[논문]인터리브드된 전류 주입형 고승압 DC-DC 컨버터

이준호

doi:10.7471/ikeee.2020.24.2.586

인터리브드된 전류 주입형 고승압 DC-DC 컨버터
Interleaved Current-fed High Step-up DC-DC Converter 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.24 no.2, 2020년, pp.586 - 591

이준호 (Dept. of Electronics and IT Media Engineering, Seoul National University of Science and Technology)

초록
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본 논문에서는 인터리브된 전류 주입형 고승압 DC-DC 컨버터가 제안된다. 높은 전압 이득 외에도 인터리빙 방식을 채택하여 낮은 리플 입력 전류가 달성된다. 또한 제안 된 컨버터의 소프트 스위칭 특성은 전력 스위치의 스위칭 손실을 줄이고 변환 효율을 높인다. 변압기의 누설 인덕턴스를 활용하여 다이오드의 전류 변화율을 제어함으로써 출력 정류기의 역 회복 문제도 완화된다. 200W 프로토 타입에서 얻은 실험 결과에 대해 설명한다.

Abstract ▼ AI-Helper

An interleaved current-fed high step-up DC-DC converter is proposed. Besides high voltage gain, a low ripple input current is achieved by adopting interleaving operation. Moreover, soft-switching characteristic of the proposed converter reduces switching losses of active power switches and raise the conversion efficiency. The reverse-recovery problem of output rectifiers is also alleviated by controlling the current changing rates of diodes by utilizing the leakage inductances of transformers. Experimental results obtained on a 200W prototype are discussed.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Proposed current-fed high step-up DC-DC converter. 그림 1. 제안된 인터리브드 전류 주입형 고승압 DC-DC 컨버터
그림 Fig. 2. Theoretical waveforms of the proposed converter. 그림 2. 제안된 컨버터의 이론적 파형
그림 Fig. 3. Experimental waveforms of i_LB1, i_LB2, v_Sm1, and v_Sm2. 그림 3. i_LB1, i_LB2, v_Sm1, v_Sm2의 실험파형
그림 Fig. 4. Experimental waveforms of i_Do1, i_Do2, and v_Sm1. 그림 4. i_Do1, i_Do2, v_Sm1의 실험파형
그림 Fig. 5. Measured ZVS waveforms of S_c1. 그림 5. 측정된 S_c1의 ZVS 파형
그림 Fig. 6. Measured ZVS waveforms of S_m1. 그림 6. 측정된 S_m1의 ZVS 파형

AI 본문요약
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대상 데이터

또한 변압기의 누설 인덕턴스를 활용하여 출력 다이오드의 턴오프 전류 변화율을 조절하여 다이오드의 역회복 손실을 줄이고 노이즈를 저감한다. 이론적 분석은 24V에서 480V로 변환되는 200W 실험 프로토 타입으로 검증된다.

성능/효과

이런 요구 조건을 만족시키기 위해 인터리브드된 전류 주입식 고승압 DC-DC 컨버터가 제안된다. 2 개의 컨버터 모듈의 입력단을 병렬로 연결하고 인터리빙 제어 방식을 채택함으로써 입력 전류 리플을 크게 줄일 수 있다. 또한 두 변환기 모듈의 출력 단을 직렬로 연결하여 높은 승압률을 제공한다.
입력단이 병렬로 연결되고 출력단이 직렬로 연결된 구조이다. 2개의 컨버터 모듈의 인터리빙 동작으로 입력 전류 리플이 줄어들고, 비교적 작은 변압기 권선비로 높은 전압 이득을 얻을 수 있다. 스위치와 출력 다이오 드의 소프트 스위칭 동작으로 인해 고효율이 달성 된다.
그림 3, 4, 5, 6에 나타낸 실험파형을 통해 이론 적해석이 적절히 수행되었음을 알 수 있다. 제안된 컨버터의 측정된 최대 효율은 120W에서 94.8 %이다. 전부하 조건에서 94.
2 %의 효율을 나타낸다. 파워 반도체 소자들의 소프트 스위칭 특성과 출력다이오드의 역 회복 문제 완화로 인해 전체 효율이 향상됨을 알 수 있다.

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