[논문]LCC 컨버터 기반의 제논 플래시 램프 구동장치를 위한 시머회로 설계

송승호; 조찬기; 박수미; 박현일; 배정수; 장성록; 류홍제

LCC 컨버터 기반의 제논 플래시 램프 구동장치를 위한 시머회로 설계
Design of a Simmer Circuit for Xenon Flash Lamp Driver Based on a LCC Converter 원문보기

송승호 (중앙대학교) , 조찬기 (중앙대학교) , 박수미 (중앙대학교) , 박현일 (중앙대학교) , 배정수 (과학기술연합대학원) , 장성록 (한국전기연구원) , 류홍제 (중앙대학교)

This paper describes the design and implementation of a 2.5kW (500V, 5A) simmer circuit that maintains the ionization of xenon gas inside the lamp. The design is based on a LCC resonant converter in continuous conduction mode (CCM) with above resonant frequency to take advantage of high power density from using parasitic elements such as the leakage inductance in a power transformer. In addition, since the converter has current source output characteristics, it is suitable for maintaining ionization of the lamp having the negative resistance load characteristic. To verify this converter design, PSpice modeling was performed. Finally, the developed simmer circuit is verified by a resistive load of rated performance and the Ionization maintenance operation of the xenon flash lamp.

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문제 정의

본 논문에서는 LLC 공진형 컨버터를 사용하여 인쇄전자의 광소결 시스템에 사용되는 제논 플래시 램프가 고압 펄스에 의해 점등 된 후 효율을 증가 시키면서 점등을 유지하기 위한 시머 회로의 설계에 대해 다룬다.^[2], 이를 위해, 시머 회로는 2.
본 논문은 제논 플래시 램프의 점등유지동작을 수행하기 위한 LCC컨버터 기반의 시머 회로의 설계 및 실험을 수행하였다. 요구되는 사양에 따라 LCC 공진형 컨버터 기반의 파워서플라이가 설계 되었으며, Si C소자의 사용을 통한 높은 스위칭 주파수의 사용으로 스너버 커패시터의 크기를 줄였고 별도의 인덕터를 사용하지 않고 변압기의 기생성분으로 공진탱크를 구현하여 전력밀도를 증가 시켰다.

제안 방법

LCC 공진형 컨버터의 설계 변수는 기본설계 후 PSpice 시뮬레이션과 실험을 통하여 보완 및 수정 되었으며, 정격조건의 전압과 전류를 발생시키기 위해 설계된 LCC 공진형 컨버터의 설계 변수를 표1에 정리 하였다.
은 설계된 LCC 컨버터의 회로를 나타낸다. 단상 220V 정류기를 통하여 입력전원이 공급되며, 연속 도전모드로 동작하는 풀브릿지 직렬 부하 공진형 컨버터를 기반으로 LCC 공진형 컨버터를 구성하였다.
5 kW(500 V, 5 A)사양으로 설계 되었으며, Si C소자를 이용한 고주파 스위칭 동작으로 출력 리플의 저감 및 변압기 컴포넌트의 기생 성분 사용을 통해 출력 밀도를 향상 시켰다. 설계된 시머 회로는 정격용량의 저항 부하 및 제논 플래시 램프 점등 유지 동작실험을 통해 검증하였다.
요구되는 사양에 따라 LCC 공진형 컨버터 기반의 파워서플라이가 설계 되었으며, Si C소자의 사용을 통한 높은 스위칭 주파수의 사용으로 스너버 커패시터의 크기를 줄였고 별도의 인덕터를 사용하지 않고 변압기의 기생성분으로 공진탱크를 구현하여 전력밀도를 증가 시켰다. 설계된 컨버터는 램프의 초기 점등을 위한 트리거 회로와 함께 제논 플래시 램프 구동장치를 구성하여 수행한 램프 점등실험을 통해 효과를 검증하였다.
본 논문은 제논 플래시 램프의 점등유지동작을 수행하기 위한 LCC컨버터 기반의 시머 회로의 설계 및 실험을 수행하였다. 요구되는 사양에 따라 LCC 공진형 컨버터 기반의 파워서플라이가 설계 되었으며, Si C소자의 사용을 통한 높은 스위칭 주파수의 사용으로 스너버 커패시터의 크기를 줄였고 별도의 인덕터를 사용하지 않고 변압기의 기생성분으로 공진탱크를 구현하여 전력밀도를 증가 시켰다. 설계된 컨버터는 램프의 초기 점등을 위한 트리거 회로와 함께 제논 플래시 램프 구동장치를 구성하여 수행한 램프 점등실험을 통해 효과를 검증하였다.

성능/효과

[2], 이를 위해, 시머 회로는 2.5 kW(500 V, 5 A)사양으로 설계 되었으며, Si C소자를 이용한 고주파 스위칭 동작으로 출력 리플의 저감 및 변압기 컴포넌트의 기생 성분 사용을 통해 출력 밀도를 향상 시켰다. 설계된 시머 회로는 정격용량의 저항 부하 및 제논 플래시 램프 점등 유지 동작실험을 통해 검증하였다.
는 제논 플래시 램프 점등장치와 함께 램프의 점등유지동작 실험을 수행한 파형이다. 고압 펄스로 인해 램프가 이온화 되며 낮은 전류와 전압(195 V, 1 A)으로 점등유지 동작하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 전류원 특성을 갖는 LCC 공진형 컨버터 기반의 시머 회로의 효과적인 동작을 실험적으로 확인되었다.
고압 펄스로 인해 램프가 이온화 되며 낮은 전류와 전압(195 V, 1 A)으로 점등유지 동작하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 전류원 특성을 갖는 LCC 공진형 컨버터 기반의 시머 회로의 효과적인 동작을 실험적으로 확인되었다.

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