KR102144616B1

KR102144616B1 - Isolation dc-dc converter using coupled-inductor

Info

Publication number: KR102144616B1
Application number: KR1020180098302A
Authority: KR
Inventors: 박종후; 아흐무드 아쉬라프
Original assignee: 숭실대학교산학협력단
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2020-08-13
Also published as: KR20200022569A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터는, 입력 전원의 제1 단과 직렬로 연결되는 제1 인덕터 및 상기 입력 전원의 제2 단과 직렬로 연결되어 상기 제1 인덕터와 자화 결합되며, 상기 제1 인덕터와 양의 상호 인덕턴스(mutual inductance)를 갖는 제2 인덕터로 구성된 결합 인덕터를 포함하며, 결합 인덕터의 자화 인덕턴스와 누설 인덕턴스로 인해 출력 전압의 리플을 제거하고 누설 전류를 효과적으로 억제할 수 있다.Insulated converter having a coupling inductor according to an embodiment of the present invention is connected in series with a first inductor connected in series with a first terminal of an input power and a second terminal of the input power to be magnetized and coupled with the first inductor. And a coupling inductor composed of the first inductor and a second inductor having positive mutual inductance, wherein the ripple of the output voltage is removed due to the magnetizing inductance and leakage inductance of the coupling inductor, and leakage current can be effectively suppressed. I can.

Description

Isolated converter with coupling inductor{ISOLATION DC-DC CONVERTER USING COUPLED-INDUCTOR}

본 발명은 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 출력 전압의 리플을 제거하는 필터 기능 및 누설전류를 억제하는 절연 기능이 구현된 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터에 관한 것이다.The present invention relates to an insulated converter having a coupled inductor, and more particularly, to an insulated converter having a coupled inductor in which a filter function for removing ripple of an output voltage and an insulation function for suppressing a leakage current are implemented.

최근 디지털 부하, 전기차 등의 증가로 인하여 전력의 소비 패턴이 교류전력에서 직류전력으로 변환되고 있는 추세이며, 더불어 태양광, 풍력, 에너지저장장치(ESS) 분산전원의 효과를 극대화할 수 있는 DC 그리드(Grid) 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다.Due to the recent increase in digital loads and electric vehicles, power consumption patterns are being converted from AC power to DC power, and a DC grid that can maximize the effect of distributed power for solar, wind power, and energy storage (ESS). Interest in the (Grid) system is increasing.

이에, DC 그리드와 ESS 장치(또는 배터리)를 연결하기 위해 DC-DC 컨버터의 보급이 확대되고 있다. 일반적으로, DC-DC 컨버터는 절연형태에 따라 비절연형 또는 절연형으로 구분되는데, 대부분 시스템의 안정성을 위해 절연형 DC-DC 컨버터가 주로 사용되고 있다.Accordingly, the spread of DC-DC converters is expanding to connect the DC grid and the ESS device (or battery). In general, DC-DC converters are classified into non-isolated or insulated types depending on the type of insulation, but insulated DC-DC converters are mainly used for stability of most systems.

하지만, 종래의 절연 기능이 구비된 컨버터는 전기적으로 분리된 두 개의 인덕터를 사용하고 있다. 이는, 비절연형 컨버터에 비해서 1개의 인덕터가 추가적으로 구비되어야 하기 때문에 효율이 감소하고, 크기 및 가격이 상승하며, 신뢰성이 감소된다는 문제점이 있다.However, a conventional converter with an isolation function uses two electrically separated inductors. Compared to the non-isolated converter, since one inductor must be additionally provided, there are problems in that efficiency decreases, size and price increase, and reliability decreases.

한국등록특허 제10-1230862호Korean Patent Registration No. 10-1230862 한국등록특허 제10-0689349호Korean Patent Registration No. 10-0689349

본 발명의 일측면은 누설전류를 효율적으로 억제할 수 있는 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터를 제공한다.An aspect of the present invention provides an isolated converter having a coupling inductor capable of effectively suppressing a leakage current.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem of the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터는, 입력 전원의 제1 단과 직렬로 연결되는 제1 스위치, 상기 입력 전원의 제2 단과 직렬로 연결되는 제2 스위치, 애노드가 상기 제1 스위치와 연결되는 제1 다이오드, 캐소드가 상기 제2 스위치와 연결되는 제2 다이오드, 캐소드가 상기 제1 다이오드의 캐소드와 연결되고, 애노드가 상기 제2 다이오드의 애노드와 연결되는 제3 다이오드, 제1 단이 상기 제1 다이오드의 캐소드에 연결되고, 제2 단이 캐패시터의 제1 단과 연결되는 제1 인덕터 및 제1 단이 상기 제2 다이오드의 애노드에 연결되고, 제2 단이 상기 캐패시터의 제2 단에 연결되되, 상기 입력 전원 측에 마련된 제1 그라운드와 부하 측에 마련된 제2 그라운드가 전기적으로 절연되도록, 상기 제1 그라운드의 대지 전위와 상기 제2 그라운드의 대지 전위간 전압 차이에 따라 발생되는 누설 전류의 경로 상에 배치되고, 상기 제1 인덕터와 양의 상호 인덕턴스를 갖도록 자화 결합되며, 상기 제1 인덕터와 결합 인덕터를 형성하여 상기 결합 인버터의 등가 인덕턴스를 증가시키는 제2 인덕터를 포함한다.An isolated converter having a coupling inductor according to an embodiment of the present invention includes a first switch connected in series with a first terminal of the input power, a second switch connected in series with a second terminal of the input power, and an anode. A first diode connected to the first switch, a second diode connected to the cathode to the second switch, a third diode connected to the cathode of the first diode, and the anode connected to the anode of the second diode, A first end is connected to the cathode of the first diode, the second end is connected to the first end of the capacitor, and the first inductor and the first end are connected to the anode of the second diode, and the second end is connected to the second end of the capacitor. It is connected to stage 2, but occurs according to a voltage difference between the ground potential of the first ground and the ground potential of the second ground so that the first ground provided on the input power side and the second ground provided on the load side are electrically insulated. And a second inductor disposed on the path of the leakage current to be magnetically coupled to have a positive mutual inductance with the first inductor, and forming a coupling inductor with the first inductor to increase the equivalent inductance of the coupling inverter. .

상기 제1 인덕터와 상기 제2 인덕터는 상기 캐패시터를 통해 직렬로 연결되어, 상기 결합 인버터는 상기 제1 인덕터에 의한 제1 누설 인덕턴스, 상기 제2 인덕터에 의한 제2 누설 인덕턴스 및 자화 인덕턴스가 존재할 수 있다.The first inductor and the second inductor are connected in series through the capacitor, so that the coupling inverter may have a first leakage inductance due to the first inductor, a second leakage inductance due to the second inductor, and a magnetizing inductance. have.

상기 누설 전류를 억제하는 상기 결합 인덕터의 등가 인덕턴스는 상기 제2 누설 인덕턴스와 상기 자화 인덕턴스의 합으로 결정될 수 있다.The equivalent inductance of the coupling inductor that suppresses the leakage current may be determined as a sum of the second leakage inductance and the magnetizing inductance.

상기 결합 인덕터는 상기 입력 전원으로부터 공급되는 입력 전압을 강압하고, 강압된 입력 전압인 출력 전압의 리플을 제거하는 상기 결합 인덕터의 등가 인덕턴스는 상기 제1 누설 인덕턴스와 상기 제2 누설 인덕턴스의 합으로 결정될 수 있다.The coupling inductor steps down the input voltage supplied from the input power, and the equivalent inductance of the coupling inductor for removing the ripple of the output voltage that is the stepped down input voltage is determined as the sum of the first leakage inductance and the second leakage inductance. I can.

상기 부하는 상기 캐패시터와 병렬로 연결될 수 있다.The load may be connected in parallel with the capacitor.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터는, 입력 전원의 제1 단과 직렬로 연결되는 제1 스위치, 상기 입력 전원의 제2 단과 직렬로 연결되는 제2 스위치, 애노드가 상기 제1 스위치와 연결되는 제1 다이오드, 캐소드가 상기 제2 스위치와 연결되는 제2 다이오드, 캐소드가 상기 제1 다이오드의 캐소드와 연결되고, 애노드가 상기 제2 다이오드의 애노드와 연결되는 제3 다이오드, 제1 단이 상기 제1 다이오드의 캐소드에 연결되고, 제2 단이 캐패시터의 제1 단과 연결되는 제1 인덕터 및 제1 단이 상기 제2 다이오드의 애노드에 연결되고, 제2 단이 상기 캐패시터의 제2 단에 연결되되, 상기 입력 전원 측에 마련된 제1 그라운드와 부하 측에 마련된 제2 그라운드가 전기적으로 절연되도록, 상기 제1 그라운드의 대지 전위와 상기 제2 그라운드의 대지 전위간 전압 차이에 따라 발생되는 누설 전류의 경로 상에 배치되고, 상기 제1 인덕터와 음의 상호 인덕턴스를 갖도록 자화 결합되며, 상기 제1 인덕터와 결합 인덕터를 형성하여 상기 결합 인버터의 등가 인덕턴스를 증가시키는 제2 인덕터를 포함한다.Meanwhile, in the isolated converter having a coupling inductor according to another embodiment of the present invention, a first switch connected in series with a first terminal of the input power, a second switch connected in series with a second terminal of the input power, and an anode are A first diode connected to the first switch, a second diode having a cathode connected to the second switch, a third diode having a cathode connected to the cathode of the first diode, and an anode connected to the anode of the second diode , A first end is connected to the cathode of the first diode, the second end is connected to the first end of the capacitor, and the first inductor and the first end are connected to the anode of the second diode, and the second end is connected to the capacitor. Is connected to the second terminal of the input power source and the voltage difference between the ground potential of the first ground and the ground potential of the second ground so that the first ground provided on the input power side and the second ground provided on the load side are electrically insulated. A second inductor disposed on the path of the leakage current generated accordingly, magnetized to have a negative mutual inductance with the first inductor, and forming a coupling inductor with the first inductor to increase the equivalent inductance of the coupling inverter. Include.

상기 누설전류를 억제하는 상기 결합 인덕터의 등가 인덕턴스는 상기 제1 누설 인덕턴스, 상기 제2 누설 인덕턴스와 상기 자화 인덕턴스의 합으로 결정될 수 있다.The equivalent inductance of the coupling inductor that suppresses the leakage current may be determined as a sum of the first leakage inductance, the second leakage inductance, and the magnetizing inductance.

상기 결합 인덕터는 상기 입력 전원으로부터 공급되는 입력 전압을 강압하고, 강압된 입력 전압인 출력 전압의 리플을 제거하는 상기 결합 인덕터의 등가 인덕턴스는 상기 제2 누설 인덕턴스와 상기 자화 인덕턴스의 합으로 결정될 수 있다.The coupling inductor step-down the input voltage supplied from the input power, and the equivalent inductance of the coupling inductor for removing the ripple of the output voltage that is the stepped input voltage may be determined as the sum of the second leakage inductance and the magnetizing inductance. .

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 그라운드의 분리 시에도 누설전류를 효과적으로 억제할 수 있으며, 누설전류를 억제하기 위한 인덕터의 개수가 감소되어 컨버터 제작에 요구되는 가격 및 크기를 감소시킬 수 있다.According to one aspect of the present invention described above, leakage current can be effectively suppressed even when the ground is separated, and the number of inductors for suppressing leakage current is reduced, thereby reducing the cost and size required for manufacturing a converter.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터의 회로도이다.
도 2는 도 1의 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터의 턴 온 및 턴 오프시의 전류 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터의 등가 회로이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터의 회로도이다.
도 5는 도 4에 도시된 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터의 등가 회로이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터의 성능 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 종래 기술에 따른 노이즈 필터의 회로도이다.
도 8은 종래 기술에 따른 플라이백 컨버터의 회로도이다.1 is a circuit diagram of an isolated converter having a coupling inductor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a current flow during turn-on and turn-off of the isolated converter having the coupling inductor of FIG. 1.
3 is an equivalent circuit of the isolated converter having the coupling inductor shown in FIG. 1.
4 is a circuit diagram of an isolated converter having a coupling inductor according to another embodiment of the present invention.
5 is an equivalent circuit of the isolated converter having the coupling inductor shown in FIG. 4.
6 is a graph showing a performance evaluation result of an insulated converter having a coupling inductor according to embodiments of the present invention.
7 is a circuit diagram of a noise filter according to the prior art.
8 is a circuit diagram of a flyback converter according to the prior art.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.For a detailed description of the present invention described below, reference is made to the accompanying drawings that illustrate specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in detail sufficient to enable a person skilled in the art to practice the present invention. It is to be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other but need not be mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention in connection with one embodiment. In addition, it is to be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the detailed description to be described below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if appropriately described, is limited only by the appended claims, along with all scopes equivalent to those claimed by the claims. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions over several aspects.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating an isolated converter having a coupling inductor according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)는 입력 전원(50)으로부터 인가되는 입력 전압보다 낮은 출력 전압을 발생시키는 강압 변환 회로, 다시 말해 벅 컨버터(buck converter)의 기능을 수행할 수 있다.The isolated converter 1 having a coupling inductor according to the present invention can function as a step-down conversion circuit, that is, a buck converter, which generates an output voltage lower than the input voltage applied from the input power supply 50. have.

즉, 본 발명에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)는 입력 전원(50)에 대한 보조 전원의 역할을 수행할 수 있으며, 부하(R)에 강압된 직류 전원을 공급하기 위하여 입력 전원(50)과 부하(R) 사이에 위치할 수 있다. That is, the isolated converter 1 having a coupling inductor according to the present invention can serve as an auxiliary power for the input power 50, and in order to supply the stepped DC power to the load R, the input power ( It can be located between 50) and load (R).

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)는 스위치부(100), 다이오드부(200) 및 인덕터부(300)를 포함한다.Specifically, the isolated converter 1 having a coupling inductor according to an embodiment of the present invention includes a switch unit 100, a diode unit 200 and an inductor unit 300.

스위치부(100)는 입력 전원(50)과 다이오드부(200) 사이에 배치되어, 본 발명에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)의 ON/OFF 동작을 제어할 수 있다. 이러한 스위치부(100)는 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)를 포함할 수 있다.The switch unit 100 is disposed between the input power supply 50 and the diode unit 200 to control the ON/OFF operation of the isolated converter 1 having a coupling inductor according to the present invention. The switch unit 100 may include a first switch S1 and a second switch S2.

제1 스위치(S1)는 제1 단(게이트 단)에 제어 신호가 인가되고, 제2 단이 입력 전원(50)의 제1 단에 연결되며, 제3 단이 제1 다이오드(D1)의 애노드(anode)에 연결될 수 있다.The first switch S1 has a control signal applied to the first terminal (gate terminal), the second terminal is connected to the first terminal of the input power supply 50, and the third terminal is the anode of the first diode D1. can be connected to (anode).

제2 스위치(S2)는 제1 단(게이트 단)에 제어 신호가 인가되고, 제2 단이 제2 다이오드(D2)의 캐소드(cathode)에 연결되며, 제3 단이 입력 전원(50)의 제2 단에 연결될 수 있다.A control signal is applied to the first terminal (gate terminal) of the second switch S2, the second terminal is connected to the cathode of the second diode D2, and the third terminal is connected to the input power supply 50. It can be connected to the second stage.

본 실시예에서, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)는 능동 스위치로써, 일 예로 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) 스위치로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다른 전계효과 트랜지스터(Field-Effect Transistor, FET) 또는 접합형 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT)로도 대체될 수 있다.In the present embodiment, the first switch S1 and the second switch S2 are active switches, and for example, may be provided as a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) switch, but are not limited thereto. It can also be replaced with a field-effect transistor (FET) or a bipolar junction transistor (BJT).

다이오드부(200)는 제1 다이오드(D1), 제2 다이오드(D2) 및 제3 다이오드(D3)를 포함한다.The diode unit 200 includes a first diode D1, a second diode D2, and a third diode D3.

제1 다이오드(D1)는 애노드가 제1 스위치(S1)의 제3 단에 연결되고, 캐소드가 제1 인덕터(L1)의 제1 단에 연결될 수 있다. 제2 다이오드(D2)는 캐소드가 제2 스위치(S2)의 제2 단에 연결되고, 애노드가 제2 인덕터(L2)의 제1 단에 연결될 수 있다. 그리고, 제3 다이오드(D3)는 애노드가 제2 다이오드(D2)의 애노드에 연결되고, 캐소드가 제1 다이오드(D1)의 캐소드에 연결될 수 있다.In the first diode D1, an anode may be connected to a third terminal of the first switch S1, and a cathode may be connected to a first terminal of the first inductor L1. In the second diode D2, a cathode may be connected to a second terminal of the second switch S2, and an anode may be connected to a first terminal of the second inductor L2. In addition, in the third diode D3, the anode may be connected to the anode of the second diode D2, and the cathode may be connected to the cathode of the first diode D1.

인덕터부(300)는 제1 인덕터(L1) 및 제1 인덕터(L1)와 자화결합되는 제2 인덕터(L2)로 구성되며, 이에 따라 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)는 결합형 인덕터로 동작될 수 있다.The inductor unit 300 is composed of a first inductor L1 and a second inductor L2 magnetically coupled to the first inductor L1, and accordingly, the first inductor L1 and the second inductor L2 are coupled. It can be operated as a type inductor.

제1 인덕터(L1)는 제1 단이 제1 다이오드(D1)의 캐소드에 연결되고 제2 단이 캐패시터(C)의 제1 단에 연결될 수 있다. 또한, 제2 인덕터(L2)는 제1 단이 제2 다이오드(D2)의 애노드에 연결되고 제2 단이 캐패시터(C)의 제2 단에 연결될 수 있다. 즉, 제1 인덕터(L1)의 제1 단은 입력 전원(50)의 제1 단측과 직렬로 연결되고, 제2 인덕터(L2)의 제1 단은 입력 전원의 제2 단측과 직렬로 연결될 수 있으며, 제1 인덕터(L1)의 제2 단과 제2 인덕터(L2)의 제2 단은 캐패시터(C)를 통해 직렬로 연결될 수 있다. The first inductor L1 may have a first end connected to the cathode of the first diode D1 and a second end connected to the first end of the capacitor C. In addition, the second inductor L2 may have a first end connected to the anode of the second diode D2 and a second end connected to the second end of the capacitor C. That is, the first end of the first inductor L1 may be connected in series with the first end of the input power 50, and the first end of the second inductor L2 may be connected in series with the second end of the input power. In addition, the second end of the first inductor L1 and the second end of the second inductor L2 may be connected in series through the capacitor C.

서로 독립된 1차 권선과 2차 권선이 1차측 그라운드와 2차측 그라운드를 전기적으로 분리시키는 종래의 변압기의 구성과는 상이하게, 본 발명에 따른 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)는 회로를 통하여 연결되어 있으면서, 입력 전원(50)의 두 라인에 평행하게 배치되어 자화 결합될 수 있다. 이와 같은, 전기적으로 연결되면서도 자화결합 되는 구조적인 특징으로 인하여, 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)로 구성된 인덕터부(300)는 입력 전원(50)으로부터 공급되는 입력 전압을 강압하는 변압기의 역할을 수행할 수 있다.Unlike the configuration of a conventional transformer in which the primary and secondary windings independent from each other electrically separate the primary and secondary grounds, the first inductor L1 and the second inductor L2 according to the present invention are While being connected through a circuit, it may be magnetically coupled by being disposed parallel to two lines of the input power supply 50. Due to such a structural feature that is electrically connected and magnetically coupled, the inductor unit 300 composed of the first inductor L1 and the second inductor L2 decreases the input voltage supplied from the input power supply 50. It can play the role of a transformer.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1) 내부의 그라운드 라인 상에 제2 인덕터(L2)가 배치됨으로써, 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)의 내부에 절연 기능이 구현되어 입력 전원(50)측에 마련된 제1 그라운드(G1)와 부하(R)측에 마련된 제2 그라운드(G2)가 상호 분리될 수 있다. 다시 말해, 제1 그라운드(G1)와 제2 그라운드(G2)간의 대지 전위(ground potential) 차이에 따라 발생되는 누설전류가 흐르는 경로 상에 임피던스를 증가시킬 수 있는 제2 인덕터(L2)를 배치함에 따라 각 단의 절연 기능을 확보할 수 있다.In addition, the second inductor L2 is disposed on the ground line inside the insulated converter 1 having a coupling inductor according to an embodiment of the present invention, thereby insulating the inside of the insulated converter 1 having a coupling inductor. As a function is implemented, the first ground G1 provided on the input power 50 side and the second ground G2 provided on the load R side may be separated from each other. In other words, the second inductor L2 capable of increasing the impedance is arranged on the path through which the leakage current generated according to the difference in ground potential between the first ground G1 and the second ground G2 flows. Accordingly, the insulation function of each stage can be secured.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터부(300)는 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)가 양의 상호 인덕턴스(Mutual Inductance)를 갖도록 설계될 수 있다. 즉, 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)는 동일한 방향으로 도트가 형성되도록 권선의 방향 등이 설계될 수 있다. 이에 따라, 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)는 동일한 자화 방향을 가질 수 있다.In this case, the inductor unit 300 according to an embodiment of the present invention may be designed such that the first inductor L1 and the second inductor L2 have a positive mutual inductance. That is, the direction of the winding may be designed such that dots are formed in the first inductor L1 and the second inductor L2 in the same direction. Accordingly, the first inductor L1 and the second inductor L2 may have the same magnetization direction.

이 외에도, 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)는 종래의 벅 컨버터와 유사하게 캐패시터(C) 및 부하(R)를 더 포함할 수 있다.In addition, the isolated converter 1 having a coupling inductor according to an embodiment of the present invention may further include a capacitor C and a load R, similar to a conventional buck converter.

캐패시터(C)는 인덕터부(300)에 의해 강압된 직류 전원의 리플을 제거하고 평활화할 수 있으며, 캐패시터(C)의 양 단에 걸리는 전압은 강압된 직류 전원과 같을 수 있다.The capacitor C may remove and smooth the ripple of the DC power that is stepped down by the inductor unit 300, and the voltage applied to both ends of the capacitor C may be the same as the stepped DC power.

부하(R)는 인덕터부(300)에 의해 강압되고, 캐패시터(C)에 의해 리플이 제거된 직류 전원을 공급받을 수 있다.The load R is step-down by the inductor unit 300 and may receive DC power from which ripple has been removed by the capacitor C.

또한, 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)의 동작 모드는 종래의 벅 컨버터의 온/오프 시 동작과 유사한 형태로 동작될 수 있다. 이와 관련하여, 도 2를 함께 참조하여 설명하기로 한다.In addition, the operation mode of the isolated converter 1 having a coupling inductor according to an embodiment of the present invention may be operated in a manner similar to that of the conventional buck converter on/off operation. In this regard, it will be described with reference to FIG. 2.

도 2는 도 1의 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)의 턴 온 및 턴 오프시의 전류 흐름을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a current flow during turn-on and turn-off of the insulated converter 1 having the coupling inductor of FIG. 1.

먼저, 도 2a는 도 1의 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)의 턴 온 시의 전류 흐름을 나타내는 도면이다.First, FIG. 2A is a diagram illustrating a current flow when the insulated converter 1 having the coupling inductor of FIG. 1 is turned on.

턴 온 시간 동안, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)는 동시에 턴 온 되며, 도시된 도면의 화살표에 표시된 바와 같이 전류는 제1 스위치(S1) -> 제1 다이오드(D1) -> 제1 인덕터(L1) -> 캐패시터(C) -> 제2 인덕터(L2) -> 제2 다이오드(D2) -> 제2 스위치(S2) 방향으로 전류 흐름이 발생할 수 있다. During the turn-on time, the first switch (S1) and the second switch (S2) are simultaneously turned on, and as indicated by the arrow in the drawing, the current is the first switch (S1) -> first diode (D1)- > First inductor (L1) -> capacitor (C) -> second inductor (L2) -> second diode (D2) -> second switch (S2).

이때, 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)는 하나의 회로 루프(mesh) 상에서 동일한 브랜치로 연결되어 있는 직렬 연결 상태이므로, 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)의 전류와 자속은 동일하다.At this time, since the first inductor L1 and the second inductor L2 are connected in series with the same branch on one circuit loop, the current between the first inductor L1 and the second inductor L2 is And the magnetic flux are the same.

이에 따라, 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)가 동시에 턴 온 되면, 인덕터부(300)에는 에너지가 축적되고, 캐패시터(C)와 부하(R)를 통해 인덕터부(300)에 흐르는 전류가 증가될 수 있다.Accordingly, when the first switch S1 and the second switch S2 are turned on at the same time, energy is accumulated in the inductor unit 300, and the inductor unit 300 through the capacitor C and the load R The current flowing can be increased.

도 2b는 도 1의 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)의 턴 오프 시의 전류 흐름을 나타내는 도면이다.FIG. 2B is a diagram showing a current flow when the insulated converter 1 having the coupling inductor of FIG. 1 is turned off.

턴 오프 시간 동안, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)는 동시에 턴 오프 되며, 도시된 도면의 화살표에 표시된 바와 같이 전류는 제3 다이오드(D3)에 의해 방향이 형성되면서 제1 인덕터(L1) -> 캐패시터(C)-> 제2 인덕터(L2) -> 제3 다이오드(D3) -> 제1 인덕터(L1) 방향으로 전류 흐름이 발생할 수 있다. 즉, 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)가 동시에 턴 오프 되면, 인덕터부(300)에 축적된 에너지인 인덕터 전류가 캐패시터(C)와 부하(R)로 흐르게 되며, 이러한 인덕터 전류는 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)가 다시 턴 온 될 때까지 감소될 수 있다.During the turn-off time, the first switch S1 and the second switch S2 are simultaneously turned off, and as indicated by the arrow in the drawing, the current is formed by the third diode D3 and the first inductor Current flow may occur in the direction of (L1) -> capacitor (C) -> second inductor (L2) -> third diode (D3) -> first inductor (L1). That is, when the first switch S1 and the second switch S2 are turned off at the same time, the inductor current, which is energy accumulated in the inductor unit 300, flows to the capacitor C and the load R, and this inductor current May be decreased until the first switch S1 and the second switch S2 are turned on again.

이와 같이, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)를 주기적으로 온/오프하게 되면, 인덕터와 캐패시터로 구성된 LC회로(LC 필터)에 의해 구형파가 평활화되어 직류 전압 형태로 출력될 수 있다. 이러한 동작 원리는 종래의 벅 컨버터의 동작 모드와 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.In this way, when the first switch S1 and the second switch S2 are periodically turned on/off, a square wave is smoothed by an LC circuit (LC filter) composed of an inductor and a capacitor, so that a DC voltage can be output. . This operation principle is similar to that of a conventional buck converter, and thus a detailed description thereof will be omitted.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)는 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)가 자화 결합되어 하나의 결합형 인덕터로 동작하기 때문에, 인덕터부(300)는 변압기의 역할을 수행할 수 있으며 인덕터부(300)의 자화 인덕턴스와 누설 인덕턴스가 벅 컨버터의 출력 필터 역할을 할 뿐만 아니라 그라운드의 분리 시에 양 그라운드의 전압 차이에도 누설전류를 억제하여 절연 변압기의 역할을 수행할 수 있다. At this time, in the insulated converter 1 having a coupling inductor according to an embodiment of the present invention, since the first inductor L1 and the second inductor L2 are magnetized and operated as a single coupling inductor, the inductor unit 300 can serve as a transformer, and the magnetizing inductance and leakage inductance of the inductor unit 300 not only serve as an output filter of the buck converter, but also suppress leakage current even when the voltage difference between the two grounds is separated when the ground is separated. Can play the role of an isolation transformer.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)는 절연 기능이 없던 종래의 벅 컨버터의 구조와는 다르게, 제2 인덕터(L2)에 의해 입력 전원(50) 측의 제1 그라운드(G1)와 부하(R)측의 제2 그라운드(G2)가 분리되어 절연을 확보할 수 있다. 이와 관련하여, 도 3을 함께 참조하여 설명하기로 한다.That is, the isolated converter 1 having a coupling inductor according to an embodiment of the present invention is different from the structure of a conventional buck converter without an insulation function, and is applied to the input power supply 50 side by the second inductor L2. The first ground G1 and the second ground G2 on the load R side are separated to ensure insulation. In this regard, it will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 도 1에 도시된 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)의 등가 회로이다.FIG. 3 is an equivalent circuit of the isolated converter 1 having the coupling inductor shown in FIG. 1.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터부(300)는 결합 인덕터로 동작하며, 결합 인덕터는 종래의 벅 컨버터에 구비된 인덕터와는 다르게 결합계수, 자화 인덕턴스(L_m) 및 누설 인덕턴스(L_lk1, L_lk2)가 존재하게 된다. 즉, 상술한 바와 같이 인덕터부(300)는 필터 기능을 수행함에 따라 자화 인덕턴스가 발생하고, 절연 기능을 수행함에 따라 누설 인덕턴스가 발생할 수 있다. As shown, the inductor unit 300 according to an embodiment of the present invention operates as a coupling inductor, and the coupling inductor differs from an inductor provided in a conventional buck converter, and has a coupling coefficient, a magnetizing inductance (L _m ), and leakage. Inductance (L _lk1 , L _lk2 ) exists. That is, as described above, the inductor unit 300 may generate magnetized inductance as the filter function is performed, and leakage inductance may be generated as the inductor unit 300 performs the insulation function.

구체적으로, 도 3a는 도 1에 도시된 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)의 출력 필터 기능이 도시된 일 예를 나타내는 도면이다.Specifically, FIG. 3A is a diagram illustrating an example of an output filter function of the isolated converter 1 having a coupling inductor shown in FIG. 1.

도시된 등가회로도에서, 화살표의 방향과 같이 컨버터의 메인 전류가 흐를 수 있다. 이때, 출력 필터 역할을 하는 등가 인덕턴스는 L_lk1+L_lk2가 되고, 캐패시터(C)와 함께 출력 전압의 스위칭 주파수 리플을 억제하는 등가 인덕터의 임피던스는 jω(L_lk1+L_lk2)가 될 수 있다. 따라서, 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)의 자화 결합에 따른 제1 누설 인덕턴스(L_lk1)와 제2 누설 인덕턴스(L_lk2)에 의해 출력 전압의 리플이 억제될 수 있다.In the illustrated equivalent circuit diagram, the main current of the converter may flow in the direction of the arrow. At this time, the equivalent inductance serving as the output filter is L _lk1 +L _lk2 , and the impedance of the equivalent inductor that suppresses the switching frequency ripple of the output voltage together with the capacitor C may be jω(L _lk1 +L _lk2 ). . Accordingly, the ripple of the output voltage can be suppressed by the first inductor (L1) and the second first leakage inductance of the magnetic coupling of the inductor (L2) (L _lk1) and second leakage inductances (L _lk2).

한편, 도 3b는 도 1에 도시된 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)의 절연 기능이 도시된 일 예를 나타내는 도면이다.Meanwhile, FIG. 3B is a diagram illustrating an example of an insulation function of the isolated converter 1 having a coupling inductor shown in FIG. 1.

도시된 등가회로도에서, 화살표의 방향과 같이 누설 전류가 흐르게 되며, 이 경우 누설전류를 억제하는 등가 인덕턴스는 L_lk2+L_m이 되고, 임피던스는 jω (L_lk2+L_m)이 될 수 있다. 즉, 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2)의 자화 결합에 따른 자화 인덕턴스(L_m)와 제2 누설 인덕턴스(L_lk2)에 의해 누설전류가 억제될 수 있다.In the illustrated equivalent circuit diagram, leakage current flows in the direction of an arrow. In this case, the equivalent inductance for suppressing the leakage current is L _lk2 +L _m , and the impedance may be jω (L _lk2 +L _m ). That is, the leakage current can be suppressed by the magnetizing inductance L _m and the second leakage inductance L _lk2 according to the magnetization coupling of the first and second inductors L1 and L2.

여기서, 누설 전류의 크기는 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)의 턴(turn)비, 권선 수, 결합 계수에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 사용 환경에 따라 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)의 턴(turn)비, 권선 수, 결합 계수(coupling factor)를 다양하게 설정할 수 있다. 예를 들어, 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)의 결합 계수가 낮게 제작되는 경우, 제1 인덕터의 누설 인덕턴스(L_lk1) 및 제2 인덕터의 누설 인덕턴스(L_lk2)는 상대적으로 커질 수 있다. 이때, 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)가 동일한 도트 방향을 갖도록 설계함으로써 출력 전압의 리플을 제거하는 결합 인덕터의 출력 필터 기능이 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)의 사용 환경에 따라 결합 인덕터의 출력 필터 기능 및 누설전류 억제 기능이 최적화되도록 제1 인덕터(L1)와 제2 인덕터(L2)의 턴(turn)비, 권선 수, 결합 계수(coupling factor)를 적절하게 설정할 필요가 있다.Here, the magnitude of the leakage current may be determined according to a turn ratio of the first inductor L1 and the second inductor L2, the number of windings, and a coupling coefficient. Accordingly, a turn ratio, the number of windings, and a coupling factor of the first inductor L1 and the second inductor L2 may be variously set according to the use environment. For example, the first inductor (L1) and the case that lower the coupling coefficient of the second inductor (L2) produced, the leakage inductance (L _lk1) and leakage inductance (L _lk2) of the second inductor of the first inductor is relatively It can grow. In this case, by designing the first inductor L1 and the second inductor L2 to have the same dot direction, the output filter function of the coupling inductor for removing ripple of the output voltage may be maintained. Therefore, the first inductor L1 and the second inductor (L1) and the second inductor (L1) and the second inductor ( It is necessary to properly set the turn ratio of L2), the number of turns, and the coupling factor.

이와 같이, 자화적으로 결합된 인덕터부(300) 및 양전압과 음전압 입력에서 모두 전압저지가 가능한 양방향 구동 스위치가 구비된 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)는 단일 결합형 인덕터를 이용하여 출력필터 기능 및 누설전류 억제 기능(절연 기능)을 동시에 수행할 수 있는 효과를 가질 수 있다.In this way, an insulated converter (1) having a coupling inductor according to an embodiment of the present invention provided with a magnetically coupled inductor unit 300 and a bidirectional driving switch capable of stopping voltage at both positive and negative voltage inputs May have the effect of simultaneously performing an output filter function and a leakage current suppression function (insulation function) using a single coupled inductor.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터를 나타내는 회로도이다.4 is a circuit diagram showing an insulated converter having a coupling inductor according to another embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)와 유사하게, 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1')는 입력 전원(50')으로부터 인가되는 입력 전압보다 낮은 출력 전압을 발생시키는 강압 변환 회로, 다시 말해 벅 컨버터(buck converter)의 기능을 수행할 수 있다.Similar to the isolated converter 1 having a coupling inductor according to an embodiment of the present invention shown in Fig. 1, the isolated converter 1 ′ having a coupling inductor according to another embodiment of the present invention includes an input power supply ( 50'), a step-down conversion circuit that generates an output voltage lower than the input voltage applied from the device may function as a buck converter.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1')는 입력 전원(50')에 대한 보조 전원의 역할을 수행할 수 있으며, 부하(R')에 강압된 직류 전원을 공급하기 위하여 입력 전원(50')과 부하(R') 사이에 위치할 수 있다. That is, the isolated converter 1 ′ having a coupling inductor according to another embodiment of the present invention may serve as an auxiliary power supply for the input power 50 ′, and a DC power supply stepped down to the load R′. It may be located between the input power 50' and the load R'to supply.

구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1')는 스위치부(100'), 다이오드부(200') 및 인덕터부(300')를 포함한다.Specifically, the isolated converter 1'having a coupling inductor according to another embodiment of the present invention includes a switch unit 100', a diode unit 200', and an inductor unit 300'.

도 4의 스위치부(100')는 입력 전원(50')과 다이오드부(200') 사이에 배치되어, 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1')의 ON/OFF 동작을 제어할 수 있다. 이러한 스위치부(100')는 제1 스위치(S1') 및 제2 스위치(S2')를 포함할 수 있다.The switch unit 100 ′ of FIG. 4 is disposed between the input power supply 50 ′ and the diode unit 200 ′ to turn on/off the isolated converter 1 ′ having a coupling inductor according to another embodiment of the present invention. OFF operation can be controlled. The switch unit 100 ′ may include a first switch S1 ′ and a second switch S2 ′.

제1 스위치(S1')는 제1 단(게이트 단)에 제어 신호가 인가되고, 제2 단이 입력 전원(50')의 제1 단에 연결되며, 제3 단이 제1 다이오드(D1')의 애노드(anode)에 연결될 수 있다.A control signal is applied to the first end (gate end) of the first switch S1', the second end is connected to the first end of the input power supply 50', and the third end is the first diode D1'. ) Can be connected to the anode.

제2 스위치(S2')는 제1 단(게이트 단)에 제어 신호가 인가되고, 제2 단이 제2 다이오드(D2')의 캐소드(cathode)에 연결되며, 제3 단이 입력 전원(50')의 제2 단에 연결될 수 있다.A control signal is applied to the first end (gate end) of the second switch S2', the second end is connected to the cathode of the second diode D2', and the third end is input power 50 ') can be connected to the second end.

다이오드부(200')는 제1 다이오드(D1'), 제2 다이오드(D2') 및 제3 다이오드(D3')를 포함한다.The diode unit 200 ′ includes a first diode D1 ′, a second diode D2 ′, and a third diode D3 ′.

제1 다이오드(D1')는 애노드가 제1 스위치(S1')의 제3 단에 연결되고, 캐소드가 제1 인덕터(L1')의 제1 단에 연결될 수 있다. 제2 다이오드(D2')는 캐소드가 제2 스위치(S2')의 제2 단에 연결되고, 애노드가 제2 인덕터(L2')의 제1 단에 연결될 수 있다. 그리고, 제3 다이오드(D3')는 애노드가 제2 다이오드(D2')의 애노드에 연결되고, 캐소드가 제1 다이오드(D1')의 캐소드에 연결될 수 있다.The first diode D1 ′ may have an anode connected to the third terminal of the first switch S1 ′, and a cathode connected to the first terminal of the first inductor L1 ′. In the second diode D2 ′, the cathode may be connected to the second terminal of the second switch S2 ′, and the anode may be connected to the first terminal of the second inductor L2 ′. In addition, the third diode D3 ′ may have an anode connected to the anode of the second diode D2 ′, and a cathode connected to the cathode of the first diode D1 ′.

이러한 스위치부(100') 및 다이오드부(200')의 구성은 도 1의 스위치부(100) 및 다이오드부(200)의 구성과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Since the configurations of the switch unit 100 ′ and the diode unit 200 ′ are the same as those of the switch unit 100 and the diode unit 200 of FIG. 1, redundant descriptions will be omitted.

인덕터부(300')는 제1 인덕터(L1') 및 제1 인덕터(L1')와 자화결합되는 제2 인덕터(L2')로 구성되며, 이에 따라 제1 인덕터(L1')와 제2 인덕터(L2')는 결합형 인덕터로 동작될 수 있다.The inductor part 300 ′ is composed of a first inductor L1 ′ and a second inductor L2 ′ magnetically coupled to the first inductor L1 ′, and accordingly, the first inductor L1 ′ and the second inductor (L2') can be operated as a coupled inductor.

제1 인덕터(L1')는 제1 단이 제1 다이오드(D1')의 캐소드에 연결되고 제2 단이 캐패시터(C')의 제1 단에 연결될 수 있다. 또한, 제2 인덕터(L2')는 제1 단이 제2 다이오드(D2')의 애노드에 연결되고 제2 단이 캐패시터(C')의 제2 단에 연결될 수 있다. 즉, 제1 인덕터(L1')의 제1 단은 입력 전원(50')의 제1 단측과 직렬로 연결되고, 제2 인덕터(L2')의 제1 단은 입력 전원(50')의 제2 단측과 직렬로 연결될 수 있으며, 제1 인덕터(L1')의 제2 단과 제2 인덕터(L2')의 제2 단은 직렬로 연결될 수 있다. The first inductor L1 ′ may have a first end connected to the cathode of the first diode D1 ′ and a second end connected to the first end of the capacitor C ′. Also, the second inductor L2' may have a first end connected to the anode of the second diode D2' and a second end connected to the second end of the capacitor C'. That is, the first end of the first inductor L1' is connected in series with the first end of the input power 50', and the first end of the second inductor L2' is the first end of the input power 50'. The second end may be connected in series, and the second end of the first inductor L1 ′ and the second end of the second inductor L2 ′ may be connected in series.

서로 독립된 1차 권선과 2차 권선이 1차측 그라운드와 2차측 그라운드를 전기적으로 분리시키는 종래의 변압기의 구성과는 상이하게, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 인덕터(L1')와 제2 인덕터(L2')는 회로를 통하여 연결되어 있으면서, 입력 전원(50')의 두 라인에 평행하게 배치되어 자화 결합될 수 있다. 이와 같은, 전기적으로 연결되면서도 자화결합 되는 구조적인 특징으로 인하여, 제1 인덕터(L1')와 제2 인덕터(L2')로 구성된 인덕터부(300')는 입력 전원(50')으로부터 공급되는 입력 전압을 강압하는 변압기의 역할을 수행할 수 있다.The first inductor L1' and the second inductor L1' and the second winding according to another embodiment of the present invention are different from the configuration of a conventional transformer in which the independent primary and secondary windings electrically separate the primary and secondary grounds. The inductor L2' is connected through a circuit and is disposed parallel to the two lines of the input power supply 50' to be magnetized. Due to such a structural feature that is electrically connected and magnetically coupled, the inductor unit 300' composed of the first inductor L1' and the second inductor L2' is an input supplied from the input power supply 50'. It can act as a transformer to step down the voltage.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1') 내부의 그라운드 라인 상에 제2 인덕터(L2')가 배치됨으로써, 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1')의 내부가 임피던스에 의한 누설전류 억제 기능이 구현되어 입력 전원(50')측에 마련된 제1 그라운드(G1')와 부하(R')측에 마련된 제2 그라운드(G2')가 상호 분리될 수 있으며, 이에 따라 각 단의 절연 기능을 확보할 수 있다.In addition, by disposing the second inductor L2' on the ground line inside the insulated converter 1'having a coupling inductor according to another embodiment of the present invention, the insulated converter 1'having a coupling inductor The internal leakage current suppression function is implemented by impedance, so that the first ground G1' provided on the input power supply 50' and the second ground G2' provided on the load R'side can be separated from each other. Thus, it is possible to secure the insulation function of each stage.

이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인덕터부(300')는 도 1에 도시된 인덕터부(300)와는 다르게, 제1 인덕터(L1')와 제2 인덕터(L2')가 음의 상호 인덕턴스(Mutual Inductance)를 갖도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제1 인덕터(L1')의 권선의 방향과 제2 인덕터(L2')의 권선의 방향이 서로 반대 방향으로 형성될 수 있다. 다른 예로, 제1 인덕터(L1')의 권선의 방향과 제2 인덕터(L2')의 권선의 방향이 서로 동일한 방향으로 형성되는 경우, 제2 인덕터(L2')의 제1 단이 캐패시터(C')의 제2 단에 연결되고, 제2 단이 제2 다이오드(D2')의 애노드에 연결될 수 있다.At this time, in the inductor unit 300 ′ according to another embodiment of the present invention, unlike the inductor unit 300 illustrated in FIG. 1, the first inductor L1 ′ and the second inductor L2 ′ have negative mutual inductance. It can be designed to have (Mutual Inductance). For example, a winding direction of the first inductor L1 ′ and a winding direction of the second inductor L2 ′ may be formed in opposite directions. As another example, when the winding direction of the first inductor L1 ′ and the winding direction of the second inductor L2 ′ are formed in the same direction, the first end of the second inductor L2 ′ is the capacitor C ') may be connected to the second end, and the second end may be connected to the anode of the second diode D2'.

즉, 제1 인덕터(L1')와 제2 인덕터(L2')는 상이한 방향으로 도트가 형성되도록 권선의 방향 등이 설계될 수 있다. 이에 따라, 제1 인덕터(L1')와 제2 인덕터(L2')는 서로 반대되는 자화 방향을 가질 수 있다.In other words, the winding directions of the first inductor L1' and the second inductor L2' may be designed so that dots are formed in different directions. Accordingly, the first inductor L1 ′ and the second inductor L2 ′ may have opposite magnetization directions.

이 외에도, 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1')는 캐패시터(C') 및 부하(R')를 더 포함할 수 있으며, 캐패시터(C') 및 부하(R')는 도 1의 캐패시터(C) 및 부하(R)와 동일한 구성으로 마련될 수 있다.In addition, the isolated converter 1'having a coupling inductor according to another embodiment of the present invention may further include a capacitor C'and a load R', and the capacitor C'and the load R ') may be provided in the same configuration as the capacitor C and the load R of FIG. 1.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)의 동작 모드는 종래의 벅 컨버터의 온/오프 시 동작과 유사한 형태로 동작될 수 있으며, 이와 관련된 내용은 도 2를 참조하여 상술하였으므로 구체적인 내용은 생략하기로 한다. The operation mode of the isolated converter 1 having a coupling inductor according to an embodiment of the present invention may be operated in a manner similar to that of the conventional buck converter on/off, and for related information, see FIG. 2. As described above, detailed information will be omitted.

본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1')는 제1 인덕터(L1')와 제2 인덕터(L2')가 자화 결합되어 하나의 결합형 인덕터로 동작하기 때문에, 인덕터부(300')는 변압기의 역할을 수행할 수 있으며 인덕터부(300')의 자화 인덕턴스와 누설 인덕턴스가 벅 컨버터의 출력 필터 역할을 할 뿐만 아니라 그라운드의 분리 시에 양 그라운드의 전압 차이에도 누설전류를 억제하여 절연 변압기의 역할을 수행할 수 있다. In the isolated converter 1'having a coupling inductor according to another embodiment of the present invention, since the first inductor L1' and the second inductor L2' are magnetized and operated as a single coupling inductor, the inductor The part 300 ′ can serve as a transformer, and the magnetizing inductance and leakage inductance of the inductor part 300 ′ not only serve as an output filter of the buck converter, but also leakage current even when the voltage difference between the two grounds is separated when the ground is separated. Can be suppressed to play the role of an isolation transformer.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1')는 절연 기능이 없던 종래의 벅 컨버터의 구조와는 다르게, 제2 인덕터(L2')에 의해 입력 전원(50') 측의 제1 그라운드(G1')와 부하(R')측의 제2 그라운드(G2')가 분리되어 절연을 확보할 수 있다. 이와 관련하여, 도 5를 함께 참조하여 설명하기로 한다.That is, the isolated converter 1'having a coupling inductor according to another embodiment of the present invention is different from the structure of a conventional buck converter without an insulation function, and the input power 50' is applied by the second inductor L2'. ) Side of the first ground (G1') and the load (R') side of the second ground (G2') is separated to secure the insulation. In this regard, it will be described with reference to FIG. 5.

도 5는 도 4에 도시된 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1')의 등가 회로이다.FIG. 5 is an equivalent circuit of the isolated converter 1'having the coupling inductor shown in FIG. 4.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터부(300')는 결합 인덕터로 동작하며, 결합 인덕터는 종래의 벅 컨버터에 구비된 인덕터와는 다르게 결합계수, 자화 인덕턴스(L_m') 및 누설 인덕턴스(L_lk1', L_lk2')가 존재하게 된다. 즉, 상술한 바와 같이 인덕터부(300')는 필터 기능을 수행함에 따라 자화 인덕턴스가 발생하고, 절연 기능을 수행함에 따라 누설 인덕턴스가 발생할 수 있다. As shown, the inductor unit 300 ′ according to an embodiment of the present invention operates as a coupling inductor, and the coupling inductor differs from an inductor provided in a conventional buck converter, and has a coupling coefficient and a magnetizing inductance (L _m '). And leakage inductance (L _lk1 ′, L _lk2 ′). That is, as described above, the inductor unit 300 ′ generates magnetizing inductance as the filter function is performed, and leakage inductance may occur as the inductor unit 300 ′ performs the insulation function.

구체적으로, 도 5a는 도 4에 도시된 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1')의 출력 필터 기능이 도시된 일 예를 나타내는 도면이다.Specifically, FIG. 5A is a diagram illustrating an example of an output filter function of the isolated converter 1'having a coupling inductor shown in FIG. 4.

도시된 등가회로도에서, 화살표의 방향과 같이 컨버터의 메인 전류가 흐를 수 있다. 이때, 출력 필터 역할을 하는 등가 인덕턴스는 L_lk1'+L_lk2'+2L_m'이 되고, 출력 전압의 스위칭 주파수 리플을 억제하는 등가 인덕터의 임피던스는 jω(L_lk1'+L_lk2'+2L_m')가 될 수 있다. 따라서, 제1 인덕터(L1') 및 제2 인덕터(L2')의 자화 결합에 따른 자화 인덕턴스(L_m'), 제1 누설 인덕턴스(L_lk1')와 제2 누설 인덕턴스(L_lk2')에 의해 출력 전압의 리플이 억제될 수 있다.In the illustrated equivalent circuit diagram, the main current of the converter may flow in the direction of the arrow. At this time, the equivalent inductance acting as an output filter is L _lk1 '+L _lk2 '+2L _m ', and the impedance of the equivalent inductor that suppresses the switching frequency ripple of the output voltage is jω(L _lk1 '+L _lk2 '+2L _m ') can be. Therefore, the magnetization inductance (L _m ′), the first leakage inductance (L _lk1 ′) and the second leakage inductance (L _lk2 ′) due to the magnetization coupling of the first inductor L1 ′ and the second inductor L2 ′ Thus, the ripple of the output voltage can be suppressed.

한편, 도 5b는 도 4에 도시된 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1')의 절연 기능이 도시된 일 예를 나타내는 도면이다.Meanwhile, FIG. 5B is a diagram illustrating an example of an insulation function of the insulated converter 1 ′ having a coupling inductor shown in FIG. 4.

도시된 등가회로도에서, 화살표의 방향과 같이 누설 전류가 흐르게 되며, 이 경우 누설전류를 억제하는 등가 인덕턴스는 L_lk2'+L_m'이 되고, 임피던스는 jω (L_lk2'+L_m')이 될 수 있다. 즉, 제1 인덕터(L1') 및 제2 인덕터(L2')의 자화 결합에 따른 자화 인덕턴스(L_m')와 제2 누설 인덕턴스(L_lk2')에 의해 누설전류가 억제될 수 있다.In the illustrated equivalent circuit diagram, leakage current flows in the direction of the arrow. In this case, the equivalent inductance to suppress the leakage current becomes L _lk2 '+L _m ', and the impedance jω (L _lk2 '+L _m ') is Can be. That is, the leakage current may be suppressed by the magnetizing inductance L _m ′ and the second leakage inductance L _lk2 ′ due to the magnetization coupling of the first inductor L1 ′ and the second inductor L2 ′.

여기서, 누설 전류의 크기는 상술한 바와 같이 제1 인덕터(L1')와 제2 인덕터(L2')의 턴(turn)비, 권선 수, 결합 계수에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 인덕터(L1')와 제2 인덕터(L2')의 결합 계수가 높게 제작되는 경우, 제1 인덕터의 누설 인덕턴스(L_lk1') 및 제2 인덕터의 누설 인덕턴스(L_lk2')는 상대적으로 작아질 수 있다. 이때, 제1 인덕터(L1')와 제2 인덕터(L2')가 반대되는 도트 방향을 갖도록 설계함으로써 출력 전압의 리플을 제거하는 결합 인덕터의 출력 필터 기능이 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1')의 사용 환경에 따라 결합 인덕터의 출력 필터 기능 및 누설전류 억제 기능이 최적화되도록 제1 인덕터(L1')와 제2 인덕터(L2')의 턴(turn)비, 권선 수, 결합 계수(coupling factor)를 적절하게 설정할 필요가 있다.Here, the magnitude of the leakage current may be determined according to a turn ratio of the first inductor L1 ′ and the second inductor L2 ′, the number of windings, and a coupling coefficient as described above. For example, when the coupling coefficient of the first inductor L1 ′ and the second inductor L2 ′ is manufactured to be high, the leakage inductance of the first inductor (L _lk1 ′) and the leakage inductance of the second inductor (L _lk2 ′) ) Can be relatively small. At this time, by designing the first inductor L1 ′ and the second inductor L2 ′ to have opposite dot directions, the output filter function of the coupling inductor for removing the ripple of the output voltage may be maintained. Accordingly, the first inductor L1' and the second inductor L1' and the second inductor L1' and the second inductor L1' are optimized so that the output filter function and the leakage current suppression function of the coupling inductor are optimized according to the use environment of the isolated converter 1'having the coupling inductor according to another embodiment of the present invention. It is necessary to appropriately set the turn ratio, the number of windings, and the coupling factor of the inductor L2'.

이와 같이, 자화적으로 결합된 인덕터부(300') 및 양전압과 음전압 입력에서 모두 전압저지가 가능한 양방향 구동 스위치가 구비된 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1')는 단일 결합형 인덕터를 이용하여 출력필터 기능 및 누설전류 억제 기능을 동시에 수행할 수 있는 효과를 가질 수 있다.In this way, an insulated converter (1) having a coupling inductor according to another embodiment of the present invention having a magnetically coupled inductor unit 300 ′ and a bidirectional driving switch capable of stopping voltage at both positive and negative voltage inputs. ') can have the effect of simultaneously performing an output filter function and a leakage current suppression function using a single coupled inductor.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1, 1')의 성능을 시뮬레이션한 결과를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing a simulation result of the performance of the isolated converters 1 and 1'having a coupling inductor according to embodiments of the present invention.

도 6a는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)의 성능 평가 결과를 나타내는 그래프이다.6A is a graph showing a performance evaluation result of the isolated converter 1 having a coupled inductor according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1.

그래프의 첫 번째 파형은 입력 전원(50)으로부터 공급되는 입력 전압이 100V, 도통률이 80%일 때에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)의 출력 전압을 나타내는 파형으로, 입력 전압과 도통률에 따라 출력 전압이 출력되는 것을 확인할 수 있다. 그래프의 두 번째 파형은 인덕터 전류이며, 그래프의 세 번째 파형이 제1 그라운드(G1)와 제2 그라운드(G2)의 대지 전위차이에 의한 누설전류를 나타낸다. 도시된 바와 같이 누설전류가 0에 가까우므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1)는 절연 기능이 있음을 알 수 있다.The first waveform of the graph represents the output voltage of the insulated converter 1 having a coupling inductor according to an embodiment of the present invention when the input voltage supplied from the input power supply 50 is 100V and the conductivity is 80%. As a waveform, it can be seen that the output voltage is output according to the input voltage and the conduction rate. The second waveform of the graph is the inductor current, and the third waveform of the graph represents the leakage current due to the ground potential difference between the first ground G1 and the second ground G2. As illustrated, since the leakage current is close to zero, it can be seen that the isolated converter 1 having a coupling inductor according to an embodiment of the present invention has an insulating function.

도 6b는 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1')의 성능 평가 결과를 나타내는 그래프이다.6B is a graph showing a performance evaluation result of the isolated converter 1'having a coupling inductor according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 4.

도 6a와 유사하게, 그래프의 첫 번째 파형은 입력 전원(50')으로부터 공급되는 입력 전압이 100V, 도통률이 80%일 때에 대한 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1')의 출력 전압을 나타내는 파형으로, 입력 전압과 도통률에 따라 출력 전압이 출력되는 것을 확인할 수 있다. 그래프의 두 번째 파형은 인덕터 전류이며, 그래프의 세 번째 파형이 제1 그라운드(G1')와 제2 그라운드(G2')의 대지 전위(ground potential) 차이에 의한 누설전류를 나타낸다. 도시된 바와 같이 누설전류가 0에 가까우므로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1') 또한 절연 기능이 있음을 알 수 있다.Similar to FIG. 6A, the first waveform of the graph is an insulated converter having a coupling inductor according to another embodiment of the present invention when the input voltage supplied from the input power supply 50' is 100V and the conductivity is 80%. It is a waveform representing the output voltage of 1'), and it can be seen that the output voltage is output according to the input voltage and the conduction rate. The second waveform of the graph is the inductor current, and the third waveform of the graph represents the leakage current due to the difference in ground potential between the first ground G1' and the second ground G2'. As shown, since the leakage current is close to zero, it can be seen that the isolated converter 1'having a coupling inductor according to another embodiment of the present invention also has an insulating function.

이상으로, 본 발명의 실시예들에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1, 1')의 구체적인 구성 및 이에 따른 시뮬레이션 결과를 살펴보았으며, 이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1, 1')와 종래 기술들과의 차이점에 대하여 상세히 설명하기로 한다.As described above, the detailed configuration and simulation results of the isolated converters 1 and 1 ′ having a coupling inductor according to the embodiments of the present invention have been described. Hereinafter, with reference to FIGS. 7 and 8 Differences between the insulated converters 1 and 1 ′ having a coupling inductor according to embodiments and the prior art will be described in detail.

도 7은 종래 기술에 따른 노이즈 필터를 나타내는 회로도이다. 7 is a circuit diagram showing a noise filter according to the prior art.

도 7에 도시된 노이즈 필터는 일반적인 전자기기의 입력측에 구비된 것으로, 특히 공통 노이즈 필터로 구현된 두 개의 인덕터(L_cm_1, L_cm_2)가 자화 결합되어 하나의 결합 인덕터로 동작될 수 있다. The noise filter shown in FIG. 7 is provided on the input side of a general electronic device, and in particular, two inductors (L _cm _1 and L _cm _2) implemented as a common noise filter are magnetized and coupled to operate as one coupling inductor. .

이때, 종래 기술에 따른 노이즈 필터에 구비된 결합 인덕터는 입력단의 직류단(C4_1, C4_2)과 다른 직류단(C2_1, C2_2) 사이에 위치하여, 전자기기 본체 내에서 발생한 노이즈가 입력단 외부로 흐르는 것을 차단하는 역할을 수행한다. 즉, 종래 기술에 따른 노이즈 필터는 직류단 사이에서 직류전압이 인가되며, 결합 인덕터는 DC 양 단 사이에 위치하기 때문에 누설 전류를 차단하는 절연 기능을 수행할 수 없다. 또한, 종래 기술에 따른 노이즈 필터는 고주파 노이즈에 대해서만 임피던스 역할을 함으로써 고주파 성분(노이즈)을 차단하는 제한적인 기능만을 수행할 수 있다.At this time, the coupling inductor provided in the noise filter according to the prior art is located between the DC terminals C4_1 and C4_2 of the input terminal and the other DC terminals C2_1 and C2_2 to prevent noise generated in the body of the electronic device from flowing outside the input terminal. It plays a role of blocking. That is, in the noise filter according to the prior art, a DC voltage is applied between the DC terminals, and the coupling inductor is located between both ends of the DC, and thus cannot perform an insulation function of blocking leakage current. In addition, the noise filter according to the prior art can only perform a limited function of blocking high-frequency components (noise) by acting as an impedance for only high-frequency noise.

반면, 본 발명에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1, 1')는 결합 인덕터 양 단에 직류전압이 아닌 PWM 전압이 인가되며, 이에 따라 스위칭 주파수(w)에 의하여 높은 임피던스를 갖게 되어 누설 전류를 효율적으로 억제하는 효과를 가지게 된다.On the other hand, in the isolated converters 1 and 1'having the coupling inductor according to the present invention, a PWM voltage, not a DC voltage, is applied to both ends of the coupling inductor, and accordingly, it has a high impedance due to the switching frequency w. It has the effect of suppressing the current efficiently.

도 8은 종래 기술에 따른 플라이백 컨버터를 나타내는 회로도이다.8 is a circuit diagram showing a flyback converter according to the prior art.

도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 플라이백 컨버터 또한 두 개의 인덕터가 자화 결합된 결합 인덕터가 구비된다. 하지만, 종래 기술에 따른 플라이백 컨버터에 구비된 결합 인덕터는 변압기에서 일반적으로 사용되는 결합 구조로, 1차측 권선(제1 인덕터)과 2차측 권선(제2 인덕터)이 전기적으로 분리되어 있기 때문에, 입력 전압을 강압하는 변압기 및 절연 기능만 수행할 수 있다. 즉, 종래 기술에 따른 플라이백 컨버터에 구비된 결합 인덕터는 출력단의 평활용 필터 인덕터로 동작하지 않기 때문에 스위칭 리플이 크다는 단점이 있다.As shown, the flyback converter according to the prior art also includes a coupling inductor in which two inductors are magnetized. However, the coupling inductor provided in the flyback converter according to the prior art is a coupling structure commonly used in a transformer, and since the primary winding (first inductor) and the secondary winding (second inductor) are electrically separated, Only the transformer to step down the input voltage and the isolation function can be performed. That is, the coupling inductor provided in the flyback converter according to the prior art has a disadvantage in that the switching ripple is large because it does not operate as a smoothing filter inductor at the output stage.

반면, 본 발명에 따른 결합 인덕터를 갖는 절연형 컨버터(1, 1')는 제1 인덕터(L1, L1')와 제2 인덕터(L2, L2')가 캐패시터(C, C')를 통해 전기적으로 연결되어 있으며, 이때 제2 인덕터(L2, L2')는 누설전류의 경로 상에 배치되어 결합 인덕터의 임피던스를 증가시킴으로써 누설 전류를 억제할 뿐만 아니라, 출력단의 평활용 필터 효과를 갖게 된다.On the other hand, in the isolated converter (1, 1') having a coupling inductor according to the present invention, the first inductor (L1, L1') and the second inductor (L2, L2') are electrically connected through the capacitors (C, C'). In this case, the second inductors L2 and L2' are disposed on the path of the leakage current to increase the impedance of the coupling inductor, thereby suppressing the leakage current and having a filter effect for smoothing the output terminal.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made to the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. I will be able to.

50: 50': 입력 전원
100, 100': 스위치부
S1, S1': 제1 스위치
S2, S2': 제2 스위치
200, 200': 다이오드부
D1, D1': 제1 다이오드
D2, D2': 제2 다이오드
D3, D3': 제3 다이오드
300, 300': 인덕터부
L1, L1': 제1 인덕터
L2, L2': 제2 인덕터
C, C': 캐패시터
R, R': 부하50: 50': input power
100, 100': switch part
S1, S1': first switch
S2, S2': second switch
200, 200': diode part
D1, D1': first diode
D2, D2': second diode
D3, D3': third diode
300, 300': inductor part
L1, L1': first inductor
L2, L2': second inductor
C, C': capacitor
R, R': load

Claims

A first switch connected in series with a first terminal of the input power;
A second switch connected in series with a second terminal of the input power;
A first diode having an anode connected to the first switch;
A second diode having a cathode connected to the second switch;
A third diode in which a cathode is connected to the cathode of the first diode, and an anode is connected to the anode of the second diode;
A first inductor having a first end connected to the cathode of the first diode and a second end connected to the first end of the capacitor; And
A first end is connected to the anode of the second diode, and a second end is connected to the second end of the capacitor, so that the first ground provided on the input power side and the second ground provided on the load side are electrically insulated. , Disposed on a path of a leakage current generated according to a voltage difference between the ground potential of the first ground and the ground potential of the second ground, magnetized to have a positive mutual inductance with the first inductor, and the first A second inductor forming an inductor and a coupling inductor to increase the equivalent inductance of the coupling inverter,
The magnitude of the leakage current is set according to the turn ratio, the number of turns, and a coupling coefficient of the first and second inductors,
So that the output filter function of the coupling inductor and the suppression function of the leakage current can be tailored to the use environment,
By setting the coupling coefficient to be lower than a predetermined reference, the magnitudes of the first leakage inductance by the first inductor and the second leakage inductance by the second inductor are set larger than the predetermined reference,
The first inductor and the second inductor are designed to have the same dot direction to maintain the output filter function of the coupling inductor to remove ripple of the output voltage, and to suppress the leakage current. Isolated converter.

delete

The method of claim 1,
The equivalent inductance of the coupling inductor for suppressing the leakage current is determined by a sum of the second leakage inductance and the magnetizing inductance.

The method of claim 1,
The coupling inductor steps down the input voltage supplied from the input power,
The equivalent inductance of the coupling inductor for removing a ripple of an output voltage that is a stepped down input voltage is determined by a sum of the first leakage inductance and the second leakage inductance.

The method of claim 1,
The load is connected in parallel with the capacitor, the isolated converter having a coupling inductor.

A first switch connected in series with a first terminal of the input power;
A second switch connected in series with a second terminal of the input power;
A first diode having an anode connected to the first switch;
A second diode having a cathode connected to the second switch;
A third diode in which a cathode is connected to the cathode of the first diode, and an anode is connected to the anode of the second diode;
A first inductor having a first end connected to the cathode of the first diode and a second end connected to the first end of the capacitor; And
A first end is connected to the anode of the second diode, and a second end is connected to the second end of the capacitor, so that the first ground provided on the input power side and the second ground provided on the load side are electrically insulated. , Disposed on a path of a leakage current generated according to a voltage difference between the ground potential of the first ground and the ground potential of the second ground, magnetized to have a negative mutual inductance with the first inductor, and the first A second inductor forming an inductor and a coupling inductor to increase the equivalent inductance of the coupling inverter,
The magnitude of the leakage current is set according to the turn ratio, the number of turns, and a coupling coefficient of the first and second inductors,
So that the output filter function of the coupling inductor and the suppression function of the leakage current can be tailored to the use environment,
By setting the coupling coefficient higher than a predetermined reference, the magnitudes of the first leakage inductance by the first inductor and the second leakage inductance by the second inductor are set smaller than a predetermined reference,
The first inductor and the second inductor are designed to have opposite dot directions to maintain the output filter function of the coupling inductor to remove ripple of the output voltage, and to suppress the leakage current. Isolated converter.

delete

The method of claim 6,
The equivalent inductance of the coupling inductor that suppresses the leakage current is determined by a sum of the first leakage inductance, the second leakage inductance, and the magnetizing inductance.

The method of claim 6,
The coupling inductor steps down the input voltage supplied from the input power,
The equivalent inductance of the coupling inductor for removing a ripple of an output voltage, which is a step-down input voltage, is determined by a sum of the second leakage inductance and the magnetizing inductance.

The method of claim 6,
The load is connected in parallel with the capacitor, the isolated converter having a coupling inductor.