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Push-Pull을 이용한 소프트 스위칭 DC/DC 컨버터
Soft Switching DC/DC Converter Using Push-Pull 원문보기

대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회, 2009 July 14, 2009년, pp.989 - 990  

송성근 (전자부품연구원) ,  박성준 (전남대학교) ,  김대경 (전자부품연구원) ,  신덕식 (전자부품연구원)

초록
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최근 신재생에너지원의 사용 및 전기자동차의 이용이 확대되고 있는 실정에서 고승압의 전력변환기의 관심이 높아지고 있다. 이에 본 논문에서는 입출력 절연을 통하여 안전성 향상 및 고승압이 가능하며, 효율이 우수한 Push-Pull 절연형 DC/DC 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 출력단에 콘덴서를 이용한 배압 회로를 사용하여 고승압을 실현 하였으며, Soft Switching 방식을 적용하여 고효율화가 가능함을 검증 하였다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 또한 배터리 시스템의 경우 DC/DC 컨버터의 입력전압이 안정상의 문제로 50[V]이하로 형성되므로 저압, 대전류 특성에 적합한 Push-Pull 방식을 1차측에 적용하였으며, 앞에서 언급한 바와 같이 고주파 변압기 출력측을 다이오드와 커패시터를 이용한 배압회로를 사용하였다. 변압기의 누설리액턴스(Ll1, Ll2)와 배압회로의 커패시터(Cs1, CS2)를 이용한 공진특성을 이용 소프트스위칭 하여 전력변환 손실이 최소화 되도록 설계하였다.
  • 또한 배터리 시스템의 경우 DC/DC 컨버터의 입력전압이 안정상의 문제로 50[V]이하로 형성되므로 저압, 대전류 특성에 적합한 Push-Pull 방식을 1차측에 적용하였으며, 앞에서 언급한 바와 같이 고주파 변압기 출력측을 다이오드와 커패시터를 이용한 배압회로를 사용하였다. 변압기의 누설리액턴스(Ll1, Ll2)와 배압회로의 커패시터(Cs1, CS2)를 이용한 공진특성을 이용 소프트스위칭 하여 전력변환 손실이 최소화 되도록 설계하였다.
  • 를 1차측으로 환원한 커패시턴스 값이다. 본 논문에서는 Ll를 8[uH], Cs는 8[uF]으로 하여 시뮬레이션을 수행하였으며 공진주파수는 약 19.9[kHz]로 스위칭 주파수는 이보다 낮은 18[kHz]로 하여 수행하였으며, 배터리 전압 48V에서 고압의 DC 전원을 얻기 위해 변압비는 1:4로 시뮬레이션을 수행하였다.
  • 본 논문에서는 고승압에 적용이 가능한 고효율 절연형 DC/DC 컨버터를 제안 하였으며, 제안된 방식은 기존의 Hard Switching 방식이 아닌 ZCS를 이용한 Soft Switching 방식을 적용하여 스위치의 과도손을 없앴으며, 고주파 변압기 출력단에 다이오드와 커패시터를 이용한 배압회로를 사용하여 고승압에 유리한 회로를 구성하였다. 제안된 방식은 L-C 공진을 위한 리액턴스성분을 변압기의 누설리액턴스를 사용함으로 별도의 수동소자가 추가되지 않는다는 장점을 가지고 있으며, 공진형 커패시터에 의해 출력 전압이 평활 되므로 출력단 필터의 사이즈가 작아진다는 장점을 가지고 있다.
  • 이에 본 논문에서는 Push-Pull 방식을 이용한 Soft Switching 방식의 DC/DC 컨버터를 제안하고자 하며 제안된 방식은 고승압을 위해 출력단에 다이오드와 커패시터를 이용한 배압회로를 사용하였다. 제안된 회로는 시뮬레이션을 통하여 소프트 스위칭이 가능함을 확인 하여, 그 타당성을 검증하였다.

대상 데이터

  • 대부분 Soft Switching 방식 컨버터는 L-C resonant Tank 회로를 이용하여 Tank의 공진에 의한 전압, 전류가 Oscillating하여 부하에 공급되며, 스위치는 영전압 또는 영전류에서 상태를 조작한다. 본 연구에서 사용되는 Tank 타입은 콘덴서에 병렬로드를 가진 Series Resonant Circuit를 이용하는 Soft Switching DC/DC 컨버터이다.
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