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액티브 스너버형 플라이백 컨버터를 적용한 60W급 초소형 어댑터에 관한 연구
A Study on 60W Class Ultra-small Adapter with Active Snubber Type Flyback Converter 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.22 no.3, 2018년, pp.613 - 618  

안태영 (Department of Applied Electronic Engineering, Cheongju University)

초록
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본 논문에서는 액티브 스너버형 플라이백 컨버터를 60W급 어댑터에 적용하고 시험 회로를 제작하여 그 시험 결과를 보고하였다. 특히 어댑터의 시험 회로는 입력전압이 110V와 220V 겸용으로 설계하였으며 출력전압은 노트북 컴퓨터 등에서 가장 많이 사용되는 19V 60W급으로 설계하였다. 시험용 60W급 어댑터의 체적은 약 $50cm^3$, 전력밀도는 약 $1.22W/cm^3$로 설계하여 사이즈를 최소화 시켜서 휴대성을 확인 하였다. 시험 회로는 입력전압 변화에 대해 최대부하 60W에서는 최대 90.88%의 고효율을 나타내었다. 입력전압 220V에서 효율은 60W 출력에서 최대 91.04%이었다. 또한 부하 전력에 대한 출력전압 안정도는 약 0.07%이내로 관측되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, an active snubber type flyback converter was applied to a 60W class adapter and its test results are reported by producing a prototype. Especially, the prototype of the adapter was designed for both input voltage of 110V and 220V. The output voltage was designed for 60W with 19V class...

주제어

#Active snubber   #Quasi resonant switching   #Valley switching   #Flyback converter   #AC adaptor  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 스위치의 전압 서지를 최소화 시키고, 소프트 스위칭이 가능하며 낮은 정격의 스위치를 사용하게 되어 스위치의 전도손실을 줄여줌으로서 높은 효율의 플라이백 컨버터 구현이 가능하다고 알려진 액티브 스너버형 플라이백 컨버터를 60W급 어댑터에 적용하고 시험 회로를 제작하여 그 시험 결과를 보고한 것이다. 특히 어댑터의 시험 회로는 입력전압이 110V와 220V 겸용으로 설계하였으며 출력전압은 노트북 컴퓨터 등에서 가장 많이 사용되는 19V로 설계하였다.
  • 본 논문에서는 액티브 스너버형 플라이백 컨버터를 60W급 어댑터에 적용하고 시험 회로를 제작하여 그 시험 결과를 보고하였다. 특히 어댑터의 시험 회로는 입력전압을 110V와 220V 겸용으로 설계하였으며 출력전압은 노트북 컴퓨터 등에서 가장 많이 사용되는 19V 60W급으로 설계하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
P-ch 스위치 방식의 특징은 무엇인가? 일반적으로 N-ch 스위치 방식은 낮은 온 저항과 높은 내전압의 모델이 존재하여 스너버 손실을 최소화 시킬 수 있지만 보조 스위치가 접지와 분리되어 있어서 구성이 복잡한 하이사이드 구동회로가 필요하다. P-ch 스위치 방식은 메이커 등에서 제공하는 고내전압의 모델이 적고, 손실이 상대적으로 많지만 구동회로가 간단하여 소형화에 적합하다. 그림 1에서 변압기 2차 측에 존재하는 정류용 스위치 SR은 다이오드 대신 정류 기능을 수행하는 동기정류기로서 부하전류가 증가할수록 정류기 전도손실을 저감시켜 효율을 개선시키는 역할을 한다[2].
액티브 스너버형 플라이백 컨버터를 60W 어댑터에 적용했을 때 효율은 어떻게 변화했는가? 시험 회로에서 정상상태의 동작 파형으로부터 안정된 액티브 스너버 효과를 확인하였으며, 입력전압 변화에 대한 효율은 최대 부하 60W에서는 최대 90.88%의 고효율 특성을 나타내었다. 특히 입력전압 220V에서는 두 종류의 동기정류기 스위치에 따라 시험하였으며 최대 효율은 각각 91.04%와 90.6%이었다. 또한 부하 전력에 대한 출력전압 안정도는 약 0.
휴대용 전자기기의 전원장치에 요구되는 능력은 무엇인가? 최근 노트북 컴퓨터나 태블릿 PC와 같이 휴대할 수 있는 전자기기는 점차 처리 속도가 증가하고, 사용 가능 시간이 증가하면서 대용량의 배터리를 필요로 하지만 제품의 무게를 증가시키는 단점이 존재한다. 따라서 AC 어댑터와 같은 휴대형 전자 기기에서 사용되는 전원장치는 교류에서 안정된 직류전원으로 변환하는 높은 전압 안정도 외에도 대용량의 배터리를 빠르게 충전시키는 높은 전류 공급 능력이 필요하며, 휴대성을 높이기 위해서 사이즈를 최소화 시킬 필요가 있다. 일반적으로 어댑터는 제조 가격과 사용 부품 수를 줄이기 위해서 플라이백 회로 방식을 기본 회로로 사용하며, 내부 전력손실을 줄이고 전력변환 효율을 높이기 위해서 정류 손실을 최소화 시키는 동기 정류기 회로와 스위칭 손실을 저감시켜주는 소프트 스위칭 제어 회로를 주로 사용하고 있다[1].
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참고문헌 (8)

  1. J. S. Yoo, T. Ahn, G. Yu, J. Lee and J. Lee, "A study on novel active clamp snubber applied DC-DC quasi resonant flyback converter to effectively reduce switch voltage surge," ICEMS, 2017, pp. 1-5 DOI:10.1109/ICEMS.2017.8056280 

    crossref

  2. T. Wu, Y. Chang, C. Chang and J. Yang, "Soft-Switching Boost Converter With a Flyback Snubber for High Power Applications," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol.27, no.3, pp. 1108-1119, March 2012. DOI:10.1109/TPEL.2011.2126024 

    상세보기 crossref

  3. L. Chen, H. Hu, Q. Zhang, A. Amirahmadi and I. Batarseh, "A Boundary-Mode Forward-Flyback Converter With an Efficient Active LC Snubber Circuit," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol.29, no.6, pp. 2944-2958, June 2014. DOI:10.1109/TPEL.2013.2272661 

    상세보기 crossref

  4. J. Zhang, X. Huang, X. Wu and Z. Qian, "A High Efficiency Flyback Converter With New Active Clamp Technique," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol.25, no.7, pp. 1775-1785, July 2010. DOI:10.1109/TPEL.2010.2042302 

    상세보기 crossref

  5. Y. Wang, S. Zhang, Y. Guan, X. Liu and D. Xu, "Single-stage QR AC-DC converter based on buck-boost and flyback circuits," in IET Power Electronics, vol.10, no.1, pp. 103-111, Jan 2017. DOI:10.1049/iet-pel.2016.0264 

    상세보기 crossref

  6. J. Li, F. B. M. van Horck, B. J. Daniel and H. J. Bergveld, "A High-Switching-Frequency Flyback Converter in Resonant Mode," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol.32, no.11, pp. 8582-8592, Nov. 2017. DOI:10.1109/TPEL.2016.2642044 

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  7. J. Park et al., "Quasi-Resonant (QR) Controller With Adaptive Switching Frequency Reduction Scheme for Flyback Converter," in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.63, no.6, pp. 3571-3581, June 2016. DOI:10.1109/TIE.2016.2523931 

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  8. C. Pesce, R. Blasco Gimenez, J. Riedemann, I. Andrade and R. Pena, "A DC-DC Converter Based On Modified Flyback Converter Topology," in IEEE Latin America Transactions, vol.14, no.9, pp. 3949-3956, Sept. 2016. DOI:10.1109/TLA.2016.7785917 

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