KR20170049177A - Bidirectional non-isolation dc-dc converter including precharge circuit - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

본 발명은 개선된 프리차지 회로를 포함한 비절연 양방향 DC-DC 컨버터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고전압 전원과 저전압 전원 사이에서 양방향 전압 변환을 수행하는 비절연 양방향 DC-DC 컨버터는, 스위칭 신호에 응답하여 부스트 모드 또는 벅 모드로 스위칭되는 한 쌍의 스위칭 소자인 고전압 스위치와 저전압 스위치 및 상기 고전압 스위치와 상기 저전압 스위치와 연결되는 인덕터를 포함하는 DC-DC 컨버터 모듈; 및 상기 DC-DC 컨버터 모듈과 상기 인덕터를 공용하기 위한 프리차지 선로를 형성하는 프리차지 회로를 포함하고, 상기 프리차지 회로는 일단이 상기 저전압 전원과 병렬 연결되며 타단이 상기 인덕터와 병렬 연결되는 프리차지 스위치를 포함한다.The present invention relates to a non-isolated bi-directional DC-DC converter including an improved pre-charge circuit. A non-isolated bidirectional DC-DC converter that performs bidirectional voltage conversion between a high voltage power supply and a low voltage power supply according to the present invention includes a high voltage switch and a low voltage switch, which are a pair of switching devices switched in a boost mode or a buck mode in response to a switching signal, And a DC-DC converter module including an inductor connected to the high-voltage switch and the low-voltage switch; And a pre-charge circuit for forming a pre-charge line for sharing the DC-DC converter module and the inductor, wherein the pre-charge circuit has a first end connected in parallel with the low- Charge switch.

Description

Translated fromKorean

프리차지 회로를 포함한 비절연 양방향 DC-DC 컨버터{BIDIRECTIONAL NON-ISOLATION DC-DC CONVERTER INCLUDING PRECHARGE CIRCUIT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a bidirectional DC-DC converter including a precharge circuit,

본 발명은 비절연 양방향 DC-DC 컨버터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 개선된 프리차지 회로를 포함한 비절연 양방향 DC-DC 컨버터에 관한 것이다.The present invention relates to a non-isolated bidirectional DC-DC converter, and more particularly to a non-isolated bidirectional DC-DC converter including an improved precharge circuit.

최근 차량용 48V 시스템이 보급됨에 따라, 기존의 12V 또는 24V 시스템과 48V 시스템의 전기 흐름을 제어하기 위한, 양방향 DC-DC 컨버터의 필요성이 대두되었다. 상기 양방향 DC-DC 컨버터는 지령 신호에 따라 스위치가 제어되어, 부스트 모드(boost mode) 또는 벅 모드(buck mode)로 동작한다. 아래의 특허문헌은 양방향 DC-DC 컨버터 및 그의 제어방법에 대해서 개시한다.With the recent introduction of 48V systems for automobiles, there has been a need for a bidirectional DC-DC converter for controlling the electrical flow of existing 12V or 24V systems and 48V systems. The bidirectional DC-DC converter is controlled in accordance with a command signal to operate in a boost mode or a buck mode. The following patent document discloses a bidirectional DC-DC converter and a control method thereof.

한편, 저전압 전원(12V 또는 24V의 전원)을 이용하여 고전압 전원인 48V 전원을 충전을 진행할 때에, 과전류가 48V 전원으로 유입되여 이상 발열이 발생하는 것을 방지하기 위한 프리차지 회로가 비절연 양방향 DC-DC 컨버터에 포함되어 사용되기도 한다. 또한, 비정상적인 전류로부터 내부 부품을 보호하기 위하여 백투백 스위치가 비절연 양방향 DC-DC 컨버터에 포함되어 사용되기도 한다.On the other hand, when charging a 48V power source, which is a high voltage power source, by using a low voltage power source (12V or 24V power source), a precharge circuit for preventing an overcurrent from flowing into a 48V power source to generate abnormal heat is a non- DC converter. In addition, back-to-back switches are often used in non-isolated bidirectional DC-DC converters to protect internal components from abnormal currents.

도 1은 프리차지 회로와 백투백 스위치가 구비된 종래의 비절연 양방향 DC-DC 컨버터를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a conventional non-isolated bidirectional DC-DC converter with a pre-charge circuit and a back-lit switch.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 비절연 양방향 DC-DC 컨버터(100)에는 백투백(back-to-back) 스위치(110)가 고전압 전원단(V_H)과 연결되어, 단락 및 역극성으로부터 비절연 양방향 DC-DC 컨버터(100)을 보호한다.1, a back-to-back switch 110 is connected to a high voltage power supply terminal V_{H in a} conventional non-isolated bidirectional DC-DC converter 100, Thereby protecting the non-insulated bidirectional DC-DC converter 100.

상기 백투백 스위치(110)는 두 개의 스위치(Q₃, Q₄)가 맞붙여 배치된 것으로서, 양방향으로 입력되는 과전압 또는 과전류, 잡음 신호, 역극성으로부터 비절연 양방향 DC-DC 컨버터(100)에 포함된 부속품을 보호하는 기능을 수행한다. 즉, 백투백 스위치(110)는 고전압 전원(V_H) 단락, 저전압 전원(V_L)의 단락, 전기적 과도 현상 등으로부터 내부 회로와 그 외의 부속품을 보호한다.The back-to-back switch 110 is comprised of two switches Q₃ and Q₄ which are arranged to be interlaced and included in the non-insulated bidirectional DC-DC converter 100 from an over-voltage or over-current, a noise signal, Which protects the supplied accessories. That is, the back-to-back switch 110 protects the internal circuitry and other components from a high-voltage power supply (V_H ) short circuit, a low-voltage power supply (V_L ) short circuit,

한편, 프리차지 회로(120)의 출력 라인은 고전압 전원(V_H)과 병렬 연결되고, 프리차지 회로(120)의 입력 라인은 저전압 전원(V_L)과 병렬 연결되어, 프리차지 선로를 형성한다. 상기 프리차지 회로(120)는 고전압 전원(V_H)의 충전이 진행되면, 비절연 양방향 DC-DC 컨버터 모듈(130) 보다 먼저 동작하여, 자신이 형성한 프리차리 선로에 포함된 인턱더(124)에 에너지를 축적하고, 이 축적된 에너지를 고전압 전원(V_H)에 전달하여 고전압 전원(V_H)을 충전시킨다. 이러한 프리차지 회로(120)는 고전원 전원(V_H)의 충전을 진행하기 위하여, 인덕터(124), 캐패시터(123), 복수의 다이오드(121, 122) 및 프리차지 스위치(Q₅)를 구비한다.The output line of theprecharge circuit 120 is connected in parallel to the high voltage power supply V_H and the input line of theprecharge circuit 120 is connected in parallel with the low voltage power supply V_L to form a precharge line . Thepre-charge circuit 120 operates before the non-insulated bidirectional DC-DC converter module 130 when the high voltage power supply V_H is charged, and is supplied to the inductor 124 ) store energy in and by passing the accumulated energy in the high voltage power source (V_H) is filled with a high-voltage power supply (V_H). Theprecharge circuit 120 includes aninductor 124, acapacitor 123, a plurality ofdiodes 121 and 122, and a precharge switch Q₅ for progressing charging of the high power source voltage V_H do.

고전압 전원(V_H)을 충전시키는 단계에서, DC-DC 컨버터 모듈(130)에 포함된 스위치(Q₁, Q₂)는 초기에 동작하지 않고, 프리차지 회로(120)에 포함된 프리차지 스위치(Q₅)가 먼저 동작된다. 이후, 고전압 전원(V_H)이 일정 수준 이상의 전압으로 충전된 경우에, 비로소 DC-DC 컨버터 모듈(130)에 포함된 메인 스위치(Q₁, Q₂)가 구동되어, 비절연 양방향 DC-DC 컨버터(100)는 부스트 모드 또는 벅 모드로 동작한다.In the step of charging the high-voltage power supply (V_H), the switch (Q_1, Q₂₎ included in the DC-DC converter module 130 does not operate initially, the pre-charge switch included in the precharge circuit 120 (Q₅₎ is first operation. Then, when the high-voltage power supply V_H is charged to a voltage higher than a certain level, the main switches Q₁ and Q₂ included in the DC-DC converter module 130 are driven, Converter 100 operates in either a boost mode or a buck mode.

그런데 이러한 종래의 프리차지 회로(120)는 인덕터(124)를 구비하고 있어, 전체 시스템의 소형화에 적합하지 않다. 또한, 종래의 비절연 양방향 DC-DC 컨버터(100)에서는 백투백 스위치(110)가 포함되어 있으나, 프리차지 회로(120)에는 백투백 스위치가 포함되어 있지 않아, 단락 및 역극성으로부터 프리차지 회로를 보호하기 위해서는 추가적인 백투백 스위치가 프리차지 회로(120) 내에 구비되어야 한다. 그런데 전체 시스템의 안정을 위하여, 백투백 스위치를 프리차지 회로(120)에 추가적으로 배치시키면, 전체 시스템이 대형화되는 문제점이 있으며, 추가 부품(즉, 백투백 스위치)으로 인하여 비용이 상승하는 문제점이 있다.However, theconventional precharge circuit 120 includes theinductor 124, which is not suitable for miniaturization of the entire system. The conventional non-insulated bidirectional DC-DC converter 100 includes a back-off switch 110. However, thepre-charge circuit 120 does not include a back-to-back switch and thus protects the pre-charge circuit from short- An additional back-to-back switch must be provided in thepre-charge circuit 120 in order to do so. However, if the back-to-back switch is additionally disposed in thepre-charge circuit 120 for the stability of the entire system, there is a problem that the whole system becomes large and the cost increases due to the additional components (that is, a back-to-back switch).

한국공개특허 제10-2010-0115087호Korean Patent Publication No. 10-2010-0115087

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 회로 구성요소를 감소시키고 소형화에 적합한 개선된 프리차지 회로를 포함한 비절연 양방향 DC-DC 컨버터를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a non-isolated bidirectional DC-DC converter including an improved pre-charge circuit suitable for miniaturization and reduction in circuit components.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited thereto. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 고전압 전원과 저전압 전원 사이에서 양방향 전압 변환을 수행하는 비절연 양방향 DC-DC 컨버터는, 스위칭 신호에 응답하여 부스트 모드 또는 벅 모드로 스위칭되는 한 쌍의 스위칭 소자인 고전압 스위치와 저전압 스위치 및 상기 고전압 스위치와 상기 저전압 스위치와 연결되는 인덕터를 포함하는 DC-DC 컨버터 모듈; 및 상기 DC-DC 컨버터 모듈과 상기 인덕터를 공용하기 위한 프리차지 선로를 형성하는 프리차지 회로를 포함하고, 상기 프리차지 회로는, 일단이 상기 저전압 전원과 연결되며 타단이 상기 인덕터와 연결되는 프리차지 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a non-isolated bidirectional DC-DC converter for performing bidirectional voltage conversion between a high voltage power source and a low voltage power source, A DC-DC converter module including a high voltage switch and a low voltage switch which are switching elements of the high voltage switch and the low voltage switch, and an inductor connected to the high voltage switch and the low voltage switch; And a pre-charge circuit for forming a pre-charge line for sharing the DC-DC converter module and the inductor, wherein the pre-charge circuit includes a pre-charge circuit having one end connected to the low- And a switch.

상기 프리차지 스위치는, 드레인이 저전압 전원의 양극과 전기적으로 연결되고, 소스가 상기 인덕터와 전기적으로 연결될 수 있다.In the precharge switch, the drain may be electrically connected to the anode of the low voltage power source, and the source may be electrically connected to the inductor.

상기 프리차지 회로는 제1다이오드를 더 포함하고, 상기 제1다이오드의 애노드가 상기 프리차지 스위치의 소스와 전기적으로 연결되고, 상기 제1다이오드의 캐소드가 상기 인덕터와 연결될 수 있다.The precharge circuit may further include a first diode, wherein an anode of the first diode is electrically coupled to a source of the precharge switch, and a cathode of the first diode is coupled to the inductor.

상기 프리차지 회로는, 일단이 상기 프리차지 스위치의 소스와 상기 저전원 전압 간에 형성된 선로와 전기적으로 연결되고, 타단이 접지와 연결되는 캐패시터 및 애노드가 상기 캐퍼시터와 상기 접지 간에 형성된 선로에 전기적으로 연결되고, 캐소드가 상기 제1다이오드의 애노드와 상기 프리차지 스위치의 소스 간에 형성된 선로에 전기적으로 연결되는 제2다이오드를 더 포함할 수 있다.The precharge circuit includes a capacitor whose one end is electrically connected to a line formed between the source of the precharge switch and the low power supply voltage and whose other end is connected to the ground and an anode is electrically connected to the line formed between the capacitor and the ground And a cathode is electrically connected to a line formed between the anode of the first diode and the source of the precharge switch.

비절연 양방향 DC-DC 컨버터는 상기 고전압 전원과 상기 고전압 스위치 사이에 배치되어, 상기 프리차지 회로에 공용되는 백투백 스위치를 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 백투백 스위치는 비정상적인 전류로부터 상기 DC-DC 컨버터 모듈과 상기 프리차지 회로를 보호한다.The non-insulated bidirectional DC-DC converter may further include a back-to-back switch disposed between the high-voltage power supply and the high-voltage switch, the back-to-back switch being shared with the pre-charging circuit. In this case, the back-to-back switch protects the DC-DC converter module and the pre-charge circuit from an abnormal current.

상기 비절연 양방향 DC-DC 컨버터는, 상기 DC-DC 컨버터 모듈의 인덕터와 상기 저전압 전원 사이의 경로에 형성되며 상기 프리차지 회로가 동작하는 경우에서 턴오프되어 전류 흐름을 상기 프리차지 선로로 우회시키는 릴레이 스위치를 더 포함한다.The non-isolated bi-directional DC-DC converter is formed in a path between the inductor of the DC-DC converter module and the low voltage power source and is turned off when the pre-charge circuit operates to bypass current flow to the pre-charge line And further includes a relay switch.

본 발명은 프리차지 회로 내에 인덕터를 배치시키지 않고 DC-DC 컨버터 모듈에 포함된 인덕터를 프리차지 회로에서 공용되도록 비절연 양방향 DC-DC 컨버터를 구현함으로써, 종래의 비절연 양방향 DC-DC 컨버터 보다 인덕터의 개수를 줄이고 시스템을 소형화시키는 장점이 있다.The present invention realizes a non-isolated bidirectional DC-DC converter such that the inductor included in the DC-DC converter module is shared in the pre-charge circuit without placing an inductor in the pre-charge circuit, And the system can be miniaturized.

게다가, 본 발명은 프리차지 회로에 별도의 백투백 스위치를 배치하지 않고, DC-DC 컨버터 모듈과 프리차지 회로에서 백투백 스위치를 공용으로 이용되도록 함으로써, 적은 비용으로 비절연 양방향 DC-DC 컨버터에 포함된 부품을 보호하는 효과가 있다.In addition, the present invention allows a back-to-back switch to be commonly used in the DC-DC converter module and the pre-charge circuit without disposing a separate back-to-back switch in the pre-charge circuit, It has the effect of protecting parts.

또한, 본 발명은 비절연 양방향 DC-DC 컨버터를 보호하기 위해서 이용되는 스위치 개수를 감소시킴으로써, 스위치 개수에 비례하여 발생하는 시스템 손실을 최소화하고 스위치 제어에 의해서 발생하는 오류를 최소화하는 이점도 있다.The present invention also has the advantage of minimizing system losses occurring in proportion to the number of switches and minimizing errors caused by switch control by reducing the number of switches used to protect the non-isolated bidirectional DC-DC converter.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 프리차지 회로와 백투백 스위치가 구비된 종래의 비절연 양방향 DC-DC 컨버터를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 개선된 프리차지 회로를 포함하는 비절연 양방향 DC-DC 컨버터의 구성을 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention. And shall not be construed as limited to such matters.
1 is a diagram illustrating a conventional non-isolated bidirectional DC-DC converter with a pre-charge circuit and a back-lit switch.
2 is a diagram illustrating the configuration of a non-isolated bidirectional DC-DC converter including an improved precharge circuit, in accordance with an embodiment of the present invention.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The foregoing and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: There will be. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 개선된 프리차지 회로를 포함하는 비절연 양방향 DC-DC 컨버터의 구성을 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating the configuration of a non-isolated bidirectional DC-DC converter including an improved precharge circuit, in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 개선된 프리차지 회로를 포함하는 비절연 양방향 DC-DC 컨버터(200)는 고전압 전원(V_H), 저전압 전원(V_L), 전압 센서(251, 255), 전류 센서(256. 257), 복수의 커패시터(252, 253, 254), 다수의 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230), 백투백 스위치(210), 복수의 릴레이 스위치(Q_h, Q_i), 프리차지 회로(240) 및 제어 모듈(260)을 포함한다.2, a non-isolated bidirectional DC-DC converter 200 including an improved precharge circuit according to an embodiment of the present invention includes a high voltage power supply V_H , a low voltage power supply V_L , A plurality of DC-DC converter modules 220 and 230, a back-off switch 210, a plurality of relay switches (not shown), a plurality ofsensors 251 and 255, acurrent sensor 256. 257, a plurality ofcapacitors 252, 253 and 254, Q_h , Q_i ), aprecharge circuit 240, and acontrol module 260.

고전압 전원(V_H)은 저전압 전원(V_L)보다 높은 전압을 가지며 충방전이 가능한 전원 장치로서, 48V 배터리가 채택될 수 있으며, 울트라 커패시터가 채택될 수도 있다. 상기 고전압 전원(V_H)은 비절연 양방향 DC-DC 컨버터(200)가 구동되면, DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)과 전기적으로 연결되어 고전압을 사용하는 부하 장치로 전원을 인가한다.The high voltage power source (V_H ) is a power supply device capable of charging and discharging with a voltage higher than the low voltage power source (V_L ), a 48V battery may be adopted, and an ultracapacitor may be adopted. When the non-insulated bidirectional DC-DC converter 200 is driven, the high voltage power supply V_H is electrically connected to the DC-DC converter modules 220 and 230 to apply power to a load device using a high voltage.

저전압 전원(V_L)은 고전압 전원(V_H)보다 낮은 전압을 가지며 충방전이 가능한 전원 장치로서, 12V 배터리 또는 24V 배터리가 채택될 수 있다. 상기 저전압 전원(V_L)은 비절연 양방향 DC-DC 컨버터(200)가 구동되면, 저전압을 사용하는 부하 장치로 전원을 인가하거나 고전압 전원(V_H)을 충전시킨다.The low voltage power source (V_L ) is a power source device which has a lower voltage than the high voltage power source (V_H ) and can be charged and discharged, and a 12V battery or a 24V battery can be adopted. When the non-insulated bidirectional DC-DC converter 200 is driven, the low voltage power supply V_L applies power to a load device using a low voltage or charges the high voltage power supply V_H.

커패시터(252, 253, 254)는 고전압 전원(V_H), 저전압 전원(V_L) 각각에 병렬 연결되어 전압 안정화 기능을 수행하는 소자로서, 출력 평활용 커패시터가 사용될 수 있다. 상기 고전압 전원(V_H)과 병렬 연결된 커패시터(252)는 접지될 수 있으며, 또 다른 캐패시터(253, 254)도 접지될 수도 있다.Thecapacitors 252, 253, and 254 are elements connected in parallel to the high voltage power supply V_H and the low voltage power supply V_L , respectively, to perform a voltage stabilization function, and an output smoothing capacitor may be used. Thecapacitor 252 connected in parallel with the high voltage power supply (V_H ) may be grounded, and theother capacitors 253 and 254 may be grounded.

상기 릴레이 스위치(Q_h, Q_i)는 저전압 전원(V_L)과 인덕터(L₁, L₂) 사이의 연결 경로에 형성되며, 제어 모듈(260)의 의해서 선택적으로 턴온되어, 저전압 전원(V_L)과 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)을 연결시킨다. 상기 릴레이 스위치(Q_h, Q_i)는 프리차지 회로(240)가 구동될 때에는 턴오프되어 전류 흐름을 프리차지 회로(240)로 우회시킨다. 상기 릴레이 스위치(Q_h, Q_i)는 반도체 스위치로서 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect) 스위치가 이용될 수 있다.The relay switches Q_h and Q_i are formed in a connection path between the low voltage power source V_L and the inductors L₁ and L₂ and are selectively turned on by thecontrol module 260 so that the low voltage power V_L ) and the DC-DC converter modules 220 and 230, respectively. The relay switches Q_h and Q_i are turned off when thepre-charge circuit 240 is driven to bypass the current flow to thepre-charge circuit 240. The relay switch Q_h , Q_i may be a metal oxide semiconductor field effect (MOSFET) switch as a semiconductor switch.

전압 센서(251, 255)는 고전압 전원(V_H) 또는 저전압 전원(V_L)에 연결되어, 고전압 전원(V_H)의 전압 또는 저전압 전원(V_L)의 입/출력 전압을 측정하고, 이 측정된 전압 값을 제어 모듈(260)로 전달한다. 즉, 고전압 전원(V_H)에 연결된 전압 센서(251)는 상기 고전압 전원(V_H)의 입력 전압 또는 출력 전압을 센싱하여, 센싱한 결과값을 제어 모듈(260)로 전달하고, 저전압 전원(V_L)에 연결된 전압 센서(255)는 상기 저전압 전원(V_L)에서 발생하는 입력 전압 또는 출력 전압을 센싱하여, 센싱한 결과값을 제어 모듈(260)로 전달한다.A voltage sensor (251, 255) measures the input / output voltage of the high voltage power source (V_H) or the low voltage power source is connected to the (V_L), the voltage or the low voltage power source of the high-voltage power supply (V_H) (V_L), the And transmits the measured voltage value to thecontrol module 260. That is, thevoltage sensor 251 is connected to the high voltage power source (V_H) by sensing the input voltage or output voltage of the high voltage power source (V_H), and passes the result of a sensing value to thecontrol module 260, a low voltage power source ( V_L ) senses an input voltage or an output voltage generated from the low voltage power source (V_L ), and transmits the sensing result to thecontrol module 260.

복수의 전류 센서(256, 257) 중에서, 고전압 단자 측에 연결된 고전압 전류 센서(256)는 고전압 전원(V_H)에서 발생하는 입력 전류 또는 출력 전류를 센싱하여, 센싱한 전류값을 제어 모듈(260)로 전달한다. 또한, 저전압 단자 측에 연결된 저전압 전류 센서(255)는 저전압 전원(V_L)에서 발생한 입력 전류 또는 출력을 센싱하여, 제어 모듈(260)로 전달한다.Among the plurality ofcurrent sensors 256 and 257, the high-voltagecurrent sensor 256 connected to the high-voltage terminal side senses an input current or an output current generated in the high-voltage power supply V_H and outputs the sensed current value to the control module 260 ). The lowvoltage current sensor 255 connected to the low voltage terminal senses an input current or output generated from the low voltage power source V_L and transmits the sensed input current or output to thecontrol module 260.

DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)은 스위칭 신호에 따라, 부스트 모드(boost mode) 또는 벅 모드(buck mode)로 동작한다. 즉, DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)은 제어 모듈(260)로부터 수신한 스위칭 신호(S₁ ~ S₄)에 의해서, 저전압 전원(V_L)의 전류를 고전압 전원(210)으로 이동시키는 부스트 모드로 동작하거나, 고전압 전원(V_H)의 전류를 저전압 전원(V_L)으로 이동시키는 벅 모드로 동작한다.The DC-DC converter modules 220 and 230 operate in a boost mode or a buck mode according to a switching signal. That is, the DC-DC converter modules 220 and 230 move the current of the low voltage power source V_L to the highvoltage power source 210 by the switching signals S₁ to S₄ received from thecontrol module 260 Operates in the boost mode or operates in a buck mode in which the current of the high voltage power supply (V_H ) is moved to the low voltage power supply (V_L ).

상기 DC-DC 컨버터 모듈들(220, 230)은 전류가 흐를 때 에너지를 축적하는 인덕터(L₁ 또는 L₂), 전류 센서(221 또는 231), 및 서로 상보적으로 동작하는 한 쌍의 스위치(Q_a와 Q_b/Q_c와 Q_d)를 각각 포함한다.The DC-DC converter modules 220 and 230 include an inductor L₁ or L₂ that accumulates energy when a current flows, acurrent sensor 221 or 231, and a pair of switches Q_a and Q_b / Q_c and Q_d , respectively.

DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)에 포함된 한 쌍의 스위치(Q_a와 Q_b/Q_c와 Q_d)는 고전압 스위치(Q_a, Q_c)와 저전압 스위치(Q_b, Q_d)로 구분되며, 각 스위치는 제어 모듈(260)로부터 수신한 스위칭 신호에 따라 턴온(turn on)되거나 턴오프(turn off)된다. 동일한 페이즈에 속하는(즉, 동일한 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)에 포함된) 저전압 스위치(Q_b, Q_d)와 고전압 스위치(Q_a, Q_c)는 서로 상보적으로 동작한다. 저전압 스위치(Q_b또는 Q_d)가 턴온되면 이 저전압 스위치(Q_b또는 Q_d)와 동일한 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)에 포함된 고전압 스위치(Q_a또는 Q_c)는 턴오프되고, 반대로 고전압 스위치(Q_a또는 Q_c)가 턴온되면 이 고전압 스위치(Q_a또는 Q_c)와 동일한 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)에 포함된 저전압 스위치(Q_b또는 Q_d)가 턴오프된다.The pair of switches Q_a and Q_b / Q_c and Q_d included in the DC-DC converter modules 220 and 230 are connected to the high voltage switches Q_a and Q_c and the low voltage switches Q_b and Q_d , And each switch is turned on or turned off according to the switching signal received from thecontrol module 260. (That is, the same DC-DC converter module 220 (230), which is included in) a low voltage switch (Q_b, Q_d) and the high-voltage switch (Q_a, Q_c) belonging to the same phase with each other operation complementarily. Low-voltage switch (Q_b Or Q_d is turned on, the low voltage switch Q_b Or Q_d) with the same DC-DC converter module ((the high-voltage switch included in the 220, 230) Q_a Or Q_c is turned off, and conversely the high voltage switch Q_a Or Q_c ) is turned on, the high voltage switch Q_a Or Q_c) with the same DC-DC converter module 220 (230), a low-voltage switch (Q_b comprises a Or Q_d is turned off.

저전압 전원(V_L)에서 고전압 전원(V_H)으로 전류가 이동될 때, 저전압 스위치(Q_b, Q_d)가 메인 스위치로서 작동하고, 반대로 고전압 전원(V_H)에서 저전압 전원(V_L)으로 전류가 이동될 때, 고전압 스위치(Q_a, Q_c)가 메인 스위치로 작동한다. 바람직하게, 각각의 스위치(Q_a ~ Q_d)는 반도체 스위치로서 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect) 스위치가 이용될 수 있다.When the current in a high voltage power source (V_H) move at a low voltage power source (V_L), the low voltage switch (Q_b, Q_d) are operating as the main switch, whereas the low voltage power from the high voltage power source (V_H) (V_L) when the current movement, and a high voltage switch (Q_a, Q_c) to act as a main switch. Preferably, each switch (Q_a ~ Q_d) has (Metal Oxide Semiconductor Field Effect) switch MOSFET as a semiconductor switch may be used.

DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)에 포함된 전류 센서(221, 231)은 인덕터(L₁, L₂)에서 발생하는 전류를 센싱하여, 제어 모듈(260)로 전달하는 기능을 수행한다.Current sensors 221 and 231 included in the DC-DC converter modules 220 and 230 sense a current generated in the inductors L₁ and L₂ and transmit the sensed current to thecontrol module 260.

상기 백투백 스위치(210)는 두 개의 스위치(Q_e, Q_f)가 맞붙인 것으로서, 고전압 전원(V_H)과 직렬 연결되며, 상기 고전압 전원(V_H)과 고전압 스위치(Q_a, Q_c) 사이에 배치된다. 즉, 백투백 스위치(210)를 구성하는 제1스위치(Q_e)의 소스와 제2스위치(Q_f)의 소스가 직렬 연결되어, 백투백 스위치(210)를 형성한다. 상기 백투백 스위치(210)는 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)과 프리차지 회로(240)에서 공용되어, 양방향으로 입력되는 과전압 또는 과전류, 잡음 신호, 역극성으로부터 비절연 양방향 DC-DC 컨버터(200)에 포함된 부속품을 보호하는 기능을 수행하며, 특히 비정상적인 전류로부터 프리차지 회로(240)를 보호하는 기능을 수행한다. 즉, 백투백 스위치(210)는 고전압 전원(V_H) 단락, 저전압 전원(V_L)의 단락, 전기적 과도 현상 등으로부터 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230), 프리차지 회로(240) 등을 보호한다. 상기 백투백 스위치(210)를 구성하는 한 쌍의 스위치(Q_e, Q_f)는 반도체 스위치로서 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect) 스위치가 이용될 수 있다.The back-to-back switch 210 has two switches (Q_e, Q_f) is worked in such, a high voltage power supply (V_H) and are series-connected, the high-voltage power supply (V_H) and a high voltage switch (Q_a, Q_c) Respectively. That is, the source of the first switch Q_e and the source of the second switch Q_f constituting the back-lighting switch 210 are connected in series to form the back-lighting switch 210. The back-to-back switch 210 is shared by the DC-DC converter modules 220 and 230 and thepre-charging circuit 240 to generate an over-voltage or over-current, a noise signal, 200, and particularly protects thepre-charge circuit 240 from abnormal currents. That is, the back-to-back switch 210 is a high voltage power supply (V_H) protect the short circuit, short-circuit of the low voltage power source (V_L), electrical transient DC-DC converter module 220 (230) from the developer, etc., theprecharge circuit 240, etc. do. A pair of switches Q_e and Q_f constituting the back-and-forth switch 210 may be a metal oxide semiconductor field effect (MOSFET) switch as a semiconductor switch.

프리차지 회로(240)는 저전압 전원(V_L)에서 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)의 인덕터(L₁, L₂)로 우회되는 프리차지 선로를 형성한다. 즉, 프리차지 회로(240)는 입력선로가 저전압 전원(V_L)의 양극과 병렬 연결되고, 출력선로가 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)의 인덕터(L₁, L₂)로 병렬 연결되는 프리차지 선로를 형성한다.Thepre-charge circuit 240 forms a pre-charge line bypassed from the low voltage power supply V_L to the inductors L₁ and L₂ of the DC-DC converter modules 220 and 230. That is, thepre-charge circuit 240 is connected in parallel with the positive polarity of the low voltage power supply V_L and the output line is connected in parallel with the inductors L₁ and L₂ of the DC-DC converter modules 220 and 230 Charge line is formed.

이러한 프리차지 선로를 통해서, 프리차지 회로(240)는 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)에 포함된 인덕터(L₁, L₂)를 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)과 함께 사용하게 되고, 더불어 고전압 전원(V_H)과 직렬 연결된 백투백 스위치(210)에 의해 비정상적인 전류를 차단받게 된다.Through theprecharge circuit 240, theprecharge circuit 240 uses the inductors L₁ and L₂ included in the DC-DC converter modules 220 and 230 together with the DC-DC converter modules 220 and 230 And the abnormal current is blocked by the back-to-back switch 210 connected in series with the high voltage power source (V_H ).

상기 프리차지 회로(240)는 프리차지 스위치(Q_g), 복수의 다이오드(241, 242) 및 커패시터(243)를 포함한다.Theprecharge circuit 240 includes a pre-charge switch (Q_g), a plurality ofdiodes 241, 242 andcapacitor 243.

상기 커패시터(243)는 전압 안정화 기능을 수행하며 평활용 커패시터가 사용될 수 있다. 프리차지 스위치(Q_g)의 드레인과 저전압 전원(V_L) 간에 형성된 선로에 상기 캐퍼시터(243)의 일단이 전기적으로 연결되고, 상기 캐퍼시터(243)의 타단은 접지와 연결된다.Thecapacitor 243 performs a voltage stabilization function and a smoothing capacitor can be used. One end of thecapacitor 243 is electrically connected to a line formed between the drain of the precharge switch Q_g and the low voltage power supply V_L and the other end of thecapacitor 243 is connected to the ground.

프리차지 스위치(Q_g)는 MOSFET와 같은 반도체 스위치로서, 프리차지 스위치(Q_g)의 드레인은 저전압 전원(V_L)의 양극과 전기적으로 연결되고, 프리차지 스위치(Q_g)의 소스는 제1다이오드(241)를 통해 인덕터(L₁, L₂)와 전기적으로 연결된다. 즉, 프리차지 스위치(Q_g)의 소스는 제1다이오드(241)의 애노드와 연결되고, 상기 제1다이오드(241)의 캐소드는 인덕더(L₁, L₂)와 연결된다.A precharge switch (Q_g) is a semiconductor switch such as a MOSFET, the drain of the pre-charge switch (Q_g) is electrically connected to the anode of the low voltage power source (V_L), the source of the precharge switch (Q_g) is the the inductor via thefirst diode 241 is (L_1, L₂₎ and electrically connected. That is, the source of the precharge switch Q_g is connected to the anode of thefirst diode 241, and the cathode of thefirst diode 241 is connected to the inductors L₁ and L₂ .

상기 제1다이오드(241)와 제2다이오드(242)는 전류를 일정한 방향으로 흐르게 위하여 프리차지 회로(240)에 설치된다. 제1다이오드(241)의 애노드는 프리차지 스위치(Q_g)의 소스와 전기적으로 연결되고, 제1다이오드(241)의 캐소드는 각 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)의 인덕터(L₁, L₂)와 전기적으로 연결되어, 프리차지 회로(240)에서 상기 인덕터(L₁, L₂)으로 공용으로 이용하게 한다.Thefirst diode 241 and thesecond diode 242 are installed in theprecharge circuit 240 to flow a current in a constant direction. The anode of thefirst diode 241 is electrically connected to the source of the precharge switch Q_g and the cathode of thefirst diode 241 is connected to the inductors L₁ , L₂ and is used in common by theprecharging circuit 240 as the inductors L₁ and L₂ .

또한, 제2다이오드(242)의 애노드는, 캐패시터(243)와 접지 간에 형성된 선로에 전기적으로 연결되고, 제2다이오드(242)의 캐소드는 프리차지 스위치(Q_g)의 소스와 제1다이오드(241)의 애노드 사이에 형성된 선로에 전기적으로 연결된다.The anode of thesecond diode 242 is electrically connected to the line formed between thecapacitor 243 and the ground and the cathode of thesecond diode 242 is connected to the source of the precharge switch Q_g and thefirst diode 241, respectively.

상기 제2다이오드(242)는 프리차지 스위치(Q_g)가 턴오프되었을 경우, 제1다이오드(241)와 함께 폐루프 회로(인덕터(L₁, L₂)-> 고전압 스위치(Q_a, Q_c)-> 백투백 회로(210)-> 고전압 전원(V_H) -> 접지 -> 제2다이오드(242) -> 제1다이오드(241)로 순환되는 폐루프 회로)를 형성하여, 인덕터(L₁, L₂)에 축적된 에너지를 고전압 전원(V_H)으로 흐르게 하여 고전압 전원(V_H)을 충전시킨다.When the precharge switch Q_g is turned off, thesecond diode 242 is connected to thefirst diode 241 together with the closed loop circuit (the inductor L₁ , L₂ ) -> the high voltage switch Q_a , Q_c ) -> back-to-back circuit 210 -> high voltage power supply V_H ->ground-> second diode 242 -> first diode 241) to form inductor L flow the energy stored in the_1, L₂₎ to a high voltage power source (V_H) and charges the high-voltage power supply (V_H).

상기 제1다이오드(241)는 역방향 전류를 차단하고, 더불어 프리차지 스위치(Q_g)가 턴온되었을 경우, 프리차지 스위치(Q_g)로부터 전달받아 저전압 전원(V_L)의 전류를 인덕터(L₁, L₂)로 전달하여, 상기 인덕터(L₁, L₂)의 에너지를 축적시킨다. 한편, 제1다이오드(241)는 프리차지 스위치(Q_g)가 턴오프되었을 경우, 제2다이오드(242)와 함께 폐루프 회로를 형성하여, 인덕터(L₁, L₂)에 축적된 에너지가 고전압 전원(V_H)로 전달되게 한다.Thefirst diode 241 blocks the reverse current and when the precharge switch Q_g is turned on, thefirst diode 241 receives the current from the precharge switch Q_g and supplies the current of the low voltage power supply V_L to the inductor L₁ , L₂ ) to accumulate the energy of the inductors (L₁ , L₂ ). Thefirst diode 241 forms a closed loop circuit together with thesecond diode 242 when the precharge switch Q_g is turned off so that the energy accumulated in the inductors L₁ and L₂ Voltage power supply (V_H ).

프리차지 회로(240)의 프리차지 스위치(Q_g)는 제어 모듈(260)에 의해서 발생한 PWM(Pulse Width Modulation) 신호(S₆ 신호)에 근거하여 온/오프된다. 상기 프리차지 스위치(Q_g)는 제어 모듈(260)에서 턴온 신호를 발생시키는 경우, 턴온되어 저전압 전원(V_L)의 전류를 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)의 인덕터(L₁, L₂)로 전달하여, 상기 인덕터(L₁, L₂)에서 에너지가 축적되게 한다. 즉, 프리차지 회로(240)는 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)과 공용으로 사용하는 인덕터(L₁, L₂)로 전류를 전달하여, 상기 인덕터(L₁, L₂)에서 에너지가 축적되게 한다.A precharge switch (Q_g) of theprecharge circuit 240 is on / off based on a PWM (Pulse Width Modulation) signal (signal S₆₎ generated by thecontrol module 260. When thecontrol module 260 generates a turn-on signal, the precharge switch Q_g is turned on to supply the current of the low voltage power source V_L to the inductors L₁ and L of the DC-DC converter modules 220 and 230₂ so that energy is accumulated in the inductors L₁ and L₂ . That is, thepre-charge circuit 240 transfers the current to the inductors L₁ and L₂ used in common with the DC-DC converter modules 220 and 230, so that the energy in the inductors L₁ and L₂ To accumulate.

또한, 프리차지 스위치(Q_g)가 제어 모듈(260)에 의해 턴오프된 경우, 제2다이오드(242)와 제1다이오드(241)가 폐루프 회로를 형성하여, 인덕터(L₁, L₂)에서 축적된 에너지를 고전압 전원(V_H)으로 전달되게 하여, 고전압 전원(V_H)을 충전시킨다.In addition, when the precharge switch (Q_g) that is turned off by thecontrol module 260, thesecond diode 242 and the first diode (241) forms a closed loop circuit, an inductor (L_1, L₂ ) by the energy stored in the power to be delivered to the high-voltage (V_H), and charges the high-voltage power supply (V_H).

제어 모듈(260)은 각각의 스위치를 제어하는 제어 기기로서, 특히 프리차지 회로(240)의 구동 및 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)의 구동 모드(벅 모드 또는 부스트 모드)를 결정한다. 상기 제어 모듈(260)은 스위칭 신호(S₁ ~ S₈)로서 PWM 신호를 각각의 스위치의 게이트로 인가하여, 스위치의 동작을 제어한다. 또한, 제어 모듈(260)는 각각의 전압 센서(251, 255)와 전류 센서(221, 231, 256, 257)를 획득한 전류 센싱값과 전압 센싱값을 토대로, DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)의 동작 여부와 프리차지 회로(240)의 동작 여부를 결정한다.Thecontrol module 260 is a control device that controls each switch, and in particular, determines the drive mode of thepre-charge circuit 240 and the drive mode (buck mode or boost mode) of the DC-DC converter modules 220 and 230. Thecontrol module 260 applies a PWM signal to the gates of the respective switches as switching signals S₁ to S₈ to control the operation of the switches. Thecontrol module 260 also controls the DC-DC converter modules 220, 220 and 230 based on the current sensing values and the voltage sensing values obtained from therespective voltage sensors 251, 255 and thecurrent sensors 221, 231, 256, 230 and whether or not theprecharge circuit 240 operates.

상기 제어 모듈(260)은 각 전압 센서(251, 255)로부터 수신한 전압값을 계속적으로 모니터링하여 고전압 전원(V_H)의 전압이 사전에 설정된 임계값 이하로 떨어진 것으로 확인되면, 프리차지를 수행한다. 이때, 제어 모듈(260)은 모든 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)의 동작을 중지시키는 스위칭 신호를 발생시키고, 저전압 전원(V_L)과 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)의 접속 경로에 형성된 릴레이 스위치(Q_h, Q_i)를 턴오프시키는 스위칭 신호를 발생시킨다. 또한, 제어 모듈(260)은 프리차지 회로(240)와 백투백 스위치(210)를 구동시키기 위한 스위칭 신호(S₆)를 발생시킨다. 즉, 제어 모듈(260)은 프리차지 회로(240)의 구동시키기 위하여, 프리차지 스위치(Q_g)로 PWM 신호(S₆)를 발생시켜 프리차지 스위치(Q_g)가 턴오프와 턴온이 교대로 수행되도록 제어하고, 더불어 백투백 스위치(210)에 포함된 한 쌍의 스위치(Q_e와 Q_g)를 턴온시키는 제어 신호(S₅)를 발생시키고, DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)과 저전압 전원(V_L) 간의 선로에 형성된 릴레이 스위치(Q_h, Q_i)를 턴오프시키는 스위치 신호(S₇, S₈)를 발생시킨다. 이러한 스위칭 제어에 따라, 전류 이동 경로가 프리차지 회로(240)로 우회되어, 저전압 전원(V_L)의 전류가 프리차지 회로(240)를 경유하여 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)에 포함된 인덕터(L₁, L₂)로 전달되어 인덕터(L₁, L₂)에서 에너지가 축적되고, 인덕터(L₁, L₂)에서 축적된 에너지가 고전압 전원(V_H)으로 전달되어 고전압 전원(V_H)을 충전시킨다.Thecontrol module 260 continuously monitors the voltage value received from each of thevoltage sensors 251 and 255 and performs pre-charge if it is determined that the voltage of the high voltage power source V_H falls below a predetermined threshold value do. At this time, thecontrol module 260 generates a switching signal for stopping the operation of all the DC-DC converter modules 220 and 230, and connects the low-voltage power source V_L and the connecting path of the DC-DC converter modules 220 and 230 And generates a switching signal to turn off the relay switches Q_h and Q_i . In addition, thecontrol module 260 generates a switching signal (S₆₎ for driving theprecharge circuit 240 and the back-to-back switch 210. That is, thecontrol module 260 to drive theprecharge circuit 240, a precharge switch (Q_g) to the PWM signal (S₆₎ the generation by the precharge switch (Q_g) are alternately is turned off and turned on And also generates a control signal S_{5 for} turning on the pair of switches Q_e and Q_g included in the back-to-back switch 210 and controls the DC-DC converter modules 220 and 230 And generates switch signals S₇ and S₈ that turn off the relay switches Q_h and Q_i formed on the line between the low voltage power supply V_L. According to this switching control, the current path is bypassed to thepre-charge circuit 240 so that the current of the low voltage power supply V_L is included in the DC-DC converter modules 220 and 230 via thepre-charge circuit 240 the inductor is transmitted to the (L_1, L_2), and the energy in the inductor (L_1, L₂₎ stored, the stored energy in the inductor (L_1, L₂₎ is passed to the high-voltage power supply (V_H) high-voltage power supply (V_H ).

한편, 제어 모듈(260)은 프리차지가 진행되고 있는 도중에도 각각의 전류 센서(256, 257, 221, 231)로부터 전류 센싱값을 수신하여, DC-DC 컨버터 모듈(220, 230) 내에서 나타나는 전류, 고전압 전원(V_H)에서 나타내는 전류, 저전압 전원(VL)에서 나타나는 전류를 모니터링하여, 프리차지 회로(240)를 통한 충전과 방전을 제어한다.Meanwhile, thecontrol module 260 receives the current sensing value from each of thecurrent sensors 256, 257, 221, and 231 even while the pre-charge is in progress, and outputs the current sensing value to the DC-DC converter modules 220 and 230 A current indicated by the high voltage power supply V_H and a current appearing in the low voltage power supply VL to control charging and discharging through theprecharge circuit 240.

게다가, 제어 모듈(260)은 고전압 전원(V_H)과 연결된 전압 센서(251)를 통해서 고전압 전원(V_H)을 모니터링하고, 고전압 전원(V_H)의 전압이 정상 범위에 도달하면, 상기 프리차지를 중단한다. 즉, 제어 모듈(260)은 고전압 전원(V_H)이 정상 범위에 도달하면, 프리차지 스위치(Q_g)의 동작시키지 않고(즉, 프리차지 스위치를 턴오프 상태로 유지하고), 복수의 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)의 구동 여부를 결정하여, 하나 이상의 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)이 벅 모드 또는 부스트 모드로 동작되도록 스위칭 제어한다. 이때, 제어 모듈(260)은 릴레이 스위치(Q_h, Q_i) 중에서 구동 결정된 페이즈와 연결되는 스위치(Q_h, Q_i)를 턴온시키는 스위칭 신호(S₇, S₈)를 발생시켜 해당 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)과 저전압 전원(V_L)을 연결시킨다.In addition, thecontrol module 260 monitors the high voltage power supply V_H through thevoltage sensor 251 connected to the high voltage power supply V_H , and when the voltage of the high voltage power supply V_H reaches the normal range, Stop charging. That is, when the high voltage power supply V_H reaches the normal range, thecontrol module 260 does not operate the precharge switch Q_g (that is, keeps the precharge switch in the turn off state)DC converter modules 220 and 230, and controls switching of one or more DC-DC converter modules 220 and 230 to operate in a buck mode or a boost mode. At this time, thecontrol module 260 generates the switching signals S₇ and S₈ that turn on the switches Q_h and Q_i connected to the driving determined phase among the relay switches Q_h and Q_i ,DC converter modules 220 and 230 and the low voltage power source V_L.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른, 비절연 양방향 DC-DC 컨버터(200)는 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)에 포함된 인덕터(L₁, L₂)를 프리차지 회로에서 공용으로 사용하여, 종래의 비절연 양방향 DC-DC 컨버터보다 인덕터의 개수를 줄이고 시스템을 소형화시킨다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른, 비절연 양방향 DC-DC 컨버터(200)는 백투백 스위치(240)가 프리차지 회로(240)에서 공용으로 사용되도록 구현되어, 적은 비용으로 내부 부품이 보호될 수 있다.As described above, the non-insulated bidirectional DC-DC converter 200 according to an embodiment of the present invention includes inductors L₁ and L₂ included in the DC-DC converter modules 220 and 230, So as to reduce the number of inductors and miniaturize the system as compared with the conventional non-insulated bi-directional DC-DC converter. In addition, the non-isolated bidirectional DC-DC converter 200 according to an embodiment of the present invention is implemented such that the back-to-back switch 240 is commonly used in thepre-charge circuit 240, .

한편, 상술한 실시예에서, 비절연 양방향 DC-DC 컨버터(200)는 두 개의 DC-DC 컨버터 모듈(220, 230)을 포함하는 2페이즈형으로 설명되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 하나 이상의 DC-DC 컨버터 모듈을 포함하는 비절연 양방향 컨버터에 적용될 수 있음을 분명히 해 둔다.Although the non-isolated bidirectional DC-DC converter 200 has been described as a two-phase type including two DC-DC converter modules 220 and 230 in the above-described embodiment, the present invention is not limited thereto, The present invention can be applied to a non-insulated bidirectional converter including the above-described DC-DC converter module.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. The present invention is not limited to the drawings.

200 : 비절연 양방향 DC-DC 컨버터
210 : 백투백 스위치
220, 230 : DC-DC 컨버터 모듈
240 : 프리차지 회로
251, 255 : 전압 센서
252, 253, 254 : 커패시터
221, 231, 256, 257 : 전류 센서
260 : 제어 모듈200: Non-isolated bidirectional DC-DC converter
210: Back-to-back switch
220, 230: DC-DC converter module
240: Precharge circuit
251, 255: voltage sensor
252, 253, 254: capacitors
221, 231, 256, 257: current sensor
260: Control module

Claims (7)

Translated fromKorean

고전압 전원과 저전압 전원 사이에서 양방향 전압 변환을 수행하는 비절연 양방향 DC-DC 컨버터에 있어서,
스위칭 신호에 응답하여 부스트 모드 또는 벅 모드로 스위칭되는 한 쌍의 스위칭 소자인 고전압 스위치와 저전압 스위치 및 상기 고전압 스위치와 상기 저전압 스위치와 연결되는 인덕터를 포함하는 DC-DC 컨버터 모듈; 및
상기 DC-DC 컨버터 모듈과 상기 인덕터를 공용하기 위한 프리차지 선로를 형성하는 프리차지 회로;를 포함하고,
상기 프리차지 회로는, 일단이 상기 저전압 전원과 병렬 연결되며 타단이 상기 인덕터와 병렬 연결되는 프리차지 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 비절연 양방향 DC-DC 컨버터.1. A non-isolated bidirectional DC-DC converter for performing bidirectional voltage conversion between a high voltage supply and a low voltage supply,
A DC-DC converter module including a high voltage switch and a low voltage switch, which are a pair of switching elements which are switched to a boost mode or a buck mode in response to a switching signal, and an inductor connected to the high voltage switch and the low voltage switch; And
And a pre-charge circuit for forming a pre-charge line for sharing the DC-DC converter module and the inductor,
Wherein the precharge circuit includes a precharge switch having one end connected in parallel with the low voltage power supply and the other end connected in parallel with the inductor.제 1 항에 있어서,
상기 프리차지 스위치는,
드레인이 저전압 전원의 양극과 전기적으로 연결되고, 소스가 상기 인덕터와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 비절연 양방향 DC-DC 컨버터.The method according to claim 1,
The precharge switch includes:
Drain is electrically connected to the anode of the low voltage power source, and a source is electrically connected to the inductor.제 2 항에 있어서,
상기 프리차지 회로는 제1다이오드를 더 포함하고,
상기 제1다이오드의 애노드가 상기 프리차지 스위치의 소스와 전기적으로 연결되고, 상기 제1다이오드의 캐소드가 상기 인덕터와 연결되는 것을 특징으로 하는 비절연 양방향 DC-DC 컨버터.3. The method of claim 2,
Wherein the precharge circuit further comprises a first diode,
Wherein the anode of the first diode is electrically coupled to the source of the precharge switch and the cathode of the first diode is coupled to the inductor.제 3 항에 있어서,
상기 프리차지 회로는,
일단이 상기 프리차지 스위치의 소스와 상기 저전원 전압 간에 형성된 선로와 전기적으로 연결되고, 타단이 접지와 연결되는 캐패시터; 및
애노드가 상기 캐퍼시터와 상기 접지 간에 형성된 선로에 전기적으로 연결되고, 캐소드가 상기 제1다이오드의 애노드와 상기 프리차지 스위치의 소스 간에 형성된 선로에 전기적으로 연결되는 제2다이오드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비절연 양방향 DC-DC 컨버터.The method of claim 3,
The precharge circuit includes:
A capacitor having one end electrically connected to a line formed between the source of the precharge switch and the low power supply voltage and the other end connected to ground; And
And a second diode electrically connected to a line formed between the capacitor and the ground and having a cathode electrically connected to a line formed between an anode of the first diode and a source of the precharge switch, Non-isolated bidirectional DC-DC converter.제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고전압 전원과 상기 고전압 스위치 사이에 배치되어, 상기 프리차지 회로에 공용되는 백투백 스위치;를 더 포함하고,
상기 백투백 스위치는, 비정상적인 전류로부터 상기 DC-DC 컨버터 모듈과 상기 프리차지 회로를 보호하는 것을 특징으로 하는 비절연 양방향 DC-DC 컨버터.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
And a back-to-back switch disposed between the high-voltage power supply and the high-voltage switch and used in the pre-charging circuit,
Wherein the back-lit switch protects the DC-DC converter module and the pre-charge circuit from an abnormal current.제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프리차지 회로는,
상기 고전압 전원의 전압이 임계값 이하로 하강한 경우에 동작하는 것을 특징으로 하는 비절연 양방향 DC-DC 컨버터.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The precharge circuit includes:
DC converter according to claim 1, wherein the non-isolated bidirectional DC-DC converter operates when the voltage of the high voltage power supply drops below a threshold value.제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터 모듈의 인덕터와 상기 저전압 전원 사이의 경로에서 형성되는 릴레이 스위치로서, 상기 프리차지 회로가 동작하는 경우에서 턴오프되어 전류 흐름을 상기 프리차지 선로로 우회시키는 상기 릴레이 스위치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비절연 양방향 DC-DC 컨버터.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A relay switch formed in a path between the inductor of the DC-DC converter module and the low-voltage power supply, the relay switch being turned off when the pre-charge circuit operates to bypass current flow to the pre-charge line; Wherein the DC-DC converter is a DC-DC converter.

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