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인덕터 전류검출이 필요없는 불연속모드 인터리브드 PFC 부스트 컨버터의 연구
Study of DCM Interleaved Boost PFC Converter without the Detection of the Inductor Current 원문보기

전기학회논문지. The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. P, v.65 no.4, 2016년, pp.303 - 308  

나재두 (Dept. of Electrical Information, Inha Technical College)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A light-emitting diode (LED) has been increasingly applied to various industrial fields and general lightings because of its high efficiency, low power consumption, environment-friendly characteristic and long lifetime. To drive this LED lighting, various types of power converters have been applied....

주제어

#PFC   #Interleaved boost converter   #DCM   #LED power supply  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서 LED 조명용 파워서플라이에 적용을 위한 DCM 인터리브드 PFC 부스트 컨버터를 제안하였다. 제안한 시스템은 인덕터의 전류검출이 필요없어 전압제어방식으로 간단한 제어기를 구현하여 300[W]급의 컨버터로서 넓은 입력전압인 90[V]로부터 265[V]에서도 평균적으로 90[%]의 효율과 역률 0.
  • 본 논문에서는 LED 조명용 파워서플라이의 역률개선을 위한 인터리브드 부스트 제어기법이 적용된 PFC 컨버터를 구현하여 제안하였다. PFC 부스트 컨버터 구현의 용이성을 위하여 불연속전도모드(DCM, Discontinuous Conduction Mode)를 적용하였으며 PFC회로의 인덕터 전류를 검출하기 위하여 보조권선이 필요 없는 전압제어방식으로 회로를 구현하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
부스트 PFC의 단점은? 그러므로 전력 고품질화 추세와 다양한 규격을 만족하기 위하여 역률을 보상하여 주는 역률보상(PFC, Power Factor Correction)회로의 적용이 필요하며 입력전원이 단상인 경우 부스트 컨버터(Boost Converter)가 많이 적용되고 있다. 부스트 PFC의 경우는 스위칭 주파수를 증가시켜 인덕터와 커패시터의 크기를 감소시키는 데, 이에 따른 스위칭 소자의 손실이 증가하는 단점이 있다[5-8]. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 하나의 스위칭 소자를 적용한 부스트 PFC 대신에 2개의 스위칭 소자를 병렬로 적용하여 각각의 스위치의 PWM에 위상차를 인가하는 인터리브드 부스트 컨버터 (Interleaved Boost Converter)를 고려할 수 있다.
LED 조명은 어디에 적용이 가능한가? 전체 소비되는 에너지 중에서 조명이 차지하는 비중은 2000년 기준으로 19%로 최근에는 더 늘었을 것으로 예상하고 있다[1]. 에너지 소비를 절약하고 효율적으로 에너지를 사용하려는 흐름 아래 기존의 조명에 비해 수명이 길고 환경 친화적이며 고효율을 자랑하는 LED 조명에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 주거용 조명, 신호등, 가로등, 자동차 조명등, 의학 용품 등 다양한 분야에 적용되면서 차세대 조명으로 자리매김하고 있다[2].
LED에서 입력 전류의 왜형율과 함께 역률이 낮아지는 문제가 발생하는 이유는? 일반적으로 LED 구동은 다이오드 정류기를 이용하여 교류전원을 직류전원으로 변환하며 안정화된 직류 전원을 얻기 위해서 DC-DC 컨버터를 사용한다. 이러한 결과로 입력 전류의 왜형율과 함께 역률이 낮아지는 문제가 발생되기도 한다.
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참고문헌 (10)

  1. Y. Zhongming, F. Greenfeld, L. Zhixiang, "A topology study of single-phase offline AC/DC converters for high brightness white LED lighting with power factor pre-regulation and brightness dimmable," Industrial Electronics, 2008. IECON 20087. 34th Annual Conference of IEEE, pp. 1961-1967, Nov. 2008. 

  2. X. Xie, J. Wang, C. Zhao, Q. Lu, "A Novel Output Current Estimation and Regulation Circuit for Primary Side Controlled High Power Factor Single-Stage Flyback LED Driver," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 27, no. 11, pp.4602-4612, Nov. 2012. 

    상세보기 crossref

  3. D. L. Jin, J. D. La, Y. S. Kim, "Single-stage Dimmable PFC DCM Flyback Converter without Electrolytic Capacitor", The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 62, no. 11, pp. 1550-1559, Nov. 2013. 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. Y. S. Jeon, D. L. Jin, J. D. La, Y. S. Kim, "Study of the Elimination of the Electrolytic Capacitors and Reduction of the Ripple Current on the Output Node in the One-Stage PFC Flyback Converter for the LED Lighting", The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 61, no. 11, pp. 1625-1633, Apr. 2012. 

    원문보기 상세보기 crossref

  5. T. Ishii and Y. Mizutani, "Power factor correction using interleaving technique for critical mode switching converters", IEEE Power Electronics Specialists Conf. (PESC), pp. 905-910, 1998. 

  6. T. Ishii and Y. Mizutani, "Varible frequency switching of synchronized interleaved switching converters", U.S. Patent 5, 905, 369, 1999. 

  7. O. Garcia, J. A. Cobos, R. Prieto, P. Alou, and J. Uceda, "Single phase power factor corrections: a survey", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 18, Issue 3, pp. 749-755, 2003. 

    상세보기 crossref

  8. T. F. Wu, J. C. Hung, S. Y. Tseng, and Y. M. Chen, "A single-stage fast regulator with PFC based on an asymmetrical half-bridge topology", IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 52, Issue. 1, pp. 139-150, 2005. 

    상세보기 crossref

  9. I. L. Rossetto, G. Spiazzi and P. Tenti, "Control Techniques for Power Factor Correction Converters", Proc. PEMC'94, pp. 1310-1318 

  10. Y. Mochizuk, Y. Adachi, and K. Higuchi,. etc, "Approximate 2-Degree-of-Freedom Control for Interleaved PFC Boost Converter", 2014 Proceedings of the SICE Annual Conference (SICE), pp 420 - 425, 9-12 Sept. 2014 

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