KR102592999B1 - Multi-output isolated converter and control method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 출력 절연형 컨버터에 관한 것으로, 제1 스위치 그룹을 포함하는 입력단; 상기 입력단을 통해 인가되는 전원의 크기를 변환하는 트랜스부; 상기 트랜스부에 의해 변환된 전원을 정류하여 제1 출력 전압을 생성하는 제1 출력부; 및 상기 트랜스부에 의해 변환된 전원을 정류하여 제2 출력 전압을 생성하는 제2 출력부를 포함하고, 상기 제1 출력부 및 상기 제2 출력부는, 연결되는 부하의 소비전력에 기초하여 선택 구동될 수 있다. 이에 의해 다중 출력 컨버터에서 출력되는 전원 중 하나의 전압 레벨이 변동되더라도 출력 전원 간의 간섭 현상을 감소시킬 수 있다.The present invention relates to a multiple output isolated converter, comprising: an input terminal including a first switch group; a transformer unit that converts the size of power applied through the input terminal; a first output unit that rectifies the power converted by the transformer unit to generate a first output voltage; and a second output unit that rectifies the power converted by the transformer unit to generate a second output voltage, wherein the first output unit and the second output unit are selected and driven based on the power consumption of the connected load. You can. As a result, even if the voltage level of one of the power supplies output from the multi-output converter changes, interference between output power sources can be reduced.

Description

다중 출력 절연형 컨버터 및 그의 제어방법 {MULTI-OUTPUT ISOLATED CONVERTER AND CONTROL METHOD THEREOF}Multiple output isolated converter and its control method {MULTI-OUTPUT ISOLATED CONVERTER AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 다중 출력 절연형 컨버터 및 그의 제어방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 두 개 이상의 출력 전압 중에 발생하는 간섭 현상을 제거할 수 있는 다중 출력 절연형 컨버터 및 그의 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a multi-output isolated converter and a control method thereof, and more specifically, to a multi-output isolated converter and a control method thereof capable of eliminating interference occurring between two or more output voltages.

일반적으로 컨버터는 교류전원을 직류전원으로 변환하거나 직류전원을 직류 전원으로 변환하는 것으로 단일 트랜스포머를 사용하여 단일 입출력을 사용한다. In general, a converter converts alternating current power to direct current power or converts direct current power to direct current power, using a single transformer and a single input and output.

한편, 차량이나 통신용 장비, 에너지 저장 시스템 등 사용 용도에 따라 복수의 출력 전원을 제공하기 위한 경우도 있으며, 이러한 다중 출력을 위해 독립된 단일 출력 컨버터를 복수개 이용하여 복수의 전원을 출력하거나, 입력 전류 전원을 단일 트랜스포머를 통해 각각 교류 전원으로 변환하고 이를 다시 정류하여 복수의 직류 전원을 출력할 수 있다. On the other hand, there are cases where multiple output power sources are provided depending on the intended use, such as vehicles, communication equipment, or energy storage systems. For this multiple output, multiple independent single output converters are used to output multiple power sources or input current power sources. can be converted into alternating current power through a single transformer and rectified again to output multiple direct current power.

독립된 단일 출력 컨버터를 복수개 이용하여 복수의 전원을 출력하는 경우에는 각 컨버터를 독립적으로 운영할 수 있어 설계 및 제어가 간편하지만, 부품 수가 많아 전력 밀도가 낮고 가격이 비싸다는 단점이 있다. When outputting multiple power sources using multiple independent single output converters, each converter can be operated independently, making design and control easy, but it has the disadvantage of low power density and high price due to the large number of components.

한편 단일 트랜스포머를 통해 각각 교류 전원으로 변환하고 이를 다시 정류하여 복수의 직류 전원을 출력하는 경우에는 독립된 단일 출력 컨버터와 비교해 부품 수가 적어 경제적이고 전력 밀도가 높다는 장점이 있다. On the other hand, when each converts to AC power through a single transformer and rectifies it again to output multiple DC power, it has the advantage of being economical and having high power density due to the small number of components compared to an independent single output converter.

하지만 이러한 다중 출력 컨버터는 출력되는 전원 중 하나의 전압 레벨이 변할 때 다른 출력 전원에 영향이 미치는 현상인 간섭 현상이 발생하게 되기 때문에, 이와 같은 간섭을 없애는 제어가 필수적이다. However, in these multiple output converters, when the voltage level of one of the output power sources changes, interference occurs, which is a phenomenon that affects other output power sources, so control to eliminate such interference is essential.

한국공개특허공보 제10-2002-0090255호Korean Patent Publication No. 10-2002-0090255

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 출력을 구현하면서도 재료비의 증가를 억제하고, 다중 출력 컨버터에서 출력되는 전원 중 하나의 전압 레벨이 변동되더라도 출력 전원 간의 간섭 현상을 감소시킬 수 있는 다중 출력 절연형 컨버터 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the above problems, and the purpose of the present invention is to suppress the increase in material costs while implementing multiple outputs, and to provide output power even if the voltage level of one of the power supplies output from the multi-output converter changes. The aim is to provide a multi-output isolated converter and its control method that can reduce interference between devices.

또한 본 발명의 다른 목적은 출력 측의 전류 스트레스 및 도통 손실 증가를 억제하고 출력 전원에 연결되는 부하의 소비전력에 따라 컨버터를 선택 구동할 수 있는 다중 출력 절연형 컨버터 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a multi-output isolated converter and a control method thereof that can suppress the increase in current stress and conduction loss on the output side and select and drive the converter according to the power consumption of the load connected to the output power supply. .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 출력 절연형 컨버터는, 제1 스위치 그룹을 포함하는 입력단; 상기 입력단을 통해 인가되는 전원의 크기를 변환하는 트랜스부; 상기 트랜스부에 의해 변환된 전원을 정류하여 제1 출력 전압을 생성하는 제1 출력부; 및 상기 트랜스부에 의해 변환된 전원을 정류하여 제2 출력 전압을 생성하는 제2 출력부를 포함하고, 상기 제1 출력부 및 상기 제2 출력부는, 연결되는 부하의 소비전력에 기초하여 선택 구동될 수 있다. In order to achieve the above object, a multi-output isolated converter according to an embodiment of the present invention includes an input terminal including a first switch group; a transformer unit that converts the size of power applied through the input terminal; a first output unit that rectifies the power converted by the transformer unit to generate a first output voltage; and a second output unit that rectifies the power converted by the transformer unit to generate a second output voltage, wherein the first output unit and the second output unit are selected and driven based on the power consumption of the connected load. You can.

여기서 상기 제1 출력부는, 상기 부하의 소비전력이 저전압-고전류이면 구동되고, 상기 제2 출력부는, 상기 부하의 소비전력이 고전압-저전류이면 구동될 수 있다. Here, the first output unit may be driven when the power consumption of the load is low voltage and high current, and the second output unit may be driven when the power consumption of the load is high voltage and low current.

그리고 상기 제1 출력부는, 제2 스위치 그룹 및 제1 필터를 포함하여 상기 입력단과 함께 풀 브릿지 컨버터(Full-bridge converter)로 동작할 수 있다. And the first output unit may include a second switch group and a first filter and operate as a full-bridge converter together with the input terminal.

또한 상기 제2 출력부는, 제3 스위치 그룹 및 제2 필터를 포함하여 상기 입력단과 함께 듀얼 액티브 브릿지(Dual Active Bridge, DAB) 컨버터로 동작할 수 있다. Additionally, the second output unit may include a third switch group and a second filter and operate as a dual active bridge (DAB) converter together with the input terminal.

그리고 상기 제2 출력부를 상기 제1 출력부와는 독립적으로 제어할 수 있도록 상기 제2 출력부의 전류를 센싱하여 상기 제2 출력부의 전력을 검출하는 피드백 제공부를 더 포함할 수 있다. It may further include a feedback providing unit that detects the power of the second output unit by sensing the current of the second output unit so that the second output unit can be controlled independently from the first output unit.

한편 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 출력 절연형 컨버터는, 제1 스위치 그룹을 포함하는 입력단, 상기 입력단을 통해 인가되는 전원의 크기를 변환하는 트랜스부, 상기 트랜스부에 의해 변환된 전원을 정류하여 제1 출력 전압을 생성하는 제1 출력부 및 상기 트랜스부에 의해 변환된 전원을 정류하여 제2 출력 전압을 생성하는 제2 출력부를 포함하는 전원 변환 회로; 및 상기 제1 스위치 그룹 및 상기 제2 출력부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. Meanwhile, a multiple output isolated converter according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes an input terminal including a first switch group, a transformer unit for converting the size of power applied through the input terminal, and the transformer unit. a power conversion circuit including a first output unit that rectifies the power converted by the transformer to generate a first output voltage and a second output unit that rectifies the power converted by the transformer to generate a second output voltage; And it may include a control unit that controls the first switch group and the second output unit.

여기서 상기 제어부는, 상기 제2 출력부를 상기 제1 출력부와는 독립적으로 제어할 수 있도록 상기 제2 출력부의 전류를 센싱하여 상기 제2 출력부의 전력을 검출하는 피드백 제공부를 포함할 수 있다. Here, the control unit may include a feedback providing unit that detects the power of the second output unit by sensing the current of the second output unit so that the second output unit can be controlled independently from the first output unit.

그리고 상기 제2 출력부는, 제3 스위치 그룹 및 제2 필터를 포함하고, 상기 입력단과 함께 듀얼 액티브 브릿지(Dual Active Bridge, DAB) 컨버터로 동작할 수 있다. And the second output unit includes a third switch group and a second filter, and can operate as a dual active bridge (DAB) converter together with the input terminal.

여기서 상기 피드백 제공부는, 검출된 상기 제2 출력부의 전력에 기초하여 제2 출력부와 연결되는 상기 트랜스부의 권선전압의 펄스폭 비율을 산출하여 상기 제어부로 전달할 수 있다. Here, the feedback providing unit may calculate the pulse width ratio of the winding voltage of the transformer unit connected to the second output unit based on the detected power of the second output unit and transmit it to the control unit.

그리고 상기 피드백 제공부는, 상기 제2 출력부와 연결되는 상기 트랜스부의 권선전압과 상기 제2 출력 전압 간의 위상차 비율을 산출할 수 있다. In addition, the feedback providing unit may calculate a phase difference ratio between the winding voltage of the transformer unit connected to the second output unit and the second output voltage.

또한 상기 제어부는, 상기 피드백 제공부로부터 수신한 상기 펄스폭 비율 및 상기 위상차 비율에 기초하여 상기 제3 스위치 그룹을 제어하여 상기 제2 출력부에서 생성되는 상기 제2 출력 전압을 독립적으로 제어할 수 있다. In addition, the control unit may independently control the second output voltage generated by the second output unit by controlling the third switch group based on the pulse width ratio and the phase difference ratio received from the feedback provider. there is.

한편 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스위치 그룹을 포함하는 입력단, 상기 입력단을 통해 인가되는 전원의 크기를 변환하는 트랜스부, 상기 트랜스부에 의해 변환된 전원을 정류하여 제1 출력 전압을 생성하는 제1 출력부 및 상기 트랜스부에 의해 변환된 전원을 정류하여 제2 출력 전압을 생성하는 제2 출력부를 포함하는 다중 출력 절연형 컨버터의 제어방법은, 상기 제1 출력부에서 생성된 출력 전압과는 별개로 제2 출력부를 독립적으로 제어하고, 상기 제1 출력부 및 상기 제2 출력부에 연결되는 부하의 소비전력에 기초하여 상기 제1 출력부 및 상기 제2 출력부를 선택 구동할 수 있다. Meanwhile, in order to achieve the above object, an input terminal including a first switch group according to an embodiment of the present invention, a transformer unit that converts the size of the power applied through the input terminal, and a transformer unit that rectifies the power converted by the transformer unit A control method of a multi-output isolated converter including a first output unit for generating a first output voltage and a second output unit for generating a second output voltage by rectifying the power converted by the transformer unit, Independently controls the second output unit separately from the output voltage generated in the unit, and controls the first output unit and the second output unit based on the power consumption of the load connected to the first output unit and the second output unit. Parts can be selected and driven.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 다중 출력 절연형 컨버터 및 그의 제어방법을 제공함으로써, 다중 출력 컨버터에서 출력되는 전원 중 하나의 전압 레벨이 변동되더라도 출력 전원 간의 간섭 현상을 감소시킬 수 있다. 그리고 출력 측의 전류 스트레스 및 도통 손실 증가를 억제하고 출력 전원에 연결되는 부하의 소비전력에 기초하여 컨버터를 선택 구동할 수 있어, 저전압-고전류 출력이 요구되는 차량용 전력 시스템, 배터리 전력 시스템 등에 응용될 수 있다. According to one aspect of the present invention described above, by providing a multi-output isolated converter and a control method thereof, interference between output power sources can be reduced even if the voltage level of one of the power supplies output from the multi-output converter changes. In addition, the increase in current stress and conduction loss on the output side can be suppressed and the converter can be selected and driven based on the power consumption of the load connected to the output power supply, making it applicable to automotive power systems and battery power systems that require low voltage and high current output. You can.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 출력 절연형 컨버터의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 2는 도 1의 다중 출력 절연형 컨버터의 회로도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 출력 절연형 컨버터에서의 주요 전압 파형을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 출력 절연형 컨버터를 구성하는 스위치의 구동 신호 및 이에 따른 주요 전압 파형을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 출력 절연형 컨버터를 제어한 결과를 설명하기 위한 도면, 그리고
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 출력 절연형 컨버터를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a multi-output isolated converter according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a circuit diagram of the multiple output isolated converter of Figure 1;
3 is a diagram illustrating main voltage waveforms in a multi-output isolated converter according to an embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a diagram illustrating the driving signal of a switch constituting a multi-output isolated converter according to an embodiment of the present invention and the main voltage waveforms thereof;
Figure 5 is a diagram for explaining the results of controlling a multi-output isolated converter according to an embodiment of the present invention, and
Figure 6 is a diagram for explaining a multi-output isolated converter according to another embodiment of the present invention.

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.The detailed description of the present invention described below refers to the accompanying drawings, which show by way of example specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the invention are different from one another but are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures and characteristics described herein may be implemented in one embodiment without departing from the spirit and scope of the invention. Additionally, it should 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 invention. Accordingly, the detailed description that follows is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the invention is limited only by the appended claims, together with all equivalents to what those claims assert, if properly described. Similar reference numbers in the drawings refer to identical or similar functions across various aspects.

본 발명에 따른 구성요소들은 물리적인 구분이 아니라 기능적인 구분에 의해서 정의되는 구성요소들로서 각각이 수행하는 기능들에 의해서 정의될 수 있다. 각각의 구성요소들은 하드웨어 또는 각각의 기능을 수행하는 프로그램 코드 및 프로세싱 유닛으로 구현될 수 있을 것이며, 두 개 이상의 구성요소의 기능이 하나의 구성요소에 포함되어 구현될 수도 있을 것이다. 따라서 이하의 실시예에서 구성요소에 부여되는 명칭은 각각의 구성요소를 물리적으로 구분하기 위한 것이 아니라 각각의 구성요소가 수행되는 대표적인 기능을 암시하기 위해서 부여된 것이며, 구성요소의 명칭에 의해서 본 발명의 기술적 사상이 한정되지 않는 것임에 유의하여야 한다.The components according to the present invention are components defined by functional division rather than physical division, and can be defined by the functions each performs. Each component may be implemented as hardware or program code and processing units that perform each function, and the functions of two or more components may be included and implemented in one component. Therefore, the names given to the components in the following embodiments are not intended to physically distinguish each component, but are given to suggest the representative function performed by each component, and the names of the components refer to the present invention. It should be noted that the technical idea is not limited.

이하에서는 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 다중 출력 절연형 컨버터(100)의 구성을 설명하기 위한 블록도, 그리고 도 2는 도 1의 다중 출력 절연형 컨버터(100)의 회로도이다. FIG. 1 is a block diagram for explaining the configuration of a multi-output isolated converter 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of the multi-output isolated converter 100 of FIG. 1.

도시된 바와 같이 본 발명의 다중 출력 절연형 컨버터(100, 이하 컨버터)는 입력단(110), 트랜스부(120), 제1 출력부(130), 제2 출력부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다. As shown, the multi-output isolated converter (100, hereinafter referred to as converter) of the present invention includes an input terminal (110), a transformer unit (120), a first output unit (130), a second output unit (140), and a control unit (150). may include.

입력단(110)은 전압원(V800)과 연결되고 제1 스위치 그룹(111)을 포함할 수 있다. 제1 스위치 그룹(111)은 도 2에서와 같이 복수의 스위치(S1, S2, S3, S4)를 포함할 수 있고, 이러한 제1 스위치 그룹(111)을 포함하는 입력단(110)은 전압원(V800)으로부터 직류 입력 전원을 입력받아 제어부(150)의 제어에 따라 직류 입력 전원을 교번 스위칭하여 트랜스부(120)로 스위칭 된 전원을 전달할 수 있다. 그리고 제1 스위치 그룹(111)은 한 개 이상의 IGBT, MOSFET, 다이오드로 이루어질 수 있으며, 위상 천이(phase shift) 기법에 의해 제어될 수 있다. The input terminal 110 is connected to a voltage source (V 800 ) and may include a first switch group 111 . The first switch group 111 may include a plurality of switches (S 1, S2 , S3 , S4) as shown in FIG. 2, and the input terminal 110 including the first switch group 111 is a voltage source ( It is possible to receive direct current input power from V 800 and alternately switch the direct current input power under the control of the control unit 150 to transmit the switched power to the transformer unit 120. And the first switch group 111 may be composed of one or more IGBTs, MOSFETs, and diodes, and may be controlled by a phase shift technique.

트랜스부(120)는 입력단(110)을 통해 인가되는 전원의 크기를 변환할 수 있다. 구체적으로 트랜스부(120)는 제1 스위치 그룹(111)으로부터 스위칭된 전원을 변환(승압 또는 강압)하여 변환된 교류 전원을 제1 출력부(130) 및 제2 출력부(140)로 전달할 수 있으며, 이를 위해 제1 권선(N1), 제2 권선(N2) 및 제3 권선(N3)을 포함할 수 있다. 이때 각 권선(N1, N2, N3)의 권수비는 N1: N2: N3일 수 있다. The transformer 120 can convert the size of power applied through the input terminal 110. Specifically, the transformer 120 can convert (boost or step down) the power switched from the first switch group 111 and transmit the converted AC power to the first output unit 130 and the second output unit 140. For this purpose, it may include a first winding (N 1 ), a second winding (N 2 ), and a third winding (N 3 ). At this time, the turns ratio of each winding (N 1 , N 2 , N 3 ) may be N1: N2: N3.

제1 출력부(130)는 트랜스부(120)에 의해 변환된 전원을 정류하여 제1 출력 전압(V12)을 생성할 수 있다. 이를 위해 제1 출력부(130)는 제2 스위치 그룹(131) 및 제1 필터(133)를 포함할 수 있다. 이때 도 2에 도시된 바와 같이 제2 스위치 그룹(131)은 제1 스위치 그룹(111)과 마찬가지로 복수의 스위치(S5, S6, S7, S8)로 구성될 수 있으며, 제1 필터(133)는 도 2에서와 같이 제1 인덕터(L12) 및 제1 커패시터(C12)로 구성될 수 있다. 그리고 제2 스위치 그룹(131)은 동기 정류(synchronized rectification) 방식으로 동작할 수 있다. The first output unit 130 may rectify the power converted by the transformer 120 to generate a first output voltage (V 12 ). To this end, the first output unit 130 may include a second switch group 131 and a first filter 133. At this time, as shown in FIG. 2, the second switch group 131 may be composed of a plurality of switches (S 5, S 6 , S 7, S 8 ) like the first switch group 111, and the first filter 133 may be composed of a first inductor (L 12 ) and a first capacitor (C 12 ) as shown in FIG. 2 . And the second switch group 131 may operate in a synchronized rectification method.

이러한 본 발명의 컨버터(100)의 전압원(V800), 입력단(110), 트랜스부(120), 제1 출력부(130)를 포함하는 회로는 풀 브릿지 벅 컨버터(Full-bridge converter)로 마련될 수 있다. The circuit including the voltage source (V 800 ), input terminal 110, transformer unit 120, and first output unit 130 of the converter 100 of the present invention is provided as a full-bridge buck converter. It can be.

한편 제2 출력부(140)는 트랜스부(120)에 의해 변환된 전원을 정류하여 제2 출력(V48)을 생성할 수 있다. 이를 위해 제2 출력부(140)는 제3 스위치 그룹(141) 및 제2 필터(143)를 포함할 수 있다. 제3 스위치 그룹(141)은 복수의 스위치(S9, S10, S11, S12)로 구성될 수 있으며, 제2 필터(143)는 도 2에서와 같이 제2 인덕터(L48) 및 제2 커패시터(C48)로 구성될 수 있다. 여기서 제2 인덕터(L48)는 독립된 인덕터 또는 변압기의 기생 인덕턴스로 구현될 수도 있다. Meanwhile, the second output unit 140 may rectify the power converted by the transformer 120 to generate a second output (V48). To this end, the second output unit 140 may include a third switch group 141 and a second filter 143. The third switch group 141 may be composed of a plurality of switches (S 9, S 10 , S 11, S 12 ), and the second filter 143 may include a second inductor (L 48 ) and It may be composed of a second capacitor (C 48 ). Here, the second inductor L 48 may be implemented as an independent inductor or a parasitic inductance of a transformer.

이러한 본 발명의 컨버터(100)의 전압원(V800), 입력단(110), 트랜스부(120), 제2 출력부(140)를 포함하는 회로는 듀얼 액티브 브릿지(Dual Active Bridge, DAB) 컨버터로 마련될 수 있다. 그리고 제2 출력부(140)의 제3 스위치 그룹(141)은 듀얼 액티브 브릿지 컨버터의 다양한 제어 기법에 따라 제어될 수 있다. The circuit including the voltage source (V 800 ), input terminal 110, transformer unit 120, and second output unit 140 of the converter 100 of the present invention is a dual active bridge (Dual Active Bridge, DAB) converter. It can be provided. And the third switch group 141 of the second output unit 140 can be controlled according to various control techniques of the dual active bridge converter.

따라서 본 발명의 컨버터(100)는 다중 출력 절연형 직류-직류 컨버터로서, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 컨버터(100) 회로는 풀 브릿지 벅 컨버터와 듀얼 액티브 브릿지 컨버터의 융합 구조일 수 있다. Therefore, the converter 100 of the present invention is a multi-output isolated DC-DC converter. As shown in FIG. 2, the converter 100 circuit of the present invention may be a fusion structure of a full bridge buck converter and a dual active bridge converter. .

이를 통해 본 발명의 컨버터(100)는 제2 스위치 그룹(131) 및 제1 필터(133)의 전류 스트레스 및 도통 손실을 추가하지 않을 수 있다. Through this, the converter 100 of the present invention may not add current stress and conduction loss to the second switch group 131 and the first filter 133.

그리고 이상의 제1 출력부(130) 및 상기 제2 출력부(140)는 제1 출력전압(V12) 및 제2 출력전압(V48)에 연결되는 부하의 소비전력에 기초하여 선택 구동될 수 있다. And the above first output unit 130 and the second output unit 140 can be selectively driven based on the power consumption of the load connected to the first output voltage (V 12 ) and the second output voltage (V 48 ). there is.

보다 구체적으로, 제1 출력부(130)는 연결되는 부하의 소비전력이 저전압-고전류이면 구동되고, 제2 출력부(140)는 부하의 소비전력이 고전압-저전류이면 구동될 수 있다. 예를 들어 제1 출력부(130) 및 제2 출력부(140)에 연결되는 부하의 소비전력이 동일하더라도, 해당 부하에서 필요로 하는 전압 및 전류는 서로 다를 수 있다. 이에 동일한 전력을 소비하되 저전압-고전류를 필요로 하는 부하가 연결되는 경우에는 제1 출력부(130)가 구동되도록 하고, 고전압-저전류를 필요로 하는 부하가 연결되는 경우에는 제2 출력부(140)가 구동되도록 할 수 있다. 여기서 저전압-고전류 및 고전압-저전류를 구분하는 기준은 사용자에 의해 사전에 설정된 기준값에 기초하여 설정될 수 있다. More specifically, the first output unit 130 may be driven when the power consumption of the connected load is low voltage and high current, and the second output unit 140 may be driven when the power consumption of the load is high voltage and low current. For example, even if the power consumption of the load connected to the first output unit 130 and the second output unit 140 is the same, the voltage and current required by the load may be different. Accordingly, when a load that consumes the same power but requires low voltage and high current is connected, the first output unit 130 is driven, and when a load requiring high voltage and low current is connected, the second output unit ( 140) can be operated. Here, the standard for distinguishing low voltage-high current and high voltage-low current may be set based on a reference value preset by the user.

그리고 본 발명의 컨버터(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 스위치 그룹(111)을 포함하는 입력단(110), 입력단(110)을 통해 인가되는 전원의 크기를 변환하는 트랜스부(120), 트랜스부(120)에 의해 변환된 전원을 정류하여 제1 출력 전압(V12)을 생성하는 제1 출력부(130) 및 트랜스부(120)에 의해 변환된 전원을 정류하여 제2 출력 전압(V48)을 생성하는 제2 출력부(140)를 포함하는 전원 변환 회로를 포함할 수 있다. And, as shown in FIG. 2, the converter 100 of the present invention includes an input terminal 110 including a first switch group 111, and a transformer 120 that converts the size of power applied through the input terminal 110. , a first output unit 130 that rectifies the power converted by the transformer unit 120 to generate a first output voltage (V 12 ), and a first output unit 130 that rectifies the power converted by the transformer unit 120 to generate a second output voltage. It may include a power conversion circuit including a second output unit 140 that generates (V 48 ).

한편 제어부(150)는 제1 스위치 그룹(111)을 포함하는 입력단(110) 및 제2 출력부(140)를 제어하기 위해 마련되며, 이러한 제어부(150)는 제2 출력부(140)를 제1 출력부(130)와는 독립적으로 제어할 수 있도록 제2 출력부(140)의 전류(I48)를 센싱하여 제2 출력부(140)의 전력(P48)을 검출하는 피드백 제공부(151)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the control unit 150 is provided to control the input terminal 110 and the second output unit 140 including the first switch group 111, and this control unit 150 controls the second output unit 140. 1 Feedback providing unit 151 that detects the power (P 48 ) of the second output unit 140 by sensing the current (I 48 ) of the second output unit 140 so that it can be controlled independently from the output unit 130 ) may further be included.

그리고 도 1 및 도 2에서는 제어부(150)가 제2 출력부(140)만을 제어하는 것으로 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 입력단(110)의 제1 스위치 그룹(111)을 제어하여 제1 스위치 그룹(111)의 교번 스위칭을 제어하거나 제1 출력부(130)의 제2 스위치 그룹(131)도 함께 제어할 수도 있다.1 and 2, the control unit 150 is shown to control only the second output unit 140, but this is for convenience of explanation, and controls the first switch group 111 of the input terminal 110 to control the second output unit 140. The alternate switching of one switch group 111 may be controlled, or the second switch group 131 of the first output unit 130 may also be controlled.

피드백 제공부(151)는 검출된 제2 출력부(140)의 전력(P48)에 기초하여 제2 출력부(140)와 연결되는 트랜스부(120)의 제3 권선의 전압인 제3 권선전압(veff)의 스위칭 주기 절반에 대한 펄스폭 비율(deff)을 산출하여 제어부(150)로 전달할 수 있다. The feedback provider 151 provides a third winding, which is the voltage of the third winding of the transformer 120 connected to the second output unit 140, based on the detected power (P 48 ) of the second output unit 140. The pulse width ratio (d eff ) for half the switching period of the voltage (v eff ) can be calculated and transmitted to the control unit 150 .

그리고 피드백 제공부(151)는 제2 출력부(140)와 연결되는 트랜스부(120)의 제3 권선전압(veff)과 제2 출력 전압(V48) 파형 간의 위상차 비율(dph48)을 산출할 수 있다. And the feedback providing unit 151 provides a phase difference ratio (d ph48 ) between the third winding voltage (v eff ) and the second output voltage (V 48 ) waveform of the transformer 120 connected to the second output unit 140. It can be calculated.

따라서 제어부(150)는 피드백 제공부(151)로부터 수신한 제2 인덕터(L48)의 우측 단자에 인가되는 전압 V48의 펄스폭에 관계되는 d48 및 위상차 비율(dph48)에 기초해 제3 스위치 그룹(141)을 제어하여 제2 출력부(140)에서 생성되는 제2 출력 전압(V48)을 독립적으로 제어할 수 있다. Therefore, the control unit 150 determines the control based on d 48 and the phase difference ratio (d ph48 ) related to the pulse width of the voltage V 48 applied to the right terminal of the second inductor (L 48 ) received from the feedback provider 151. By controlling the three switch groups 141, the second output voltage V 48 generated by the second output unit 140 can be independently controlled.

구체적으로 각 변수는 컨버터의 다양한 설계 목적, 즉 안정도 최대화, 전력 밀도 최대화, 도통 손실 억제, EMI 억제 등에 따라 조정될 수 있다. 이에 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 피드백 제공부(151)는 미리 정한 관계식을 저장하고 피드백 조절기(PI control)를 포함하여, d48은 미리 정한 관계식과 출력 전력(P48)에 기초하여 산출하고, dph48은 피드백 조절기(PI control)가 조절하도록 하여 산출된 결과를 제어부(150)로 전달함으로써 제어부(150)가 제3 스위치 그룹(141)을 제어하여 복수의 출력을 구현하면서도 출력 측의 전류 스트레스 및 도통 손실 증가를 억제할 수 있게 된다. 이때 상술한 바와 같이 d48은 제2 인덕터(L48)의 우측 단자에 인가되는 전압 V48의 펄스폭에 관계되는 것으로, d48= (V48의 펄스폭)/(스위칭 주기의 절반)과 같이 정해질 수 있으며, 0 내지 1 사이의 값을 가질 수 있다. Specifically, each variable can be adjusted according to the converter's various design objectives, such as maximizing stability, maximizing power density, suppressing conduction loss, and suppressing EMI. Accordingly, in the present invention, as shown in FIG. 2, the feedback providing unit 151 stores a predetermined relational expression and includes a feedback controller (PI control), and d 48 is based on the predetermined relational expression and the output power (P 48 ). Calculate, and d ph48 is controlled by a feedback controller (PI control) and transmits the calculated result to the control unit 150, so that the control unit 150 controls the third switch group 141 to implement a plurality of outputs while maintaining the output side. It is possible to suppress the increase in current stress and conduction loss. At this time, as described above, d 48 is related to the pulse width of the voltage V 48 applied to the right terminal of the second inductor (L 48 ), and d 48 = (pulse width of V 48 )/(half of the switching period) and It can be determined the same way and can have a value between 0 and 1.

이상에서는 본 발명의 컨버터가 피드백 조절기 및 사전에 설정된 관계식을 포함하는 피드백 제공부(151)를 통해 두 변수를 조정하는 2차원 제어를 적용하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, look-up table 등과 같은 또 다른 방식을 이용하여 제어할 수도 있을 것이다.In the above, the converter of the present invention has been described as applying two-dimensional control to adjust two variables through the feedback provider 151 including a feedback regulator and a preset relational expression, but it is not limited to this and a look-up table It may be possible to control it using another method, such as.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 출력 절연형 컨버터(100)에서의 주요 전압 파형을 도시한 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 출력 절연형 컨버터(100)를 구성하는 스위치의 구동 신호 및 이에 따른 주요 전압 파형을 도시한 도면, 그리고 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 출력 절연형 컨버터(100)를 제어한 결과를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing the main voltage waveforms in the multiple output isolated converter 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows the multiple output isolated converter 100 according to an embodiment of the present invention. A diagram showing the driving signal of a switch and the corresponding main voltage waveform, and FIG. 5 is a diagram for explaining the results of controlling the multi-output isolated converter 100 according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 제어부(150)가 제2 출력부(140)의 제3 스위치 그룹(141)을 제어하는 과정에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, the process by which the control unit 150 controls the third switch group 141 of the second output unit 140 will be described in detail.

종래의 일반적인 듀얼 액티브 브릿지(이하 DAB) 컨버터에서는 도 2의 회로도를 예로 들어 설명하면, 전압원(V800), 출력부의 전력(P48), 제1 권선(N1), 제3 권선(N3), 출력 전압(V48), 제2 인덕터(L48), 스위칭 주파수(fs)가 정해졌을 때 스위칭 주기의 절반에 대한 제3 권선전압(veff)의 펄스폭 비율(deff), 스위칭 주기의 절반에 대한 제2 인덕터(L48)의 우측 단자에 인가되는 전압 V48의 펄스폭 비율(d48) 및 제3 권선전압(veff)과 제2 출력 전압(V48) 간의 위상차 비율(dph48)의 세 변수를 자유롭게 제어하여 원하는 출력 전력(P48)을 얻을 수 있다. In a conventional dual active bridge (hereinafter referred to as DAB) converter, taking the circuit diagram of FIG. 2 as an example, the voltage source (V 800 ), the power of the output unit (P 48 ), the first winding (N 1 ), and the third winding (N 3) ), the output voltage (V 48 ), the second inductor (L 48 ), the pulse width ratio (d eff ) of the third winding voltage (v eff ) to half the switching period when the switching frequency (f s ) is set, The pulse width ratio (d 48 ) of the voltage V 48 applied to the right terminal of the second inductor (L 48 ) for half of the switching period and the phase difference between the third winding voltage (v eff ) and the second output voltage (V 48 ) The desired output power (P 48 ) can be obtained by freely controlling the three variables of the ratio (d ph48 ).

구체적으로 예를 들면 제어부(150)가 deff와 d48을 일정 값(예를 들어 0.5)로 고정하고, 위상차 비율(dph48)만을 제어하는 위상 천이 제어(phase shift control)라하고, 세 변수 모두를 제어하는 것은 3차원 제어라고 할 수 있다. Specifically, for example, the control unit 150 controls d eff and Fixing d 48 to a certain value (for example, 0.5) and controlling only the phase difference ratio (d ph48 ) can be called phase shift control, and controlling all three variables can be called 3-dimensional control.

반면, 본 발명의 컨버터(100)에서는 deff는 자유로이 정해지지 않고 제1 출력부의 출력 전압(V12)을 담당하는 풀 브릿지 컨버터의 동작에 따라 정해지도록 할 수 있다. On the other hand, in the converter 100 of the present invention, d eff is not freely determined but can be determined according to the operation of the full bridge converter responsible for the output voltage (V 12 ) of the first output unit.

구체적으로 제어부(150)는 제2 출력부(140)의 출력 전압(V48) 및 전력을 제어하기 위해서 deff를 제외한 d48 및 dph48의 두 변수만을 조정하는 2차원 제어를 수행할 수 있다. Specifically, the control unit 150 may perform two-dimensional control by adjusting only two variables, d 48 and d ph48 , excluding d eff , to control the output voltage (V 48 ) and power of the second output unit 140. .

먼저 제어부(150)가 제1 스위치 그룹(111)을 위상 천이 제어 기법에 따라 동작시키면 트랜스부(120)의 제3 권선(N3)의 전압인 제3 권선전압(veff)은 도 3과 같이 형성될 수 있다. First, when the control unit 150 operates the first switch group 111 according to the phase shift control technique, the third winding voltage (v eff ), which is the voltage of the third winding (N3) of the transformer unit 120, is as shown in FIG. 3 can be formed.

도 3에서 Ts는 제1 스위치 그룹(111), 제2 스위치 그룹(131) 및 제3 스위치 그룹(141)의 스위칭 주기를 의미할 수 있고, deff는 상술한 바와 같이 스위칭 주기 절반에 대한 제3 권선전압(veff)의 펄스폭의 비율로 0 내지 1 사이의 값을 갖는다. 제3 권선전압(veff)의 최대값인 는 트랜스부(120)의 권수비 N1과 N3에 의해 하기의 수학식 1에 의해 정해질 수 있다. In FIG. 3, T s may mean the switching cycle of the first switch group 111, the second switch group 131, and the third switch group 141, and d eff is the switching cycle for half the switching cycle as described above. It is a ratio of the pulse width of the third winding voltage (v eff ) and has a value between 0 and 1. The maximum value of the third winding voltage (v eff ) Can be determined by Equation 1 below according to the turns ratio N1 and N3 of the transformer 120.

[수학식 1][Equation 1]

그리고 제1 출력부(130)에서 생성된 출력 전압(V12)은 하기의 수학식 2와 같이 정해질 수 있다. And the output voltage (V12) generated in the first output unit 130 can be determined as shown in Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

이에 제어부(150)는 상기 수학식 2에 따라 원하는 를 만들기 위해 제1 스위치 그룹(111)을 제어할 수 있으며, 제2 출력부(140)와 독립적으로 제어될 수 있다. Accordingly, the control unit 150 performs the desired operation according to Equation 2 above. The first switch group 111 can be controlled to create , and can be controlled independently from the second output unit 140.

그리고 제2 인덕터(L48)의 우측 단자의 전압은 도 3에 도시된 바와 같이 제2 출력부(140)의 출력 전압(V48)을 제3 스위치 그룹(141)의 동작 제어를 통해 사각파형으로 만든 V48이 될 수 있다. d48은 스위칭 주기 절반에 대한 제3 권선전압(veff)의 펄스폭 비율로 0에서 1 사이의 값을 가질 수 있다. 한편 dph48은 스위칭 주기 절반에 대한 제3 권선전압(veff)과 V48 간의 위상차 비율을 의미하며 0에서 0.25 사이의 값을 가질 수 있다. 이에 제어부(150)는 제3 스위치 그룹(141)을 제어하여 d48 및 위상차 비율(dph48)을 조절할 수 있다. 이 때 제2 출력부(140)로 전해지는 제2 출력 전력(P48)은 하기의 수학식 3과 같이 정해질 수 있다. And, as shown in FIG. 3, the voltage of the right terminal of the second inductor (L 48 ) changes the output voltage (V 48 ) of the second output unit 140 into a square wave form through the operation control of the third switch group 141. It could be a V 48 made with . d 48 is the ratio of the pulse width of the third winding voltage (v eff ) to half the switching period and can have a value between 0 and 1. Meanwhile, d ph48 refers to the phase difference ratio between the third winding voltage (v eff ) and V 48 for half the switching cycle and can have a value between 0 and 0.25. Accordingly, the control unit 150 can control the third switch group 141 to adjust d 48 and the phase difference ratio (d ph48 ). At this time, the second output power (P 48) delivered to the second output unit 140 can be determined as shown in Equation 3 below.

여기서 는 상술한 바와 같이 스위칭 주파수로 1/Ts와 같다. 는 제1 출력부(130)의 제어를 위해 상기 수학식 2에 따라 정해지므로, 제어부(150)는 이에 따라 적당한 및 을 갖도록 제3 스위치 그룹(141)을 제어하면 제2 출력부(140)는 제1 출력부(130)의 상황과 관계없이 독립적으로 제어할 수 있게 된다. 또한 도 4는 이러한 제어부(150)가 입력단(110)의 제1 스위치 그룹(111) 및 제2 출력부(140)의 제3 스위치 그룹(141)을 제어하여 스위칭하는 스위치의 구동 신호 및 이에 따른 주요 전압 파형을 나타낸 도면이다. here As described above, is the switching frequency and is equal to 1/T s . Since is determined according to Equation 2 above for control of the first output unit 130, the control unit 150 adjusts appropriately accordingly. and If the third switch group 141 is controlled to have , the second output unit 140 can be controlled independently regardless of the situation of the first output unit 130. In addition, Figure 4 shows the driving signal of the switch in which the control unit 150 controls the first switch group 111 of the input terminal 110 and the third switch group 141 of the second output unit 140 to switch, and the corresponding This is a diagram showing the main voltage waveforms.

그리고 dph48은 상술한 바와 같이 veff와 V48 파형 간의 상 차이(시간 지연)을 나타내는 변수로, (veff 대비 V48 파형이 늦어진 시간)/(스위칭 주기)로 정해질 수 있다. 도 3 및 도 4를 참고하여 만약 dph48이 0이라면 veff와 V48은 동기되고, dph48이 커질수록 V48은 veff에 대해 V48*Ts 시간만큼 지연되게 된다. 따라서 이러한 dph48은 0 내지 0.25 사이의 값을 갖도록 운전되는 것이 바람직하다. 하지만 dph48의 값의 꼭 이제 한정되는 것은 아니며 0.25을 초과하여 운전될 수도 있다.도 5는 본 실시예에 따른 컨버터(100) 회로의 시뮬레이션 파형으로, 시뮬레이션에서 전압원(V800)의 전압은 450V이고, 제1 출력부(130) 및 제2 출력부(140)의 출력 전력의 변동이 있더라도 제2 출력부(140)의 출력 전압(V48)은 33V로 제어하고, 제1 출력부(130)의 출력 전압(V12)은 14V로 제어하는 것을 목표로 하였다.And, as described above, d ph48 is a variable representing the phase difference (time delay) between the v eff and V 48 waveforms, and can be determined as (time when the V 48 waveform is delayed compared to v eff )/(switching period). Referring to Figures 3 and 4, if d ph48 is 0, v eff and V 48 are synchronized, and as d ph48 increases, V 48 is delayed by V 48 *T s time with respect to v eff . Therefore, it is preferable that d ph48 is operated to have a value between 0 and 0.25. However, the value of d ph48 is not necessarily limited and may be operated in excess of 0.25. Figure 5 is a simulation waveform of the converter 100 circuit according to this embodiment, and in the simulation, the voltage of the voltage source (V 800 ) is 450V. And, even if there is a change in the output power of the first output unit 130 and the second output unit 140, the output voltage (V 48 ) of the second output unit 140 is controlled to 33V, and the first output unit 130 )'s output voltage (V 12 ) was aimed to be controlled at 14 V.

이를 위해 시뮬레이션에서 제1 출력부(130)의 전력은 2ms 및 4ms에서 2400W, 1200W 간에서 급변하도록 설정하였고, 제2 출력부(140)의 전력은 3ms 및 5ms에서 600W, 300W 간에서 급변하도록 설정하였다. For this purpose, in the simulation, the power of the first output unit 130 was set to change rapidly between 2400W and 1200W at 2ms and 4ms, and the power of the second output unit 140 was set to change rapidly between 600W and 300W at 3ms and 5ms. did.

그 결과 도 5에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 컨버터(100) 회로는 이상의 출력 전력의 변동에도 제어부(150)가 제1 출력부(130) 및 제2 출력부(140)의 전압을 목표치로 제어하는 것을 확인하였다. 해당 시뮬레이션에서 dph48 및 deff는 피드백 조절기(PI control)에 의한 값이고, d48은 사용자가 미리 입력한 테이블에 따라 변하도록 설정하였으나, 이외의 다양한 제어 방법이 적용될 수도 있음은 물론이다. As a result, as shown in FIG. 5, the converter 100 circuit according to this embodiment allows the control unit 150 to set the voltages of the first output unit 130 and the second output unit 140 to the target value despite abnormal fluctuations in output power. It was confirmed that it was controlled. In the simulation, d ph48 and d eff are values determined by a feedback controller (PI control), and d 48 is set to change according to a table pre-entered by the user, but of course, various other control methods may be applied.

이상에서는 설명의 편의를 위해 입력단과 출력부를 구분하여 설명하였지만, 제1 스위치 그룹(111), 제2 스위치 그룹(131) 및 제3 스위치 그룹(141)의 반도체 스위치의 구동에 따라 전력은 각 배터리 간에 자유롭게 교환될 수도 있을 것이다. 예를 들어 제2 출력부(140)의 전압(V48)에서 제1 출력부(130) 및 입력단(110)의 배터리로 전력을 전달하는 것도 가능하다. In the above, for convenience of explanation, the input terminal and the output terminal are described separately. However, as the semiconductor switches of the first switch group 111, the second switch group 131, and the third switch group 141 are driven, power is supplied to each battery. It may also be freely exchanged between them. For example, it is possible to transfer power from the voltage V48 of the second output unit 140 to the battery of the first output unit 130 and the input terminal 110.

한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 출력 절연형 컨버터를 설명하기 위한 도면이다. Meanwhile, Figure 6 is a diagram for explaining a multi-output isolated converter according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 컨버터(100) 회로는 제1 출력부(130) 및 제2 출력부(140)를 포함하는 2 출력 응용은 물론, 도 6에 도시된 바와 같이 트랜스부(120) 권선 및 보조회로 추가에 따라 3 출력 이상의 복수 출력 회로에 응용될 수도 있다. The converter 100 circuit of the present invention is suitable for two-output applications including the first output unit 130 and the second output unit 140, as well as the addition of the transformer unit 120 winding and auxiliary circuit as shown in FIG. 6. Depending on this, it may be applied to a multiple output circuit with 3 or more outputs.

이상에서는 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.Although various embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and may be used in the technical field to which the invention pertains without departing from the gist of the invention as claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be understood individually from the technical idea or perspective of the present invention.

100 : 다중 출력 절연형 컨버터 110 : 입력단
111 : 제1 스위치 그룹 120 : 트랜스부
130 : 제1 출력부 131 : 제2 스위치 그룹
133 : 제1 필터 140 : 제2 출력부
141 : 제3 스위치 그룹 143 : 제2 필터
150 : 제어부100: Multi-output isolated converter 110: Input terminal
111: first switch group 120: transformer unit
130: first output unit 131: second switch group
133: first filter 140: second output unit
141: third switch group 143: second filter
150: control unit

Claims (12)

제1 스위치 그룹을 포함하는 입력단;
상기 입력단을 통해 인가되는 전원의 크기를 변환하는 트랜스부;
상기 트랜스부에 의해 변환된 전원을 정류하여 제1 출력 전압을 생성하는 제1 출력부; 및
상기 트랜스부에 의해 변환된 전원을 정류하여 제2 출력 전압을 생성하는 제2 출력부를 포함하고,
상기 제1 출력부 및 상기 제2 출력부는,
연결되는 부하의 소비전력에 기초하여 선택 구동되는 것을 특징으로 하고,
상기 제2 출력부를 상기 제1 출력부와는 독립적으로 제어할 수 있도록 상기 제2 출력부의 전류를 센싱하여 상기 제2 출력부의 전력을 검출하는 피드백 제공부를 더 포함하고,
상기 제2 출력부는,
제3 스위치 그룹 및 제2 필터를 포함하여 상기 입력단과 함께 듀얼 액티브 브릿지(Dual Active Bridge, DAB) 컨버터로 동작하며,
상기 피드백 제공부는,
검출된 상기 제2 출력부의 전력에 기초하여 제2 출력부와 연결되는 상기 트랜스부의 권선전압의 펄스폭 비율을 산출하는 다중 출력 절연형 컨버터.an input terminal including a first switch group;
a transformer unit that converts the size of power applied through the input terminal;
a first output unit that rectifies the power converted by the transformer unit to generate a first output voltage; and
It includes a second output unit that rectifies the power converted by the transformer unit to generate a second output voltage,
The first output unit and the second output unit,
Characterized in that it is selectively driven based on the power consumption of the connected load,
It further includes a feedback provider that detects the power of the second output unit by sensing the current of the second output unit so that the second output unit can be controlled independently from the first output unit,
The second output unit,
It operates as a dual active bridge (DAB) converter with the input terminal, including a third switch group and a second filter,
The feedback provision unit,
A multi-output isolated converter that calculates the pulse width ratio of the winding voltage of the transformer unit connected to the second output unit based on the detected power of the second output unit. 제1항에 있어서,
상기 제1 출력부는,
상기 부하의 소비전력이 저전압-고전류이면 구동되고,
상기 제2 출력부는,
상기 부하의 소비전력이 고전압-저전류이면 구동되는 것을 특징으로 하는 다중 출력 절연형 컨버터.According to paragraph 1,
The first output unit,
If the power consumption of the load is low voltage-high current, it is driven,
The second output unit,
A multi-output isolated converter, characterized in that it is driven when the power consumption of the load is high voltage-low current. 제2항에 있어서,
상기 제1 출력부는,
제2 스위치 그룹 및 제1 필터를 포함하여 상기 입력단과 함께 풀 브릿지 컨버터(Full-bridge converter)로 동작하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 절연형 컨버터.According to paragraph 2,
The first output unit,
A multi-output isolated converter, characterized in that it operates as a full-bridge converter with the input terminal, including a second switch group and a first filter. 삭제delete 삭제delete 제1 스위치 그룹을 포함하는 입력단, 상기 입력단을 통해 인가되는 전원의 크기를 변환하는 트랜스부, 상기 트랜스부에 의해 변환된 전원을 정류하여 제1 출력 전압을 생성하는 제1 출력부 및 상기 트랜스부에 의해 변환된 전원을 정류하여 제2 출력 전압을 생성하는 제2 출력부를 포함하는 전원 변환 회로; 및
상기 제1 스위치 그룹 및 상기 제2 출력부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제2 출력부를 상기 제1 출력부와는 독립적으로 제어할 수 있도록 상기 제2 출력부의 전류를 센싱하여 상기 제2 출력부의 전력을 검출하는 피드백 제공부를 더 포함하고,
상기 제2 출력부는,
제3 스위치 그룹 및 제2 필터를 포함하고, 상기 입력단과 함께 듀얼 액티브 브릿지(Dual Active Bridge, DAB) 컨버터로 동작하며,
상기 피드백 제공부는,
검출된 상기 제2 출력부의 전력에 기초하여 제2 출력부와 연결되는 상기 트랜스부의 권선전압의 펄스폭 비율을 산출하는 다중 출력 절연형 컨버터. An input terminal including a first switch group, a transformer unit that converts the size of power applied through the input terminal, a first output unit that rectifies the power converted by the transformer unit to generate a first output voltage, and the transformer unit. A power conversion circuit including a second output unit that rectifies the power converted by and generates a second output voltage; and
It includes a control unit that controls the first switch group and the second output unit,
The control unit,
It further includes a feedback provider that detects the power of the second output unit by sensing the current of the second output unit so that the second output unit can be controlled independently from the first output unit,
The second output unit,
It includes a third switch group and a second filter, and operates as a dual active bridge (DAB) converter with the input terminal,
The feedback provision unit,
A multi-output isolated converter that calculates the pulse width ratio of the winding voltage of the transformer unit connected to the second output unit based on the detected power of the second output unit. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 피드백 제공부는,
상기 제2 출력부와 연결되는 상기 트랜스부의 권선전압과 상기 제2 출력 전압 간의 위상차 비율을 산출하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 절연형 컨버터. According to clause 6,
The feedback provision unit,
A multi-output isolated converter, characterized in that calculating the phase difference ratio between the winding voltage of the transformer connected to the second output unit and the second output voltage. 제10항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 피드백 제공부로부터 수신한 상기 펄스폭 비율 및 상기 위상차 비율에 기초하여 상기 제3 스위치 그룹을 제어하여 상기 제2 출력부에서 생성되는 상기 제2 출력 전압을 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 절연형 컨버터. According to clause 10,
The control unit,
Multiple output, characterized in that the second output voltage generated by the second output unit is independently controlled by controlling the third switch group based on the pulse width ratio and the phase difference ratio received from the feedback providing unit. Isolated converter. 제1 스위치 그룹을 포함하는 입력단, 상기 입력단을 통해 인가되는 전원의 크기를 변환하는 트랜스부, 상기 트랜스부에 의해 변환된 전원을 정류하여 제1 출력 전압을 생성하는 제1 출력부 및 상기 트랜스부에 의해 변환된 전원을 정류하여 제2 출력 전압을 생성하는 제2 출력부를 포함하는 다중 출력 절연형 컨버터의 제어방법에 있어서,
상기 제1 출력부에서 생성된 출력 전압과는 별개로 제2 출력부를 독립적으로 제어하고,
상기 제1 출력부 및 상기 제2 출력부에 연결되는 부하의 소비전력에 기초하여 상기 제1 출력부 및 상기 제2 출력부를 선택 구동하며,
상기 다중 출력 절연형 컨버터는,
상기 제2 출력부를 상기 제1 출력부와는 독립적으로 제어할 수 있도록 상기 제2 출력부의 전류를 센싱하여 상기 제2 출력부의 전력을 검출하는 피드백 제공부를 더 포함하고,
상기 제2 출력부는,
제3 스위치 그룹 및 제2 필터를 포함하고, 상기 입력단과 함께 듀얼 액티브 브릿지(Dual Active Bridge, DAB) 컨버터로 동작하며,
상기 피드백 제공부는,
검출된 상기 제2 출력부의 전력에 기초하여 제2 출력부와 연결되는 상기 트랜스부의 권선전압의 펄스폭 비율을 산출하는 다중 출력 절연형 컨버터의 제어방법. An input terminal including a first switch group, a transformer unit that converts the size of power applied through the input terminal, a first output unit that rectifies the power converted by the transformer unit to generate a first output voltage, and the transformer unit. In the control method of a multi-output isolated converter including a second output unit for generating a second output voltage by rectifying the power converted by,
Controlling the second output unit independently from the output voltage generated by the first output unit,
Select and drive the first output unit and the second output unit based on power consumption of a load connected to the first output unit and the second output unit,
The multi-output isolated converter,
It further includes a feedback provider that detects the power of the second output unit by sensing the current of the second output unit so that the second output unit can be controlled independently from the first output unit,
The second output unit,
It includes a third switch group and a second filter, and operates as a dual active bridge (DAB) converter with the input terminal,
The feedback provision unit,
A control method of a multi-output isolated converter for calculating the pulse width ratio of the winding voltage of the transformer unit connected to the second output unit based on the detected power of the second output unit.
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