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PSFB 컨버터에서 변압기 최적 설계에 관한 연구
A Study on the Optimal Design of the Transformer in the PSFB Converter 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.11 no.9, 2016년, pp.869 - 876  

이일운 (계명대학교 전자전기공학부)

초록
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위상변조 풀브리지 컨버터를 설계, 개발하는데 있어, 전력반도체와 그 전력반도체 구동회로, 변압기인덕터, 정류기 등을 포함한 많은 설계 요인들이 존재한다. 그 중에서 위상변조 풀브리지 컨버터의 최적 성능에 매우 큰 영향을 끼치는 것은 변압기 설계이다. 특히 변압기 설계는 대형 컴퓨터 데이터센터에 사용되는 전원장치에서처럼 저전압, 고전류 응용에서 매우 중요하다. 이 논문에서는 위상변조 풀브리지 컨버터의 최적 성능을위한 변압기 설계에 관한 연구 결과를 발표한다. 변압기 설계에 관련된 설계 수식들을 유도하고 세밀한 분석을 한다. 이를 토대로, 12V, 1200W 서버전원장치 응용을 위한 위상변조 풀브리지 컨버터 최적 성능을 위한 변압기 설계를 결과물로 제시한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the Phase Shifted Full Bridge(: PSFB) converter, there are several design factors including power switches, power switches' driving circuits, transformer and inductor, and rectifier stage, etc. Among them, a key factor influencing an optimal performance of the PSFB converter is the design of tran...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 저전압, 대전류 응용의 예로 PSFB 컨버터 최적 트랜스포머 설계를 위한 주요 설계 요소들을 분석하고 설계에 필요한 이론적 수식들을 정립하고 발표한다.
  • 특히, 저전압 대전류 응용에서는 변압기 설계가 컨버터 전체 성능을 결정할 만큼 매우 중요한 부분이다. 본 논문에서는 저전압, 대전류응용을 예로 하여 PSFB 컨버터 최적 트랜스포머 설계를 위한 주요설계 요소들을 분석하고 설계에 필요한 이론적 수식들을 정립하였다. 정립된 이론을 바탕으로 1200W, 12V 출력 응용을 위한 트랜스포머 제작하였고, 제작된 트랜스포머는 실제 제품에 장착되어 사용되고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
변압기 설계는 PSFB 컨버터 개발에 있어서 어떤 역할을 갖는가? PSFB 컨버터를 개발하는데 있어 다양한 설계 요소들이 있다. 그 중에서도 변압기 설계는 PSFB 컨버터의 부하 변동에 따른 효율 특성에 아주 큰 영향을 끼치고, 전체 시스템의 성능을 결정하는 핵심 소자이다. PSFB 컨버터에 사용되는 변압기는 시중에서 쉽게 구할 수 있는 소자는 아니며, 컨버터의 주어진 사양을 고려하여 엔지니어가 직접 설계해야 하는 부품이다.
전원장치를 개발하는데 사용될 수 있는 다양한 토폴로지 중 kW급 대용량 응용 분야에서 가장 널리 사용되는 토폴로지는 무엇인가? 전원장치를 개발하는데 사용될 수 있는 다양한 토폴로지들이 존재한다. 그 중에서 kW급 대용량 응용 분야에서는 전용 제어 IC의 존재, 추가 소자 없이도 가능한 소프트 스위칭 동작, 출력 LC 필터에 의한 낮은 출력 전류 리플 등의 장점으로 그림 1의 위상변조 풀브리지(Phase-Shifted Full-Bridge, PSFB) 컨버터가 가장 널리 사용된다[1-5].
대용량 전원시스템응용에서 가장 널리 사용되는 컨버터 종류는? 대용량 전원시스템응용에서는 PSFB 컨버터가 가장 널리 사용된다. PSFB 컨버터에는 전력반도체, 전력반도체 구동드라이버, 출력 제어를 위한 보상기를 포함한 컨트롤러, 변압기, 인덕터, 콘덴서 등 많은 설계 요소들이 있다.
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참고문헌 (10)

  1. I. Lee and G. Moon, "Soft-Switching DC/DC Converter with a Full ZVS Range and Reduced Output Filter for High-Voltage Applications," IEEE Trans. Power Electron, vol. 28, no. 1, Jan. 2013, pp. 112-122. 

  2. I. Lee, S. Cho, and G. Moon, "Improved Phase-Shift PWM Converters for larger-sized PDP slim sustain power module," IEEE Trans. Power Electron, vol. 28, no. 2, Feb. 2013, pp. 945-958. 

  3. I. Lee and G. Woon, "Half-bridge Integrated ZVS Full-Bridge Converter With Reduced Conduction Loss for Electric Vehicle Battery Chargers," IEEE Trans. Ind. Electron, vol. 61, no. 8, Aug. 2014, pp. 3978-3988. 

  4. Y. Chai and W. Do, "Development of 2kW Power Bidirectional LDC for Electric Vehicle," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 11, no. 1, 2016, pp. 65-72. 

  5. Y. Cho and J. Lai, "Digital Plug-In Repetitive Controller for Single-Phase Bridgeless PFC Converters," IEEE Trans. Power Electron, vol. 28, no. 1, Jan. 2013, pp. 165-175. 

  6. L. Mweene, C. Aright, and M. Schlecht, "A 1 kW 500 kHz Front-End Converter for a Distributed Power Supply System," IEEE Trans. Power Electron, vol. 6, no. 3, July 1991, pp. 398-407. 

  7. C. Jung, "Design Procedures of LLC Resonant Converter for Electric Vehicle On-Board Charger," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 9, no. 1, 2014, pp. 91-96. 

  8. C. Jung, "Input Ripple Current Formula Analysis of Multi-Stage Interleaved Boost Converter," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 6, no. 6, 2011, pp. 865-871. 

  9. R. Ayyanar and N. Mohan, "Novel Soft-Switching DC-DC Converter with Full ZVS-Range and Reduced Filter Requirement," IEEE Trans. Power Electron, vol. 16, no. 2, March 2001, pp. 184-192. 

  10. J. Cho, K. Park, J. Park, G. Moon, and M. Youn, "Design of a Digital Offset Compensator Eliminating Transformer Magnetizing Current Offset of a Phase-Shift Full-Bridge Converter," IEEE Trans. Power Electron, vol. 27, no. 1, Jan. 2012, pp. 331-341. 

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