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제안 방법
- 비록 전류모드제어 플라이백 변환기의 설계와 관련된 많은 논문과 연구가 있으나, 소신호 모델을 이용하여 시뮬레이션 하여야하므로 실제 현장의 개발자가 사용하기에는 어려운 실정이다. 그래서 본 논문에서는 구조적으로 이해하기가 쉬운 시간영역 모델을 응용하여 변환기의 주파수 응답을 얻는 기법을 사용한다. 이 기법이 가지는 장점은 변환기의 정확한 소신호 모델을 모르더라도 주파수 응답 분석을 가능하게 해주는 것이다.
- 이때 연산증폭기는 출력전압 regulation을 위해서 개루프 이득이 커야 하므로 우수한 연산증폭기를 내장하고 있는 UC3825의 내부 연산증폭기를 사용하였다. 그리고 정확한 해석을 위해서 트랜스포머의 자화인덕턴스(Lm), 출력 커패시터(qut)의 커패시턴스, esr(rj 값들은 PSM1735 임피던스 분석기를 사용하여 정확한 값을 측정하였다. 그리고 한 가지 주목할 것은 NCP1230 내부에 존재하는 고정 저항들 (Ramp, R, R, R 이다.
- 이 기법을 제시된 PSIM 시간 영역 모델에 적용하여 변환기의 동특성 분석, 제어기 설계, 구동평가 등을 하였다. 그리고 현재 산업계에서 많이 사용하는 PWM IC 구조를 가지고 있는 NCP1230 IC를 선정하여 50W 전류모드제어 플라이백 변환기 의 실험을 통해 시뮬레이션 결과와 비교 검증하였다.
- 뒷장에 언급하겠으나, 제어기 설계시 추가적으로 내부저항으로 인한 소신호 모델을 고려해주어야 정확한 해석을 할 수 있다는 점을 유념할 필요가 있다. 끝으로 언급하지는 않았으나, 전원단의 설계는 플라이백 변환기의 동작원리에 따라서 이론적으로 분석하고 PSIM 시뮬레이터를 통해 확인한 결과를 바탕으로 트랜스포머, 스위치, 다이오드 등을 선정하였다.
- 이 기법이 가지는 장점은 변환기의 정확한 소신호 모델을 모르더라도 주파수 응답 분석을 가능하게 해주는 것이다. 이 기법을 제시된 PSIM 시간 영역 모델에 적용하여 변환기의 동특성 분석, 제어기 설계, 구동평가 등을 하였다. 그리고 현재 산업계에서 많이 사용하는 PWM IC 구조를 가지고 있는 NCP1230 IC를 선정하여 50W 전류모드제어 플라이백 변환기 의 실험을 통해 시뮬레이션 결과와 비교 검증하였다.
- 제어기를 설계하기 위해서는 첫 번째로 전류루프만 연결된 제어대 출력 전달함수에 관한 정보를 먼저 알아야 한다. 제어대 출력 전달함수가 정해지면 전류루프를 설계하고 그 다음 전압루프를 설계한다. 설계순서는 다음과 같다.
대상 데이터
- 그리고 C2, C, R, R와 연산 증폭기는 전류모드제어 경우 일반적으로 사용하는 2극점 1영점의 보상기를 구성한다. 이때 연산증폭기는 출력전압 regulation을 위해서 개루프 이득이 커야 하므로 우수한 연산증폭기를 내장하고 있는 UC3825의 내부 연산증폭기를 사용하였다. 그리고 정확한 해석을 위해서 트랜스포머의 자화인덕턴스(Lm), 출력 커패시터(qut)의 커패시턴스, esr(rj 값들은 PSM1735 임피던스 분석기를 사용하여 정확한 값을 측정하였다.
이론/모형
- 설계를 위해 플라이백 변환기의 입력전압 #를 직류전압 310V로 정하고 진행한다. 본 논문에서 사용하는 전류제어 기법은 인덕터나 혹은 스위치에 흐르는 전류를 감지저항으로 감지하여 제어정보로 이용하는 피크 전류 모드제어 기법을 사용한다. 따라서 on-time 동안 스위치 Q를 거쳐 흐르는 전류 is를 이용한다.
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