전류 증배 정류회로를 사용한 능동 클램프 포워드 컨버터의 영전압 스위칭에 대한 분석과 설계

Abstract

디지털 부하의 폭발적인 수요 증가로 인해 높은 효율의 전원공급 장치가 요구된다. 디지털 부하들의 주된 동작 영역은 경부하 영역이므로 이런 장비에 전원을 공급하는 장치는 경부하 효율이 매우 중요하다. 경부하 효율 감소의 주된 원인은 스위칭 손실이다. 이것을 개선하기 위해 본 논문에서는 전류 증배 정류회로가 사용된 능동 클램프 포워드 컨버터의 영전압 스위칭 조건을 분석하고 그에 합당한 설계 가이드라인을 제시한다. 일반적인 능동 클램프 포워드 컨버터는 작은 자화 인덕터를 사용하여 영전압 스위칭을 얻는데 이는 1차단의 도통손실을 증가시키는 단점이 존재한다. 반면 전류 증배 정류회로가 사용된 이 회로는 경부하 상황에서 영전압 스위칭을 얻기 위해 부족한 에너지를 2차단 출력 인덕터에 흐르는 전류로부터 충당 받아 영전압 스위칭을 수행함으로써 경부하 효율을 개선한다. 본 회로의 영전압 스위칭의 과정을 설명하기 위해 그 조건을 분석하고 또한 전류 증배 정류회로를 사용했을 경우 발생하는 전류 불균형 현상의 원인을 파악하기 위해 정상상태 분석을 수행하여 이 현상이 영전압 스위칭에 어떤 영향을 주는지 확인한다. 본 논문의 타당성을 검증하기 위해 모의 실험과 240 W급 프로토타입 실험을 통해 개선된 영전압 스위칭을 확인하고 비교군 회로로 사용된 일반적인 능동 클램프 포워드 컨버터와 비대칭 하프브리지 컨버터와의 효율 비교를 통해 효율이 개선됨을 보인다.