[논문]고주파 트랜스포머의 권선기법 따른 손실특성

김일남; 윤신용; 이공희

고주파 트랜스포머의 권선기법 따른 손실특성
Power Loss Characteristics according to Winding Method of High Frequency Transformer 원문보기

김일남 (동서울대학 전기정보과) , 윤신용 (동서울대학 전기정보과) , 이공희 (전주공업대학 전기과)

This paper researched the power loss characteristics according to winding method of high frequency transformer. Power loss was analyzed by PExprt using FEM software. The ferrite core model for analysis be used the EE type. Transformer model objected type applied to flyback converter. Therefore, analysis result was obtained the many parameter of DC, AC resistance, leakage inductance, copper loss, core loss, and temperature etc.

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문제 정의

있다. 구조마다 다소 손실에 차이는 있지만 본 연구에서는 EE 타입을 기준으로 권선배치, 굵기와 공극의 가변에 따른 손실을 얻고자 한다.
고주파 트랜스포머 설계이다. 본 논문에서는 고주파 트랜스포머의 손실을 고려하여 최적의 모델을 설계하였다. 이를 위해 공극을 가변 하였을 경우와 코일 굵기 및 턴 수를 가변 하였을 경우에 손실특성을 비교, 검토하였다.
또한 공극의 가변과 권선기법에 따른 손실특성을 비교 검토하였다. 이에 따라 손실을 저감할 수 있는 플라이 백 컨버터에 적합한 고주파 트랜스포머의 설계기술을 확보하고자 하였다. 이를 위해 유한요소법 (FEA)을 이용한 PExprt(Power Electronic Expert) 프로그램을 이용하였다.

제안 방법

해석대상 트랜스포머 코아는 EE 타입을 선정하였으며 권선의 굵기와 배치기법에 따른 각종 파라미터 도출로부터 손실을 얻었다. 또한 공극의 가변과 권선기법에 따른 손실특성을 비교 검토하였다. 이에 따라 손실을 저감할 수 있는 플라이 백 컨버터에 적합한 고주파 트랜스포머의 설계기술을 확보하고자 하였다.
본 논문에서는 고주파 트랜스포머의 손실을 고려하여 최적의 모델을 설계하였다. 이를 위해 공극을 가변 하였을 경우와 코일 굵기 및 턴 수를 가변 하였을 경우에 손실특성을 비교, 검토하였다.
본 코아 재질은 페라이트이므로 와류 손을 발생하지 않는다. 철심은 주파수가 증가될수록 철손이 크므로 사용되지 않으며 강자성체인 페라이트가 사용되므로 본 연구에서는 이를 적용하였다.

대상 데이터

권선은 AWG10(W: 2.73[mm], t: 0.07[mm]) 를이용하였으며 기타 해석에서는 AWG15(W: 1.56[mm] , t:0.055[mm]), AWG20(W: 0.89[mm], t:0.04[mm]), AWG25(W:0.51[mm], t: 0.03[mm]), AWG30(W: 0.3[mm], t: .025[mm]), AWG35(W:0.18[mm], t:0.02[mm]), AWG40(W: 0.1 [mm], t: 0.01[mm])등을 적용하였다.
따라서 본 연구에서는 손실을 고려한 고주파 트랜스포머의 설계기술을 연구대상으로 한다. 해석대상 트랜스포머 코아는 EE 타입을 선정하였으며 권선의 굵기와 배치기법에 따른 각종 파라미터 도출로부터 손실을 얻었다.
코아 재질은 페라이트 PC₄₀( 포화자속밀도 0.39[T], 비투자율 100.000, 저항율 6.5[Ω], 초기 투자율 25[℃] 2300) 이다.
설계기술을 연구대상으로 한다. 해석대상 트랜스포머 코아는 EE 타입을 선정하였으며 권선의 굵기와 배치기법에 따른 각종 파라미터 도출로부터 손실을 얻었다. 또한 공극의 가변과 권선기법에 따른 손실특성을 비교 검토하였다.

이론/모형

이에 따라 손실을 저감할 수 있는 플라이 백 컨버터에 적합한 고주파 트랜스포머의 설계기술을 확보하고자 하였다. 이를 위해 유한요소법 (FEA)을 이용한 PExprt(Power Electronic Expert) 프로그램을 이용하였다.

성능/효과

이로부터 공극이 매우 작고 굵은 턴수로 일정하게 성충된 경우 가장 손실이 작음을 알 수 있었으며, 공극이 크고 얇은 턴수로 성층된 경우는 열손실이 증가하므로 손실이 크게 발생함을 알 수 있었다. 이러한 설계기술은 플라이 백 컨버터의 고주파 트랜스포머에 적용하면 손실을 크게 줄일 수 있을 것으로 사료된다.

후속연구

크게 발생함을 알 수 있었다. 이러한 설계기술은 플라이 백 컨버터의 고주파 트랜스포머에 적용하면 손실을 크게 줄일 수 있을 것으로 사료된다.

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