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KR101749325B1 - 토폴로지 설정이 가능한 ｄｃ-ｄｃ 컨버터 장치 - Google Patents

토폴로지 설정이 가능한 ｄｃ-ｄｃ 컨버터 장치 Download PDF

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KR101749325B1
KR101749325B1 KR1020110076873A KR20110076873A KR101749325B1 KR 101749325 B1 KR101749325 B1 KR 101749325B1 KR 1020110076873 A KR1020110076873 A KR 1020110076873A KR 20110076873 A KR20110076873 A KR 20110076873A KR 101749325 B1 KR101749325 B1 KR 101749325B1
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KR
South Korea
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switch
topology
shorting
unit
converter
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KR1020110076873A
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허세완
양일석
권종기
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 토폴로지 설정이 가능한 DC-DC 컨버터 장치에 관한 것으로서, 벅-부스트 토폴로지로 구성되어 전류의 흐름을 제어하는 스위치부; 외부 설정을 통해 단락 또는 개방되어 상기 스위치부의 토폴로지를 변경하는 단락부; 상기 스위치부에 의해 유기된 전류를 저장하는 인덕터; 외부 입력 신호에 따라 토폴로지를 선택하고, 선택된 토폴로지에 대응하는 신호를 발생하는 토폴로지 선택부; 상기 스위치부의 동작 시간을 결정하는 신호를 발생하는 펄스폭 변조부; 상기 스위치부에 흐르는 전류의 역류를 검출하여 신호를 발생하는 역류 검출부; 및 상기 토폴로지 선택부, 상기 펄스폭 변조부 및 상기 역류 검출부의 신호에 따라 상기 스위치부를 제어하는 스위치 제어부를 포함한다.

Description

토폴로지 설정이 가능한 ＤＣ-ＤＣ 컨버터 장치{DC-DC Converter Capable of Topology Configuration}
본 발명은 DC-DC 컨버터 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벅-부스트 토폴로지로 구현된 DC-DC 컨버터 IC에서 기본 토폴로지 이외에 입력 전압과 출력 전압의 관계에 따라 벅 토폴로지 또는 부스트 토폴로지로 변경 가능하고, 단일 벅 토폴로지 또는 단일 부스트 토폴로지로 구현된 DC-DC 컨버터 IC와 비교하여 효율이 떨어지지 않는 토폴로지 설정이 가능한 DC-DC 컨버터 장치에 관한 것이다.
전원을 공급해주기 위한 장치로서 DC-DC 컨버터 장치는 일반적으로 널리 사용되는 파워공급 장치이다. DC-DC 컨버터 장치는 특정 입력 전압에서 원하는 전압으로 전압을 변경시켜줄 뿐만 아니라, 입력 전압의 변화에도 영향을 받지 않으면서 일정한 출력 전압을 공급할 수 있고, 출력의 부하 크기에 상관없이 일정한 전압을 공급할 수 있다.
DC-DC 컨버터 장치의 성능을 나타내는 가장 중요한 요소 중의 하나는 변환 효율이다. 여기서, 변환 효율은 입력된 전력과 최종적으로 출력에 전달되는 전력의 비율을 나타낸다. 이때, 입력에서 얻은 전력을 출력하는 과정에서 다양한 형태로 전력이 손실되거나 사용되므로, 손실되거나 사용되는 전력을 줄이는 것이 변환 효율을 높일 수 있는 좋은 방법이다.
한편, DC-DC 컨버터 장치의 구조를 나타내는 가장 중요한 요소 중의 하나가 토폴로지이다. 토폴로지는 크게 벅 토폴로지, 부스트 토폴로지 및 벅-부스트 토폴로지로 나뉜다. 벅 토폴로지는 스텝 다운으로 불리기도 하는데, 입력 전압에 비해 출력 전압이 낮은 경우 사용되는 구성이다. 반면, 부스트 토폴로지는 스텝 업으로 불리기도 하는데, 입력 전압에 비해 출력 전압이 높은 경우 사용되는 구성이다. 그러나, 벅-부스트 토폴로지에서는 입력 전압과 출력 전압의 크기 관계가 반대이므로, 벅 토폴로지가 사용되는 입출력 전압 조건에서 부스트 토폴로지가 사용될 수 없고, 또한 부스트 토폴로지가 사용되는 입출력 전압 조건에서 벅 토폴로지가 사용될 수 없다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 스텝 업-다운으로 불리는 벅-부스트 토폴로지가 존재한다. 벅-부스트 토폴로지는 벅 토폴로지와 부스트 토폴로지의 구조적인 장점을 합친 것으로, 입출력 전압의 크기 관계에 상관없이 사용할 수 있다. 벅-부스트 토폴로지를 구현하는 방법에는 여러 가지가 있으나, 가장 기본적으로 벅 토폴로지와 부스트 토폴로지를 직접 연결하여 구현하는 방법이 있다. 하지만 이러한 구조의 경우, 트랜지스터에 의해 전력손실이 늘어남에 따라 변환 효율이 떨어지는 단점을 가진다.
종래 기술에 따르면, 입출력 전압 크기에 따라 DC-DC 컨버터 IC를 선택하여 사용할 수 있으나, 입출력 전압의 크기 관계가 바뀌면 DC-DC 컨버터 IC를 변경해야 하거나, 심지어 DC-DC 컨버터 IC를 포함한 보드를 변경해야 하는 문제점이 있다. 따라서 고효율을 유지한 채 입출력 전압의 크기 관계에 상관없이 동작하는 하나의 DC-DC 컨버터 IC로 구성된 DC-DC 컨버터 장치가 필요하다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 벅-부스트 토폴로지로 구성된 DC-DC 컨버터 IC에서 입출력 전압에 따라 다양한 토폴로지로 변경이 가능하고, 고효율로 동작할 수 있는 DC-DC 컨버터 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터 장치는, 벅-부스트 토폴로지로 구성되어 전류의 흐름을 제어하는 스위치부; 외부 설정을 통해 단락 또는 개방되어 상기 스위치부의 토폴로지를 변경하는 단락부; 상기 스위치부에 의해 유기된 전류를 저장하는 인덕터; 외부 입력 신호에 따라 토폴로지를 선택하고, 선택된 토폴로지에 대응하는 신호를 발생하는 토폴로지 선택부; 상기 스위치부의 동작 시간을 결정하는 신호를 발생하는 펄스폭 변조부; 상기 스위치부에 흐르는 전류의 역류를 검출하여 신호를 발생하는 역류 검출부; 및 상기 토폴로지 선택부, 상기 펄스폭 변조부 및 상기 역류 검출부의 신호에 따라 상기 스위치부를 제어하는 스위치 제어부를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 토폴로지 설정이 가능한 DC-DC 컨버터 장치를 제공함으로써, 사용하는 DC-DC 컨버터 IC를 변경하지 않고 입출력 전압의 크기 관계에 따라 다양한 토폴로지 설정이 가능하고, 입출력 전압의 크기 변동에 상관없이 고효율, 정전압의 전원을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 토폴로지 설정이 가능한 DC-DC 컨버터 장치의 구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 토폴로지 설정이 가능한 DC-DC 컨버터 장치의 벅-부스트 토폴로지 동작을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 토폴로지 설정이 가능한 DC-DC 컨버터 장치의 벅 토폴로지 동작을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 토폴로지 설정이 가능한 DC-DC 컨버터 장치의 부스트 토폴로지 동작을 설명하기 위한 도면,
도 5는 모드에 따른 인덕터의 전류와 역류방지 신호의 관계를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 토폴로지 설정이 가능한 DC-DC 컨버터 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터 장치(100)는 스위치부(110), 단락부(120), 인덕터(130), 토폴로지 선택부(140), 펄스폭 변조부(150), 스위치 제어부(160) 및 역류 검출부(170) 등을 포함한다.
스위치부(110)는 벅-부스트 토폴로지로 구성되어 복수의 스위치를 이용하여 전류의 흐름을 제어한다. 이를 위해, 스위치부(110)는 일단은 입력에 연결되고, 타단은 인덕터(130)에 연결되는 제1 스위치(112), 일단은 인덕터(130)에 연결되고, 타단은 제2 단락부(124)에 연결되는 제2 스위치(114), 일단은 인덕터(130)에 연결되고, 타단은 제3 단락부(126)에 연결되는 제3 스위치(116) 및 일단은 인덕터(130)에 연결되고, 타단은 출력에 연결되는 제4 스위치(118)를 포함한다. 여기서, 제1 내지 제4 스위치(112, 114, 116, 118)는 트랜지스터이다.
본 발명에 따른 스위치부(110)는 벅-부스트 토폴로지로 구성되어 있으나, 단락부(120)의 구성에 의해 벅 토폴리지 또는 부스트 토폴로지로 변경될 수 있다.
단락부(120)는 외부 설정을 통해 단락되거나 개방되어 스위치부(110)의 토폴로지를 변경한다. 즉, 제1 단락부(122)가 단락되면, 스위치부(110)는 부스트 토폴로지로 변경되고, 제4 단락부(128)가 단락되면, 스위치부(110)는 벅 토폴로지로 변경된다. 이때, 제2 단락부(124)와 제3 단락부(126)는 누설 전류를 줄이기 위해 선택적으로 개방되거나 단락될 수 있다. 이를 위해, 제1 단락부(122)와 제4 단락부(128)는 제1 스위치(112)와 제4 스위치(118)에 각각 병렬로 연결되고, 제2 단락부(124)와 제3 단락부(126)는 제2 스위치(114)와 제3 스위치(116)에 각각 직렬로 연결된다.
인덕터(130)는 스위치부(110)에 의해 유기된 전류를 저장하는 역할을 한다.
토폴로지 선택부(140)는 외부 토폴로지 입력에 따라 벅-부스트 토폴로지, 벅 토폴로지 및 부스트 토폴로지 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 토폴로지에 상응하는 신호를 스위치 제어부(160)로 전송한다.
펄스폭 변조부(150)는 출력 전압이 원하는 전압으로 유지될 수 있도록 스위치부(110)의 온/오프 동작 시간을 결정하는 신호를 발생한다.
스위치 제어부(160)는 토폴로지 선택부(140)와 펄스폭 변조부(150)의 신호에 따라 토폴로지 선택부(140)에 의해 선택된 토폴로지에 맞게 동작할 수 있도록 스위치부(110)를 제어한다.
또한, 스위치 제어부(160)는 인덕터(130)에 유기된 전류가 역류하는 것을 방지하기 위해, 역류 검출부(170)의 신호에 따라 스위치부(110)를 제어할 수 있다.
역류 검출부(170)는 인덕터(130)에 유기된 전류가 출력으로 전달되는 과정에서 일시적으로 0의 값을 가지는 불연속전도모드인 경우에 필요하다. 이때, 역류 검출부(170)는 인덕터(130)에 유기된 전류가 역류되는 것을 방지하기 위해 스위치부(110)에 흐르는 전류의 역류를 검출한다. 자세하게는, 스위치부(110)의 구성이 부스트 토폴로지인 경우, 제2 역류 검출부(174)는 제4 스위치(118)에 흐르는 전류의 역류를 검출하고, 스위치부(110)의 구성이 벅 토폴로지인 경우, 제1 역류 검출부(172)는 제2 스위치(114)에 흐르는 전류의 역류를 검출한다. 또한, 스위치부(110)의 구성이 벅-부스트 토폴로지인 경우, 제1 역류 검출부(172) 또는 제2 역류 검출부(174) 중 어느 하나가 동작하여 제2 스위치(114) 또는 제4 스위치(118)에 흐르는 전류의 역류를 검출한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 토폴로지 설정이 가능한 DC-DC 컨버터 장치의 벅-부스트 토폴로지 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터 장치(100)는 제1 단락부(122) 및 제4 단락부(128)가 개방되고, 제2 단락부(124) 및 제3 단락부(126)가 단락됨에 따라 벅-부스트 토폴로지로 동작하게 된다.
우선, 스위치 제어부(160)에 의해 제1 스위치(112)와 제3 스위치(116)가 동시에 열림에 따라 인덕터(130)에 i1의 전류가 흐르게 되고, 제1 스위치(112)와 제3 스위치(116)가 닫히는 동시에 제2 스위치(114)와 제4 스위치(118)가 열리면서 인덕터에 i2의 전류가 흐르게 된다. 이때, 인덕터(130)의 전류가 0이 되는 경우, 제1 역류 검출부(172) 또는 제2 역류 검출부(174) 중 어느 하나가 스위치 제어부(160)로 신호를 전송하여 스위치 제어부(160)로 하여금 제2 스위치(114) 또는 제4 스위치(118) 중 어느 하나를 닫도록 함으로써 전류의 역류를 방지한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 토폴로지 설정이 가능한 DC-DC 컨버터 장치의 벅 토폴로지 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터 장치(100)는 제1 단락부(122) 및 제3 단락부(126)가 개방되고, 제2 단락부(124) 및 제4 단락부(128)가 단락됨에 따라 벅 토폴로지로 동작하게 된다.
우선, 스위치 제어부(160)에 의해 제1 스위치(112)가 열림에 따라 인덕터(130)에 i1의 전류가 흐르게 되고, 제1 스위치(112)가 닫히는 동시에 제2 스위치(114)가 열리면서 인덕터에 i2의 전류가 흐르게 된다. 여기서, 제3 스위치(116)와 제4 스위치(118)의 개폐 여부는 동작에 무관하다. 이때, 인덕터(130)의 전류가 0이 되는 경우, 제1 역류 검출부(172)가 스위치 제어부(160)로 신호를 전송하여 스위치 제어부(160)로 하여금 제2 스위치(114)를 닫도록 함으로써 전류의 역류를 방지한다.
또한, 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터 장치(100)는 제3 단락부(126)가 개방되지 않고 단락되더라도 제3 스위치(116)가 꺼진 채로 유지된다면, 벅 토폴로지로 동작할 수 있다. 다만, 꺼진 제3 스위치(116)에서 누설 전류가 발생할 수 있으므로, 제3 단락부(126)가 개방되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터 장치(100)는 제4 단락부(128)가 단락되지 않고 개방되더라도 제4 스위치(118)가 켜진 채로 유지된다면, 벅 토폴로지로 동작할 수 있다. 다만, i1과 i2의 전류가 제4 스위치(118)에 흐르면서 제4 스위치(118)의 내부 저항에 의해 전력 손실이 발생하므로, 고효율을 위해서 전류가 제4 스위치(118)가 아닌 제4 단락부(128)를 통해 흐르는 것이 보다 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 토폴로지 설정이 가능한 DC-DC 컨버터 장치의 부스트 토폴로지 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터 장치(100)는 제1 단락부(122) 및 제3 단락부(126)가 단락되고, 제2 단락부(124) 및 제4 단락부(128)가 개방됨에 따라 부스트 토폴로지로 동작하게 된다.
우선, 스위치 제어부(160)에 의해 제3 스위치(116)가 열림에 따라 인덕터(130)에 i1의 전류가 흐르게 되고, 제3 스위치(116)가 닫히는 동시에 제4 스위치(118)가 열리면서 인덕터에 i2의 전류가 흐르게 된다. 여기서, 제1 스위치(112)와 제2 스위치(114)의 개폐 여부는 동작에 무관하다. 이때, 인덕터(130)의 전류가 0이 되는 경우, 제2 역류 검출부(174)가 스위치 제어부(160)로 신호를 전송하여 스위치 제어부(160)로 하여금 제4 스위치(118)를 닫도록 함으로써 전류의 역류를 방지한다.
또한, 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터 장치(100)는 제2 단락부(124)가 개방되지 않고 단락되더라도 제2 스위치(114)가 꺼진 채로 유지된다면, 벅 토폴로지로 동작할 수 있다. 다만, 꺼진 제2 스위치(114)에서 누설 전류가 발생할 수 있으므로, 제2 단락부(124)가 개방되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 DC-DC 컨버터 장치(100)는 제1 단락부(122)가 단락되지 않고 개방되더라도 제1 스위치(112)가 켜진 채로 유지된다면, 벅 토폴로지로 동작할 수 있다. 다만, i1과 i2의 전류가 제1 스위치(112)에 흐르면서 제1 스위치(112)의 내부 저항에 의해 전력 손실이 발생하므로, 고효율을 위해서 전류가 제1 스위치(112)가 아닌 제1 단락부(122)를 통해 흐르는 것이 보다 바람직하다.
도 5는 모드에 따른 인덕터의 전류와 역류방지 신호의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 연속전도모드인 경우, 출력 전압을 일정하게 유지시키기 위한 펄스폭 변조부(150)의 신호(펄스폭 변조 신호)에 따라 인덕터(130)의 전류(인덕터 전류)가 증가하거나 감소하여 흐르는 과정에서, 전류가 0이 되는 지점 즉, 전류가 역류하는 상황이 발생하지 않는다. 따라서, 역류 검출부(170)가 동작할 필요가 없다.
그러나, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 불연속전도모드인 경우, 인덕터(130)의 전류(인덕터 전류)가 증가하거나 감소하는 과정에서, 전류가 0이 되는 지점이 발생하기 때문에, 반드시 역류 검출부(170)의 신호(역류 방지 신호)를 통해 스위치부(110)를 제어하여 해당 스위치를 닫음으로써 역류를 차단해야 한다. 이에 따라, 인덕터(130)의 전류가 역류하는 것을 방지하여 출력의 전력이 거꾸로 새어나가는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에서는 벅-부스트 토폴로지로 구현된 DC-DC 컨버터 IC를 이용하여 기본 토폴로지 이외에 입력 전압과 출력 전압의 관계에 따라 벅 토폴로지 또는 부스트 토폴로지로 변경이 가능한 DC-DC 컨버터 장치를 제공함으로써, 단일 토폴로지 IC와 비교하여 효율이 저하되지 않으면서 토폴로지의 다양한 구성이 가능하다.
본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
110: 스위치부 112: 제1 스위치
114: 제2 스위치 116: 제3 스위치
118: 제4 스위치 120: 단락부
122: 제1 단락부 124: 제2 단락부
126: 제3 단락부 128: 제4 단락부
130: 인덕터 140: 토폴로지 선택부
150: 펄스폭 변조부 160: 스위치 제어부
170: 역류 검출부 172: 제1 역류 검출부
174: 제2 역류 검출부

Claims (12)

  1. 벅-부스트 토폴로지로 구성되어 전류의 흐름을 제어하는 스위치부;
    외부 설정을 통해 단락 또는 개방되어 상기 스위치부의 토폴로지를 변경하는 단락부;
    상기 스위치부에 의해 유기된 전류를 저장하는 인덕터;
    외부 입력 신호에 따라 토폴로지를 선택하고, 선택된 토폴로지에 대응하는 신호를 발생하는 토폴로지 선택부;
    상기 스위치부의 동작 시간을 결정하는 신호를 발생하는 펄스폭 변조부;
    상기 스위치부에 흐르는 전류의 역류를 검출하여 신호를 발생하는 역류 검출부; 및
    상기 토폴로지 선택부, 상기 펄스폭 변조부 및 상기 역류 검출부의 신호에 따라 상기 스위치부를 제어하는 스위치 제어부;
    를 포함하는 DC-DC 컨버터 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스위치부는,
    일단은 입력에 연결되고, 타단은 상기 인덕터에 연결되는 제1 스위치;
    일단은 상기 인덕터에 연결되고, 타단은 상기 단락부에 연결되는 제2 스위치;
    일단은 상기 인덕터에 연결되고, 타단은 상기 단락부에 연결되는 제3 스위치; 및
    일단은 상기 인덕터에 연결되고, 타단은 출력에 연결되는 제4 스위치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스위치, 상기 제2 스위치, 상기 제3 스위치 및 상기 제4 스위치 각각은 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 역류 검출부는,
    상기 제2 스위치에 흐르는 전류의 역류를 검출하는 제1 역류 검출부; 및
    상기 제4 스위치에 흐르는 전류의 역류를 검출하는 제2 역류 검출부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 단락부는,
    일단은 입력에 연결되고, 타단은 상기 인덕터에 연결되는 제1 단락부;
    일단은 상기 제2 스위치에 연결되고, 타단은 접지에 연결되는 제2 단락부;
    일단은 상기 제3 스위치에 연결되고, 타단은 접지에 연결되는 제3 단락부; 및
    일단은 상기 인덕터에 연결되고, 타단은 출력에 연결되는 제4 단락부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 단락부 및 상기 제4 단락부가 개방되고, 상기 제2 단락부 및 상기 제3 단락부가 단락되며, 상기 토폴로지 선택부에 벅-부스트 입력 신호가 입력됨에 따라 상기 DC-DC 컨버터 장치는 벅-부스트 토폴로지로 동작하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 단락부 및 상기 제3 단락부가 개방되고, 상기 제2 단락부 및 상기 제4 단락부가 단락되며, 상기 토폴로지 선택부에 벅 입력 신호가 입력됨에 따라 상기 DC-DC 컨버터 장치는 벅 토폴로지로 동작하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 단락부, 상기 제3 단락부 및 상기 제4 단락부가 개방되고, 상기 제2 단락부가 단락되며, 상기 제4 스위치가 온 상태로 유지됨에 따라 상기 DC-DC 컨버터 장치는 벅 토폴로지로 동작하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 단락부가 개방되고, 상기 제2 단락부, 상기 제3 단락부 및 상기 제4 단락부가 단락되며, 상기 제3 스위치가 오프 상태로 유지됨에 따라 상기 DC-DC 컨버터 장치는 벅 토폴로지로 동작하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 제2 단락부 및 상기 제4 단락부가 개방되고, 상기 제1 단락부 및 상기 제3 단락부가 단락되며, 상기 토폴로지 선택부에 부스트 입력 신호가 입력됨에 따라 상기 DC-DC 컨버터 장치는 부스트 토폴로지로 동작하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 제1 단락부, 상기 제2 단락부 및 상기 제4 단락부가 개방되고, 상기 제3 단락부가 단락되며, 상기 제1 스위치가 온 상태로 유지됨에 따라 상기 DC-DC 컨버터 장치는 부스트 토폴로지로 동작하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터 장치.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 제4 단락부가 개방되고, 상기 제1 단락부, 상기 제2 단락부 및 상기 제3 단락부가 단락되며, 상기 제2 스위치가 오프 상태로 유지됨에 따라 상기 DC-DC 컨버터 장치는 부스트 토폴로지로 동작하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터 장치.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101749325B1 (ko) * 2011-08-02 2017-06-21 한국전자통신연구원 토폴로지 설정이 가능한 ｄｃ-ｄｃ 컨버터 장치
US10137788B2 (en) 2015-09-16 2018-11-27 General Electric Company Power electronic device and method
CN107689739A (zh) * 2016-08-05 2018-02-13 南京南瑞继保电气有限公司 一种可重构mmc子模块单元及其控制单元
KR101979622B1 (ko) * 2016-10-21 2019-05-17 주식회사 실리콘마이터스 동적으로 전류를 센싱하는 컨버터
US10819232B2 (en) 2017-03-14 2020-10-27 Electronics And Telecommunications Research Institute DC-DC converter and driving method thereof
IT201900006078A1 (it) * 2019-04-18 2020-10-18 St Microelectronics Srl Procedimento di funzionamento di circuiti h-bridge e dispositivo driver corrispondente
KR102481521B1 (ko) 2019-11-26 2022-12-27 한국전자통신연구원 복수의 동작 모드를 제공하는 dc-dc 변환기

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080136387A1 (en) 2006-11-21 2008-06-12 Dialog Semiconductor Gmbh Buck converter with inductor pre-energizing
JP2010045966A (ja) 2008-08-12 2010-02-25 Asahi Kasei Toko Power Device Corp 正負の出力を備えた単一インダクターバックブーストコンバータ
US20100045248A1 (en) 2008-08-19 2010-02-25 Advanced Analogic Technologies, Inc. Bi-directional Boost-Buck Voltage Converter
KR100997377B1 (ko) 2010-01-05 2010-11-30 서울과학기술대학교 산학협력단 양방향 비절연 ｄｃ－ｄｃ 컨버터

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7365525B2 (en) * 2005-02-08 2008-04-29 Linear Technology Corporation Protection for switched step up/step down regulators
JP2006271182A (ja) 2005-02-25 2006-10-05 Rohm Co Ltd 昇降圧レギュレータ回路及びこれを用いた液晶表示装置
US7298119B1 (en) * 2005-06-03 2007-11-20 Maxim Integrated Products, Inc. Step-up/step-down (buck/boost) switching regulator control methods
EP1804368A1 (en) * 2005-12-29 2007-07-04 Austriamicrosystems AG Method for DC/DC conversion and DC/DC converter arrangement
US7453247B2 (en) * 2006-06-30 2008-11-18 Analog Devices, Inc. DC to DC voltage converter
JP4890182B2 (ja) * 2006-09-28 2012-03-07 株式会社リコー 同期整流型スイッチングレギュレータ、同期整流型スイッチングレギュレータの制御回路及び同期整流型スイッチングレギュレータの動作制御方法
US7900361B2 (en) * 2006-12-06 2011-03-08 Solaredge, Ltd. Current bypass for distributed power harvesting systems using DC power sources
JP4878562B2 (ja) * 2007-02-06 2012-02-15 本田技研工業株式会社 複合型トランスおよびそれを用いた昇降圧回路
US8058752B2 (en) * 2009-02-13 2011-11-15 Miasole Thin-film photovoltaic power element with integrated low-profile high-efficiency DC-DC converter
US8503194B2 (en) 2009-12-21 2013-08-06 Intersil Americas LLC Bidirectional signal conversion
CN102118109A (zh) 2009-12-31 2011-07-06 意法半导体研发(深圳)有限公司 电流模式的降压-升压式dc-dc控制器
FR2965127B1 (fr) * 2010-09-16 2014-07-18 Thales Sa Systeme d'alimentation regulee a grande dynamique d'entree de tension
US8716999B2 (en) * 2011-02-10 2014-05-06 Draker, Inc. Dynamic frequency and pulse-width modulation of dual-mode switching power controllers in photovoltaic arrays
KR101749325B1 (ko) * 2011-08-02 2017-06-21 한국전자통신연구원 토폴로지 설정이 가능한 ｄｃ-ｄｃ 컨버터 장치
TWI473407B (zh) * 2012-09-19 2015-02-11 Univ Nat Cheng Kung 非反向—升降壓兩用型直流轉直流數位控制系統

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080136387A1 (en) 2006-11-21 2008-06-12 Dialog Semiconductor Gmbh Buck converter with inductor pre-energizing
JP2010045966A (ja) 2008-08-12 2010-02-25 Asahi Kasei Toko Power Device Corp 正負の出力を備えた単一インダクターバックブーストコンバータ
US20100045248A1 (en) 2008-08-19 2010-02-25 Advanced Analogic Technologies, Inc. Bi-directional Boost-Buck Voltage Converter
KR100997377B1 (ko) 2010-01-05 2010-11-30 서울과학기술대학교 산학협력단 양방향 비절연 ｄｃ－ｄｃ 컨버터

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