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디지털 제어기를 이용한 Flyback converter 관한 연구
The study on Flyback converter Using digital controller 원문보기

전력전자학회 2008년도 하계학술대회 논문집, 2008 June 30, 2008년, pp.43 - 45  

강건일 (전남대학교 전기공학과) ,  이정운 (전남대학교 전기공학과) ,  양승학 (호남대학교 전기공학과) ,  임영철 (전남대학교 전기공학과)

초록
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컨버터의 제어는 보통 아날로그 제어기를 기반으로 한다. 전용 아날로그 상용 IC들로 복잡한 회로의 장점을 극복하고 있고 이로 인해 기본성능을 수행하고 저가격화와 사용상의 편의를 얻을 수 있다. 그러나 이러한 장점은 디지털 제어기의 성능 개선과 가격의 하락으로 전용의 IC에 필적하는 파워 컨버터의 응용을 가능하게 만들었다. DC-DC 컨버터 내부 파라미터에 대한 모니터링이 가능하며, 아날로그 제어방식에서는 처음의 사양에 의해 고정된 출력전압을 얻었지만 디지털 제어 방식에서는 PC와 DC-DC 컨버터간 통신을 통하여 사용자가 원하는 임의의 전압을 얻어낼 수 있고 원격제어가 가능하다. 본 논문에서는 이와 같은 디지털 제어기의 장점과 실용성을 제시하고자 소신호 모델식을 기반으로 하여 디지털 모드 제어기를 설계하고, 이를 구현하기 위해 원칩 마이크로컨트롤러인 microchip사의 dsPIC30F2020을 사용하였다. 마이크로컨트롤러를 이용한 DC-DC 컨버터의 실용성을 검토하였다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • MCU 내부에 있는 10비트 AD 컨버터의 입력은 0[V]에서 5[V]까지이므로 AD 컨버터를 보호하기 위해 컨버터의 최대 출력을 저항 분배를 통하여 연결하고, 비정상적인 동작에서 의한 AD 컨버터 보호를 위해 제너 다이오드와 클램프 회로를 이용 하여 2차 보호를 구성하였다.
  • 본 연구에서는 디지털 제어기를 이용하여 전원장치의 시스템 제어기와 PC와의 통신을 실시하였으면 PC상에서 내부의 파라미터를 관찰 하였고, 출력전압 레퍼런스로 사용되는 변수의 값을 임의 변경하여 실제 출력전압을 변경시켰다.
  • 이로써 디지털 제어기를 구현하였으며, 이에 대한 실용 가능 성을 확인하였다.
  • 컨버터는 기본적인 구조를 따랐으며, 스위칭 노이즈를 줄이기 위한 스너버 회로만을 추가하였다. 컨버터의 1차측과 2차측을 절연하기 위해 스위치 Driver를 포토커플러를 사용하여 입력과 출력을 절연하였다.

대상 데이터

  • 본 연구에서는 절연형 컨버터 중 Flyback 컨버터를 사용하였으며 용 전원 220[Vac]를 정류한 전압으로부터 DC 0[V]에서 DC 12[V]까지의 가변 출력을 가지고 최대 출력 전류 2[A], 스위칭 주파수 65[Khz]의 사양으로 선정하였다. 디지털 제어기는 Microchip사의 dsPIC30F2020을 사용하여 구성하였다.
  • 본 연구에서 사용한 플라이백 컨버터는 상용 전원 220[Vac] 를 정류한 전압으로부터 기본적으로 DC12[V]를 출력으로 하여, Emulator에서 원격으로 3V에서 12[V]까지의 다양한 출력할 수 있으며, 출력 전류는 최대 2[A]까지 선정하였다. 스위칭 주파수는 65[Khz]를 시용하였으며, 2[us]마다 출력 전압을 샘플링 하여 PWM의 Duty를 갱신하게 된다.
  • 본 연구에서는 절연형 컨버터 중 Flyback 컨버터를 사용하였으며 용 전원 220[Vac]를 정류한 전압으로부터 DC 0[V]에서 DC 12[V]까지의 가변 출력을 가지고 최대 출력 전류 2[A], 스위칭 주파수 65[Khz]의 사양으로 선정하였다. 디지털 제어기는 Microchip사의 dsPIC30F2020을 사용하여 구성하였다.
  • 출력전압을 계측하고 PWM을 제어하는 디지털 제어기의 핵심부분으로는 Microchip사의 dsPIC30F2020을 사용하였다. dsPIC30F2020은 고속의 16비트구조를 가지고 있으며, 내부에 12Kbyte 의 플래시 롬과 512 Byte의 RAM을 가지고 있으며 또한 10비트 분해능의 AD 컨버터 8채널이 내장되어있으며, Power Supply PWM Module을 가지고 있다.
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