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1차 지연회로를 사용한 ZVS Full-Bridge 컨버터 구동회로 설계
The Driving Circuit Design for ZVS Full-Bridge Converter with 1st Order Delay Circuit 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.59 no.3, 2010년, pp.569 - 574  

조내수 (경북대학교 전자전기컴퓨터공학부) ,  최연호 (경일대학교 제어전기공학부) ,  윤경섭 (도립거창대학 정보전자과) ,  구본호 (경일대학교 제어전기공학부) ,  권우현 (경북대학교 전자전기컴퓨터공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The full bridge converter have been used for high power system that is needed to switch the big current. So, EMI and stability problem is occurred. The Soft switching method is the solution to solve the above problem, But implementation of soft switching(ZVS: Zero Voltage Switching) is so complicate...

주제어

#Full bridge convert   #ZVS   #1st order delay   #EMI  

AI 본문요약
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문제 정의

  •  이는 고주파 변압기의 누설인덕턴스와 스위칭 소자의 기생 커패시턴스와의 기생공진을 해결 할 수 있도록 누설인덕턴스에 따른 기생전류가 흐를 수 있는 경로를 만들어 줌으로써 안정성 및 EMI 문제를 해결하고자 하는데 목적이 있다.
  • 그러나 이러한 방법은 고가이거나 구현하기가 복잡하고, 특히 잡음에 의해서 CPU가 정상상태에서 벗어날 경우 시스템에 치명적인 오류를 발생할 위험성이 있다[5]. 따라서 본 논문에서는 열악한 작업 환경에서도 강인한 논리 소자와 수동 소자인 저항과 커패시터를 이용한 1차 지연회로를 조합하여 구현이 간단하면서도 신뢰성 있는 ZVS 풀 브리지 컨버터의 구동 회로를 제안한다.
  • 따라서 한쪽이 OFF될 때 다른 한쪽은 OFF되지 않게 하여 기생에너지가 순환할 수 있는 통로를 만들어 주는데 있다. 본 논문에서는 이와 같은 기능을 가지는 ZVS 제어회로를 제안한다. 제안된 제어회로는 1차 지연회로와 기본 논리 소자를 이용하여 구현 하였다.
  • 본 논문에서는 풀 브리지 컨버터 스위칭에 사용되는 ZVS를 구현하는데 있어 저항과 콘덴서로 구성된 1차 지연회로와 AND, NOR 게이트 등의 기본적인 논리 소자를 이용하여 구현하는 방법을 제안 하였다. 기존의 ZVS 구현 방식들은 고가의 DSP나 마이크로프로세서와 PLD나 FPGA등과 같은 프로그램 가능한 디지털 IC들을 조합하여 ZVS를 구현하였기 때문에 스위칭시 발생할 수 있는 각종 노이즈에 대한 대책과 구현 비용이 증가하는 단점이 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
풀 브리지 방식이 대용량의 컨버터 설계에 사용되는 이유는? 풀 브리지 방식은 하프 브리지 방식보다 보통 대용량의 컨버터 설계에 사용된다. 이것은 입력전압이 높아 고주파 변압기의 2차 측의 권선수를 적게 감아도 되어 제작상의 용이성뿐만 아니라 권수가 작아짐에 따라 기생 인덕턴스가 작아지므로 스위칭 때 발생하는 기생공진의 크기를 작게 하여 안정성을 확보하기가 쉽기 때문이다. 그림 1은 일반적으로 구성되는 풀 브리지 컨버터를 나타낸다.
ZVS(Zero Voltage Switching) 풀 브리지 컨버터의 장점은? 최근에 들어 컨버터에서 효율을 높이고 컨버터의 크기를 줄이며 스위칭에 의한 EMI를 줄이기 위해 소프트 스위칭 기법을 이용한 회로를 많이 사용하고 있다[1-4]. 특히 ZVS(Zero Voltage Switching) 풀 브리지 컨버터는 제어가 간단하고 적은 소자로 구동이 가능하므로 수 kW이상의 큰 전력에 많이 사용되고 있다[5]. 그러나 풀 브리지 컨버터에서 ZVS를 구현하기 위해서는 고성능의 DSP 마이크로프로세서나 위상제어가 가능한 PWM 전용 CPU 또는 위상을 제어하기 위한 프로그램 가능한 EPLD등을 사용하고 있다[6-7].
풀 브리지 컨버터에서 ZVS를 구현하기 위해서는 고성능의 DSP 마이크로프로세서나 위상제어가 가능한 PWM 전용 CPU 또는 위상을 제어하기 위한 프로그램 가능한 EPLD등을 사용할 때 발생하는 문제점은? 그러나 풀 브리지 컨버터에서 ZVS를 구현하기 위해서는 고성능의 DSP 마이크로프로세서나 위상제어가 가능한 PWM 전용 CPU 또는 위상을 제어하기 위한 프로그램 가능한 EPLD등을 사용하고 있다[6-7]. 그러나 이러한 방법은 고가이거나 구현하기가 복잡하고, 특히 잡음에 의해서 CPU가 정상상태에서 벗어날 경우 시스템에 치명적인 오류를 발생할 위험성이 있다[5]. 따라서 본 논문에서는 열악한 작업 환경에서도 강인한 논리 소자와 수동 소자인 저항과 커패시터를 이용한 1차 지연회로를 조합하여 구현이 간단하면서도 신뢰성 있는 ZVS 풀 브리지 컨버터의 구동 회로를 제안한다.
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참고문헌 (9)

  1. Ned Mohan, Tore M.Undeland, William P. Robbins," Power Electronics", John Wiley &Sons, 1989. 

  2. P.C. Krause and O.Waynczuk, "Electro mechanical Mototion Devices", McGraw-Hall, 1989. 

  3. Peter Vas, "Electrical Machines and Drives", Oxford Clarendon Press, 1992. 

  4. 과학기술정보연구소, "전원회로설계 테크닉" 

  5. 윤경섭, 윤석영, "통신제어용 PWM DC 정류기 개발", 거창전문대학 논문집, 2007. 

  6. 이동영 외 2인, "주기적인 펄스부하에서 ZVS Full Bridge 컨버터의 효율 증대를 위한 제어방법과 출력동특성 향상분석", 대한전기학회 하계 학술대회, 2001. 

  7. 김은수, "풀-디지털제어 Full-Bridge DC/DC 컨버터 및 편여자 제어기술", 한국전기연구소, 2000. 

  8. 신휘범, 정세교 역, " 전력전자공학의 기초1", 도서출판 인터비젼, 2006. 

  9. Byungcho Choi, "Fundamentals of Switchmode DC-To-DC Power Conversions" Young Publishing Co, pp.145-153, 2007. 

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