[논문]낮은 도통손실을 가지며 넓은 영전압 스위칭 범위를 갖는 두 개의 변압기를 이용한 능동 클램프 포워드 컨버터

문상철; 박기범; 문건우; 윤명중

낮은 도통손실을 가지며 넓은 영전압 스위칭 범위를 갖는 두 개의 변압기를 이용한 능동 클램프 포워드 컨버터
A wide ZVS range two-transformer active-clamp forward converter with low conduction loss 원문보기

문상철 (한국과학기술원) , 박기범 (한국과학기술원) , 문건우 (한국과학기술원) , 윤명중 (한국과학기술원)

Conventional active-clamp forward converter has narrow ZVS range of main switch. Although utilizing high magnetizing current can realize wide ZVS range, it increases the conduction loss. To solve this problem, a new asymmetric two-transformer active clamp forward converter is proposed. Proposed converter achieves wide ZVS range without severe conduction loss penalty, which results in high efficiency and high power density.

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문제 정의

본 논문에서는 직렬로 연결된 자화전류가 비대칭인 두 개의 변압기를 채용하여 능동 클램프 포워드 컨버터를 제안하였다. 그 결과 두 개의 변압기가 교번으로 출력 인덕터 역할을 하고 도통 손실을 줄이고 주 스위치의 ZVS 범위를 넓히는 효과를 얻을 수 있었다.

가설 설정

그리고 (b) High Lm인 경우와 (3)제안된컨버터는 비슷한 도통 손실을 갖는다. ZVS 할때 Ipn 의 피크치를 보면 High Lm 인경우가 가장 작아 ZVS가 잘 되지 않는다.

제안 방법

그 결과 두 개의 변압기가 교번으로 출력 인덕터 역할을 하고 도통 손실을 줄이고 주 스위치의 ZVS 범위를 넓히는 효과를 얻을 수 있었다. 그리고 모드 해석을 통하여 제안된 컨버터의 동작을 확인하였다.
기존의 방법으로 는 이 두 가지 조건을 만족 시킬 수 없다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 두 개의 변압기를 이용한 능동클램프 포워드 컨버터'2-4의 새로운 동작방법을 제안한다. 새롭게 제안하는 컨버터는 두 개의 변압기의 자화 인덕터를 비대칭으로 사용함으로써 도통손실을 줄이고 ZVS 범위를 넓힌다는 장점을 갖는다.

데이터처리

U 인 경우, (c) 제안된 컨버터에 대하여 각각의 prototype을 제작하고 결과를 비교분석 하였다. 제안된 컨버터의 효율은 정격에서 약 92%을 나타냈으며 최대 95%까지 얻을 수 있었고 10% load에서도 94%의 효율을 나타냈다.

성능/효과

제안하였다. 그 결과 두 개의 변압기가 교번으로 출력 인덕터 역할을 하고 도통 손실을 줄이고 주 스위치의 ZVS 범위를 넓히는 효과를 얻을 수 있었다. 그리고 모드 해석을 통하여 제안된 컨버터의 동작을 확인하였다.
본 논문에서 제안한 두 개의 변압기를 이용한 능동클램프 포워드 컨버터 의 새로운 동작방법은 도통손실을 줄이고, ZVS범위를 넓히는 장점이 있다.
Fig 6에서 첫째 파형은 정격에서 주 스위치의 -ZVS가 잘되고 있음을 보여주고, 둘째 파형은 정격에서 보조 스위치의 ZVS를 보여준다. 세째 파형은 20% load에서 ZVS가 안 되는 것을 보여준다. 실험 결과 제안되 컨버터는 약 23% load 까지 ZVS가 가능하였다.
세째 파형은 20% load에서 ZVS가 안 되는 것을 보여준다. 실험 결과 제안되 컨버터는 약 23% load 까지 ZVS가 가능하였다.
제작하고 결과를 비교분석 하였다. 제안된 컨버터의 효율은 정격에서 약 92%을 나타냈으며 최대 95%까지 얻을 수 있었고 10% load에서도 94%의 효율을 나타냈다. 기존의 Low Ln 인 경우 정격에서 91%, 최대93%, 10% load에서 86% 를 나타냈다.

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