일반기술

소프트스위칭에 의한 고효율 고역률의 AC-DC 승합형 컨버터

최근 반도체 제조기술의 발달로 인하여 전력용 스위치의 고속스위칭을 가능케 하였다. 이에 의해 전력변환기들은 스위칭 주파수를 높임으로써 변환기의 소형화, 경량화, 그리고 저잡음화 등을 달성하였다. 그러나 이들 변환기에 사용된 스위치들은 높은 스위칭 주파수에 의해 스위칭 손실이 크며 많은 스트레스를 받게되어 변환기의 효율을 현저히 감소시킨다. 또한 전력변환기들은 하드 스위칭 동작에 의한 스위치를 보호하기 위해서 스위치 주변에 스너버 회로를 이용하여 보완하지만 출력전류가 증가할 경우 스너버 손실이 크게되어 효율은 더욱 감소된다. 이들을 개선하기위해 본 논문에서는 부분공진의 기법을 전력변환기에 적용시킨 고효율의 전력변환기를 제안한다. 제안된 회로는 부분공진 기법(PRSM : Partial Resonat Switch Method)에 의해 변환기에 사용도니 스위치들의 동작을 소프트 스위칭으로 하여 스위칭 손실이 절감되며, 공진회로부는 부분공진으로 인하여 공진손실 및 공진용 소자들의 스트레스가 감소되므로 제안한 변환기는 고효율로 동작된다. 또한 입력전류 불연속 제어에 의해 입력전압 크기에 비례해서 입력전류가 정현파상으로 되므로 입력역률을 거의 단위역률로 만들 수 있다. 그리고 본 회로의 공진회로부는 구조적으로 일반적인 승합형 컨버터에 사용되는 승압용 인덕터와 스위치 모드 전력변환기에 사용되는 스너버 회로의 스너버 콘덴서를 이용하여 실현된다. 그러므로 제안회로에서 인덕터는 승압과 공진용으로 이용되고 스너버 콘덴서가 공진용 소자로 이용됨으로써 회로구조가 간단하다. 그리고 회로내에 사용된 제어소자들의 적정배치로 인해 소자들은 용량분담이 줄고 듀티율 일정의 스위칭 동작에 의해 제어기법이 간단하다. 또한 스너버 콘덴서는 공진회로부의 동작에 의해서 콘덴서 내에 축적된 에너지를 전원측으로 희생시켜 무손실 스너버 콘덴서(L2SC: Loss Less Snubber Condenser)로 되어 변환기의 효율을 증대시키는 장점이 부여된다.