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고전압 변환비의 극성 반전형 DC/ DC 컨버터
Polarity Inversion DC/ DC Converter With High Voltage Step-up Ratio 원문보기

전력전자학회 2008년도 하계학술대회 논문집, 2008 June 30, 2008년, pp.490 - 492  

정용준 (국민대학교 전력전자 연구소) ,  이재광 (국민대학교 전력전자 연구소) ,  한상규 (국민대학교 전력전자 연구소) ,  홍성수 (국민대학교 전력전자 연구소) ,  정동열 (국민대학교 전력전자 연구소) ,  김진욱 (삼성전기 (주) P&M 사업부) ,  이효범 (삼성전기 (주) P&M 사업부) ,  노정욱 (국민대학교 전력전자 연구소)

초록
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고압 전원 장치(High Voltage Power Supply)는 근래에 와서 산업전반에 응용이 매우 광범위하게 확산되고 있고 고전압 장치가 필수적으로 이용 되어야 하는 분야가 점차 확산되고 있다. 응용분야로는 신소재 개발과 플라즈마 응용을 위한 공업용과 민생용, 의료기기용, 군사용, 또한 프린터에 이르기까지 다양하게 있다. 가정이나 사무실에서 쉽게 접할 수 있는 IT장비인 프린터인 경우에도 전원 공급 장치의 측면에서는 화상형성에 있어 가장 필수적인 안정적이고 다기능을 가지는 고압 전원장치를 적용하고 있고, 수요 또한 증가하고 있다. 본 논문은 낮은 입력 DC전압에서 높은 음의 DC전압을 출력하는 높은 전환 비의 극성 반전 형 DC/DC 전력 변환 회로에 관한 것으로써, 하나의 스위치, 하나의 인덕터, 그리고 다수개의 캐패시터와 다이오드로 구성된다. 기존의 극성 반전 형 DC/DC 컨버터 회로와 비교하여, 고압 변환 트랜스포머 대신에 인덕터를 사용할 수 있어, 자기 소자의 부피 및 크기는 물론 원가저감이 가능하다. 또한 반도체 소자의 Voltage Stress가 감소된다. 제안된 회로의 원리를 분석하고, 종래의 고압 전원장치와 비교함으로써 장점을 알아본 후, 동작원리에 대한 타당성을 Simulation 및 실험을 통하여 검증한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 소자 Stress가 감소되고, 입출력 전압 변환 비가 크고 안정적인 Topology의 특성을 갖는 새로운 트랜스포 머가 없는 고전압용 승압 형 회로를 제안한다. 제안된 회로에서는 Transformer를 사용하지 않고 Transformer 대신 Magnetic소자로 Inductor가 사용된다.
  • 고전압 설계 시 소자 stress가 감소되고, 입출력 전압비가 크고 안정적인 topology의 특성을 갖는 새로운 높은 전압 변환비의 극성 반전형 DC/DC 전력 변환 회로를 제안하여. 소형화와 저가격화 할 수 있는 방법을 중점적으로 연구하였다. 본 논문에서 제안한 극성 반전형 DC/DC 전력 변환 회로의 N-Level 의 CCM/DCM 회로 구성 및 동작원리를 각 모드별로 설명하였으며, 입출력 변환 비를 수학적으로 분석하였다.

가설 설정

  • 기존 회로의 경우 제안된 회로와 비교하여(그림 2.5(b)) 다이오드 4개만큼 소자 수가 적다. 주목할 것은 제안된 회로의 경우 소자 수는 많아지지만, 내압이 낮은 싼 소자들로서 회로를 구성할 수 있어서 궁극적으로 전체 전원 장치의 원가는 감소할 수 있다는 점이다.
  • 5(a)는 3배 전압 체배기를 사용한 플라이백 컨버터 회로도이다. 여기서, 트랜스포머의 권선비는 1로 가정한다. 기존 회로의 경우 제안된 회로와 비교하여(그림 2.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
극성 반전형 DC/DC converter회로의 구조는? 그림 1은 종래의 고압 전원 장치를 위한 극성 반전형 DC/DC converter회로를 나타낸다. 종래의 회로는 반도체 Switch 하나와 고압 변환 Transformer 하나에 다수의 Diode와 Capacitor로 전력 단이 구성되어 있으며, 이른바 플라이백 컨버터[1]의 회로 구조에 전압 체배기(Voltage Multiplier) 회로[2]를 적용한 구조이다.
전압 체배기 회로를 적용한 플라이백 컨버터 방식의 단점은? 전압 체배기(Voltage Multiplier) 회로[2]를 적용한 플라이백 컨버터 방식은 비교적 적은 소자 수로 구성되고 회로 구조가 간단하여, 수 W 급의 낮은 전력 용량의 고압 전원 장치에 널리 사용되고 있다. 하지만, 고압 Transformer를 사용함으로써 Magnetic 소자의 부피 및 크기가 커지게 되고, 전압 체배기를 구성하는 Diode와 Capacitor의 전압 스트레스가 커져, 고 내압의 소자를 적용해야 하므로, 고압 전원 장치의 소형화와 경량화, 그리고 원가 저감에 장애 요소가 된다.
저압 체배기 회로를 적용한 플라이백 컨버터 방식의 장점은? 전압 체배기(Voltage Multiplier) 회로[2]를 적용한 플라이백 컨버터 방식은 비교적 적은 소자 수로 구성되고 회로 구조가 간단하여, 수 W 급의 낮은 전력 용량의 고압 전원 장치에 널리 사용되고 있다. 하지만, 고압 Transformer를 사용함으로써 Magnetic 소자의 부피 및 크기가 커지게 되고, 전압 체배기를 구성하는 Diode와 Capacitor의 전압 스트레스가 커져, 고 내압의 소자를 적용해야 하므로, 고압 전원 장치의 소형화와 경량화, 그리고 원가 저감에 장애 요소가 된다.
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