DC/DC컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 전력변환기이다. 전압모드 DC/DC 컨버터는 주기적으로 입력측에서 출력측으로 전달되는 에너지를 제어하는 기능을 수행하기 위해 MOSFET(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터), 인덕터, PWM 제어기(오실레이터, 연산증폭기, 비교기로 구성)를 이용한다. 본 논문에서 PWM(펄스폭 변조) 모듈과 스위칭모드로 제어하는 기본적인 승압과 강압컨버터를 연구하고, 전기적 특성을 SPICE로 시뮬레이션을 수행하며, 전력의 효율을 각 소자의 변화와 사양에 따라 분석하는데 있다.
DC/DC컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 전력변환기이다. 전압모드 DC/DC 컨버터는 주기적으로 입력측에서 출력측으로 전달되는 에너지를 제어하는 기능을 수행하기 위해 MOSFET(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터), 인덕터, PWM 제어기(오실레이터, 연산증폭기, 비교기로 구성)를 이용한다. 본 논문에서 PWM(펄스폭 변조) 모듈과 스위칭모드로 제어하는 기본적인 승압과 강압컨버터를 연구하고, 전기적 특성을 SPICE로 시뮬레이션을 수행하며, 전력의 효율을 각 소자의 변화와 사양에 따라 분석하는데 있다.
DC/DC switching power converters are commonly used to generate a regulated DC output voltages with high efficiencies from different DC input sources. The voltage mode DC/DC converter utilizes MOSFET (metal-oxide semiconductor field effect transistor), inductor, and a PWM (pulse-width modulation) con...
DC/DC switching power converters are commonly used to generate a regulated DC output voltages with high efficiencies from different DC input sources. The voltage mode DC/DC converter utilizes MOSFET (metal-oxide semiconductor field effect transistor), inductor, and a PWM (pulse-width modulation) controller with oscillator, amplifier, and comparator, etc. to efficiently transfer energy from the input to the output at periodic intervals. The fundamental boost converter and a buck converter containing a switched-mode power supply are studied. In this paper, the electrical characteristics of DC/DC power converters are simulated by program of SPICE, and the PWM controller is implemented to check the operation. In addition, power efficiency is analyzed based on the specification of each component.
DC/DC switching power converters are commonly used to generate a regulated DC output voltages with high efficiencies from different DC input sources. The voltage mode DC/DC converter utilizes MOSFET (metal-oxide semiconductor field effect transistor), inductor, and a PWM (pulse-width modulation) controller with oscillator, amplifier, and comparator, etc. to efficiently transfer energy from the input to the output at periodic intervals. The fundamental boost converter and a buck converter containing a switched-mode power supply are studied. In this paper, the electrical characteristics of DC/DC power converters are simulated by program of SPICE, and the PWM controller is implemented to check the operation. In addition, power efficiency is analyzed based on the specification of each component.
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가설 설정
1의 블록도를 이용한다. Fig. 1에서 MOSFET가 턴-오프(turn-off) 될 때 커패시터 양단의 전압은 입력전압과 같은 전압을 가진다고 가정한다. MOSFET가 턴-온(turn-on)될 때 DC 입력전압은 인덕터 양단에 나타나고 다이오드는 커패시터의 방전을 막는다.
제안 방법
시뮬레이션에서 인덕터에 흐르는 전류는 시정수로 감소되었고, 측정된 전류 및 전압과 일치함을 보여주었다. DC/DC 컨버터의 전력효율을 높이는 방법으로 적절한 게이트 용량을 고려한 MOSFET의 낮은 온-저항이 주요 설계변수임을 검증함으로써 DC/DC 컨버터의 설계기반을 구축하였다고 본다.
8%가 된다. MOSFET의 온-저항을 낮추기 위해 산업현장에서 응용이 가능한 100A, 100V급의 MOSFET 수직 트랜치 게이트 구조[10]로 온-저항을 1.4mΩ까지 개발하였다. 본 논문에서 온-저항을 1.
DC/DC 컨버터를 구성하기 위해 인덕터, MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터)), PWM(pulse width modulation)-IC, 커패시터, 저항 등으로 구성되는데, MOSFET는 스위칭 기능을 수행하고 입력측에서 출력측으로 에너지를 제어하는 기능을 하며, 인덕터와 커패시터는 주기적으로 에너지를 전달하는 매개역할을 하거나 출력전압의 불필요한 리플(ripple)성분을 제어하기 위한 필터역할을 하고, PWM-IC는 펄스폭을 제어하여 직류출력전압을 조정한다. PWM-IC는 전류모드나 전압모드로 동작되는데 본 논문에서는 펄스폭을 조정하는 전압모드를 이용한다. DC/DC컨버터는 철도차량의 모터구동장치, 위성체의 전력시스템, 컴퓨터 장치, 통신시스템 등 산업응용분야가 다양하다.
대상 데이터
2의 블록도[1,2]는 비교기, 연산증폭기, 기준 전압(voltage reference), MOSFET, 수동소자로 구성되어 있다. 적용되는 PWM-IC는 16핀을 가진 SG1525AJ-ND 이다. Fig.
이론/모형
초퍼의 종류는 전압을 승압시키는 승압컨버터(boost converter)와 전압을 강압시키는 강압컨버터(buck converter), 강압과 승압을 모두 시킬 수 있는 강압-승압컨버터(buck-boost converter) 등이 있다. 본 논문에서는 실생활에서 가장 많이 사용되는 승압컨버터와 강압 컨버터를 다루는데 SMPS (switched-mode power supply)를 이용한다.
성능/효과
PWM 모듈을 포함한 DC/DC 컨버터의 특징을 회로 시뮬레이터 소프트웨어인 SPICE로 시뮬레이션과 하드웨어 구현 결과 이론치와 일치함을 입증하였다. 시뮬레이션에서 인덕터에 흐르는 전류는 시정수로 감소되었고, 측정된 전류 및 전압과 일치함을 보여주었다.
PWM 모듈을 포함한 DC/DC 컨버터의 특징을 회로 시뮬레이터 소프트웨어인 SPICE로 시뮬레이션과 하드웨어 구현 결과 이론치와 일치함을 입증하였다. 시뮬레이션에서 인덕터에 흐르는 전류는 시정수로 감소되었고, 측정된 전류 및 전압과 일치함을 보여주었다. DC/DC 컨버터의 전력효율을 높이는 방법으로 적절한 게이트 용량을 고려한 MOSFET의 낮은 온-저항이 주요 설계변수임을 검증함으로써 DC/DC 컨버터의 설계기반을 구축하였다고 본다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
DC/DC컨버터는 무엇인가?
DC/DC컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 전력변환기이다. 전압모드 DC/DC 컨버터는 주기적으로 입력측에서 출력측으로 전달되는 에너지를 제어하는 기능을 수행하기 위해 MOSFET(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터), 인덕터, PWM 제어기(오실레이터, 연산증폭기, 비교기로 구성)를 이용한다.
chopper의 종류에는 무엇이 있는가?
이렇게 공급된 직류전원으로부터 제어 가능한 직류원으로 변화시켜주는 장치를 초퍼(chopper)라 한다. 초퍼의 종류는 전압을 승압시키는 승압컨버터(boost converter)와 전압을 강압시키는 강압컨버터(buck converter), 강압과 승압을 모두 시킬 수 있는 강압-승압컨버터(buck-boost converter) 등이 있다. 본 논문에서는 실생활에서 가장 많이 사용되는 승압컨버터와 강압 컨버터를 다루는데 SMPS (switched-mode power supply)를 이용한다.
MOSFET의 기능은 무엇인가?
DC/DC컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 전력변환기이다. DC/DC 컨버터를 구성하기 위해 인덕터, MOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터)), PWM(pulse width modulation)-IC, 커패시터, 저항 등으로 구성되는데, MOSFET는 스위칭 기능을 수행하고 입력측에서 출력측으로 에너지를 제어하는 기능을 하며, 인덕터와 커패시터는 주기적으로 에너지를 전달하는 매개역할을 하거나 출력전압의 불필요한 리플(ripple)성분을 제어하기 위한 필터역할을 하고, PWM-IC는 펄스폭을 제어하여 직류출력전압을 조정한다. PWM-IC는 전류모드나 전압모드로 동작되는데 본 논문에서는 펄스폭을 조정하는 전압모드를 이용한다.
참고문헌 (11)
P.C. Adell, R.D. Schrimpf, W.T. Holman et. al (2003) Total-Dose and Single-Event Effects in DC/DC Converter Control Circuitry, IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. 50, No. 6, December.
P.C. Adell, R.D. Schrimpf, B.K. Choi et al (2002) Total-Dose and Single-EventEffects in Switching DC/DC Power Converters, IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. 49, No. 6, December.
E.C. Roh, K.B. Jung, N.S. Choi (1997) Power Electronics, Moon Woon Dang, pp. 190-218. (in Korean)
Y.H. Lho (2010) A study on the Design of a Pulse-Width Modulation DC/DC Power Converter, Int'l J. of Aeronautical & Space Sci. 11(3), 201-209.
Cadence Design Systems (2004) SPICE reference Guide, San Jose, CA, Cadence Design Systems, Inc.
S.H. Lee, J.Y. Jung (2006) Power Electronics Engineering, Seoul, Hyung Seol Publication Inc. pp. 147-153.
N.W. van Vonno, L.G. Pearce, G.M. Wood et al (2010) Total Dose and Single Event Testing of a Hardened Single-Ended Current Mode PWM Controller, Presented at NSREC2010, July.
Y.H. Lho (2010) A Study on Chopper Circuit for Variation of Inductance and Threshold Voltage based on IGBT, Journal of the Korean Society for Railway, 13(5), pp. 469-540.
Datasheet of IRF150 N-channel Power MOSFET (2010).
S.K. Kim, et al. (2010) High-density Nano-scale N-channel Trench-gated MOSFETs Using the Self-aligned Technique, Journal of the Korean Physical Society, 57(4), October.
A Technical Report (2009) "Development of Evaluation Technology of SEL Effects on Electronic Component for SPACE", National Research Foundation of Korea.
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