초록 ▼

용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

변압기와 인덕터 등의 자성체 부품은 스위칭 전원장치의 소형화에 가장 큰 장애 요인이며 전원장치의 전력밀도 향상을 위해서는 자성체 부품의 적절한 설계가 필수적이라 할 수 있다. 변압기의 설계에 있어서 누설 인덕턴스는 가장 중요한 ...

변압기와 인덕터 등의 자성체 부품은 스위칭 전원장치의 소형화에 가장 큰 장애 요인이며 전원장치의 전력밀도 향상을 위해서는 자성체 부품의 적절한 설계가 필수적이라 할 수 있다. 변압기의 설계에 있어서 누설 인덕턴스는 가장 중요한 파라미터 중의 하나이다. 변압기의 누설 인덕턴스는 자속 손실 및 전압 강하, 그리고 컨버터의 효율에 나쁜 영향을 미친다. 누설 인덕턴스가 클 경우, 스위치의 전압 스트레스가 증가하게 되며 누설 인덕턴스에 저장된 에너지의 손실에 따라 컨버터 효율을 감소하게 된다. 또한 누설 인덕턴스는 스위칭 컨버터에서 EMI 문제의 중요한 원인이 된다. 따라서 일반적으로 변압기 설계 시, 누설 인덕턴스를 최소화 하는 것이 중요한 설계 요구사항이 된다. 반면 컨버터의 설계에 있어서 누설 인덕턴스를 유용하게 사용할 수도 있으며 집적 (Integrated magnetic; IM) 변압기가 대표적이다. IM 변압기란 하나의 자성체 코어에 두 개 혹은 그 이상의 권선을 조합하여 여러 가지 자성체 소자를 하나의 코어에 구현 한 것을 말한다. Fig. 1는 대표적인 IM 변압기 사용의 예로 변압기에 직렬로 연결된 인덕터를 누설 인덕턴스를 활용하여 구현한 사례이다. IM 변압기를 사용하게 되면 자성체 부품의 크기와 가격을 줄일 수 있으며 전력밀도도 향상되는 장점이 있다. 따라서 변압기의 설계에 있어서 정확한 누설 인덕턴스의 계산과 예측은 매우 중요하다. 토로이달 코어는 동일한 WaAc를 갖는 다른 현상의 코어에 비해 전력밀도가 높고, 누설 자속이 적어 효율이 좋다는 장점이 있다. 하지만 보빈이 없어 변압기 권선에 어려움이 있으며 권선 구조가 다양하지 못하다는 단점이 있다. 토로이달 변압기를 포함한 권선형 변압기에서 1, 2차 권선의 폭이 일치 할 경우, 에너지 식을 이용하여 누설 인덕턴스를 쉽게 계산 할 수 있으며, 이는 잘 알려져 있다. 그러나 두 권선의 폭이 다를 경우, 방사형 누설 자속이 존재하게 되며, 이로 인해 누설 인덕턴스의 값은 커지고 수식적으로 계산이 어렵다. 현재까지 1, 2차 권선의 폭이 같은 경우에 대한 누설 인덕턴스의 수식적 해석에 대해서는 많은 연구결과가 있지만, 권선 폭이 다른 경우에 대한 결과는 드물다.[7] 따라서 본 논문에서는 토로이달 변압기에서 1, 2차 권선의 폭이 다른 경우에 대해, 누설 인덕턴스에 대한 계산식 유도와 해석을 수행하였다. 먼저 축방향 및 방사방향의 누설 자속을 분석하였으며, MMF 다이어그램을 이용하여 누설 인덕턴스 계산식을 유도하였다. 그리고 Maxwell 3D 시뮬레이션과 실험을 통해 이론적인 누설 인덕턴스 수식을 검증하였다.

Keyword