초록 ▼

스위칭 방식의 전원 장치는 변환 효율이 높고 소형으로 되는 이점에 의해 최근 산업용으로 그 수요가 급증하고 있다. 그러나, 이 방식은 전력 제어소자 및 스위칭 트랜스포머의 전기적 특성상 변환 전력 용량이나 스위칭 주파수가 증가하고 제어 소자의 스위칭 손실이 증가하여 효율이 감소되는 단점을 갖는다. 또한 스위칭시의 스트레스에 의해 제어 회로 소자에 과도한 전압이나 전류가 발생하여 불요 전파가 증가하거나 회로 소자를 파괴하며 성능이나 신뢰도가 저하한다. 이러한, 문제는 대부분 스위칭용 트랜스포머의 전기적 특성에 기인하는 것으로,변환 회

스위칭 방식의 전원 장치는 변환 효율이 높고 소형으로 되는 이점에 의해 최근 산업용으로 그 수요가 급증하고 있다. 그러나, 이 방식은 전력 제어소자 및 스위칭 트랜스포머의 전기적 특성상 변환 전력 용량이나 스위칭 주파수가 증가하고 제어 소자의 스위칭 손실이 증가하여 효율이 감소되는 단점을 갖는다. 또한 스위칭시의 스트레스에 의해 제어 회로 소자에 과도한 전압이나 전류가 발생하여 불요 전파가 증가하거나 회로 소자를 파괴하며 성능이나 신뢰도가 저하한다. 이러한, 문제는 대부분 스위칭용 트랜스포머의 전기적 특성에 기인하는 것으로,변환 회로 방식은 물론 트랜스포머의 페라이트 코어 재질에 따른 전기적 특성과 권선법 등이 중요한 관련 요소가 된다. 이와같은 관점에서 본 연구는 기존으로 사용되는 스위칭 전원의 제어 방식을 토포로지(Topology)를 이용하여 해석하고,고주파 특성에 대한 전기적 현상을 연구함으로서 스위칭 전원에서의 효율 저하 요인을 발견하고 효율 개선을 위한트랜스포머 및 새로운 스위칭 방식의 전원 회로를 개발함을 목적으로 한다. 시제품은 마그네트론 구동 마이크로웨이브 레인지용 전원으로서,전력 용량은 1Kw급 정도의 푸시풀 스위칭 리귤레이터로 하고 스위칭 주파수는 50KHz로 설정하였다.실험에서는 페라이트 코어의 특성을 측정하여 푸쉬풀 컨버터용 트랜스포머를 제작하였으며, 절연 특성과 회로 정수를 측정하였다. 또한,전원 회로를 구성하고 효율 및 EMI를 측정하였다. 결과는 3500Gauss를 갖는 U-U형 페라이트 코어를 사용하고 3분할 권선으로 설계한 트랜스포머에 의해 저항 부하시 약85%이상의 변환 효율을 얻을 수 있었으므로 기존 방식에 비해 약 10% 개선 효과를 얻을 수 있었다. 이상의 연구 결과는 부하 특성의 조건에 따라 새로운 전원 설계의 방식을 제공하고, 스위칭 전원 장치의 대전력화,고주파화 및 고효율화를 실현하는 공진방식 전원의 기반 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼

Based on the comparison and performance evaluation, of commercial products, we have examined the electrical characteristics and parameters to achieve the high switching efficiency. As the pilot sample, switching power supplys of magnetron oven with 1KW/1.5KV push pull switching regulator and 1MHz sw

Based on the comparison and performance evaluation, of commercial products, we have examined the electrical characteristics and parameters to achieve the high switching efficiency. As the pilot sample, switching power supplys of magnetron oven with 1KW/1.5KV push pull switching regulator and 1MHz switching frequency have been utilized.

목차 Contents

• 제 1 장 서 론...29
• 제 1 절 스위칭 전원과 트랜스포머...31
• 제 2 절 스위칭 전원의 기본방식...33
• 제 2 장 토포로지 해석...36
• 제 1 절 컨버터의 기반 토포로지...36
• 제 2 절 Duality 해석...37
• 제 3 절 Bilateral Inversion 해석...48
• 제 3 장 스위칭 방식의 특성...51
• 제 1 절 Buck 계열 컨버터...51
• 제 2 절 Boost 계열 컨버터...56
• 제 3 절 Buck-Boost 계열 컨버터...59
• 제 4 절 Flyback 계열 컨버터...62
• 제 5 절 멀티플 계열 컨버터...64
• 제 4 장 스위칭 전원의 설계...67
• 제 1 절 AC 라인 필터 및 정류 회로...67
• 제 2 절 DC-DC 컨버터...71
• 제 3 절 PWM 제어 회로...80
• 제 5 장 고효율 트랜스포머의 설계...85
• 제 1 절 코일 및 쵸크류...85
• 제 2 절 페라이트 코어...88
• 제 3 절 고압 전원...91
• 제 4 절 고압 트랜스...94
• 제 5 절 안전 규격과 대책...101
• 제 6 장 실험 및 측정...102
• 제 1 절 제작 및 성능 실험...102
• 제 2 절 측정 및 논의...105
• 제 3 절 결과 비교...115
• 제 7 장 기대효과 및 활용방안...119
• 제 1 절 기대효과...119
• 제 2 절 연구결과의 활용도...120
• 제 3 절 향후 추진방향...120
• 제 8 장 결론...120
• 참고문헌...123
• 부록...127