센터탭과 연결된 클램프 회로를 이용한 새로운 위상천이 풀-브릿지 컨버터
New Phase-Shifted Full-Bridge DC-DC Converter Using Center-Tapped Clamp Circuit
특허 요약
센터탭과 연결된 클램프 회로를 이용한 새로운 위상천이 풀-브릿지 컨버터 및 그 동작 방법이 제시된다. 본 발명에서 제안하는 센터탭과 연결된 클램프 회로를 이용한 새로운 위상천이 풀-브릿지 컨버터는 직렬 연결된 제1 스위치 및 제2 스위치 사이의 한 단과 직렬 연결된 제3 스위치 및 제4 스위치 사이의 한 단에 연결된 복수의 인덕터들을 포함하는 1차측 회로 및 상기 1차측 회로로부터 인가된 전압을 이용하고, 제1 정류기 다이오드, 제2 정류기 다이오드, 제3 정류기 다이오드, 제4 정류기 다이오드, 제1 클램핑 다이오드, 제2 클램핑 다이오드 및 캐패시터로 구성된 클램핑 회로를 센터탭에 포함하는 2차측 회로를 포함한다.
청구항
번호청구항
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직렬 연결된 제1 스위치 및 제2 스위치 사이의 한 단과 직렬 연결된 제3 스위치 및 제4 스위치 사이의 한 단에 연결된 복수의 인덕터들을 포함하는 1차측 회로; 및 상기 1차측 회로로부터 인가된 전압을 이용하고, 제1 정류기 다이오드, 제2 정류기 다이오드, 제3 정류기 다이오드, 제4 정류기 다이오드, 제1 클램핑 다이오드, 제2 클램핑 다이오드 및 캐패시터로 구성된 클램핑 회로를 센터탭에 포함하는 2차측 회로를 포함하고, 상기 2차측 회로는,위상을 조절함으로 출력 전압을 제어하고, 클램핑 회로를 연결한 구조를 통해 순환 전류를 제거하고 2차측 회로의 전압 스트레스를 낮추며, 상기 2차측 회로의 스위칭 손실 및 출력 필터의 크기를 감소시키고, 상기 제2 클램핑 다이오드를 통해 흐르던 전류가 제1 정류기 다이오드 및 제3 정류기 다이오드로 커뮤테이션이 완료된 직후 제1 클램핑 다이오드가 도통되므로 제2 정류기 다이오드 및 제4 정류기 다이오드가 클램핑 전압의 2배의 크기로 클램핑되고, 리딩 레그의 영전압 스위칭 턴 온 후 제2 스위치와 제4 스위치가 켜지고, 제1 정류기 다이오드 및 제3 정류기 다이오드를 통해 흐르던 전류가 제2 클램핑 다이오드로 커뮤테이션을 시작하고, 상기 2차측 회로에 인가된 클램핑 전압에 의해 상기 1차측 회로의 기생 인덕턴스에 음의 전압이 걸림으로써 환류 전류가 제거되고, 제1 정류기 다이오드 및 제3 정류기 다이오드로부터 제2 클램핑 다이오드로 커뮤테이션이 완료된 직후 출력 인덕터가 리셋되기 시작하고, 출력 인덕터에 인가되는 전압이 클램핑 전압만큼 감소되어 출력 인덕터의 부담이 감소되고, 모든 출력 전류가 제2 클램핑 다이오드를 통해서만 흐르므로 제1 정류기 다이오드 및 제3 정류기 다이오드는 오프되고 역전압이 클램핑 전압만큼 인가되므로 정류기 다이오드의 스위칭 손실을 감소시키고, 래깅 레그의 스위치와 2차측 회로의 정류기 다이오드들의 기생 캐패시터들이 공진에 참여하고, 자화 인덕턴스에 저장되어 있던 전류 에너지로 영전압 스위칭이 진행되고, 2차측 회로의 전압이 클램핑 전압으로 클램핑이 되면서부터 자화 인덕턴스가 공진에 참여하지 못함으로 기생 인덕턴스의 전류 에너지만으로 영전압 스위칭하는위상천이 풀-브릿지 컨버터.

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1차측 회로 및 상기 1차측 회로로부터 인가된 전압을 이용하고, 제1 정류기 다이오드, 제2 정류기 다이오드, 제3 정류기 다이오드, 제4 정류기 다이오드, 제1 클램핑 다이오드, 제2 클램핑 다이오드 및 캐패시터로 구성된 클램핑 회로를 센터탭에 포함하는 2차측 회로를 포함하는 위상천이 풀-브릿지 컨버터의 동작 방법에 있어서, 제2 클램핑 다이오드를 통해 흐르던 전류가 제1 정류기 다이오드 및 제3 정류기 다이오드로 커뮤테이션이 완료된 직후 제1 클램핑 다이오드가 도통되는 단계; 제1 정류기 다이오드 및 제3 정류기 다이오드를 통해 흐르던 전류가 제2 클램핑 다이오드로 커뮤테이션을 시작하는 단계; 제1 정류기 다이오드 및 제3 정류기 다이오드로부터 제2 클램핑 다이오드로 커뮤테이션이 완료된 직후 출력 인덕터가 리셋되는 단계; 래깅 레그의 스위치와 2차측 회로의 정류기 다이오드들의 기생 캐패시터들이 공진에 참여하고, 자화 인덕턴스에 저장되어 있던 전류 에너지로 영전압 스위칭이 진행되는 단계; 및 2차측 회로의 전압이 클램핑 전압으로 클램핑이 되면서부터 자화 인덕턴스가 공진에 참여하지 못함으로 기생 인덕턴스의 전류 에너지만으로 영전압 스위칭하는 단계를 포함하고, 상기 2차측 회로는, 위상을 조절함으로 출력 전압을 제어하고, 클램핑 회로를 연결한 구조를 통해 순환 전류를 제거하고 2차측 회로의 전압 스트레스를 낮추며, 상기 2차측 회로의 스위칭 손실 및 출력 필터의 크기를 감소시키고, 상기 제2 클램핑 다이오드를 통해 흐르던 전류가 제1 정류기 다이오드 및 제3 정류기 다이오드로 커뮤테이션이 완료된 직후 제1 클램핑 다이오드가 도통되므로 제2 정류기 다이오드 및 제4 정류기 다이오드가 클램핑 전압의 2배의 크기로 클램핑되고, 리딩 레그의 영전압 스위칭 턴 온 후 제2 스위치와 제4 스위치가 켜지고, 제1 정류기 다이오드 및 제3 정류기 다이오드를 통해 흐르던 전류가 제2 클램핑 다이오드로 커뮤테이션을 시작하고, 상기 2차측 회로에 인가된 클램핑 전압에 의해 상기 1차측 회로의 기생 인덕턴스에 음의 전압이 걸림으로써 환류 전류가 제거되고, 제1 정류기 다이오드 및 제3 정류기 다이오드로부터 제2 클램핑 다이오드로 커뮤테이션이 완료된 직후 출력 인덕터가 리셋되기 시작하고, 출력 인덕터에 인가되는 전압이 클램핑 전압만큼 감소되어 출력 인덕터의 부담이 감소되고, 모든 출력 전류가 제2 클램핑 다이오드를 통해서만 흐르므로 제1 정류기 다이오드 및 제3 정류기 다이오드는 오프되고 역전압이 클램핑 전압만큼 인가되므로 정류기 다이오드의 스위칭 손실을 감소시키고, 래깅 레그의 스위치와 2차측 회로의 정류기 다이오드들의 기생 캐패시터들이 공진에 참여하고, 자화 인덕턴스에 저장되어 있던 전류 에너지로 영전압 스위칭이 진행되고, 2차측 회로의 전압이 클램핑 전압으로 클램핑이 되면서부터 자화 인덕턴스가 공진에 참여하지 못함으로 기생 인덕턴스의 전류 에너지만으로 영전압 스위칭하는위상천이 풀-브릿지 컨버터의 동작 방법.

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