능동 클램프 영전압 스위칭 보조회로와 리셋 권선을 이용한 넓은 입력 전압 범위를 가지는 포워드 컨버터

Abstract

지속적인 인터넷 사용량 증가와 신재생 에너지에 대한 관심으로 많은 인터넷 관련 기업들이 신재생 에너지를 이용한 데이터 센터를 구축∙확장하고 그 효율을 높이는 데에 힘쓰고 있다. 이 신재생 에너지를 활용한 데이터 센터에서 활용되는 DC-DC 컨버터는 신재생 에너지원의 특성으로 인해 넓은 입력 전압 범위에서도 동작이 가능해야 한다는 점, 중부하뿐만 아니라 경부하 동작 시간 또한 많아 경부하 효율 또한 높아야 한다는 점을 만족시켜야 한다. 이에 본 논문에서는 기존에 제어의 단순함과 안정성으로 신뢰받는 포워드 컨버터 토폴로지에 주목하였다. 포워드 컨버터의 단점인 영전압 스위칭 동작 불가와 시비율 범위 제한을 해결하기 위해 변압기 리셋 권선과 능동 클램프 보조회로를 추가하였다. 또한 불연속 전류 모드로 동작 시 자화 인덕턴스 전류의 실효값이 부하에 비례하는 것을 통해 경부하에서 불연속 전류 모드로 동작하게 설계함으로써 경부하 효율을 개선하였다. 본 논문은 위의 내용에 대해 분석하고, 타당성을 검증하기 위해 모의 실험을 진행하였고, 240 W급 프로토타입 컨버터를 제작하여 실험하고 비교군 과의 대조를 통해 영전압 스위칭 동작, 시비율 제한 범위 확장, 경부하 효율 개선을 검증하였다.