KR20210014520A - Buck boost converter and wireless power transmission device including the same - Google Patents

Buck boost converter and wireless power transmission device including the same Download PDF

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KR20210014520A
KR20210014520A KR1020190092708A KR20190092708A KR20210014520A KR 20210014520 A KR20210014520 A KR 20210014520A KR 1020190092708 A KR1020190092708 A KR 1020190092708A KR 20190092708 A KR20190092708 A KR 20190092708A KR 20210014520 A KR20210014520 A KR 20210014520A
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유상덕
김동수
박주봉
황성욱
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엘지전자 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a buck boost converter and a wireless power transmission device including the same. According to an embodiment of the present invention, the buck boost converter comprises: a first switching element and a second switching element connected in series with each other; a third switching element and a fourth switching element connected in series with each other; an inductor connected between a first node between the first switching element and the second switching element and a second node between the third switching element and the fourth switching element; a first capacitor having one end connected to the first node; a second capacitor having one end connected to the second node; and a conductive unit which is connected between a third node which is the other end of the first capacitor and a fourth node which is the other end of the second capacitor, and performs unidirectional conduction or bidirectional conduction between the third node and the fourth node. Accordingly, the present invention can reduce switching loss and improve wireless power transmission efficiency.

Description

벅 부스트 컨버터 및 이를 구비하는 무선 전력 전송장치{Buck boost converter and wireless power transmission device including the same}Buck boost converter and wireless power transmission device including the same

본 발명은 벅 부스트 컨버터 및 이를 구비하는 무선 전력 전송장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 스위칭 손실 저감 및 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있는 벅 부스트 컨버터 및 이를 구비하는 무선 전력 전송장치에 관한 것이다.The present invention relates to a buck boost converter and a wireless power transmission device including the same, and more particularly, to a buck boost converter capable of reducing switching loss and improving wireless power transmission efficiency, and a wireless power transmission device having the same.

벅 부스트 컨버터는 입력되는 전원의 전력을 변환하여 출력하는 전력 변환 장치이다. The buck boost converter is a power conversion device that converts and outputs power of an input power supply.

이러한 벅 부스트 컨버터는, 다양한 장치에 사용되는데, 특히 무선 충전 시스템 중 무선 전력 전송장치에 사용될 수 있다.These buck boost converters are used in various devices, and in particular, can be used in wireless power transmission devices among wireless charging systems.

한편, 무선 충전 시스템에서의 무선 출력 전력은, 스위칭 주파수 또는 출력 전압에 의하여 조정된다.On the other hand, the wireless output power in the wireless charging system is adjusted by the switching frequency or the output voltage.

무선 전력 전송장치 내의 벅 부스트 컨버터는 스위칭 소자 4개가 사용될 수 있으며, 이를 동기식 벅 부스 컨버터라 할 수 있다.The buck boost converter in the wireless power transmitter can use four switching elements, which can be referred to as a synchronous buck bus converter.

한편, 동기식 벅 부스 컨버터의 경우, 스위칭 소자 4개 중 일부인 2개는 도통되나, 도통 손실이 발생하며, 스위칭 소자 4개 중 다른 일부인 2개는 스위칭하나, 스위칭 손실이 발생하는 문제점이 있다.On the other hand, in the case of a synchronous buck-bus converter, two of the four switching elements are conducted, but conduction loss occurs, and two of the four switching elements, which are other parts, switch, but there is a problem that a switching loss occurs.

특히, 단일의 벅 컨버터나 단일의 부스트 컨버터 보다, 스위칭 손실에 의한 무선 전력 전송 효율이 낮다는 문제점이 있다.In particular, there is a problem in that wireless power transmission efficiency due to switching loss is lower than that of a single buck converter or a single boost converter.

본 발명의 목적은, 스위칭 손실 저감 및 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있는 벅 부스트 컨버터를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a buck boost converter capable of reducing switching loss and improving wireless power transmission efficiency.

본 발명의 다른 목적은, 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있는 벅 부스트 컨버터를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a buck boost converter capable of stably securing an operating voltage of a switching element.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터는, 서로 직렬 접속되는 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자와, 서로 직렬 접속되는 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자와, 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자의 사이인 제1 노드와, 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자의 사이인 제2 노드 사이에 접속되는 인덕터와, 제1 노드에 일단이 접속되는 제1 커패시터와, 제2 노드에 일단이 접속되는 제2 커패시터와, 제1 커패시터의 타단인 제3 노드와, 제2 커패시터의 타단인 제4 노드 사이에 접속되며, 제3 노드와 제4 노드 사이의 일방향 도통 또는 양방향 도통을 수행하는 도통부를 포함한다.The buck boost converter according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a first switching element and a second switching element connected in series with each other, a third switching element and a fourth switching element connected in series with each other, and the first An inductor connected between a first node between the switching element and the second switching element, a second node between the third switching element and the fourth switching element, and a first capacitor having one end connected to the first node, A second capacitor having one end connected to the second node, a third node that is the other end of the first capacitor, and a fourth node that is the other end of the second capacitor, and one-way conduction between the third node and the fourth node, or It includes a conducting part for performing bidirectional conduction.

한편, 도통부는, 제3 노드와 제4 노드 사이에 배치되며, 제4 노드에서 제3 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 다이오드 소자 및 저항 소자를 포함한다.On the other hand, the conduction unit is disposed between the third node and the fourth node, and includes a diode element and a resistance element that perform one-way conduction from the fourth node to the third node.

한편, 도통부는, 제3 노드와 제4 노드 사이에 배치되며, 제4 노드에서 제3 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 제5 스위칭 소자 및 저항 소자를 포함한다.Meanwhile, the conduction unit includes a fifth switching element and a resistance element disposed between the third node and the fourth node, and performing one-way conduction in the direction of the third node at the fourth node.

한편, 도통부가 제4 노드에서 제3 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 경우, 제2 커패시터의 양단 전압의 일부가, 제1 커패시터로 전달된다.On the other hand, when the conduction unit performs one-way conduction in the direction from the fourth node to the third node, a part of the voltage across the second capacitor is transmitted to the first capacitor.

한편, 도통부는, 제3 노드와 제4 노드 사이에 배치되며, 제3 노드에서 제4 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 제2 다이오드 소자 및 제2 저항 소자를 포함한다.Meanwhile, the conduction unit includes a second diode element and a second resistance element that are disposed between the third node and the fourth node and perform one-way conduction from the third node to the fourth node.

한편, 도통부는, 제3 노드와 제4 노드 사이에 배치되며, 제3 노드에서 제4 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 제6 스위칭 소자 및 제2 저항 소자를 포함한다.Meanwhile, the conduction unit includes a sixth switching element and a second resistance element, which are disposed between the third node and the fourth node, and perform one-way conduction in the direction from the third node to the fourth node.

한편, 도통부가 제3 노드에서 제4 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 경우, 제1 커패시터의 양단 전압의 일부가, 제2 커패시터로 전달된다.Meanwhile, when the conduction unit performs one-way conduction in the direction from the third node to the fourth node, a part of the voltage across the first capacitor is transferred to the second capacitor.

한편, 도통부는, 제3 노드와 제4 노드 사이에 배치되며, 제4 노드에서 제3 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 다이오드 소자 및 제5 스위칭 소자와, 제3 노드와 제4 노드 사이에 배치되며, 다이오드 소자 및 제5 스위칭 소자에 병렬 접속되며, 제3 노드에서 제4 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 제2 다이오드 소자 및 제6 스위칭 소자를 포함한다.On the other hand, the conduction unit is disposed between the third node and the fourth node, and is disposed between the third node and the fourth node, and a diode element and a fifth switching element that perform one-way conduction from the fourth node to the third node. And a second diode element and a sixth switching element connected in parallel to the diode element and the fifth switching element, and performing one-way conduction from the third node to the fourth node.

한편, 제5 스위칭 소자가 턴 온되는 경우, 제4 노드에서 제3 노드 방향의 일방향 도통되어, 제2 커패시터의 양단 전압의 일부가, 제1 커패시터로 전달되고, 제6 스위칭 소자가 턴 온되는 경우, 제3 노드에서 제4 노드 방향의 일방향 도통되어, 제1 커패시터의 양단 전압의 일부가, 제2 커패시터로 전달된다.On the other hand, when the fifth switching element is turned on, one-way conduction in the direction from the fourth node to the third node, and a part of the voltage across the second capacitor is transferred to the first capacitor, and the sixth switching element is turned on. In this case, the third node conducts in one direction in the direction of the fourth node, and a part of the voltage across the first capacitor is transferred to the second capacitor.

한편, 제1 스위칭 소자의 턴 오프, 제2 스위칭 소자의 턴 온에 따라, 제1 커패시터의 양단에 제1 전압이 충전되며, 제1 스위칭 소자의 턴 온, 제2 스위칭 소자의 턴 오프에 따라, 제1 커패시터의 전위가 부트 스트랩 동작에 의해 상승하며, 제1 커패시터 양단 전압 하강시, 도통부가 도통되어, 제2 커패시터 양단의 전압의 일부가, 제1 커패시터로 전달된다.Meanwhile, as the first switching element is turned off and the second switching element is turned on, a first voltage is charged across both ends of the first capacitor, and according to the turn-on of the first switching element and the turn-off of the second switching element. , The potential of the first capacitor rises by the bootstrap operation, and when the voltage across the first capacitor falls, the conduction portion conducts, and a part of the voltage across the second capacitor is transferred to the first capacitor.

한편, 제3 스위칭 소자의 턴 오프, 제4 스위칭 소자의 턴 온에 따라, 제2 커패시터의 양단에 제2 전압이 충전되며, 제3 스위칭 소자의 턴 온, 제4 스위칭 소자의 턴 오프에 따라, 제2 커패시터의 전위가 부트 스트랩 동작에 의해 상승하며, 제2 커패시터 양단 전압 하강시, 도통부가 도통되어, 제1 커패시터 양단의 전압의 일부가, 제2 커패시터로 전달된다.Meanwhile, as the third switching element is turned off and the fourth switching element is turned on, the second voltage is charged at both ends of the second capacitor, and the third switching element is turned on and the fourth switching element is turned off. , The potential of the second capacitor rises by the bootstrap operation, and when the voltage across the second capacitor falls, the conduction portion conducts, and a part of the voltage across the first capacitor is transferred to the second capacitor.

한편, 벅 부스트 컨버터의 출력단의 출력 전압의 레벨에 따라, 벅 모드, 벅 부스트 모드, 또는 부스트 모드로 동작한다.Meanwhile, depending on the level of the output voltage of the output terminal of the buck boost converter, it operates in a buck mode, a buck boost mode, or a boost mode.

한편, 벅 부스트 모드에 따라, 제1 기간 동안, 제1 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자가 턴 온되며, 제1 기간 이후의 제2 기간 동안, 제1 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자가 턴 온되며, 제2 기간 이후의 제3 기간 동안, 제2 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자가 턴 온되며, 제3 기간 이후의 제4 기간 동안, 제1 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자가 턴 온된다.Meanwhile, according to the buck boost mode, during the first period, the first switching element and the fourth switching element are turned on, and during the second period after the first period, the first and third switching elements are turned on. , During a third period after the second period, the second switching element and the third switching element are turned on, and during a fourth period after the third period, the first and third switching elements are turned on.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송장치는, 벅 부스트 컨버터를 구비하며, 벅 부스트 컨버터는, 서로 직렬 접속되는 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자와, 서로 직렬 접속되는 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자와, 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자의 사이인 제1 노드와, 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자의 사이인 제2 노드 사이에 접속되는 인덕터와, 제1 노드에 일단이 접속되는 제1 커패시터와, 제2 노드에 일단이 접속되는 제2 커패시터와, 제1 커패시터의 타단인 제3 노드와, 제2 커패시터의 타단인 제4 노드 사이에 접속되며, 제3 노드와 제4 노드 사이의 일방향 도통 또는 양방향 도통을 수행하는 도통부를 포함한다.Meanwhile, a wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention includes a buck boost converter, wherein the buck boost converter includes a first switching element and a second switching element connected in series with each other, and a third switching element connected in series with each other. And a fourth switching element, a first node between the first and second switching elements, an inductor connected between a second node between the third and fourth switching elements, and a first node A first capacitor connected at one end, a second capacitor connected at one end to a second node, a third node connected to the other end of the first capacitor, and a fourth node connected to the other end of the second capacitor, and a third node And a conduction unit performing one-way conduction or two-way conduction between the and the fourth node.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송장치는, 근접하는 오브젝트를 검출하는 센싱부와, 센싱부로부터의 센싱 신호에 기초하여 벅 부스트 컨버터가 동작하도록 제어하는 제어부를 더 포함한다.Meanwhile, the wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention further includes a sensing unit for detecting an object that is close to each other, and a control unit for controlling the buck boost converter to operate based on a sensing signal from the sensing unit.

한편, 제어부는, 센싱부로부터의 센싱 신호에 기초하여, 예비 전송 구간 중에, 펄스폭 가변 제어 신호를 출력하며, 예비 전송 구간 이후의 무선 전력 전송 구간 동안, 벅 부스트 컨버터가 동작하도록 제어한다.Meanwhile, the control unit outputs a pulse width variable control signal during the preliminary transmission period, based on the sensing signal from the sensing unit, and controls the buck boost converter to operate during the wireless power transmission period after the preliminary transmission period.

한편, 예비 전송 구간 동안, 벅 부스트 컨버터는 동작하지 않는다.Meanwhile, during the preliminary transmission period, the buck boost converter does not operate.

본 발명의 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터는, 서로 직렬 접속되는 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자와, 서로 직렬 접속되는 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자와, 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자의 사이인 제1 노드와, 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자의 사이인 제2 노드 사이에 접속되는 인덕터와, 제1 노드에 일단이 접속되는 제1 커패시터와, 제2 노드에 일단이 접속되는 제2 커패시터와, 제1 커패시터의 타단인 제3 노드와, 제2 커패시터의 타단인 제4 노드 사이에 접속되며, 제3 노드와 제4 노드 사이의 일방향 도통 또는 양방향 도통을 수행하는 도통부를 포함한다. 이에 따라, 스위칭 손실 저감 및 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 특히, 스위칭 횟수를 저감함으로써, 스위칭 손실을 저감할 수 있게 된다. 또한, 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.The buck boost converter according to an embodiment of the present invention includes a first switching element and a second switching element connected in series with each other, a third switching element and a fourth switching element connected in series with each other, and a first switching element and a second switching device. An inductor connected between a first node between the elements and a second node between the third and fourth switching elements, a first capacitor connected to one end to the first node, and one end to the second node. Conductivity is connected between the connected second capacitor, the third node, which is the other end of the first capacitor, and the fourth node, which is the other end of the second capacitor, and performs one-way or bi-directional conduction between the third node and the fourth node. Includes wealth. Accordingly, it is possible to reduce switching loss and improve wireless power transmission efficiency. In particular, by reducing the number of switching, it is possible to reduce the switching loss. In addition, it is possible to stably secure the operating voltage of the switching element.

한편, 도통부는, 제3 노드와 제4 노드 사이에 배치되며, 제4 노드에서 제3 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 다이오드 소자 및 저항 소자를 포함한다. 이에 따라, 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.On the other hand, the conduction unit is disposed between the third node and the fourth node, and includes a diode element and a resistance element that perform one-way conduction from the fourth node to the third node. Accordingly, it is possible to stably secure the operating voltage of the switching element.

한편, 도통부는, 제3 노드와 제4 노드 사이에 배치되며, 제4 노드에서 제3 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 제5 스위칭 소자 및 저항 소자를 포함한다. 이에 따라, 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.Meanwhile, the conduction unit includes a fifth switching element and a resistance element disposed between the third node and the fourth node, and performing one-way conduction in the direction of the third node at the fourth node. Accordingly, it is possible to stably secure the operating voltage of the switching element.

한편, 도통부가 제4 노드에서 제3 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 경우, 제2 커패시터의 양단 전압의 일부가, 제1 커패시터로 전달된다. 이에 따라, 제1 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.On the other hand, when the conduction unit performs one-way conduction in the direction from the fourth node to the third node, a part of the voltage across both ends of the second capacitor is transferred to the first capacitor. Accordingly, it is possible to stably secure the operating voltage of the first switching element.

한편, 도통부는, 제3 노드와 제4 노드 사이에 배치되며, 제3 노드에서 제4 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 제2 다이오드 소자 및 제2 저항 소자를 포함한다. 이에 따라, 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.Meanwhile, the conduction unit includes a second diode element and a second resistance element that are disposed between the third node and the fourth node and perform one-way conduction from the third node to the fourth node. Accordingly, it is possible to stably secure the operating voltage of the switching element.

한편, 도통부는, 제3 노드와 제4 노드 사이에 배치되며, 제3 노드에서 제4 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 제6 스위칭 소자 및 제2 저항 소자를 포함한다. 이에 따라, 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.Meanwhile, the conduction unit includes a sixth switching element and a second resistance element, which are disposed between the third node and the fourth node, and perform one-way conduction in the direction from the third node to the fourth node. Accordingly, it is possible to stably secure the operating voltage of the switching element.

한편, 도통부가 제3 노드에서 제4 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 경우, 제1 커패시터의 양단 전압의 일부가, 제2 커패시터로 전달된다. 이에 따라, 제3 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.Meanwhile, when the conduction unit performs one-way conduction in the direction from the third node to the fourth node, a part of the voltage across the first capacitor is transferred to the second capacitor. Accordingly, it is possible to stably secure the operating voltage of the third switching element.

한편, 도통부는, 제3 노드와 제4 노드 사이에 배치되며, 제4 노드에서 제3 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 다이오드 소자 및 제5 스위칭 소자와, 제3 노드와 제4 노드 사이에 배치되며, 다이오드 소자 및 제5 스위칭 소자에 병렬 접속되며, 제3 노드에서 제4 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 제2 다이오드 소자 및 제6 스위칭 소자를 포함한다. 이에 따라, 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.On the other hand, the conduction unit is disposed between the third node and the fourth node, and is disposed between the third node and the fourth node, and a diode element and a fifth switching element that perform one-way conduction from the fourth node to the third node. And a second diode element and a sixth switching element connected in parallel to the diode element and the fifth switching element, and performing one-way conduction from the third node to the fourth node. Accordingly, it is possible to stably secure the operating voltage of the switching element.

한편, 제5 스위칭 소자가 턴 온되는 경우, 제4 노드에서 제3 노드 방향의 일방향 도통되어, 제2 커패시터의 양단 전압의 일부가, 제1 커패시터로 전달되고, 제6 스위칭 소자가 턴 온되는 경우, 제3 노드에서 제4 노드 방향의 일방향 도통되어, 제1 커패시터의 양단 전압의 일부가, 제2 커패시터로 전달된다. 이에 따라, 제1 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.On the other hand, when the fifth switching element is turned on, one-way conduction in the direction from the fourth node to the third node, and a part of the voltage across the second capacitor is transferred to the first capacitor, and the sixth switching element is turned on. In this case, the third node conducts in one direction in the direction of the fourth node, and a part of the voltage across the first capacitor is transferred to the second capacitor. Accordingly, it is possible to stably secure the operating voltages of the first and third switching elements.

한편, 제1 스위칭 소자의 턴 오프, 제2 스위칭 소자의 턴 온에 따라, 제1 커패시터의 양단에 제1 전압이 충전되며, 제1 스위칭 소자의 턴 온, 제2 스위칭 소자의 턴 오프에 따라, 제1 커패시터의 전위가 부트 스트랩 동작에 의해 상승하며, 제1 커패시터 양단 전압 하강시, 도통부가 도통되어, 제2 커패시터 양단의 전압의 일부가, 제1 커패시터로 전달된다. 이에 따라, 제1 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.Meanwhile, as the first switching element is turned off and the second switching element is turned on, a first voltage is charged across both ends of the first capacitor, and according to the turn-on of the first switching element and the turn-off of the second switching element. , The potential of the first capacitor rises by the bootstrap operation, and when the voltage across the first capacitor falls, the conduction portion conducts, and a part of the voltage across the second capacitor is transferred to the first capacitor. Accordingly, it is possible to stably secure the operating voltage of the first switching element.

한편, 제3 스위칭 소자의 턴 오프, 제4 스위칭 소자의 턴 온에 따라, 제2 커패시터의 양단에 제2 전압이 충전되며, 제3 스위칭 소자의 턴 온, 제4 스위칭 소자의 턴 오프에 따라, 제2 커패시터의 전위가 부트 스트랩 동작에 의해 상승하며, 제2 커패시터 양단 전압 하강시, 도통부가 도통되어, 제1 커패시터 양단의 전압의 일부가, 제2 커패시터로 전달된다. 이에 따라, 제3 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.Meanwhile, as the third switching element is turned off and the fourth switching element is turned on, the second voltage is charged at both ends of the second capacitor, and the third switching element is turned on and the fourth switching element is turned off. , The potential of the second capacitor rises by the bootstrap operation, and when the voltage across the second capacitor falls, the conduction portion conducts, and a part of the voltage across the first capacitor is transferred to the second capacitor. Accordingly, it is possible to stably secure the operating voltage of the third switching element.

한편, 벅 부스트 컨버터의 출력단의 출력 전압의 레벨에 따라, 벅 모드, 벅 부스트 모드, 또는 부스트 모드로 동작한다. 이에 따라, 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있게 된다.Meanwhile, depending on the level of the output voltage of the output terminal of the buck boost converter, it operates in a buck mode, a buck boost mode, or a boost mode. Accordingly, it is possible to improve the wireless power transmission efficiency.

한편, 벅 부스트 모드에 따라, 제1 기간 동안, 제1 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자가 턴 온되며, 제1 기간 이후의 제2 기간 동안, 제1 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자가 턴 온되며, 제2 기간 이후의 제3 기간 동안, 제2 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자가 턴 온되며, 제3 기간 이후의 제4 기간 동안, 제1 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자가 턴 온된다. 이에 따라, 스위칭 손실 저감 및 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있게 된다.Meanwhile, according to the buck boost mode, during the first period, the first switching element and the fourth switching element are turned on, and during the second period after the first period, the first and third switching elements are turned on. , During a third period after the second period, the second switching element and the third switching element are turned on, and during a fourth period after the third period, the first and third switching elements are turned on. Accordingly, it is possible to reduce switching loss and improve wireless power transmission efficiency.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송장치는, 벅 부스트 컨버터를 구비하며, 벅 부스트 컨버터는, 서로 직렬 접속되는 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자와, 서로 직렬 접속되는 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자와, 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자의 사이인 제1 노드와, 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자의 사이인 제2 노드 사이에 접속되는 인덕터와, 제1 노드에 일단이 접속되는 제1 커패시터와, 제2 노드에 일단이 접속되는 제2 커패시터와, 제1 커패시터의 타단인 제3 노드와, 제2 커패시터의 타단인 제4 노드 사이에 접속되며, 제3 노드와 제4 노드 사이의 일방향 도통 또는 양방향 도통을 수행하는 도통부를 포함한다. 이에 따라, 스위칭 손실 저감 및 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 특히, 스위칭 횟수를 저감함으로써, 스위칭 손실을 저감할 수 있게 된다. 또한, 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.Meanwhile, a wireless power transmission device according to an embodiment of the present invention includes a buck boost converter, wherein the buck boost converter includes a first switching element and a second switching element connected in series with each other, and a third switching element connected in series with each other. And a fourth switching element, a first node between the first and second switching elements, an inductor connected between a second node between the third and fourth switching elements, and a first node A first capacitor connected at one end, a second capacitor connected at one end to a second node, a third node connected to the other end of the first capacitor, and a fourth node connected to the other end of the second capacitor, and a third node And a conduction unit performing one-way conduction or two-way conduction between the and the fourth node. Accordingly, it is possible to reduce switching loss and improve wireless power transmission efficiency. In particular, by reducing the number of switching, it is possible to reduce the switching loss. In addition, it is possible to stably secure the operating voltage of the switching element.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송장치는, 근접하는 오브젝트를 검출하는 센싱부와, 센싱부로부터의 센싱 신호에 기초하여 벅 부스트 컨버터가 동작하도록 제어하는 제어부를 더 포함한다. 이에 따라, 근접하는 오브젝트에 따라, 무선 전력 전송이 수행되게 된다.Meanwhile, the wireless power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention further includes a sensing unit for detecting an object that is close to each other, and a control unit for controlling the buck boost converter to operate based on a sensing signal from the sensing unit. Accordingly, wireless power transmission is performed according to an object adjacent to it.

한편, 제어부는, 센싱부로부터의 센싱 신호에 기초하여, 예비 전송 구간 중에, 펄스폭 가변 제어 신호를 출력하며, 예비 전송 구간 이후의 무선 전력 전송 구간 동안, 벅 부스트 컨버터가 동작하도록 제어한다. 이에 따라, 예비 전송 구간 이후의 무선 전력 전송 구간 동안, 무선 전력 전송이 수행되게 된다.Meanwhile, the control unit outputs a pulse width variable control signal during the preliminary transmission period, based on the sensing signal from the sensing unit, and controls the buck boost converter to operate during the wireless power transmission period after the preliminary transmission period. Accordingly, during the wireless power transmission period after the preliminary transmission period, wireless power transmission is performed.

한편, 예비 전송 구간 동안, 벅 부스트 컨버터는 동작하지 않는다. 이에 따라, 예비 전송 구간 구간 동안에는, 무선 전력 전송이 수행되지 않게 된다.Meanwhile, during the preliminary transmission period, the buck boost converter does not operate. Accordingly, during the preliminary transmission period, wireless power transmission is not performed.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 벅 부스트 컨버터 제어부의 내부 블록도의 일예이다.
도 3은 도 1의 무선 전력 전송장치의 동작 타이밍도이다.
도 4 내지 도 5는 도 1의 무선 전력 전송장치의 설명에 참조되는 도면이다.
도 6은 본 발명과 관련된 벅 부스트 컨버터를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터를 도시한 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 도 7 내지 도 9의 동작 설명에 참조되는 도면이다.1 is a diagram showing a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
2 is an example of an internal block diagram of the buck boost converter control unit of FIG. 1.
3 is an operation timing diagram of the wireless power transmitter of FIG. 1.
4 to 5 are views referenced for description of the wireless power transmitter of FIG. 1.
6 is a diagram illustrating a buck boost converter related to the present invention.
7 is a diagram illustrating a buck boost converter according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a buck boost converter according to another embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a buck boost converter according to another embodiment of the present invention.
10A to 10C are views referenced for describing the operation of FIGS. 7 to 9.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.The suffixes "module" and "unit" for the constituent elements used in the following description are given in consideration of only the ease of writing in the present specification, and do not impart a particularly important meaning or role by themselves. Therefore, the "module" and "unit" may be used interchangeably with each other.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템(10)은, 무선 전력 전송장치(100)와 무선 전력 수신장치(200)와 부하(285)를 구비할 수 있다.Referring to the drawings, a wireless power transmission system 10 according to an embodiment of the present invention may include a wireless power transmitter 100, a wireless power receiver 200, and a load 285.

부하(285)에서 필요한 전력에 대해, 무선 전력 수신장치(200)는, 무선으로 필요 전력 데이터를 무선 전력 전송장치(100)로 전송할 수 있다.With respect to the power required by the load 285, the wireless power receiver 200 may wirelessly transmit required power data to the wireless power transmitter 100.

이에 응답하여, 무선 전력 전송장치(100)는, 무선 전력 수신장치(200)로 필요 전력을 무선으로 전송할 수 있다.In response to this, the wireless power transmitter 100 may wirelessly transmit the required power to the wireless power receiver 200.

이를 위해, 무선 전력 전송장치(100)는, 제어부(170), 동작 전원 등을 공급하는 전원 공급부(190), 벅 부스트 컨버터(120), 벅 부스트 컨버터 제어부(110), 풀 브릿지부(180), 및 전송 코일(CLt)을 구비할 수 있다.To this end, the wireless power transmitter 100 includes a control unit 170, a power supply unit 190 for supplying operating power, etc., a buck boost converter 120, a buck boost converter control unit 110, and a full bridge unit 180 , And a transmission coil CLt.

한편, 무선 전력 수신장치(200)는, 수신 코일(CLr), 정류부(210), 레귤레이터(220), 센싱부(219), 패킷 제어부(270)를 구비할 수 있다.Meanwhile, the wireless power receiver 200 may include a receiving coil CLr, a rectifying unit 210, a regulator 220, a sensing unit 219, and a packet control unit 270.

전원 공급부(190)는, 외부의 배터리 전원(Vbat) 또는 외부의 교류 전원 등을 입력 받고, 전원 변환을 수행하여, 다양한 직류 전원을 출력할 수 있다.The power supply unit 190 may receive external battery power (Vbat) or external AC power, etc., and perform power conversion to output various DC power.

예를 들어, 전원 공급부(190)는, 3.3V, 5V의 전원을 제어부(170), 벅 부스트 컨버터(120) 등에 공급할 수 있다. 이에 따라, 제어부(170), 벅 부스트 컨버터(120) 등이 동작할 수 있게 된다.For example, the power supply unit 190 may supply 3.3V and 5V power to the control unit 170 and the buck boost converter 120. Accordingly, the control unit 170, the buck boost converter 120, and the like can operate.

본 발명의 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터(120)는, 동기식 벅 부스트 컨버터로서, 서로 직렬 접속되는 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)와, 서로 직렬 접속되는 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)와, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 사이인 제1 노드(SW1)와, 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2) 사이에 접속되는 인덕터와, 제1 노드(SW1)에 일단이 접속되는 제1 커패시터(Cbt1)와, 제2 노드(SW2)에 일단이 접속되는 제2 커패시터(Cbt2)와, 제1 커패시터(Cbt1)의 타단인 제3 노드(na)와, 제2 커패시터(Cbt2)의 타단인 제4 노드(nb) 사이에 접속되며, 제3 노드(na)와 제4 노드(nb) 사이의 일방향 도통 또는 양방향 도통을 수행하는 도통부(CDM)를 포함할 수 있다.The buck boost converter 120 according to the embodiment of the present invention is a synchronous buck boost converter, wherein a first switching element S1 and a second switching element S2 connected in series with each other, and a third switching element connected in series with each other (S3) and the fourth switching element (S4), the first node (SW1) between the first switching element (S1) and the second switching element (S2), the third switching element (S3) and the fourth switching An inductor connected between the second node SW2 between the elements S4, a first capacitor Cbt1 connected to one end to the first node SW1, and one end connected to the second node SW2. The second capacitor Cbt2 is connected between the third node na, the other end of the first capacitor Cbt1, and the fourth node nb, the other end of the second capacitor Cbt2, and the third node na ) And the fourth node nb may include a conduction unit (CDM) that performs one-way conduction or two-way conduction.

이에 따라, 스위칭 손실 저감 및 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 특히, 스위칭 횟수를 저감함으로써, 스위칭 손실을 저감할 수 있게 된다. 또한, 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.Accordingly, it is possible to reduce switching loss and improve wireless power transmission efficiency. In particular, by reducing the number of switching, it is possible to reduce the switching loss. In addition, it is possible to stably secure the operating voltage of the switching element.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터(120)는, 벅 부스트 컨버터(120)의 출력단의 출력 전압의 레벨에 따라, 벅 모드, 벅 부스트 모드, 또는 부스트 모드로 동작한다. 이에 따라, 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있게 된다.Meanwhile, the buck boost converter 120 according to an embodiment of the present invention operates in a buck mode, a buck boost mode, or a boost mode according to the level of the output voltage of the output terminal of the buck boost converter 120. Accordingly, it is possible to improve the wireless power transmission efficiency.

예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터(120)는, 벅 부스트 모드에 따라, 제1 기간 동안, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제4 스위칭 소자(S4)가 턴 온되며, 제1 기간 이후의 제2 기간 동안, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되며, 제2 기간 이후의 제3 기간 동안, 제2 스위칭 소자(S2) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되며, 제3 기간 이후의 제4 기간 동안, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온된다. 이에 따라, 스위칭 손실 저감 및 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있게 된다.For example, in the buck boost converter 120 according to the embodiment of the present invention, the first switching element S1 and the fourth switching element S4 are turned on during a first period according to the buck boost mode, During a second period after the first period, the first switching element S1 and the third switching element S3 are turned on, and during a third period after the second period, the second switching element S2 and the third The switching element S3 is turned on, and during a fourth period after the third period, the first and third switching elements S1 and S3 are turned on. Accordingly, it is possible to reduce switching loss and improve wireless power transmission efficiency.

한편, 벅 부스트 컨버터 제어부(110)는, 벅 부스트 컨버터(120) 또는 풀 브릿지부(180)의 구동을 위한 구동부(117), 오브젝트 검출을 위한 센싱부(110) 등을 구비할 수 있다.Meanwhile, the buck boost converter control unit 110 may include a driving unit 117 for driving the buck boost converter 120 or the full bridge unit 180, a sensing unit 110 for object detection, and the like.

센싱부(110)는, 오브젝트 검출 특히, 무선 전력 수신장치(200)의 검출을 센싱할 수 있다. 이를 센싱부(110)는, 근접 센서, 초음파 센서 등을 구비할 수 있다.The sensing unit 110 may sense object detection, in particular, the detection of the wireless power receiver 200. This sensing unit 110 may include a proximity sensor, an ultrasonic sensor, or the like.

예를 들어, 벅 부스트 컨버터 제어부(110) 내의 구동부(117)는, 제어부(170)의 제어 신호에 기초하여, 벅 부스트 컨버터(120) 내의 제1 내지 제4 스위칭 소자(S1~S4)로, 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.For example, the driving unit 117 in the buck boost converter control unit 110 is based on the control signal of the control unit 170 as the first to fourth switching elements S1 to S4 in the buck boost converter 120, A switching control signal can be output.

다른 예로, 벅 부스트 컨버터 제어부(110) 내의 구동부(117)는, 제어부(170)의 제어 신호에 기초하여, 풀 브릿지부(180) 내의 복수의 스위칭 소자로, 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.As another example, the driving unit 117 in the buck boost converter controller 110 may output a switching control signal to a plurality of switching elements in the full bridge unit 180 based on a control signal from the controller 170.

한편, 풀 브릿지부(180)는, 풀 브릿지 형태의 스위칭 소자들을 구비하며, 벅 부스트 컨버터(120)의 동작에 따라, 입력되는 직류 전원에 기초한 스위칭을 수행할 수 있다. Meanwhile, the full bridge unit 180 includes switching elements in a full bridge type, and may perform switching based on an input DC power according to an operation of the buck boost converter 120.

풀 브릿지부(180)의 스위칭 동작에 따라, 전송 코일(CLt)에서, 필요한 무선 전력이 전송될 수 있게 된다.In accordance with the switching operation of the full bridge unit 180, necessary wireless power may be transmitted from the transmission coil CLt.

특히, 구동부(117)의 스위칭 제어 신호에 기초하여, 풀 브릿지부(180)의 스위칭 소자의 스위칭 주파수 또는 출력 전압이 가변될 수 있게 된다.In particular, the switching frequency or output voltage of the switching element of the full bridge unit 180 may be varied based on the switching control signal of the driving unit 117.

한편, 무선 전력 수신장치(200) 내의 수신 코일(CLr)은, 무선 전력 전송장치(100)의 전송 코일(CLt)에서 전력된 무선 전력을 수신하고, 이를 전기 신호로 출력한다.Meanwhile, the receiving coil CLr in the wireless power receiving apparatus 200 receives the wireless power powered by the transmitting coil CLt of the wireless power transmitting apparatus 100 and outputs this as an electric signal.

정류부(210)는, 수신 코일(CLr)로부터의 전기 신호, 특히 교류 신호를 정류한다.The rectifying unit 210 rectifies an electric signal, particularly an AC signal, from the receiving coil CLr.

한편, 레귤레이터(220)는, 정류부(210)로부터의 전기 신호의 레벨을 변환하여 직류 전원을 출력할 수 있다.Meanwhile, the regulator 220 may convert the level of an electric signal from the rectifier 210 to output a DC power.

한편, 레귤레이터(200)의 동작 제어를 위해, 패킷 제어부(270)가 제어 신호를 출력할 수 있으며, 센싱부(219)에서 센싱된, 레귤레이터(220) 내의 동작 신호에 기초하여, 패킷 제어부(270)의 제어 신호가 출력되어, 레귤레이터(220)가 동작 제어될 수 있다.Meanwhile, in order to control the operation of the regulator 200, the packet control unit 270 may output a control signal, and based on the operation signal in the regulator 220 sensed by the sensing unit 219, the packet control unit 270 ) Of the control signal is output, the regulator 220 can be operated and controlled.

한편, 레귤레이터(220)에서 변환된 직류 전원은 부하(285)로 공급될 수 있다.Meanwhile, the DC power converted by the regulator 220 may be supplied to the load 285.

도 2는 도 1의 벅 부스트 컨버터 제어부의 내부 블록도의 일예이다.2 is an example of an internal block diagram of the buck boost converter control unit of FIG. 1.

도면을 참조하면, 벅 부스트 컨버터 제어부(110)는, 게이트 구동부(117), 벅 부스트 코어(115)를 구비할 수 있다. Referring to the drawings, the buck boost converter control unit 110 may include a gate driver 117 and a buck boost core 115.

게이트 구동부(117)는, 벅 부스트 컨버터(120) 내의 제1 내지 제4 스위칭 소자(S1~S4)의 게이트 단자에 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.The gate driver 117 may output a switching control signal to the gate terminals of the first to fourth switching elements S1 to S4 in the buck boost converter 120.

벅 부스트 코어(115)는, 입력 신호에 기초하여, 게이트 구동부(117)) 등에 각 종 제어 신호를 출력할 수 있다.The buck boost core 115 may output various control signals to the gate driver 117 or the like based on an input signal.

한편, 도 2의 벅 부스트 컨버터(120)는, 도면과 같이, 서로 직렬 접속되는 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)와, 서로 직렬 접속되는 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)와, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 사이인 제1 노드(SW1)와, 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2) 사이에 접속되는 인덕터(Lcoil)를 구비할 수 있다.Meanwhile, the buck boost converter 120 of FIG. 2 includes a first switching element S1 and a second switching element S2 connected in series with each other, and a third switching element S3 connected in series with each other, as shown in the figure. A fourth switching element (S4), a first node (SW1) between the first switching element (S1) and the second switching element (S2), and the third switching element (S3) and the fourth switching element (S4) An inductor Lcoil may be provided between the second nodes SW2 that are between.

제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)는 제1 레그를 구성하며, 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)는 제2 레그를 구성할 수 있다.The first switching element S1 and the second switching element S2 constitute a first leg, and the third switching element S3 and the fourth switching element S4 constitute a second leg.

한편, 제1 스위칭 소자(S1)와 제4 스위칭 소자(S4)가 턴 온되는 경우, Ipatha1과 같은 전류 패쓰가 형성된다.On the other hand, when the first switching element S1 and the fourth switching element S4 are turned on, a current path such as Ipatha1 is formed.

한편, 제2 스위칭 소자(S2)와 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되는 경우, Ipatha2과 같은 전류 패쓰가 형성된다. Meanwhile, when the second switching element S2 and the third switching element S3 are turned on, a current path such as Ipatha2 is formed.

Ipatha1과 같은 전류 패쓰와, Ipatha2과 같은 전류 패쓰를 교번하여 생성하는 경우, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 사이인 제1 노드(SW1) 또는 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2)에는, 12회의 트랜지션 구간이 발생하게 된다.When alternately generating a current path such as Ipatha1 and a current path such as Ipatha2, the first node SW1 or the third switching element S3 between the first and second switching elements S1 and S2 In the second node SW2 between) and the fourth switching element S4, 12 transition periods occur.

이와 같이, 벅 부스트 컨버터(120) 내의 스위칭 소자의 스위칭 횟수가 많아질수록, 즉, 트랜지션 구간이 많아질수록, 스위칭 손실이 발생하게 된다. As described above, as the number of switching elements in the buck boost converter 120 increases, that is, as the transition period increases, switching loss occurs.

이에 따라, 본 발명에서는, 스위칭 손실 저감을 위해, 제1 기간 동안, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제4 스위칭 소자(S4)가 턴 온되며, 제1 기간 이후의 제2 기간 동안, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되며, 제2 기간 이후의 제3 기간 동안, 제2 스위칭 소자(S2) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되며, 제3 기간 이후의 제4 기간 동안, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되도록 한다.Accordingly, in the present invention, in order to reduce the switching loss, the first switching element S1 and the fourth switching element S4 are turned on during a first period, and during a second period after the first period, the first The switching element S1 and the third switching element S3 are turned on, and during a third period after the second period, the second switching element S2 and the third switching element S3 are turned on, and the third During the fourth period after the period, the first and third switching elements S1 and S3 are turned on.

이에 의하면, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 사이인 제1 노드(SW1) 또는 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2)에는, 6회의 트랜지션 구간이 발생하게 된다. 따라서, 스위칭 손실이 저감되게 된다.Accordingly, the first node SW1 between the first switching element S1 and the second switching element S2, or the second node between the third switching element S3 and the fourth switching element S4 ( In SW2), six transition periods occur. Thus, switching losses are reduced.

도 3은 도 1의 무선 전력 전송장치의 동작 타이밍도이다.3 is an operation timing diagram of the wireless power transmitter of FIG. 1.

도면을 참조하면, Pb1 구간은, 오브젝트 검출 구간을 나타내며, Pb2+Pb3 구간은 무선 전력의 예비 전송 구간을 나타내며, Pb4는, 무선 전력 전송 구간을 나타낸다.Referring to the drawing, a Pb1 section represents an object detection section, a Pb2+Pb3 section represents a preliminary transmission section of wireless power, and Pb4 represents a wireless power transmission section.

오브젝트 검출 구간(Pb1) 동안, 오브젝트가 검출되는 경우, VRAIL 전압이 하이 레벨이 된다.During the object detection period Pb1, when an object is detected, the VRAIL voltage becomes a high level.

무선 전력의 예비 전송 구간(Pb2+Pb3) 동안, PWM H/L을 통해, 펄스폭 가변 신호가 출력되며, Vcoil 전압은, 기준 레벨 미만의 교류 전압 파형으로 나타나게 된다.During the preliminary transmission period (Pb2+Pb3) of wireless power, a pulse width variable signal is output through PWM H/L, and the Vcoil voltage appears as an AC voltage waveform less than the reference level.

무선 전력의 예비 전송 구간(Pb2+Pb3) 동안, 벅 부스트 컨버터(120)는 동작하지 않게 된다.During the preliminary transmission period of wireless power (Pb2 + Pb3), the buck boost converter 120 does not operate.

예를 들어, 무선 전력의 예비 전송 구간(Pb2+Pb3) 동안, 벅 부스트 컨버터(120)는 동작하지 않으나, 풀 브릿지부(180)의 스위치 소자들이, 펄스폭 가변 신호에 기초하여, 동작할 수 있다.For example, during the preliminary transmission period (Pb2 + Pb3) of wireless power, the buck boost converter 120 does not operate, but the switch elements of the full bridge unit 180 can operate based on the pulse width variable signal. have.

이에 따라, 기준 레벨 미만의 무선 전력이, 무선 전력 전송장치(200)로 전송될 수 있다. 즉, 무선 전력의 예비 전송 구간(Pb2+Pb3) 예비의 무선 전력이 전송될 수 있게 된다.Accordingly, wireless power less than the reference level may be transmitted to the wireless power transmitter 200. That is, the reserved wireless power can be transmitted during the preliminary transmission period (Pb2+Pb3) of the wireless power.

한편, 무선 전력 전송 구간(Pb4) 동안, 벅 부스트 컨버터(120)가 동작하며, 대략 5 내지 26V의 전압이, 풀 브릿지부(180)로 공급되게 된다.Meanwhile, during the wireless power transmission period Pb4, the buck boost converter 120 operates, and a voltage of approximately 5 to 26V is supplied to the full bridge unit 180.

예를 들어, 벅 부스트 컨버터(120)의 입력 전압(Vin)이 대략 8 내지 18V인 경우, 벅 부스트 컨버터(120)의 동작에 의해, 전압 범위가 확대되어, 출력 전압(Vout)으로 대략 5 내지 26V의 전압이 풀 브릿지부(180)로 출력될 수 있다.For example, when the input voltage Vin of the buck boost converter 120 is approximately 8 to 18 V, the voltage range is expanded by the operation of the buck boost converter 120, and the output voltage Vout is approximately 5 to A voltage of 26V may be output to the full bridge unit 180.

한편, 무선 전력 전송 구간(Pb4) 동안, 펄스폭 가변 신호에 기초하여, 풀 브릿지부(180)의 스위치 소자들이 동작하며, 이에 따라, 무선 전력이 전송될 수 있게 된다. Meanwhile, during the wireless power transmission period Pb4, the switch elements of the full bridge unit 180 operate on the basis of the pulse width variable signal, and accordingly, wireless power can be transmitted.

무선 전력 전송 구간(Pb4) 동안, Vcoil 전압은, 기준 레벨 이상의 교류 전압 파형으로 나타나게 된다.During the wireless power transmission period Pb4, the Vcoil voltage appears as an AC voltage waveform equal to or higher than the reference level.

도 4 내지 도 5는 도 1의 무선 전력 전송장치의 설명에 참조되는 도면이다.4 to 5 are views referenced for description of the wireless power transmitter of FIG. 1.

한편, 도 4는 벅 부스트 컨버터(120)의 구동 방법에 따른 효율을 도시한 도면이다.Meanwhile, FIG. 4 is a diagram illustrating efficiency according to a method of driving the buck boost converter 120.

먼저, 도 4의 GRPb 그래프는, 일반적인 구동 모드에 따라, 제1 기간 동안 제1 스위칭 소자(S1)와 제4 스위칭 소자(S4)가 턴 온되며, 제2 기간 동안, 제2 스위칭 소자(S2)와 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되는 경우, 전압 별 효율을 도시한 그래프이다. First, in the GRPb graph of FIG. 4, according to a general driving mode, the first switching element S1 and the fourth switching element S4 are turned on during the first period, and during the second period, the second switching element S2 ) And the third switching element S3 are turned on, this is a graph showing the efficiency for each voltage.

이에 따라, 일반적인 구동 모드에 의하면, 도 2의 Ipatha1과 같은 전류 패쓰와, Ipatha2과 같은 전류 패쓰가 형성되나, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 사이인 제1 노드(SW1) 또는 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2)에는, 12회의 트랜지션 구간이 발생하게 된다. 따라서, 스위칭 손실에 따른 전송 효율이 낮아지게 된다.Accordingly, according to the general driving mode, a current path such as Ipatha1 and a current path such as Ipatha2 of FIG. 2 are formed, but a first node (between the first switching element S1 and the second switching element S2) ( In the second node SW2 between SW1 or the third switching element S3 and the fourth switching element S4, 12 transition periods occur. Accordingly, transmission efficiency due to switching loss is lowered.

다음, 도 4의 GRPa 그래프는, 본 발명의 실시예에 따른 구동 모드에 따라, 제1 기간 동안, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제4 스위칭 소자(S4)가 턴 온되며, 제1 기간 이후의 제2 기간 동안, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되며, 제2 기간 이후의 제3 기간 동안, 제2 스위칭 소자(S2) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되며, 제3 기간 이후의 제4 기간 동안, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되는 경우, 전압 별 효율을 도시한 그래프이다. Next, the GRPa graph of FIG. 4 shows that during a first period, the first switching element S1 and the fourth switching element S4 are turned on, and after the first period, according to the driving mode according to the embodiment of the present invention. During the second period of, the first switching element S1 and the third switching element S3 are turned on, and during a third period after the second period, the second switching element S2 and the third switching element S3 ) Is turned on, and the first switching element S1 and the third switching element S3 are turned on during the fourth period after the third period, this is a graph showing the efficiency for each voltage.

한편, Pc1 기간 동안, 벅 부스트 컨버터(120) 내의 스위칭 소자는, 벅 모드로 동작하고, Pc2 기간 동안, 벅 부스트 컨버터(120) 내의 스위칭 소자는 벅 부스트 모드로 동작하고, PC3 기간 동안, 벅 부스트 컨버터(120) 내의 스위칭 소자는 부스트 모드로 동작할 수 있다.Meanwhile, during the Pc1 period, the switching element in the buck boost converter 120 operates in a buck mode, and during the Pc2 period, the switching element in the buck boost converter 120 operates in a buck boost mode, and during the PC3 period, the buck boost The switching element in the converter 120 may operate in a boost mode.

본 발명의 실시예에 따른 구동 모드에 따르면, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 사이인 제1 노드(SW1) 또는 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2)에는, 6회의 트랜지션 구간이 발생하게 된다. 따라서, 스위칭 손실이 저감되며, 결국, GRPb 그래프에 비해, GRPa 그래프를 보면, 전송 효율이 향상되게 된다.According to the driving mode according to the embodiment of the present invention, the first node SW1 or the third switching element S3 and the fourth switching element (between the first switching element S1 and the second switching element S2) ( In the second node SW2 between S4), six transition periods are generated. Therefore, switching loss is reduced, and eventually, compared to the GRPb graph, when looking at the GRPa graph, the transmission efficiency is improved.

도 5는 벅 부스트 컨버터 제어부(110)의 펄스폭 가변 신호에 의해, 벅 부스트 컨버터(120)가 제어되는 것을 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating that the buck boost converter 120 is controlled by a pulse width variable signal of the buck boost converter controller 110.

벅 부스트 컨버터 제어부(110)의 펄스폭 가변((PWM) 신호는, 벅 부스트 컨버터(120) 내의 각 스위칭 소자에 입력되며, 이에 따라, 벅 부스트 컨버터(120) 내의 각 스위칭 소자가 동작하게 된다.The pulse width variable (PWM) signal of the buck boost converter controller 110 is input to each switching element in the buck boost converter 120, and accordingly, each switching element in the buck boost converter 120 operates.

도 6은 본 발명과 관련된 벅 부스트 컨버터를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a buck boost converter related to the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명과 관련된 벅 부스트 컨버터(600)는, 서로 직렬 접속되는 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)와, 서로 직렬 접속되는 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)와, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 사이인 제1 노드(SW1)와, 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2) 사이에 접속되는 인덕터(Lcoil)와, 제1 노드(SW1)에 일단이 접속되는 제1 커패시터(Cbt1)와, 제2 노드(SW2)에 일단이 접속되는 제2 커패시터(Cbt2)를 포함한다.Referring to the drawings, the buck boost converter 600 related to the present invention includes a first switching element S1 and a second switching element S2 connected in series with each other, and a third switching element S3 connected in series with each other. A fourth switching element (S4), a first node (SW1) between the first switching element (S1) and the second switching element (S2), and the third switching element (S3) and the fourth switching element (S4) The inductor Lcoil connected between the second node SW2, which is between, the first capacitor Cbt1 connected to the first node SW1, and a second capacitor connected to the second node SW2. It includes 2 capacitors Cbt2.

한편, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)는 제1 레그를 구성하며, 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)는 제2 레그를 구성할 수 있다.Meanwhile, the first switching element S1 and the second switching element S2 may constitute a first leg, and the third switching element S3 and the fourth switching element S4 may constitute a second leg.

제2 스위칭 소자(S2)의 동작을 위해 게이트 단자에 게이트 구동 전압이 인가되어야 하며, 이를 위해, 대략 5V의 동작 전원(Vcc)이 인가된다. In order to operate the second switching element S2, a gate driving voltage must be applied to the gate terminal, and for this purpose, an operating power Vcc of approximately 5V is applied.

한편, 제1 스위칭 소자(S1)의 동작을 위해 게이트 단자에 게이트 구동 전압이 인가되어야 하며, 접지단이 아닌, 제2 스위칭 소자(S2)에 접속되는 제1 스위칭 소자(S1)의 경우, 부트 스트랩 커패시터인 제1 커패시터(Cbt1)를 이용할 필요가 있다.Meanwhile, a gate driving voltage must be applied to the gate terminal for the operation of the first switching element S1, and in the case of the first switching element S1 connected to the second switching element S2, not the ground terminal, the boot It is necessary to use the first capacitor Cbt1 which is a strap capacitor.

이를 위해, 제1 스위칭 소자(S1)는 오프 되고, 제2 스위칭 소자(S2)는 턴 온되는 경우, 동작 전원(Vcc), 제1 커패시터(Cbt1), 제2 스위칭 소자(S2)를 흐르는 Ipathb1의 전류 패쓰가 형성될 수 있다.To this end, when the first switching element S1 is turned off and the second switching element S2 is turned on, Ipathb1 flowing through the operating power Vcc, the first capacitor Cbt1, and the second switching element S2 A current path of can be formed.

이에 의해, 제1 커패시터(Cbt1)의 양단에, 동작 전원에 대응하는 대략 5V의 전압이 충전된다.Thereby, a voltage of approximately 5V corresponding to the operating power is charged across both ends of the first capacitor Cbt1.

한편, 제1 스위칭 소자(S1)가 온 되고, 제2 스위칭 소자(S2)가 턴 오프되는 경우, 특히, 제4 스위칭 소자(S4)가 턴 온되는 경우, 입력 전압(Vin), 제1 스위칭 소자(S1), 인덕터(Lcoil), 제4 스위칭 소자(S4)를 흐르는 Ipathb2의 전류 패쓰가 형성될 수 있다.Meanwhile, when the first switching element S1 is turned on and the second switching element S2 is turned off, in particular, when the fourth switching element S4 is turned on, the input voltage Vin, the first switching A current path of Ipathb2 flowing through the device S1, the inductor Lcoil, and the fourth switching device S4 may be formed.

이에 따라, 제1 노드(SW1)의 전위는, 입력 전압(Vin)에 대응하는 대략 10V 전위로 상승하며, 제1 커패시터(Cbt1)의 타단인 제3 노드(na)의 전위는, 부트 스트랩 동작에 의해, 대략 15V로 상승하게 된다.Accordingly, the potential of the first node SW1 rises to a potential of approximately 10V corresponding to the input voltage Vin, and the potential of the third node na, the other end of the first capacitor Cbt1, is a bootstrap operation. As a result, it rises to approximately 15V.

한편, 제1 커패시터(Cbt1)의 양단의 전압이 소모되어, 제1 커패시터(Cbt1)의 타단인 제3 노드(na)의 전위가 대략 11 내지 12V 등으로 낮아지는 경우, 다시, 별도로, 제1 스위칭 소자(S1)는 오프 되고, 제2 스위칭 소자(S2)를 턴 온 시켜야한다.On the other hand, when the voltage across the first capacitor Cbt1 is consumed and the potential of the third node na, the other end of the first capacitor Cbt1, is lowered to approximately 11 to 12V, the first The switching element S1 is turned off, and the second switching element S2 should be turned on.

이러한 동작에 의하면, 각 레그의 상측 스위칭 소자인 제1 스위칭 소자(S1)와 제3 스위칭 소자(S3)의 동작을 위해 , 별도의 부트 스트랩 동작을 위한 스위칭이 수행되어야 하는 문제가 있다.According to this operation, for the operation of the first switching element S1 and the third switching element S3, which are upper switching elements of each leg, there is a problem that switching for separate bootstrap operation must be performed.

따라서, 스위칭 손실이 추가로 발생하며, 실제, 무선 전력을 위한 스위칭 기간이 줄어들어, 전력 변환 효율이 저하되는 문제가 있다.Accordingly, there is a problem in that a switching loss is additionally generated, and in fact, a switching period for wireless power is reduced, and power conversion efficiency is deteriorated.

이에 본 발명에서는, 스위칭 손실 저감 및 전력 변환 효율 증대, 및 무선 전력 전송 효율을 증가시키기 위한 방안을 제시한다. 이에 대해서는 도 7 이하를 참조하여 기술한다. Accordingly, in the present invention, a method for reducing switching loss, increasing power conversion efficiency, and increasing wireless power transmission efficiency is proposed. This will be described with reference to FIG. 7 below.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터를 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a buck boost converter according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터(700)는, 서로 직렬 접속되는 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)와, 서로 직렬 접속되는 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)와, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 사이인 제1 노드(SW1)와, 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2) 사이에 접속되는 인덕터(Lcoil)와, 제1 노드(SW1)에 일단이 접속되는 제1 커패시터(Cbt1)와, 제2 노드(SW2)에 일단이 접속되는 제2 커패시터(Cbt2)와, 제1 커패시터(Cbt1)의 타단인 제3 노드(na)와, 제2 커패시터(Cbt2)의 타단인 제4 노드(nb) 사이에 접속되며, 제3 노드(na)와 제4 노드(nb) 사이의 일방향 도통 또는 양방향 도통을 수행하는 도통부(CDM)를 포함한다. Referring to the drawings, the buck boost converter 700 according to an embodiment of the present invention includes a first switching element S1 and a second switching element S2 connected in series with each other, and a third switching element connected in series with each other ( S3) and the fourth switching element (S4), the first node (SW1) between the first switching element (S1) and the second switching element (S2), the third switching element (S3) and the fourth switching element The inductor Lcoil connected between the second node SW2 that is between (S4), the first capacitor Cbt1 connected to the first node SW1, and one end to the second node SW2 A third node is connected between the connected second capacitor Cbt2, a third node na, which is the other end of the first capacitor Cbt1, and a fourth node nb, which is the other end of the second capacitor Cbt2. It includes a conduction unit (CDM) for performing one-way conduction or two-way conduction between (na) and the fourth node (nb).

특히, 도 6과 비교하여, 제3 노드(na)와 제4 노드(nb) 사이의 일방향 도통 또는 양방향 도통을 수행하는 도통부(CDM)를 포함하는 것에 그 특징이 있다.In particular, compared to FIG. 6, it is characterized in that it includes a conduction unit (CDM) for performing one-way conduction or two-way conduction between the third node na and the fourth node nb.

이에 따라, 스위칭 손실 저감 및 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 특히, 스위칭 횟수를 저감함으로써, 스위칭 손실을 저감할 수 있게 된다. 또한, 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.Accordingly, it is possible to reduce switching loss and improve wireless power transmission efficiency. In particular, by reducing the number of switching, it is possible to reduce the switching loss. In addition, it is possible to stably secure the operating voltage of the switching element.

도면에서는, 도통부(CDM)의 예로, 다이오드 소자(ZDm) 및 저항 소자(Rm)를 예시한다.In the drawings, as examples of the conduction unit CDM, a diode element ZDm and a resistance element Rm are illustrated.

즉, 도통부(CDM)는, 제3 노드(na)와 제4 노드(nb) 사이에 배치되며, 제4 노드(nb)에서 제3 노드(na) 방향의 일방향 도통을 수행하는 다이오드 소자(ZDm) 및 저항 소자(Rm)를 포함할 수 있다.That is, the conduction unit CDM is disposed between the third node na and the fourth node nb, and performs one-way conduction from the fourth node nb to the third node na ( ZDm) and a resistive element Rm.

예를 들어, 제2 스위칭 소자(S2)와 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되는 경우, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 사이인 제1 노드(SW1)의 전위는 0 V가 되며, 이에 따라, 제1 커패시터(Cbt1)의 양단에는, 동작 전압(Vcc)에 대응하는 5V의 전압이 충전된다. 따라서, 제1 커패시터(Cbt1)의 타단인 제3 노드(na)의 전위는, 대략 5V가 된다.For example, when the second switching element S2 and the third switching element S3 are turned on, the first node SW1 between the first switching element S1 and the second switching element S2 is The potential becomes 0 V, and accordingly, a voltage of 5 V corresponding to the operating voltage Vcc is charged across both ends of the first capacitor Cbt1. Accordingly, the potential of the third node na, which is the other end of the first capacitor Cbt1, is approximately 5V.

다음, 제1 스위칭 소자(S1)와 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되는 경우, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 사이인 제1 노드(SW1)의 전위는, 입력 전압(Vin)에 대응하는 대략 10V 전위로 상승하며, 제1 커패시터(Cbt1)의 타단인 제3 노드(na)의 전위는, 부트 스트랩 동작에 의해, 대략 15V로 상승하게 된다.Next, when the first switching element S1 and the third switching element S3 are turned on, the potential of the first node SW1 between the first switching element S1 and the second switching element S2 is , The voltage rises to a potential of approximately 10V corresponding to the input voltage Vin, and the potential of the third node na, the other end of the first capacitor Cbt1, rises to approximately 15V by the bootstrap operation.

한편, 제1 커패시터(Cbt1)의 양단의 전압이 소모되어, 제1 커패시터(Cbt1)의 타단인 제3 노드(na)의 전위가 대략 11 내지 12V 등으로 낮아지는 경우, 별도의 스위칭 모드가 필요 없이, 도통부(CDM)의 동작에 따라, 다이오드 소자(ZDm) 및 저항 소자(Rm)에 의한, 제4 노드(nb)에서 제3 노드(na) 방향의 일방향 도통이 수행되어, Ipathc의 전류 패쓰가 형성될 수 있다.On the other hand, when the voltage across the first capacitor Cbt1 is consumed and the potential of the third node na, the other end of the first capacitor Cbt1, is lowered to approximately 11 to 12V, a separate switching mode is required. Without, according to the operation of the conduction unit CDM, one-way conduction in the direction from the fourth node nb to the third node na is performed by the diode element ZDm and the resistance element Rm, so that the current of Ipathc Paths can be formed.

이에 따라, 제2 커패시터(Cbt2)의 양단의 전압의 일부가, 제1 커패시터(Cbt1)로 전달되어, 제1 커패시터(Cbt1)의 타단인 제3 노드(na)의 전위가 대략 15V로 상승할 수 있게 된다. 이에 따라, 제1 스위칭 소자(S1)의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.Accordingly, a part of the voltage across the second capacitor Cbt2 is transferred to the first capacitor Cbt1, so that the potential of the third node na, the other end of the first capacitor Cbt1, rises to approximately 15V. You will be able to. Accordingly, it is possible to stably secure the operating voltage of the first switching element S1.

이에 의하면, 제1 스위칭 소자(S1)의 동작 전압 확보를 위해, 도 6의 설명과 같은 별도의 스위칭 모드가 수행되지 않아도 되므로, 스위칭 손실 저감, 전력 변환 효율 향상 및 무선 전력 전송 효율이 향상되는 효과가 있게 된다.Accordingly, in order to secure the operating voltage of the first switching element S1, since a separate switching mode as described in FIG. 6 does not need to be performed, switching loss is reduced, power conversion efficiency is improved, and wireless power transmission efficiency is improved. There will be.

한편, 제4 노드(nb)에서 제3 노드(na) 방향의 일방향 도통시, 제2 커패시터(Cbt2)의 타단인 제4 노드(nb)의 전위는 대략 15V인 것이 바람직하다.On the other hand, when conduction in one direction from the fourth node nb to the third node na, the potential of the fourth node nb, which is the other end of the second capacitor Cbt2, is preferably approximately 15V.

이를 위해, 제1 스위칭 소자(S1)와 제4 스위칭 소자(S4)가 턴 온되는 경우, 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2)의 전위는 0 V가 되며, 이에 따라, 제2 커패시터(Cbt2)의 양단에는, 동작 전압(Vcc)에 대응하는 5V의 전압이 충전된다. 따라서, 제2 커패시터(Cbt2)의 타단인 제4 노드(nb)의 전위는, 대략 5V가 된다.To this end, when the first switching element S1 and the fourth switching element S4 are turned on, the potential of the second node SW2 between the third switching element S3 and the fourth switching element S4 Is 0 V, and accordingly, a voltage of 5 V corresponding to the operating voltage Vcc is charged across both ends of the second capacitor Cbt2. Accordingly, the potential of the fourth node nb, which is the other end of the second capacitor Cbt2, is approximately 5V.

다음, 제1 스위칭 소자(S1)와 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되는 경우, 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2)의 전위는, 입력 전압(Vin)에 대응하는 대략 10V 전위로 상승하며, 제2 커패시터(Cbt2)의 타단인 제4 노드(nb)의 전위는, 부트 스트랩 동작에 의해, 대략 15V로 상승하게 된다.Next, when the first switching element S1 and the third switching element S3 are turned on, the potential of the second node SW2 between the third switching element S3 and the fourth switching element S4 is , The voltage rises to a potential of approximately 10V corresponding to the input voltage Vin, and the potential of the fourth node nb, which is the other end of the second capacitor Cbt2, rises to approximately 15V by the bootstrap operation.

한편, 도 7의 벅 부스트 컨버터(700)와 달리, 도통부(CDM)가, 제3 노드(na)와 제4 노드(nb) 사이에 배치되며, 제4 노드(nb)에서 제3 노드(na) 방향의 일방향 도통을 수행하는 제5 스위칭 소자(Sm) 및 저항 소자(Rm)를 포함하는 것도 가능하다. 이에 따라, 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.Meanwhile, unlike the buck boost converter 700 of FIG. 7, a conduction part (CDM) is disposed between the third node (na) and the fourth node (nb), and from the fourth node (nb) to the third node ( It is also possible to include a fifth switching element Sm and a resistance element Rm performing one-way conduction in the na) direction. Accordingly, it is possible to stably secure the operating voltage of the switching element.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터를 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating a buck boost converter according to another embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터(800)는, 서로 직렬 접속되는 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)와, 서로 직렬 접속되는 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)와, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 사이인 제1 노드(SW1)와, 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2) 사이에 접속되는 인덕터(Lcoil)와, 제1 노드(SW1)에 일단이 접속되는 제1 커패시터(Cbt1)와, 제2 노드(SW2)에 일단이 접속되는 제2 커패시터(Cbt2)와, 제1 커패시터(Cbt1)의 타단인 제3 노드(na)와, 제2 커패시터(Cbt2)의 타단인 제4 노드(nb) 사이에 접속되며, 제3 노드(na)와 제4 노드(nb) 사이의 일방향 도통 또는 양방향 도통을 수행하는 도통부(CDMb)를 포함한다. Referring to the drawings, a buck boost converter 800 according to an embodiment of the present invention includes a first switching element S1 and a second switching element S2 connected in series with each other, and a third switching element connected in series with each other ( S3) and the fourth switching element (S4), the first node (SW1) between the first switching element (S1) and the second switching element (S2), the third switching element (S3) and the fourth switching element The inductor Lcoil connected between the second node SW2 that is between (S4), the first capacitor Cbt1 connected to the first node SW1, and one end to the second node SW2 A third node is connected between the connected second capacitor Cbt2, a third node na, which is the other end of the first capacitor Cbt1, and a fourth node nb, which is the other end of the second capacitor Cbt2. and a conduction unit CDMb for performing one-way conduction or two-way conduction between (na) and the fourth node (nb).

특히, 도 6과 비교하여, 제3 노드(na)와 제4 노드(nb) 사이의 일방향 도통 또는 양방향 도통을 수행하는 도통부(CDMb)를 포함하는 것에 그 특징이 있다.In particular, compared with FIG. 6, it is characterized in that it includes a conduction unit CDMb for performing one-way conduction or two-way conduction between the third node na and the fourth node nb.

이에 따라, 스위칭 손실 저감 및 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 특히, 스위칭 횟수를 저감함으로써, 스위칭 손실을 저감할 수 있게 된다. 또한, 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.Accordingly, it is possible to reduce switching loss and improve wireless power transmission efficiency. In particular, by reducing the number of switching, it is possible to reduce the switching loss. In addition, it is possible to stably secure the operating voltage of the switching element.

도면에서는, 도통부(CDMb)의 예로, 다이오드 소자(ZDn) 및 저항 소자(Rn)를 예시한다.In the drawings, as examples of the conduction portion CDMb, a diode element ZDn and a resistance element Rn are illustrated.

즉, 도통부(CDMb)는, 제3 노드(na)와 제4 노드(nb) 사이에 배치되며, 제3 노드(na)에서 제4 노드(nb) 방향의 일방향 도통을 수행하는 다이오드 소자(ZDn) 및 저항 소자(Rn)를 포함할 수 있다.That is, the conduction part CDMb is disposed between the third node na and the fourth node nb, and performs one-way conduction from the third node na to the fourth node nb ( ZDn) and a resistive element Rn.

예를 들어, 제1 스위칭 소자(S1)와 제4 스위칭 소자(S4)가 턴 온되는 경우, 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2)의 전위는 0 V가 되며, 이에 따라, 제2 커패시터(Cbt2)의 양단에는, 동작 전압(Vcc)에 대응하는 5V의 전압이 충전된다. 따라서, 제2 커패시터(Cbt2)의 타단인 제4 노드(nb)의 전위는, 대략 5V가 된다.For example, when the first switching element S1 and the fourth switching element S4 are turned on, the second node SW2 between the third switching element S3 and the fourth switching element S4 is The potential becomes 0 V, and accordingly, a voltage of 5 V corresponding to the operating voltage Vcc is charged across both ends of the second capacitor Cbt2. Accordingly, the potential of the fourth node nb, which is the other end of the second capacitor Cbt2, is approximately 5V.

다음, 제1 스위칭 소자(S1)와 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되는 경우, 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2)의 전위는, 입력 전압(Vin)에 대응하는 대략 10V 전위로 상승하며, 제2 커패시터(Cbt2)의 타단인 제4 노드(nb)의 전위는, 부트 스트랩 동작에 의해, 대략 15V로 상승하게 된다.Next, when the first switching element S1 and the third switching element S3 are turned on, the potential of the second node SW2 between the third switching element S3 and the fourth switching element S4 is , The voltage rises to a potential of approximately 10V corresponding to the input voltage Vin, and the potential of the fourth node nb, which is the other end of the second capacitor Cbt2, rises to approximately 15V by the bootstrap operation.

한편, 제2 커패시터(Cbt2)의 양단의 전압이 소모되어, 제2 커패시터(Cbt2)의 타단인 제4 노드(nb)의 전위가 대략 11 내지 12V 등으로 낮아지는 경우, 별도의 스위칭 모드가 필요 없이, 도통부(CDMb)의 동작에 따라, 다이오드 소자(ZDn) 및 저항 소자(Rn)에 의한, 제3 노드(na)에서 제4 노드(nb) 방향의 일방향 도통이 수행되어, Ipathd의 전류 패쓰가 형성될 수 있다.On the other hand, when the voltage across the second capacitor Cbt2 is consumed and the potential of the fourth node nb, the other end of the second capacitor Cbt2, is lowered to approximately 11 to 12V, a separate switching mode is required. Without, according to the operation of the conduction unit CDMb, one-way conduction in the direction from the third node na to the fourth node nb is performed by the diode element ZDn and the resistance element Rn, and the current of Ipathd Paths can be formed.

이에 따라, 제1 커패시터(Cbt1)의 양단의 전압의 일부가, 제2 커패시터(Cbt2)로 전달되어, 제2 커패시터(Cbt2)의 타단인 제4 노드(nb)의 전위가 대략 15V로 상승할 수 있게 된다. 이에 따라, 제3 스위칭 소자(S3)의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.Accordingly, a part of the voltage across the first capacitor Cbt1 is transferred to the second capacitor Cbt2, so that the potential of the fourth node nb, the other end of the second capacitor Cbt2, rises to approximately 15V. You will be able to. Accordingly, it is possible to stably secure the operating voltage of the third switching element S3.

이에 의하면, 제3 스위칭 소자(S3)의 동작 전압 확보를 위해, 도 6의 설명과 같은 별도의 스위칭 모드가 수행되지 않아도 되므로, 스위칭 손실 저감, 전력 변환 효율 향상 및 무선 전력 전송 효율이 향상되는 효과가 있게 된다.Accordingly, in order to secure the operating voltage of the third switching element S3, since a separate switching mode as described in FIG. 6 does not need to be performed, switching loss is reduced, power conversion efficiency is improved, and wireless power transmission efficiency is improved. There will be.

한편, 제3 노드(na)에서 제4 노드(nb) 방향의 일방향 도통시, 제1 커패시터(Cbt1)의 타단인 제3 노드(na)의 전위는 대략 15V인 것이 바람직하다.On the other hand, when conducting in one direction from the third node na to the fourth node nb, the potential of the third node na, the other end of the first capacitor Cbt1, is preferably approximately 15V.

한편, 도 8의 벅 부스트 컨버터(800)와 달리, 도통부(CDMb)가, 제3 노드(na)와 제4 노드(nb) 사이에 배치되며, 제3 노드(na)에서 제4 노드(nb) 방향의 일방향 도통을 수행하는 제6 스위칭 소자(Sn) 및 제2 저항 소자(Rn)를 포함하는 것도 가능하다. 이에 따라, 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.On the other hand, unlike the buck boost converter 800 of FIG. 8, a conduction part CDMb is disposed between the third node na and the fourth node nb, and the third node na to the fourth node ( It is also possible to include a sixth switching element Sn and a second resistance element Rn performing one-way conduction in the direction nb). Accordingly, it is possible to stably secure the operating voltage of the switching element.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터를 도시한 도면이다.9 is a diagram illustrating a buck boost converter according to another embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터(900)는, 서로 직렬 접속되는 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)와, 서로 직렬 접속되는 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)와, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 사이인 제1 노드(SW1)와, 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2) 사이에 접속되는 인덕터(Lcoil)와, 제1 노드(SW1)에 일단이 접속되는 제1 커패시터(Cbt1)와, 제2 노드(SW2)에 일단이 접속되는 제2 커패시터(Cbt2)와, 제1 커패시터(Cbt1)의 타단인 제3 노드(na)와, 제2 커패시터(Cbt2)의 타단인 제4 노드(nb) 사이에 접속되며, 제3 노드(na)와 제4 노드(nb) 사이의 일방향 도통 또는 양방향 도통을 수행하는 도통부(CDMc)를 포함한다. Referring to the drawings, a buck boost converter 900 according to another embodiment of the present invention includes a first switching element S1 and a second switching element S2 connected in series with each other, and a third switching device connected in series with each other. The element S3 and the fourth switching element S4, the first node SW1 between the first switching element S1 and the second switching element S2, and the third switching element S3 and the fourth The inductor Lcoil connected between the second node SW2 between the switching elements S4, the first capacitor Cbt1 connected to one end of the first node SW1, and the second node SW2. It is connected between the second capacitor Cbt2 to which one end is connected, the third node na, which is the other end of the first capacitor Cbt1, and the fourth node nb, which is the other end of the second capacitor Cbt2. It includes a conduction unit CDMc that performs one-way conduction or two-way conduction between the three node na and the fourth node nb.

특히, 도 6과 비교하여, 제3 노드(na)와 제4 노드(nb) 사이의 일방향 도통 또는 양방향 도통을 수행하는 도통부(CDMc)를 포함하는 것에 그 특징이 있다.In particular, compared with FIG. 6, it is characterized in that it includes a conduction unit CDMc for performing one-way conduction or two-way conduction between the third node na and the fourth node nb.

이에 따라, 스위칭 손실 저감 및 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 특히, 스위칭 횟수를 저감함으로써, 스위칭 손실을 저감할 수 있게 된다. 또한, 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.Accordingly, it is possible to reduce switching loss and improve wireless power transmission efficiency. In particular, by reducing the number of switching, it is possible to reduce the switching loss. In addition, it is possible to stably secure the operating voltage of the switching element.

도면에서는, 도통부(CDMc)의 예로, 도 7의 방식과 도 8의 방식을 모두 포함하는 것을 예시한다.In the drawings, examples of the conduction unit CDMc include both the method of FIG. 7 and the method of FIG. 8.

즉, 도통부(CDMc)는, 제3 노드(na)와 제4 노드(nb) 사이에 배치되며, 제4 노드(nb)에서 제3 노드(na) 방향의 일방향 도통을 수행하는 다이오드 소자(Dm) 및 제5 스위칭 소자(Sm)와, 제3 노드(na)와 제4 노드(nb) 사이에 배치되며, 다이오드 소자 및 제5 스위칭 소자에 병렬 접속되며, 제3 노드(na)에서 제4 노드(nb) 방향의 일방향 도통을 수행하는 제2 다이오드 소자(Dn) 및 제6 스위칭 소자(Sn)를 포함할 수 있다.That is, the conduction unit CDMc is disposed between the third node na and the fourth node nb, and performs one-way conduction from the fourth node nb to the third node na ( Dm) and the fifth switching element (Sm), and disposed between the third node (na) and the fourth node (nb), connected in parallel to the diode element and the fifth switching element, and the third node (na) It may include a second diode element Dn and a sixth switching element Sn for performing one-way conduction in the 4 node (nb) direction.

도 7의 설명과 같이, 제1 커패시터(Cbt1)의 타단인 제3 노드(na)의 전위가 대략 11 내지 12V로 하강시, 제5 스위칭 소자(Sm)가 턴 온되어, Ipathe2와 같은 전류 패쓰가 형성될 수 있다.As illustrated in FIG. 7, when the potential of the third node na, the other end of the first capacitor Cbt1, falls to approximately 11 to 12 V, the fifth switching element Sm is turned on, and the current path is the same as Ipathe2. Can be formed.

이에 따라, 제2 커패시터(Cbt2)의 양단의 전압의 일부가, 제1 커패시터(Cbt1)로 전달될 수 있다.Accordingly, a part of the voltage across the second capacitor Cbt2 may be transferred to the first capacitor Cbt1.

한편, 도 8의 설명과 같이, 제2 커패시터(Cbt2)의 타단인 제4 노드(nb)의 전위가 대략 11 내지 12V로 하강시, 제6 스위칭 소자(Sn)가 턴 온되어, Ipathe1와 같은 전류 패쓰가 형성될 수 있다.On the other hand, as illustrated in FIG. 8, when the potential of the fourth node nb, the other end of the second capacitor Cbt2, falls to approximately 11 to 12V, the sixth switching element Sn is turned on, such as Ipathe1. A current path can be formed.

이에 따라, 제1 커패시터(Cbt1)의 양단의 전압의 일부가, 제2 커패시터(Cbt2)로 전달될 수 있다.Accordingly, a part of the voltage across the first capacitor Cbt1 may be transferred to the second capacitor Cbt2.

결국, 스위칭 손실 저감 및 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 특히, 스위칭 횟수를 저감함으로써, 스위칭 손실을 저감할 수 있게 된다. 또한, 스위칭 소자의 동작 전압을 안정적으로 확보할 수 있게 된다.As a result, it is possible to reduce switching loss and improve wireless power transmission efficiency. In particular, by reducing the number of switching, it is possible to reduce the switching loss. In addition, it is possible to stably secure the operating voltage of the switching element.

도 10a는 도 2의 설명에서와 같이 일반 구동 모드에 따라, 제1 스위칭 소자(S1)와 제4 스위칭 소자(S4)가 턴 온되는 경우, Ipatha1과 같은 전류 패쓰가 형성되고, 제2 스위칭 소자(S2)와 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되는 경우, Ipatha2과 같은 전류 패쓰가 형성되어, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 사이인 제1 노드(SW1) 또는 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2)에, 12회의 트랜지션 구간이 발생하는 것을 예시하는 도면이다.FIG. 10A illustrates that when the first switching element S1 and the fourth switching element S4 are turned on according to the general driving mode as illustrated in FIG. 2, a current path such as Ipatha1 is formed, and a second switching element When (S2) and the third switching element (S3) are turned on, a current path such as Ipatha2 is formed, and the first node SW1 between the first switching element S1 and the second switching element S2 Alternatively, it is a diagram illustrating that 12 transition periods occur in the second node SW2 between the third switching element S3 and the fourth switching element S4.

도 10b는 본 발명의 구동 모드로서, 스위칭 손실 저감을 위해, 제1 기간 동안, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제4 스위칭 소자(S4)가 턴 온되며, 제1 기간 이후의 제2 기간 동안, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되며, 제2 기간 이후의 제3 기간 동안, 제2 스위칭 소자(S2) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되며, 제3 기간 이후의 제4 기간 동안, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되어, 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2)의 사이인 제1 노드(SW1) 또는 제3 스위칭 소자(S3)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이인 제2 노드(SW2)에, 6회의 트랜지션 구간이 발생하는 것을 예시하는 도면이다.10B is a driving mode of the present invention, in order to reduce switching loss, during a first period, the first switching element S1 and the fourth switching element S4 are turned on, and during a second period after the first period , The first switching element S1 and the third switching element S3 are turned on, and during a third period after the second period, the second switching element S2 and the third switching element S3 are turned on. , During the fourth period after the third period, the first switching element S1 and the third switching element S3 are turned on, so that the first switching element S1 and the second switching element S2 are This is a diagram illustrating that six transition periods occur in one node SW1 or a second node SW2 between the third switching element S3 and the fourth switching element S4.

이에 따라, 도 10b의 본 발명의 스위칭 모드에 따르면, 스위칭 손실이 현저히 저감되게 된다.Accordingly, according to the switching mode of the present invention of FIG. 10B, switching loss is significantly reduced.

도 10c는 벅 부스트 컨버터의 구동 방법에 따른 효율을 도시한 도면이다.10C is a diagram illustrating efficiency according to a method of driving a buck boost converter.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 한편, Pc1 기간 동안, 벅 부스트 컨버터 내의 스위칭 소자는, 벅 모드로 동작하고, Pc2 기간 동안, 벅 부스트 컨버터 내의 스위칭 소자는 벅 부스트 모드로 동작하고, PC3 기간 동안, 벅 부스트 컨버터 내의 스위칭 소자는 부스트 모드로 동작할 수 있다.After all, according to an embodiment of the present invention, on the other hand, during the period Pc1, the switching element in the buck boost converter operates in the buck mode, during the period Pc2, the switching element in the buck boost converter operates in the buck boost mode, and the PC3 period Meanwhile, the switching element in the buck boost converter can operate in a boost mode.

그리고, 벅 보수트 모드 중 제1 기간 동안, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제4 스위칭 소자(S4)가 턴 온되며, 제1 기간 이후의 제2 기간 동안, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되며, 제2 기간 이후의 제3 기간 동안, 제2 스위칭 소자(S2) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온되며, 제3 기간 이후의 제4 기간 동안, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 턴 온될 수 있다.In addition, during the first period of the buck complement mode, the first switching element S1 and the fourth switching element S4 are turned on, and during a second period after the first period, the first switching element S1 and The third switching element S3 is turned on, and during a third period after the second period, the second switching element S2 and the third switching element S3 are turned on, and a fourth period after the third period During the period, the first switching element S1 and the third switching element S3 may be turned on.

이에 따라, 출력 전압 대비 효율이, 도 4의 GRPb 그래프에 비해 현저히 향상되게 된다.Accordingly, the efficiency versus the output voltage is significantly improved compared to the GRPb graph of FIG. 4.

본 발명의 실시예에 따른 벅 부스트 컨버터는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The buck boost converter according to an embodiment of the present invention is not limited to the configuration and method of the embodiments described as described above, but the embodiments are all or part of each embodiment so that various modifications can be made. It may be configured in combination selectively.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. In addition, various modifications are possible by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or prospect of the present invention.

Claims (17)

서로 직렬 접속되는 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자;
서로 직렬 접속되는 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자;
상기 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자의 사이인 제1 노드와, 상기 제3 스위칭 소자와 제4 스위칭 소자의 사이인 제2 노드 사이에 접속되는 인덕터;
상기 제1 노드에 일단이 접속되는 제1 커패시터;
상기 제2 노드에 일단이 접속되는 제2 커패시터;
상기 제1 커패시터의 타단인 제3 노드와, 상기 제2 커패시터의 타단인 제4 노드 사이에 접속되며, 상기 제3 노드와 상기 제4 노드 사이의 일방향 도통 또는 양방향 도통을 수행하는 도통부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.A first switching element and a second switching element connected in series with each other;
A third switching element and a fourth switching element connected in series with each other;
An inductor connected between a first node between the first and second switching elements and a second node between the third and fourth switching elements;
A first capacitor having one end connected to the first node;
A second capacitor having one end connected to the second node;
A conduction unit connected between a third node that is the other end of the first capacitor and a fourth node that is the other end of the second capacitor, and performs one-way conduction or bi-directional conduction between the third node and the fourth node; Buck boost converter comprising a. 제1항에 있어서,
상기 도통부는,
상기 제3 노드와 상기 제4 노드 사이에 배치되며, 상기 제4 노드에서 상기 제3 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 다이오드 소자 및 저항 소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.The method of claim 1,
The conductive part,
And a diode element and a resistor element disposed between the third node and the fourth node and performing one-way conduction in a direction from the fourth node to the third node. 제1항에 있어서,
상기 도통부는,
상기 제3 노드와 상기 제4 노드 사이에 배치되며, 상기 제4 노드에서 상기 제3 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 제5 스위칭 소자 및 저항 소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.The method of claim 1,
The conductive part,
And a fifth switching element and a resistance element disposed between the third node and the fourth node and performing one-way conduction in the direction of the third node at the fourth node. 제1항에 있어서,
상기 도통부가 상기 제4 노드에서 상기 제3 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 경우, 상기 제2 커패시터의 양단 전압의 일부가, 상기 제1 커패시터로 전달되는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.The method of claim 1,
When the conduction unit performs one-way conduction in the direction from the fourth node to the third node, a portion of the voltage across the second capacitor is transferred to the first capacitor. 제1항에 있어서,
상기 도통부는,
상기 제3 노드와 상기 제4 노드 사이에 배치되며, 상기 제3 노드에서 상기 제4 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 제2 다이오드 소자 및 제2 저항 소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.The method of claim 1,
The conductive part,
And a second diode element and a second resistance element disposed between the third node and the fourth node and performing one-way conduction from the third node to the fourth node. . 제1항에 있어서,
상기 도통부는,
상기 제3 노드와 상기 제4 노드 사이에 배치되며, 상기 제3 노드에서 상기 제4 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 제6 스위칭 소자 및 제2 저항 소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.The method of claim 1,
The conductive part,
A sixth switching element and a second resistance element disposed between the third node and the fourth node and performing one-way conduction from the third node to the fourth node, and a buck boost converter comprising: . 제1항에 있어서,
상기 도통부가 상기 제3 노드에서 상기 제4 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 경우, 상기 제1 커패시터의 양단 전압의 일부가, 상기 제2 커패시터로 전달되는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.The method of claim 1,
When the conduction unit performs one-way conduction in the direction from the third node to the fourth node, a portion of a voltage across the first capacitor is transferred to the second capacitor. 제1항에 있어서,
상기 도통부는,
상기 제3 노드와 상기 제4 노드 사이에 배치되며, 상기 제4 노드에서 상기 제3 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 다이오드 소자 및 제5 스위칭 소자;
상기 제3 노드와 상기 제4 노드 사이에 배치되며, 상기 다이오드 소자 및 상기 제5 스위칭 소자에 병렬 접속되며, 상기 제3 노드에서 상기 제4 노드 방향의 일방향 도통을 수행하는 제2 다이오드 소자 및 제6 스위칭 소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.The method of claim 1,
The conductive part,
A diode element and a fifth switching element disposed between the third node and the fourth node and performing one-way conduction in the direction of the third node at the fourth node;
A second diode element and a second diode element disposed between the third node and the fourth node, connected in parallel to the diode element and the fifth switching element, and performing one-way conduction in the direction of the fourth node at the third node. 6 switching elements; buck boost converter comprising a. 제8항에 있어서,
상기 제5 스위칭 소자가 턴 온되는 경우, 상기 제4 노드에서 상기 제3 노드 방향의 일방향 도통되어, 상기 제2 커패시터의 양단 전압의 일부가, 상기 제1 커패시터로 전달되고,
상기 제6 스위칭 소자가 턴 온되는 경우, 상기 제3 노드에서 상기 제4 노드 방향의 일방향 도통되어, 상기 제1 커패시터의 양단 전압의 일부가, 상기 제2 커패시터로 전달되는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.The method of claim 8,
When the fifth switching element is turned on, the fourth node conducts in one direction toward the third node, and a part of the voltage across the second capacitor is transferred to the first capacitor,
Buck boost, characterized in that when the sixth switching element is turned on, the third node conducts in one direction in the direction of the fourth node, so that a part of the voltage across the first capacitor is transferred to the second capacitor. Converter. 제1항에 있어서,
상기 제1 스위칭 소자의 턴 오프, 상기 제2 스위칭 소자의 턴 온에 따라, 상기 제1 커패시터의 양단에 제1 전압이 충전되며,
상기 제1 스위칭 소자의 턴 온, 상기 제2 스위칭 소자의 턴 오프에 따라, 상기 제1 커패시터의 전위가 부트 스트랩 동작에 의해 상승하며,
상기 제1 커패시터 양단 전압 하강시, 상기 도통부가 도통되어, 상기 제2 커패시터 양단의 전압의 일부가, 상기 제1 커패시터로 전달되는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.The method of claim 1,
As the first switching element is turned off and the second switching element is turned on, a first voltage is charged across both ends of the first capacitor,
When the first switching element is turned on and the second switching element is turned off, the potential of the first capacitor is increased by a bootstrap operation,
When the voltage across the first capacitor falls, the conductive portion is conducted so that a part of the voltage across the second capacitor is transferred to the first capacitor. 제1항에 있어서,
상기 제3 스위칭 소자의 턴 오프, 상기 제4 스위칭 소자의 턴 온에 따라, 상기 제2 커패시터의 양단에 제2 전압이 충전되며,
상기 제3 스위칭 소자의 턴 온, 상기 제4 스위칭 소자의 턴 오프에 따라, 상기 제2 커패시터의 전위가 부트 스트랩 동작에 의해 상승하며,
상기 제2 커패시터 양단 전압 하강시, 상기 도통부가 도통되어, 상기 제1 커패시터 양단의 전압의 일부가, 상기 제2 커패시터로 전달되는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.The method of claim 1,
According to the turn-off of the third switching element and the turn-on of the fourth switching element, a second voltage is charged across both ends of the second capacitor,
When the third switching element is turned on and the fourth switching element is turned off, the potential of the second capacitor is increased by a bootstrap operation,
When the voltage across the second capacitor is lowered, the conductive portion is conducted so that a part of the voltage across the first capacitor is transferred to the second capacitor. 제1항에 있어서,
상기 벅 부스트 컨버터의 출력단의 출력 전압의 레벨에 따라, 벅 모드, 벅 부스트 모드, 또는 부스트 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.The method of claim 1,
A buck boost converter, characterized in that operating in a buck mode, a buck boost mode, or a boost mode according to the level of an output voltage of the output terminal of the buck boost converter. 제12항에 있어서,
상기 벅 부스트 모드에 따라,
제1 기간 동안, 상기 제1 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자가 턴 온되며,
상기 제1 기간 이후의 제2 기간 동안, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자가 턴 온되며,
상기 제2 기간 이후의 제3 기간 동안, 상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자가 턴 온되며,
상기 제3 기간 이후의 제4 기간 동안, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자가 턴 온되는 것을 특징으로 하는 벅 부스트 컨버터.The method of claim 12,
According to the buck boost mode,
During the first period, the first and fourth switching elements are turned on,
During a second period after the first period, the first switching element and the third switching element are turned on,
During a third period after the second period, the second switching element and the third switching element are turned on,
During a fourth period after the third period, the first switching element and the third switching element are turned on. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 벅 부스트 컨버터;를 포함하는 무선 전력 전송장치.The wireless power transmitter comprising a; buck boost converter of any one of claims 1 to 13. 제14항에 있어서,
근접하는 오브젝트를 검출하는 센싱부;
상기 센싱부로부터의 센싱 신호에 기초하여 상기 벅 부스트 컨버터가 동작하도록 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.The method of claim 14,
A sensing unit that detects an adjacent object;
And a controller configured to control the buck boost converter to operate based on a sensing signal from the sensing unit. 제15항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 센싱부로부터의 센싱 신호에 기초하여, 예비 전송 구간 중에, 펄스폭 가변 제어 신호를 출력하며, 상기 예비 전송 구간 이후의 무선 전력 전송 구간 동안, 상기 벅 부스트 컨버터가 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.The method of claim 15,
The control unit,
Based on the sensing signal from the sensing unit, during a preliminary transmission period, a variable pulse width control signal is output, and during a wireless power transmission period after the preliminary transmission period, the buck boost converter is controlled to operate. Wireless power transmitter. 제16항에 있어서,
상기 예비 전송 구간 동안, 상기 벅 부스트 컨버터는 동작하지 않는 것을 특징으로 하는 무선 전력 전송장치.The method of claim 16,
During the preliminary transmission period, the buck boost converter does not operate.
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WO2024075936A1 (en) * 2022-10-06 2024-04-11 삼성전자주식회사 Buck-boost converter, and electronic device comprising same

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