120: 제어부
121: 비교부
122: 신호 생성부

Claims (14)

  1. 위상 쉬프트 풀 브리지(Phase Shift Full Bridge;PSFB) 방식으로 입력 전원을 스위칭하여 사전에 설정된 직류 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
    상기 전원 공급부로부터 상기 직류 전원을 공급받는 부하의 상태에 따라 상기 풀 브리지의 스위치의 스위칭 시간을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 전원 공급부의 풀 브리지 스위치는
    제1 및 제2 리딩 레그 스위치(leading leg switch); 및
    제1 및 제2 레깅 레그 스위치(lagging leg switch)를 포함하며,
    상기 제어부는
    상기 부하 상태에 따라 검출된 부하 전류가 사전에 설정된 기준 전류 이상이면 상기 제1 및 제2 레깅 레그 스위치의 스위칭 온 타이밍을 유지하고, 상기 검출된 부하 전류가 사전에 설정된 기준 전류 이하이면 상기 제1 및 제2 레깅 레그 스위치 중 적어도 하나의 레깅 레그 스위치의 스위칭 온 타이밍을 딜레이하는 전원 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    입력받은 부하 상태 정보를 사전에 설정된 기준 부하 상태와 비교하는 비교부; 및
    제1 및 제2 리딩 레그 스위칭 제어 신호 및 제1 및 제2 레깅 레그 스위칭 제어 신호를 생성하며, 상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 제1 및 제2 레깅 레그 스위칭 제어 신호 중 적어도 하나의 레깅 레그 스위칭 제어 신호의 스위칭 온 타이밍을 딜레이 하는 신호 생성부
    를 포함하는 전원 공급 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급부는
    상기 풀 브리지 스위치에 의해 스위칭된 전원을 입력받는 일차 권선과, 상기 일차 권선과 절연되고 자기 결합되어 사전에 설정된 권선비를 형성하며, 상기 권선비에 따라 스위칭된 전원을 변압하여 출력하는 이차 권선을 갖는 트랜스포머; 및
    상기 트랜스포머의 이차 권선으로부터의 변압된 전원을 정류 및 안정화시켜서 출력하는 출력부
    를 더 포함하는 전원 공급 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 출력부는
    상기 이차 권선의 일단 및 타단에 각각 연결된 제1 및 제2 정류 스위치;및
    상기 제1 및 제2 정류 스위치로부터 정류된 전원을 안정화시키는 인덕터 및 캐패시터
    를 포함하는 전원 공급 장치.
  8. 위상 쉬프트 풀 브리지(Phase Shift Full Bridge;PSFB) 방식으로 입력 전원을 스위칭하고, 변압된 스위칭 전원을 정류 및 안정화시켜 사전에 설정된 직류 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
    상기 풀 브리지 스위치와 정류 스위치의 출력 캐패시터와 기생 인덕턴스 간의 공진을 기준해서 상기 전원 공급부로부터 상기 직류 전원을 공급받는 부하의 상태를 판단하여 상기 풀 브리지의 스위치의 스위칭 시간을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 전원 공급부의 풀 브리지 스위치는
    제1 및 제2 리딩 레그 스위치(leading leg switch); 및
    제1 및 제2 레깅 레그 스위치(lagging leg switch)를 포함하며,
    상기 제어부는
    상기 부하 상태에 따라 검출된 부하 전류가 사전에 설정된 기준 전류 이상이면 상기 제1 및 제2 레깅 레그 스위치의 스위칭 온 타이밍을 유지하고, 상기 검출된 부하 전류가 사전에 설정된 기준 전류 이하이면 상기 제1 및 제2 레깅 레그 스위치 중 적어도 하나의 레깅 레그 스위치의 스위칭 온 타이밍을 딜레이하는 전원 공급 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는
    입력받은 부하 상태 정보를 상기 풀 브리지의 스위치와 정류 스위치 간의 공진에 따라 설정된 기준 부하 상태와 비교하는 비교부; 및
    제1 및 제2 리딩 레그 스위칭 제어 신호 및 제1 및 제2 레깅 레그 스위칭 제어 신호를 생성하며, 상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 제1 및 제2 레깅 레그 스위칭 제어 신호 중 적어도 하나의 레깅 레그 스위칭 제어 신호의 스위칭 온 타이밍을 딜레이 하는 신호 생성부
    를 포함하는 전원 공급 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 전원 공급부는
    상기 풀 브리지 스위치에 의해 스위칭된 전원을 입력받는 일차 권선과, 상기 일차 권선과 절연되고 자기 결합되어 사전에 설정된 권선비를 형성하며, 상기 권선비에 따라 스위칭된 전원을 변압하여 출력하는 이차 권선을 갖는 트랜스포머; 및
    상기 트랜스포머의 이차 권선으로부터의 변압된 전원을 정류 및 안정화시켜서 출력하는 출력부
    를 더 포함하는 전원 공급 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 출력부는
    상기 이차 권선의 일단 및 타단에 각각 연결된 제1 및 제2 정류 스위치;및
    상기 제1 및 제2 정류 스위치로부터 정류된 전원을 안정화시키는 인덕터 및 캐패시터
    를 포함하는 전원 공급 장치.
KR1020120151307A 2012-12-21 2012-12-21 전원 공급 장치 KR101397728B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120151307A KR101397728B1 (ko) 2012-12-21 2012-12-21 전원 공급 장치
US13/915,244 US9112424B2 (en) 2012-12-21 2013-06-11 Power supply device having improved power conversion efficiency in light load conditions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120151307A KR101397728B1 (ko) 2012-12-21 2012-12-21 전원 공급 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101397728B1 true KR101397728B1 (ko) 2014-05-20

Family

ID=50894843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120151307A KR101397728B1 (ko) 2012-12-21 2012-12-21 전원 공급 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9112424B2 (ko)
KR (1) KR101397728B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130073611A (ko) * 2011-12-23 2013-07-03 삼성전기주식회사 전원 공급 장치
CN105337503B (zh) * 2014-06-25 2017-12-01 光宝电子(广州)有限公司 直流电压转换装置及适用于直流电压转换装置的箝位电路
FR3022091A1 (fr) * 2014-10-10 2015-12-11 Continental Automotive France Procede et dispositif de commande d'une charge par un pont en h
CN106067738B (zh) * 2015-04-23 2020-04-14 松下知识产权经营株式会社 电力变换装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4399499A (en) 1981-12-18 1983-08-16 Gte Automatic Electric Labs Inc. Bi-lateral four quadrant power converter
US20090244934A1 (en) 2008-03-28 2009-10-01 Delta Electronics Inc. Synchronous rectification circuit having burst mode controller and controlling method thereof

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4864479A (en) * 1988-03-07 1989-09-05 General Electric Company Full-bridge lossless switching converter
US5060130A (en) * 1990-08-23 1991-10-22 General Electric Company High-efficiency, high-density, power supply including an input boost power supply
US5262930A (en) * 1992-06-12 1993-11-16 The Center For Innovative Technology Zero-voltage transition PWM converters
US5414238A (en) * 1992-10-02 1995-05-09 Martin Marietta Corporation Resonant power supply for an arcjet thruster
US5838558A (en) * 1997-05-19 1998-11-17 Trw Inc. Phase staggered full-bridge converter with soft-PWM switching
US6310785B1 (en) * 1999-09-01 2001-10-30 Regents Of The University Of Minnesota Zero voltage switching DC-DC converter
JP3682773B2 (ja) * 2000-03-23 2005-08-10 Ｔｄｋ株式会社 スイッチング電源装置
KR20010095453A (ko) 2000-03-30 2001-11-07 윤문수 고주파 풀브리지 전원 장치
US6246599B1 (en) * 2000-08-25 2001-06-12 Delta Electronics, Inc. Constant frequency resonant inverters with a pair of resonant inductors
US6392902B1 (en) * 2000-08-31 2002-05-21 Delta Electronics, Inc. Soft-switched full-bridge converter
US6466459B2 (en) * 2001-03-01 2002-10-15 Adtec International Ltd. Passive voltage clamp for rectifier diodes in a soft-switching DC/DC converter
US6504739B2 (en) * 2001-05-18 2003-01-07 Astec International Limited Simple control circuit for synchronous rectifiers used in ZVS phase shifted full bridge converter
US6650552B2 (en) * 2001-05-25 2003-11-18 Tdk Corporation Switching power supply unit with series connected converter circuits
US6992902B2 (en) * 2003-08-21 2006-01-31 Delta Electronics, Inc. Full bridge converter with ZVS via AC feedback
KR101215551B1 (ko) * 2004-03-12 2012-12-27 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드 스위칭 전원용 제어 회로
JP4430531B2 (ja) * 2004-12-28 2010-03-10 株式会社日立製作所 双方向絶縁型ｄｃ−ｄｃコンバータ
US7283379B2 (en) * 2005-01-07 2007-10-16 Harman International Industries, Incorporated Current controlled switch mode power supply
CN100440705C (zh) * 2005-01-08 2008-12-03 艾默生网络能源系统有限公司 一种电感电压箝位全桥软开关电路
KR100658964B1 (ko) 2005-01-25 2006-12-19 (주)서울전원시스템 밧데리 충전기
TWI340528B (en) * 2007-04-03 2011-04-11 Delta Electronics Inc Resonant converter system and controlling method thereof having relatively better efficiency
US7796406B2 (en) * 2007-07-31 2010-09-14 Lumenis Ltd. Apparatus and method for high efficiency isolated power converter
JP4378400B2 (ja) * 2007-08-28 2009-12-02 日立コンピュータ機器株式会社 双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ及び双方向ｄｃ−ｄｃコンバータの制御方法
KR100966335B1 (ko) * 2008-03-14 2010-06-28 삼성전기주식회사 전류 분배 변압기를 이용한 스위칭 전원 장치
KR100940227B1 (ko) * 2008-07-04 2010-02-04 삼성전기주식회사 전류 스트레스를 개선한 위상 천이 풀 브릿지 컨버터
KR100966972B1 (ko) * 2008-07-17 2010-06-30 삼성전기주식회사 가변 스위칭 주파수 방식 전원 공급 장치
US8035996B1 (en) * 2009-04-16 2011-10-11 Intersil Americas Inc. Asymmetric zero-voltage switching full-bridge power converters
JP5238731B2 (ja) 2010-01-21 2013-07-17 國立台北科技大學 位相シフト式フルブリッジ電源転換システム
US20110273909A1 (en) * 2010-05-04 2011-11-10 Chicony Power Technology Co., Ltd. Full-bridge phase-shift converter with auxiliary zero-voltage-switching circuit
US8363427B2 (en) * 2010-06-25 2013-01-29 Greecon Technologies Ltd. Bi-directional power converter with regulated output and soft switching
US8780585B2 (en) * 2010-07-31 2014-07-15 Texas Instruments Incorporated Double phase-shifting full-bridge DC-to-DC converter
KR101240746B1 (ko) * 2010-12-16 2013-03-11 한국과학기술원 플라이백 컨버터가 통합된 전력 컨버터
KR101228796B1 (ko) * 2010-12-24 2013-01-31 한국과학기술원 메인 컨버터의 스위칭 소자들을 공유하여 스탠바이 전원을 공급하는 전원공급장치
GB2486509B (en) * 2011-03-22 2013-01-09 Enecsys Ltd Solar photovoltaic power conditioning units
CN103078510B (zh) * 2011-10-25 2015-11-25 通用电气公司 谐振电源、磁共振成像系统及控制方法
KR101350608B1 (ko) * 2011-12-22 2014-01-13 삼성전기주식회사 전원 모듈 및 이를 갖는 다중 전원 공급 장치
KR20130076293A (ko) * 2011-12-28 2013-07-08 삼성전기주식회사 직류/직류 컨버터 및 이를 갖는 구동 장치
US8644035B2 (en) * 2012-02-24 2014-02-04 Majid Pahlevaninezhad Load adaptive variable frequency phase-shift full-bridge DC/DC converter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4399499A (en) 1981-12-18 1983-08-16 Gte Automatic Electric Labs Inc. Bi-lateral four quadrant power converter
US20090244934A1 (en) 2008-03-28 2009-10-01 Delta Electronics Inc. Synchronous rectification circuit having burst mode controller and controlling method thereof

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
APT9703 APPLICATION NOTE(제목: A New Generation of Power MOSFET Offers Improved Performance at Reduced Cost), 발표일 1997년 12월 *
APT9703 APPLICATION NOTE(제목: A New Generation of Power MOSFET Offers Improved Performance at Reduced Cost), 발표일 1997년 12월*
IEEE 논문(제목: New Zero-Voltage-Switching Phase Full-Bridge Converter With Low Conduction Losses), 발표일 2005년 2월 *
IEEE 논문(제목: New Zero-Voltage-Switching Phase Full-Bridge Converter With Low Conduction Losses), 발표일 2005년 2월*

Also Published As

Publication number Publication date
US9112424B2 (en) 2015-08-18
US20140177282A1 (en) 2014-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9547351B2 (en) Power supply apparatus
CN110226282B (zh) Llc谐振转换器
US9030049B2 (en) Alternating current (AC) to direct current (DC) converter device
US9787199B2 (en) Power conversion device to control power distribution of input power to multiple outputs
US10038388B2 (en) Converter having a low conduction loss and driving method thereof
EP1126593A2 (en) Controller for power supply and method of operation thereof
US20180309372A1 (en) System and method for a switched mode converter
JPWO2009011091A1 (ja) スイッチング電源装置
KR20140145830A (ko) 전원 공급 장치
KR101245520B1 (ko) 대칭형 양방향 공진형 컨버터
KR101397728B1 (ko) 전원 공급 장치
JP2017147824A (ja) 電力変換装置
KR101492964B1 (ko) 보조스위치와 인덕터 적용 양방향 전력수수를 위한 sllc 공진컨버터
KR20150081396A (ko) 전원 공급 장치
KR20150050119A (ko) 전원 공급 장치
JP2009545945A (ja) 磁気的に結合されるスイッチ制御回路を備える直流−直流電力変換器
KR101514520B1 (ko) 전원 공급 장치
US9954453B1 (en) Switching power supply device and switching control circuit
JP7356102B2 (ja) 無線給電装置
KR20020053651A (ko) 디스플레이 장치의 전원제어시스템 및 그 제어방법
KR100916488B1 (ko) 입력 전원 스위칭과 동기화된 전원장치
JP2005237193A (ja) 準共振ソフトスイッチングインバータと電源とを有する溶接セット
JPH10323034A (ja) 同期倍電流電源
KR20160082869A (ko) 전원 공급 장치
KR20160055509A (ko) 전원장치 및 그의 구동방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170410

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190417

Year of fee payment: 6