배터리 충전기용 모든 변압비에서 하나의 통일된 컨트롤러를 가지는 고효율 3-레벨 강압 변환기

Abstract

스마트폰 사용의 편리함을 추구하는 현대 사회의 수요에 맞춰 지속적인 배터리 고속 충전 규격 개발이 이루어지고 있다. 배터리 충전기용 전력 관리 집적 회로는 고속 충전을 위해 배터리에 더 큰 전력을 공급할 수 있도록 더 넓은 입력 전압에서 동작하게 되었다. 이에 따라 기존의 2-레벨 직류-직류 강압 변환기보다 낮은 내압의 스위치를 사용할 수 있는 3-레벨 직류-직류 강압 변환기가 배터리 충전기용 전력 관리 집적 회로로서 좋은 솔루션으로 주목받았다. 그러나 3-레벨 직류-직류 강압 변환기는 0.5 근처의 변압비에서 컨트롤러가 정의되지 않으며, 플라잉 커패시터를 사용하기 때문에 지금까지 3-레벨 직류-직류 강압 변환기는 대부분 제한된 입력 전압 범위에서 고정 주파수로 사용하였다. 모든 입력 전압에서 동작할 수 있는 3-레벨 직류-직류 강압 변환기의 경우 0.5 근처 변압비에서 추가적인 모드를 정의하였다. 그러나 모드 전환이 필요하고 거의 일정한 주파수로 동작하였다. 본 논문은 펄스-주파수 변조 제어와 펄스 폭 변조를 사용하면서, 모든 입력 전압에서 통일된 하나의 컨트롤러를 사용하여 모드 전환 이슈 없이 넓은 입력 전압과 부하 조건에서 높은 효율을 가지는 3-레벨 직류-직류 강압 변환기를 제안한다.