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KR101759258B1 - Dc/dc converter with couple inductor and snubber circuit - Google Patents

Dc/dc converter with couple inductor and snubber circuit Download PDF

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KR101759258B1
KR101759258B1 KR1020150142837A KR20150142837A KR101759258B1 KR 101759258 B1 KR101759258 B1 KR 101759258B1 KR 1020150142837 A KR1020150142837 A KR 1020150142837A KR 20150142837 A KR20150142837 A KR 20150142837A KR 101759258 B1 KR101759258 B1 KR 101759258B1
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coupled inductor
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이동향
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월드탑텍(주)
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Abstract

본 발명은 DC/DC 컨버터에 관한 것으로서, 상세하게는 필터부의 인덕터에 병렬로 커플 인덕터를 설치하고, 커플 인덕터에 걸리는 전압으로 트랜스부에 역전압을 걸어 순환 전류 구간을 최소화시켜 도통 손실을 최소화시키고, 커플 인덕터에 스너버 회로를 설치하여 커플 인덕터에서 발생하는 서지전압을 흡수 및 방전함으로써 다이오드에 걸리는 서지 전압을 감소시켜 다이오드 전압 정격이 낮은 것을 사용할 수 있도록 하는 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a DC / DC converter, in which a couple inductor is provided in parallel with an inductor of a filter unit, a reverse voltage is applied to the transformer by a voltage applied to the couple inductor, , A couple inductor with a snubber circuit to absorb and discharge the surge voltage generated by the coupled inductor, thereby reducing the surge voltage applied to the diode so that a diode having a low voltage rating can be used. / DC converter.

Figure R1020150142837
Figure R1020150142837

Description

커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터{DC/DC CONVERTER WITH COUPLE INDUCTOR AND SNUBBER CIRCUIT}[0001] DC / DC CONVERTER WITH COUPLE INDUCTOR AND SNUBBER CIRCUIT WITH COUPLING INDUCTOR AND SNEBER CIRCUIT [0002]

본 발명은 DC/DC 컨버터에 관한 것으로서, 상세하게는 필터부의 인덕터에 병렬로 커플 인덕터를 설치하고, 커플 인덕터에 걸리는 전압으로 트랜스부에 역전압을 걸어 순환 전류 구간을 최소화시켜 도통 손실을 최소화시키고, 커플 인덕터에 스너버 회로를 설치하여 커플 인덕터에서 발생하는 서지전압을 흡수 및 방전함으로써 다이오드에 걸리는 서지 전압을 감소시켜 다이오드 전압 정격이 낮은 것을 사용할 수 있도록 하는 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a DC / DC converter, in which a coupled inductor is provided in parallel with an inductor of a filter unit, a reverse voltage is applied to the transformer by a voltage applied to the coupled inductor, , A couple inductor with a snubber circuit to absorb and discharge the surge voltage generated by the coupled inductor, thereby reducing the surge voltage applied to the diode so that a diode having a low voltage rating can be used. / DC converter.

상대적으로 높은 전압을 요구하는 전자회로에 에너지를 공급하기 위하여, 계통에 연계하여 응용 분야에 사용하기 위해서는 높은 전압으로 승압해 주어야 한다. 뿐만 아니라 전자회로에 따라서는 높은 전압을 이용하여 낮은전압으로 강압해 줄 필요도 있다. 이를 위한 다양한 강압형 및 승압형 컨버터 중의 하나로 DC/DC 컨버터(converter)이다.In order to supply energy to an electronic circuit requiring a relatively high voltage, it is necessary to increase the voltage to a high voltage in order to be used in an application field in connection with the system. In addition, depending on the electronic circuit, it may be necessary to lower the voltage by using a high voltage. One of the various step-down and step-up converters for this purpose is a DC / DC converter.

한편, 최근 전기 자동차(EV, Electric Vehicle)는 세계적인 녹색성장정책(Green Growth Policy)의 기조와 함께 국제기구뿐만 아니라 각국의 정부 및 기업들의 관심이 고조되고 있는 미래형 융합기술이다.In recent years, electric vehicles (EVs) are future fusion convergence technology, which is drawing attention not only from international organizations but also from governments and corporations, along with the global green growth policy.

이러한 전기 자동차는 외부로부터 전기에너지를 공급받아 이를 배터리에 충전한 후 배터리에 충전된 전압으로 기계적 에너지인 동력을 얻는다. 차량 충전기는, 저전압과 고전압을 충전하기 위해 전기 자동차에 필요한 전압을 제공하는 장치로, 단일 출력회로를 사용하여 직류 입력 전원으로부터 넓은 전압 범위의 직류 전원을 출력으로 공급할 수 있는 DC/DC 컨버터를 요구한다.Such an electric vehicle receives electric energy from the outside, charges it into the battery, and obtains a mechanical energy as a voltage charged in the battery. A vehicle charger is a device that provides the necessary voltage for an electric vehicle to charge low voltage and high voltage and requires a DC / DC converter capable of supplying a DC voltage from a DC input power source to the output using a single output circuit. do.

일례로 도 1에 도시된 바와 같이 DC/DC 컨버터(10)는 직류 입력 전원(Vin)을 교번으로 스위칭하여 전류를 인가하도록 복수의 스위칭 소자(S1~S8)로 이루어진 스위칭부(11)와, 스위칭부(11)의 스위칭 동작에 따라 인가되는 전류가 1차 권선으로 인가되면 2차 권선에서 유기되어 교류 전원을 출력하는 트랜스부(12)와, 다이오드(D5~D8)에 의해 브릿지 정류 회로가 형성되어 트랜스부(12)의 2차 권선 측에서 출력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하여 출력 전압을 출력하는 정류부(13)와, 인덕터(Lo)와, 커패시터(Co)로 이루어져 정류부(15)의 출력 전압을 필터링하는 필터부(14)로 이루어진다. 이때, 직류 입력 전원(Vin)과 스위칭부(11) 사이에는 직류 입력 전원(Vin)에 연결되어 전원을 반분시키도록 입력 커패시터(C1, C2)가 구비되고, 스위칭부(11)에는 순환 다이오드(D1~D4)가 구비된다.1, the DC / DC converter 10 includes a switching unit 11 including a plurality of switching elements S1 to S8 for alternately switching a DC input power source Vin to apply a current, A transformer 12 which is induced in the secondary winding and outputs an AC power when a current applied in accordance with the switching operation of the switching unit 11 is applied to the primary winding and a diode rectifier circuit A rectifier 13 which rectifies the AC power outputted from the secondary winding side of the transformer 12 to DC power and outputs an output voltage, an inductor Lo, a rectifier 15 composed of a capacitor Co, And a filter unit 14 for filtering an output voltage of the inverter. At this time, input capacitors C1 and C2 are connected between the DC input power source Vin and the switching unit 11 to be connected to the DC input power source Vin so as to divide the power source into half, and the switching unit 11 is provided with a circulating diode D1 to D4 are provided.

도 2에 도시된 바와 같이 이러한 DC/DC 컨버터(10)는 스위칭부(11)가 교번되어 스위칭시 스위칭 소자(S2, S7, S3, S6)에서 순환전류 구간이 길어져 스위칭 소자(S2, S7, S3, S6)의 도통 손실이 커지는 문제점이 있다.As shown in FIG. 2, in the DC / DC converter 10, when the switching unit 11 is alternated, the circulating current period in the switching devices S2, S7, S3, and S6 becomes long, S3, and S6 increases.

또한, 고전압 출력시 정류부의 다이오드에 높은 전압이 걸려 다이오드 전압 정격이 큰 것으로 사용하여야 하는 데, 내압이 높은 다이오드는 VF(순방향 드롭전압)가 커 손실이 발생하는 문제점이 있다.In addition, a high voltage is applied to the diode of the rectifying part at the time of high voltage output, so that the diode voltage rating should be large. However, a diode having a high breakdown voltage has a problem that loss is large due to VF (forward drop voltage).

한국등록특허 10-1548528호Korean Patent No. 10-1548528 한국등록특허 10-0799856호Korean Patent No. 10-0799856

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 펄터부의 인덕터에 병렬로 커플 인덕터를 설치하고, 커플 인덕터에 걸리는 전압으로 트랜스부에 역전압을 걸어 순환 전류 구간을 최소화시켜 도통 손실을 최소화시킬 수 있도록 하는 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a coupled inductor in parallel with an inductor of a puller and minimize a conduction loss by minimizing a circulating current section by applying a reverse voltage to a transformer with a voltage applied to the coupled inductor And a DC / DC converter having a couple inductor and a snubber circuit.

또한, 본 발명은 커플 인덕터에 스너버 회로를 설치하여 커플 인덕터에서 발생하는 서지전압을 흡수 및 방전함으로써 다이오드에 걸리는 서지 전압을 감소시켜 다이오드 전압 정격이 낮은 것을 사용할 수 있도록 하는 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터를 제공하는데 다른 목적이 있다.Also, the present invention provides a coupled inductor and a snubber circuit which can reduce a surge voltage applied to a diode by using a snubber circuit installed in a coupled inductor to absorb and discharge a surge voltage generated in a coupled inductor, The DC / DC converter includes a DC / DC converter.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,According to an aspect of the present invention,

직류 입력 전원(Vin)을 교번으로 스위칭하여 전류를 인가하도록 복수의 스위칭 소자(S1~S8)로 이루어진 스위칭부와, 상기 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 인가되는 전류가 1차 권선으로 인가되면 2차 권선에서 유기되어 교류 전원을 출력하는 트랜스부와, 다이오드(D5~D8)에 의해 브릿지 정류 회로가 형성되어 상기 트랜스부의 2차 권선 측에서 출력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하여 출력 전압을 출력하는 정류부와, 인덕터(Lo)와, 커패시터(Co)로 이루어져 상기 정류부의 출력 전압을 필터링하는 필터부로 이루어지는 DC/DC 컨버터에 있어서, 상기 필터부의 인덕터(Lo)와 상기 정류부 사이에 병렬로 연결되어 상기 트랜스부의 2차 권선에 역전압을 걸어 순환 전류 구간을 최소화시켜 도통 손실을 최소화시키는 커플 인덕터부와; 상기 커플 인덕터부와 상기 정류부 사이에 병렬 연결되어 상기 커플 인덕터부에서 발생하는 서지전압을 흡수 및 방전하는 스너버 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.A switching unit including a plurality of switching elements S1 to S8 for alternately switching a DC input power supply Vin to apply a current to the secondary winding, And a rectifier circuit for rectifying the alternating current power output from the secondary winding side of the transformer to a direct current power source and outputting an output voltage by forming a bridge rectifying circuit by diodes D5 to D8, DC converter comprising a capacitor (Co) and an inductor (Lo), and a filter unit for filtering an output voltage of the rectifier unit, the DC / DC converter comprising: a transformer connected in parallel between an inductor (Lo) A couple inductor unit for minimizing a conduction loss by applying a reverse voltage to a secondary winding of the secondary winding to minimize a circulation current period; And a snubber circuit connected in parallel between the coupled inductor part and the rectified part to absorb and discharge a surge voltage generated in the coupled inductor part.

여기에서, 상기 커플 인덕터부는 커플 인덕터(L1)와, 전압을 인가하도록 상기 커플 인덕터(L1)의 후단에 순방향으로 순환 다이오드(Df)가 직렬 연결된다.Here, the coupled inductor section is connected in series with a coupled inductor L1 and a forward-circuited diode Df at the rear end of the coupled inductor L1 to apply a voltage.

여기에서 또한, 상기 스너버 회로는 상기 커플 인덕터(L1)와 순환 다이오드(Df) 사이에 일단이 연결되고, 상기 필터부의 인덕터(Lo)와 상기 정류부 사이에 타단이 연결되는 커패시터(Csn)와; 상기 커플 인덕터(L1)와 커패시터(Csn) 사이에 연결되는 저항(Rsn); 및 상기 커패시터(Csn) 측에 애노드가 연결되고, 상기 필터부의 인덕터(Lo)와 상기 정류부 사이에 캐소드가 연결되는 다이오드(Dsn)으로 이루어진다.The snubber circuit further includes a capacitor Csn having one end connected between the coupled inductor L1 and the circulating diode Df and the other end connected between the inductor Lo of the filter unit and the rectifying unit; A resistor Rsn connected between the coupled inductor L1 and the capacitor Csn; And a diode Dsn having an anode connected to the capacitor Csn and a cathode connected between the inductor Lo of the filter unit and the rectifying unit.

여기에서 또, 상기 스위칭부는 하프 브릿지, 풀 브릿지, 3레벨 하프 브릿지, 3레벨 풀 브릿지중 선택된 어느 하나이다.Here, the switching unit is any one selected from a half bridge, a full bridge, a three-level half bridge, and a three-level full bridge.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터에 따르면, 필터부의 인덕터에 병렬로 커플 인덕터를 설치하고, 커플 인덕터에 걸리는 전압으로 트랜스부에 역전압을 걸어 순환 전류 구간을 최소화시켜 도통 손실을 최소화시킬 수 있다.According to the DC / DC converter including the coupling inductor and the snubber circuit of the present invention, the coupling inductor is provided in parallel to the inductor of the filter portion, and a reverse voltage is applied to the transformer by the voltage applied to the coupling inductor, The conduction loss can be minimized by minimizing the interval.

또한, 본 발명에 따르면 커플 인덕터에 스너버 회로를 설치하여 커플 인덕터에서 발생하는 서지전압을 흡수 및 방전함으로써 다이오드에 걸리는 서지 전압을 감소시켜 다이오드 전압 정격이 낮은 것을 사용할 수 있다.In addition, according to the present invention, a snubber circuit is provided in a coupled inductor to absorb and discharge a surge voltage generated in a coupled inductor, thereby reducing a surge voltage applied to the diode and using a diode having a low diode voltage rating.

도 1은 일반적인 3레벨 풀브릿지 DC/DC 컨버터를 나타낸 회로도이다.
도 2는 도 1의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터를 나타낸 회로도이다.
도 4는 본 발명에 따른 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터중 스너버 회로를 제거한 상태에서의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
1 is a circuit diagram showing a typical three-level full-bridge DC / DC converter.
2 is a graph for explaining the operation of FIG.
3 is a circuit diagram showing a DC / DC converter including a coupled inductor and a snubber circuit according to the present invention.
4 is a graph illustrating the operation of the DC / DC converter including the coupled inductor and the snubber circuit according to the present invention in a state where the snubber circuit is removed.
5 is a graph for explaining the operation of a DC / DC converter having a coupled inductor and a snubber circuit according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of a DC / DC converter including a coupled inductor and a snubber circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may be changed according to the intention of the user, the operator, or the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 3은 본 발명에 따른 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터를 나타낸 회로도이다.3 is a circuit diagram showing a DC / DC converter including a coupled inductor and a snubber circuit according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터(10)는, 스위칭부(110)와, 트랜스부(120)와, 정류부(130)와, 필터부(140)와, 커플 인덕터부(150)와, 스너버 회로(160)를 포함한다.3, a DC / DC converter 10 including a coupled inductor and a snubber circuit according to the present invention includes a switching unit 110, a transformer 120, a rectifying unit 130, (140), a coupled inductor unit (150), and a snubber circuit (160).

먼저, 스위칭부(110)는 직류 입력 전원(Vin)을 교번으로 스위칭하여 전류를 인가하도록 제 1~8스위칭 소자(S1~S8)로 이루어진다. 여기에서, 스위칭부(110)는 하프 브릿지, 풀 브릿지, 3레벨 하프 브릿지, 3레벨 풀 브릿지중 선택된 어느 하나가 적용되고, 도 3에서는 3레벨 풀 브릿지를 예를 들어 도시하였다. 또한, 스위칭부(110)는 직류 입력 전원(Vin)을 반분시키도록 입력 커패시터(C1, C2)가 구비되고, 스위칭 소자(S1~S8) 사이에 각각 제 1~4순환 다이오드(D1~4)가 구비되며, 제 1~4순환 다이오드(D1~4)가 입력 커패시터(C1, C2)와 전기적으로 연결된다. 또한, 제 1~8스위칭 소자(S1~S8)은 모스펫(MOSFET)인 것이 바람직하다.First, the switching unit 110 includes first to eighth switching elements S1 to S8 for alternately switching the DC input power source Vin to apply a current. Here, the switching unit 110 is selected from a half bridge, a full bridge, a three-level half bridge, and a three-level full bridge. In FIG. 3, a three-level full bridge is shown as an example. The switching unit 110 is provided with input capacitors C1 and C2 for dividing the DC input power supply Vin by half and includes first to fourth circulating diodes D1 to D4 between the switching elements S1 to S8, And the first to fourth circulating diodes D1 to D4 are electrically connected to the input capacitors C1 and C2. It is preferable that the first to eighth switching elements S1 to S8 are MOSFETs.

그리고, 트랜스부(120)는 스위칭부(110)의 스위칭 동작에 따라 인가되는 전류가 1차 권선으로 인가되면 2차 권선에서 유기되어 교류 전원을 출력한다.When the current applied in accordance with the switching operation of the switching unit 110 is applied to the primary winding, the transformer 120 is induced in the secondary winding and outputs AC power.

또한, 정류부(130)는 트랜스부(120)의 2차 권선 측에서 출력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하여 출력 전압을 출력한다. 이때, 정류부(130)는 트랜스부(120)의 2차 권선의 양단에 각각 순방향으로 연결된 제 5다이오드(D5) 및 제 6다이오드(D6)와, 트랜스부(120)의 2차 권선의 양단에 각각 역방향으로 연결된 제 7다이오드(D7) 및 제 8다이오드(D8)로 구성된 브릿지 정류 회로이다.The rectifying unit 130 rectifies the AC power outputted from the secondary winding side of the transformer 120 to DC power and outputs an output voltage. The rectifying unit 130 includes a fifth diode D5 and a sixth diode D6 connected to both ends of the secondary winding of the transformer unit 120 in the forward direction and a fifth diode D5 and a sixth diode D6 connected to both ends of the secondary winding of the transformer unit 120, And a seventh diode D7 and an eighth diode D8, which are connected to each other in the reverse direction.

이어서, 필터부(140)는 인덕터(Lo)와, 커패시터(Co)로 이루어져 정류부(130)의 출력 전압을 필터링한다.The filter unit 140 includes an inductor Lo and a capacitor Co to filter the output voltage of the rectifying unit 130. [

그리고, 커플 인덕터부(150)는 필터부(140)의 인덕터(Lo)와 정류부(130) 사이에 병렬로 연결되어 트랜스부(120)의 2차 권선에 역전압을 걸어 순환 전류 구간을 최소화시켜 도통 손실을 최소화시키는 커플 인덕터(L1)와, 커플 인덕터(L1)에 전압을 인가하도록 커플 인덕터(L1)의 후단에 순방향으로 순환 다이오드(Df)가 직렬 연결된다.The coupled inductor part 150 is connected in parallel between the inductor Lo of the filter part 140 and the rectifying part 130 so that a reverse voltage is applied to the secondary winding of the transformer part 120 to minimize the circulating current section A coupling inductor L1 that minimizes conduction loss and a circulating diode Df are connected in series in a forward direction to the rear end of the coupling inductor L1 to apply a voltage to the coupling inductor L1.

또한, 스너버 회로(160)는 커플 인덕터부(150)의 커플 인덕터(L1)와 정류부(130) 사이에 병렬 연결되어 커플 인덕터부(150)의 순환 다이오드(Df)에서 발생하는 서지전압을 흡수 및 방전한다. 여기에서, 스너버 회로(160)는 커플 인덕터(L1)와 순환 다이오드(Df) 사이에 일단이 연결되고, 필터부(140)의 인덕터(Lo)와 정류부(130) 사이에 타단이 연결되는 커패시터(Csn)와, 커플 인덕터(L1)와 커패시터(Csn) 사이에 연결되는 저항(Rsn) 및 커패시터(Csn) 측에 애노드가 연결되고, 필터부(140)의 인덕터(Lo)와 정류부(130) 사이에 캐소드가 연결되는 다이오드(Dsn)으로 이루어진다.The snubber circuit 160 is connected in parallel between the coupled inductor L1 of the coupled inductor unit 150 and the rectified unit 130 to absorb the surge voltage generated in the circulating diode Df of the coupled inductor unit 150 And discharges. The snubber circuit 160 has one end connected between the coupled inductor L1 and the circulating diode Df and the other end connected between the inductor Lo of the filter unit 140 and the rectifying unit 130. [ An anode is connected to the resistor Rsn and a capacitor Csn connected between the coupled inductor L1 and the capacitor Csn and the inductor Lo and the rectifying unit 130 of the filter unit 140 are connected to each other, And a diode Dsn to which a cathode is connected.

이하, 본 발명에 따른 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the DC / DC converter including the coupled inductor and the snubber circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터중 스너버 회로를 제거한 상태에서의 동작을 설명하기 위한 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 4 is a graph for explaining an operation of the DC / DC converter including the coupled inductor and the snubber circuit according to the present invention in a state in which the snubber circuit is removed, FIG. 5 is a graph showing the operation of the coupled inductor and the snubber circuit DC converter according to the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터(100)중 스너버 회로(160)를 제거한 상태에서의 동작을 살펴보면 스위칭부(110)의 스위칭 소자(S2)에서 순환전류 구간이 도 2에 대비하여 짧아지는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, in operation of the DC / DC converter 100 having the coupled inductor and the snubber circuit according to the present invention in a state in which the snubber circuit 160 is removed, the switching element 110 of the switching unit 110 S2), the circulating current section is shorter than that in FIG.

즉, 제 1, 2, 7, 8스위칭 소자(S1, S2, S7, S8)가 턴온되면 직류 입력 전원(750V)이 입력 커패시터(C1)의 +단, 제 1, 2스위칭 소자(S1, S2)를 통해 트랜스부(120)의 1차 권선과 제 7, 8스위칭 소자(S7, S8) 및 입력 커패시터(C1)의 -단으로 흐른다.That is, when the first, second, seventh and eighth switching elements S1, S2, S7 and S8 are turned on, the DC input power source 750V is connected to the first and second switching elements S1 and S2 of the input capacitor C1. Through the primary winding of the transformer unit 120 and the seventh and eighth switching devices S7 and S8 and the input capacitor C1 through the output terminal (not shown).

그러면, 트랜스부(120)의 2차 권선으로 +전류가 유기되어 교류 전압이 발생하고, 이는 정류부(130)와 필터부(140)를 통해 직류 전압으로 변환되어 배터리(Vbatt)를 충전시킨다.Then, an AC current is generated by the secondary winding of the transformer 120, and an AC voltage is generated, which is converted into a DC voltage through the rectifier 130 and the filter 140 to charge the battery Vbatt.

계속해서, 제 1, 8스위칭 소자(S1, S8)이 턴오프되면 트랜스부(120)의 1차 권선의 잔류 전류는 제 7스위칭 소자(S7) 및 제 4, 1정류 다이오드(D4, D1), 제 2스위칭 소자(S2)을 통해 다시 트랜스부(120)의 1차 권선으로 순환되며 소멸된다.Subsequently, when the first and eighth switching elements S1 and S8 are turned off, the residual current of the primary winding of the transformer 120 flows through the seventh switching element S7 and the fourth and one rectifier diodes D4 and D1. , And then circulated through the second switching element (S2) to the primary winding of the transformer (120) again and is destroyed.

이때, 커플 인덕터부(150)의 순환 다이오드(Df)가 턴온되어 커플 인덕터(L1)에 전압이 인가되고, 커플 인덕터(L1)에 걸리는 전압이 트랜스부(120)의 2차 권선에 역전압을 걸어 순환 전류를 최소화시킨다.At this time, the circulating diode Df of the coupled inductor unit 150 is turned on to apply a voltage to the coupled inductor Ll, and the voltage applied to the coupled inductor Ll causes a reverse voltage to be applied to the secondary winding of the transformer unit 120 To minimize circulating current.

이어서, 제 2, 7스위칭 소자(S2, S7)이 턴오프되고, 제 4, 5스위칭 소자(S4, S5)과 제 3, 6스위칭 소자(S3, S6)이 턴온되면 직류 입력 전원의 전류가 입력 커패시터(C2)의 +단, 제 5, 6스위칭 소자(S5, S6)을 통해 트랜스부(120)의 1차 권선의 역방향으로 인가된 후 제 3, 4스위칭 소자(S3, S4)과 입력 커패시터(C2)의 -단으로 흐른다.When the second and seventh switching elements S2 and S7 are turned off and the fourth and fifth switching elements S4 and S5 and the third and sixth switching elements S3 and S6 are turned on, Is applied to the reverse side of the primary winding of the transformer 120 through the positive terminal of the input capacitor C2 and the fifth and sixth switching elements S5 and S6 and then the third and fourth switching elements S3 and S4 and the input Flows to the - end of the capacitor C2.

그러면, 트랜스부(120)의 2차 권선으로 전류가 유기되어 교류 전압이 발생하고, 이는 정류부(130)와 필터부(140)를 통해 직류 전압으로 변환되어 배터리(Vbatt)를 충전시킨다.Then, an AC voltage is generated by the secondary winding of the transformer 120, which is converted into a DC voltage through the rectifying unit 130 and the filter unit 140 to charge the battery Vbatt.

계속해서, 제 4, 5스위칭 소자(S4, S5)이 턴오프되면 트랜스부(120)의 1차 권선의 잔류 전류는 제 3스위칭 소자(S3), 제 2, 3정류 다이오드(D2, D3), 제 6스위칭 소자(S6)을 통해 다시 트랜스부(120)의 1차 권선으로 순환되며 소멸된다.Subsequently, when the fourth and fifth switching elements S4 and S5 are turned off, the residual current of the primary winding of the transformer 120 is applied to the third switching element S3, the second and third rectifying diodes D2 and D3, The sixth switching element S6, and is then discharged to the primary winding of the transformer 120 again.

이때, 커플 인덕터부(150)의 순환 다이오드(Df)가 턴온되어 커플 인덕터(L1)에 전압이 인가되고, 커플 인덕터(L1)에 걸리는 전압이 트랜스부(120)의 2차 권선에 역전압을 걸어 순환 전류를 최소화시킨다.At this time, the circulating diode Df of the coupled inductor unit 150 is turned on to apply a voltage to the coupled inductor Ll, and the voltage applied to the coupled inductor Ll causes a reverse voltage to be applied to the secondary winding of the transformer unit 120 To minimize circulating current.

그리고, 다시 상기의 과정이 반복 수행된다.Then, the above process is repeated again.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 커플 인덕터(L1)의 인덕턴스에 의해 순환 다이오드(Df)에 걸리는 전압(vDf)이 약 1400V이고, 이로 인해 순환 다이오드(Df)를 내압이 높은 것을 적용해야하고, 다이오드의 VF(순방향 드롭전압)으로 손실이 발생하여 대용량을 적용하는데 한계가 있다. 이때, 정류부(130)의 제 5다이오드(D5)에 걸리는 전압도 800V 정도로 높다.On the other hand, as shown in FIG. 4, the voltage vDf applied to the circulating diode Df by the inductance of the coupled inductor L1 is about 1,400 V, and therefore, the circulating diode Df must have a high withstand voltage, There is a limit to apply a large capacity due to loss due to VF (forward drop voltage) of the diode. At this time, the voltage applied to the fifth diode D5 of the rectifying unit 130 is as high as about 800V.

그리하여, 커플 인덕터(L1)에 걸리는 서지 전압을 흡수하여 방전하도록 스너버 회로(160)를 커플 인덕터(L1)의 양단에 적용하였다.Thus, the snubber circuit 160 is applied to both ends of the coupled inductor L1 to absorb and discharge the surge voltage applied to the coupled inductor L1.

이 결과, 도 5에 도시된 바와 같이 순환 다이오드(Df)에 걸리는 전압(vDf)이 약 800V로 기존보다 600V 감소하였고, 이로 인해 내압이 낮은 것을 적용할 수 있다.As a result, as shown in FIG. 5, the voltage vDf applied to the circulating diode Df is reduced to about 800 V, which is lower than that of the conventional one.

또한, 정류부(130)의 제 5다이오드(D5)에 걸리는 전압도 600V 정도로 기존보다 200V 감소하는 것을 확인할 수 있다.Also, it can be seen that the voltage applied to the fifth diode D5 of the rectifying part 130 is also about 600 V, which is 200 V less than the conventional one.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.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 is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .

11, 110 : 스위칭부 12, 120 : 트랜스부
13, 130 : 정류부 14, 140 : 필터부
150 : 스너버 회로 160 : 커플 인덕터부
11, 110: switching unit 12, 120: transformer
13, 130: rectification section 14, 140: filter section
150: Snubber circuit 160: Coupled inductor part

Claims (4)

직류 입력 전원(Vin)을 교번으로 스위칭하여 전류를 인가하도록 복수의 스위칭 소자를 구비하는 하프 브릿지, 풀 브릿지, 3레벨 하프 브릿지, 3레벨 풀 브릿지중 선택된 어느 하나로 이루어진 스위칭부와, 상기 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 인가되는 전류가 1차 권선으로 인가되면 2차 권선에서 유기되어 교류 전원을 출력하는 트랜스부와, 상기 트랜스부의 2차 권선 측에서 출력된 교류 전원을 직류 전원으로 정류하여 출력 전압을 출력하는 정류부와, 인덕터(Lo)와, 커패시터(Co)를 구비하여 상기 정류부의 출력 전압을 필터링하는 필터부로 이루어지는 DC/DC 컨버터에 있어서,
상기 필터부의 인덕터(Lo)와 상기 정류부 사이에 병렬로 연결되어 상기 트랜스부의 2차 권선에 역전압을 걸어 순환 전류 구간을 최소화시켜 도통 손실을 최소화시키도록 커플 인덕터(L1)와, 전압을 인가하도록 상기 커플 인덕터(L1)의 후단에 순방향으로 순환 다이오드(Df)가 직렬 연결되는 커플 인덕터부와;
상기 커플 인덕터부와 상기 정류부 사이에 병렬 연결되어 상기 커플 인덕터(L1)의 인덕턴스에 의해 발생되는 서지전압을 흡수 및 방전하여 상기 순환 다이오드(Df)에 걸리는 역전압을 낮추는 스너버 회로로 구성되며,,
상기 스너버 회로는,
상기 커플 인덕터(L1)와 순환 다이오드(Df) 사이에 일단이 연결되고, 상기 커플 인덕터(L1)와 커패시터(Csn) 사이에 연결되는 저항(Rsn); 및
상기 커패시터(Csn) 측에 애노드가 연결되고, 상기 필터부의 인덕터(Lo)와 상기 정류부 사이에 캐소드가 연결되는 다이오드(Dsn)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 커플 인덕터와 스너버 회로를 구비한 DC/DC 컨버터.
A switching unit formed of any one selected from a half bridge, a full bridge, a three-level half bridge, and a three-level full bridge having a plurality of switching elements for alternately switching a DC input power supply Vin to apply a current, A transformer for rectifying the alternating current power output from the secondary winding side of the transformer to a direct current power to output an output voltage; And a filter portion having an inductor (Lo) and a capacitor (Co) for filtering an output voltage of the rectifying portion, the DC / DC converter comprising:
A couple inductor L1 is connected in parallel between the inductor Lo of the filter unit and the rectifying unit to apply a reverse voltage to the secondary winding of the transformer unit to minimize a circulation current period to minimize conduction loss, A coupled inductor unit having a circulating diode Df connected in series in a forward direction to a rear end of the coupled inductor L1;
And a snubber circuit which is connected in parallel between the coupled inductor unit and the rectifying unit to absorb and discharge a surge voltage generated by the inductance of the coupled inductor L1 to lower a reverse voltage applied to the circulating diode Df, ,
The snubber circuit includes:
A resistor Rsn having one end connected between the coupled inductor L1 and the circulating diode Df and connected between the coupled inductor L1 and the capacitor Csn; And
And a diode Dsn having an anode connected to the capacitor Csn and a cathode connected between the inductor Lo and the rectifying unit of the filter unit. Converter.
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