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순환전류프리(FREE)형고주파소프트스위칭FB(FULLBRIDGE)DC-DC콘버터

  • 기술번호 : KST2014012318
  • 담당센터 : 부산기술혁신센터
  • 전화번호 : 051-606-6561
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 순환전류 프리(Free)형 고주파 소프트 스위칭 FB(Full Bridge) DC-DC 컨버터에 관한 것으로, 기존의 ZVS FB(Zero Voltage Switching) DC-DC 컨버터의 안정한 영전압 스위칭(ZVS : Zero Voltage Switching)동작영역을 확보하기 위하여 DC-DC 컨버터의 고주파변압기 누설인덕턴스(Ll)를 증가시키거나 또는 고주파변압기와 직렬로 인덕터(Llr)를 삽입하는 방법에 의해 기인하는 실효 듀티 싸이클(Duty Cycle)의 감소에 의한 고주파변압기 2차측 전압의 이용률이 떨어져 원하는 출력전압을 얻기가 어려운 단점과, 또한 주회로 1차측에 있어서 프리 휠링(Free-Wheeling)구간동안 고주파변압기 동작원리상 누설인덕턴스에 따른 축적된 에너지와 1차측으로 리플랙트(Reflect)된 출력측평활용 인덕터 에너지가 포함되는 순환전류 모드가 발생되어 주회로 소자의 도통손실이 크게 되는 결점을 해결하기 위하여 고주파변압기 2차측 출력정류 다이오드와 평활용 출력 인덕터(Lf)사이에 3개의 고속 회생다이오드(FRD : Fast Recovey Diode)와 두 개의 공진캐패시터(Cs1, Cs2), 한 개의 공진인덕터(Lr)로 구성되는 회생스너버(ERS)를 삽입시킴으로써 도통모드 동안 스너버 캐패시터(Cs1, Cs2)에 축적된 에너지를 프리 휠링(Free-Wheeling)모드동안 방전함으로써 프리휠링(Free-Wheeling)구간동안 변압기의 1차전류(It1)와 2차전류(IT2)를 0(Zero)으로 저감시킴에 따라 주회로 레프트 레그(Left Leg)(Q1, Q3)는 영전압 스위칭(ZVS) 동작을 하고 라이트 레그(Right Leg)(Q4, Q2)는 거의 영전류 스위칭(ZCS)동작을 하므로써 주회로에 추가적인 인덕터의 삽입없이 안정된 소프트 스위칭(Soft Switching)동작영역이 확보되며, 특히 순환전류 경로가 차단되어 주회로 소자의 도통손실과 변압기의 손실이 크게 줄어들며, 고주파변압기(TR) 2차측 정류 다이오드(D5, D6, D7)도 소프트 스위칭(Soft Switching)되는 특징을 갖는 DC-DC 컨버터에 관한 것이다.
Int. CL H02M 3/337 (2006.01)
CPC
출원번호/일자 1019950046168 (1995.12.02)
출원인 한국전기연구원
등록번호/일자 10-0177873-0000 (1998.11.19)
공개번호/일자 10-1997-0055164 (1997.07.31) 문서열기
공고번호/일자 (19990515) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (1995.12.02)
심사청구항수 5

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국전기연구원 대한민국 경상남도 창원시 성산구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김은수 대한민국 경상남도창원시사파정동상남
2 조기연 대한민국 경상남도창원시
3 계문호 대한민국 부산광역시사상구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 유미특허법인 대한민국 서울특별시 강남구 테헤란로 ***, 서림빌딩 **층 (역삼동)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 재단법인한국전기연구소 대한민국 경상남도창원시
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 대리인선임신고서
Notification of assignment of agent		 1995.12.02 수리 (Accepted) 1-1-1995-0180891-25
2 출원심사청구서
Request for Examination		 1995.12.02 수리 (Accepted) 1-1-1995-0180892-71
3 특허출원서
Patent Application		 1995.12.02 수리 (Accepted) 1-1-1995-0180890-80
4 명세서등보정서
Amendment to Description, etc.		 1996.05.13 수리 (Accepted) 1-1-1995-0180893-16
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 1998.06.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-1995-0095635-75
6 의견서
Written Opinion		 1998.08.26 수리 (Accepted) 1-1-1995-0180895-18
7 명세서등보정서
Amendment to Description, etc.		 1998.08.26 수리 (Accepted) 1-1-1995-0180896-53
8 의견서
Written Opinion		 1998.08.26 수리 (Accepted) 1-1-1995-0180894-62
9 등록사정서
Decision to grant		 1998.10.29 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-1995-0095636-10
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 1999.02.20 수리 (Accepted) 4-1-1999-0035751-71
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 1999.06.19 수리 (Accepted) 4-1-1999-0085031-22
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2001.01.26 수리 (Accepted) 4-1-2001-0008178-68
13 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2001.01.26 수리 (Accepted) 4-1-2001-0008089-03
14 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2001.10.10 수리 (Accepted) 4-1-2001-0116129-97
15 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2009.11.17 수리 (Accepted) 4-1-2009-5220117-37
16 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2010.11.08 수리 (Accepted) 4-1-2010-5207456-63
17 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2015.02.04 수리 (Accepted) 4-1-2015-0006987-25
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번호 청구항
1 1

DC 전압을 입력으로 하여 DC 전압을 출력하는 DC-DC 컨버터의 주회로 구성이 FB(Full Bridge)방식이고, 고주파변압기(TR), 고주파 출력정류 다이오드(D5, D6), 평활용 출력필터(Lf, C0)로 구성되는 페이스 시프트 스위칭(Phase Shift Switcing) DC-DC 컨버터에 있어서, 고주파변압기(TR) 2차측 고주파 출력정류 다이오드(D5, D6)와 평활용 출력 인덕터(Lf)사이에 공진 인덕터(Lr), 고속회생다이오드(Fast Recovery Diode)(Ds1, Ds2, Ds3)와 공진캐패시터(Cs1, Cs2)로 구성되는 보조회로가 삽입되어 회로 구성되어, DC-DC 컨버터의 도통 모우드(t0 - t2, t5 - t7)동작동안 공진캐패시터(Cs1, Cs2)에 축적된 에너지가 프리 휠링(Free-Wheeling) 모드(t2 - t4 , t7 - t9)동안 부하로 방전하면서 고주파변압기의 1차전류(It1)와 2차전류(IT2)를 0(Zero)으로 저감시킴으로써 순환전류 경로가 차단되어 주회로 스위칭소자와 고주파변압기의 도통손실을 줄이고, DC-DC 컨버터 주회로부의 레프트 레그(Left Leg)는 영전압 스위칭(ZVS : Zero Voltage Switching)되고, 라이트 레그(Right Leg)는 거의 영전류 스위칭(ZCS : Zero Current Switching)동작이 확보되어 안정된 소프트 스위칭(Soft Switching) 동작영역을 갖으며, 고주파변압기(TR)의 2차측 고주파 출력정류 다이오드(D5, D6, D7)도 소프트 스위칭(Soft Switching)되도록 구성한 것을 특징으로 하는 순환 전류 프리(Free)형 고주파 소프트 스위칭 FB(Full Bridge) DC-DC 컨버터

2 2

제1항에 있어서, 공진인덕터(Lr), 고속회생다이오드(Fast Recovery Diode) (Ds1, Ds2, Ds3)와 공진캐패시터(Cs1, Cs2)로 구성되는 보조회로인 에너지 회생스너버(ERS)회로의 공진인덕터(Lr)는 고주파변압기(TR) 자체의 누설인덕턴스(Ll)를 이용할 수 있으므로 무시될 수 있음을 특징으로 하는 순환전류 프리(Free)형 고주파 스위칭 FB(Full Bridge) DC-DC 컨버터

3 3

제1항 또는 제2항에 있어서, 입력전압 Vin이 고주파변압기(TR)를 통해 영전압에서 고주파변압기 2차전압 VT2로 Cs1과 Cs2를 충전시키고, 영전압스위칭, 영전류스위칭 및 저감된 순환전류 특성조건을 이루기 위해 t0 시점에서 Q1, Q2가 도통을 시작하는 구간 모드0(t0 - t1)과; Cs1과 Cs2가 t1 시점에서 고주파변압기(TR) 2차측 출력전압 VT2로 충전이 끝나고, 입력 파워(Power)를 부하로 전달하는 구간모드1(t1 - t2)과; t2 시점에서 Q1이 턴-오프되면 레프트 레그 전이(Left Leg Transition) 구간 (t2 - t3)동안 스위칭소자 Q1과 Q3의 기생출력 캐패시턴스 Cp를 충전과 방전시키고 스위칭소자 Q3의 보디다이오드 D3가 턴-온된다면 종료하는 구간 모드2(t2 - t3)와; 공진캐패시터(Cs1, Cs2)의 방전에 따라 2차측 출력정류다이오드(D5, D6)는 역바이어스되어 있으므로 고주파변압기 2차측 전류(IT2)는 0(Zero)으로 감소되고, 고주파변압기(TR) 1, 2차 권선은 오픈(Open)되어 단지 고주파변압기(TR) 자화전류 Im만이 통전하는 구간 모드3(t3 - t4)과; 부하전류 I0는 1차측전류로 리플랙트(Reflect)되지 못하고 고주파 변압기 1차측 자화 인덕턴스(Magnetizing Inductance)(Lm)에 흐르는 자화전류(Magnetizing Current)(Im)만이 Q4와 Q2의 기생출력캐패시턴스(Cp)를 각각 충전과 동시에 방전을 시키는 구간인 모드4(t4 - t5)와; t5 시점에서 고주파변압기와 2차측 출력정류다이오드 D5, D6를 통해 Cs1 → Lr → Cs2로 충전하고 동시에 입력전력은 부하로 전달되면서 동작이 반복되는 구간인 모드5(t5 - t6)로 이루어진 6개의 동작모드를 가지되, 모드0(t0 - t1)과 모드5(t5 - t6)에서 Cs1, Cs2의 저임피던스경로 제공에 따라 출력정류다이오드(D5)(D6) 및 출력정류다이오드(D7)가 영전압 스위칭되는 것을 특징으로 하는 순환전류 프리(Free)형 고주파 소프트 스위칭 FB(Full Bridge) DC-DC 컨버터

4 4

제1항 또는 제2항에 있어서, 에너지 회생스너버(ERS)의 동작에 따라 도통모드(t0 - t2, t5 - t7)동안 공진캐패시터(Cs1, Cs2)에 축적된 에너지를 스위칭 전이(Transition)구간 (t2 - t3, t7 - t8) 및 순환모드(t3 - t4 , t8 - t9)동안 부하로 방전하여 에너지를 회생시킴으로써 무손실스너버의 특성을 갖는 순환전류 프리(Free)형 고주파 소프트 스위칭 FB(Full Bridge) DC-DC 컨버터

5 5

DC-DC 컨버터 1차측 브리지(Bridge)의 레프트 레그(Left Leg)의 스위칭 소자 게이트(Gate)에 펄스(Pulse)신호를 교번적으로 제공하기 위한 클럭발생기(3)와; 상기 클럭발생기(3)의 고정된 클럭(Clock)신호에 의해 트리거(Trigger)되어 분주되는 플립플롭(Flip-Flop)(2)과; 브리지(Bridge)의 라이트 레그(Right Leg)쪽에 대해 구동할수 있도록 200ns정도의 약간 지연(Delay)시키는 지연회로(5), 톱니파발생기(6) 및 전압보상기(7)와; 상기 지연회로(5)의 신호 및 톱니파발생기(6)의 출력과 전압보상기(7)의 정전류 또는 정전압 제어신호와의 비교에 의해 PWM 신호를 발생시키는 비교기(comparator)(8)와; 상기 비교기(comparator)(8)에서 발생한 신호가 입력되어 펄스변환 출력되는 노어 게이트(Nor Gate)(9)와; 출력된 노어 게이트(Nor Gate)(9)의 펄스변환에 의해 트리거되어 분주되는 플립플롭(Flip-Flop)(4)과; 상기 플립플롭(2), (4)의 출력신호를 DC-DC 컨버터 브리지(Bridge)내의 스위칭소자(Q1, Q3), (Q4, Q2) 암(Arm) 단락(Short)을 막기위한 데드타임세트(Dead Time Set)회로(10a), (10b), (10c), (10d)와; 전압보상기(7) 제어신호가 최소, 최대가 되므로써 브리지(Bridge)(Q1, Q3), (Q4, Q2) 각 암(Arm)의 페이스 시프트(Phase Shift)제어신호가 동상 또는 역상이 되게되어 각 암(Arm) 단락(Short) 및 변압기에 DC 성분이 가해지는 것을 막고, 또한 불안정한 스위칭 동작을 막기 위한 최소 듀티 제한회로(12) 및 최대 듀티 제한회로(13)등에 의해 제어회로가 구성됨을 특징으로 하는 순환전류 프리(Free)형 고주파 소프트 스위칭 FB(Full Bridge) DC-DC 컨버터

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순번 패밀리번호 국가코드 국가명 종류
1 JP02929178 JP 일본 FAMILY
2 JP09224374 JP 일본 FAMILY
3 US05946200 US 미국 FAMILY

DOCDB 패밀리 정보

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순번 패밀리번호 국가코드 국가명 종류
1 JP2929178 JP 일본 DOCDBFAMILY
2 JP9224374 JP 일본 DOCDBFAMILY
3 JPH09224374 JP 일본 DOCDBFAMILY
4 US5946200 US 미국 DOCDBFAMILY
국가 R&D 정보가 없습니다.