전력전자 설계 벅 컨버터 설계 프로젝트

목차

1. 벅 컨버터 회로의 동작 원리 이해
2. 모드 해석에 의한 인덕터 전류 리플 유도
3. 커패시터 전압리플 유도
4. L,C, 시비율, 동작 주파수 설계
5. Pspice 시뮬레이션 결과 및 분석
6. 초기 설계 결과 보정
7. 결론

본문내용

buck converter는 입력 전압에 대해 출력전압을 낮춰서 사용하기 위한 회로로써 강압형 컨버터, step-down converter라고도 부른다. buck 레귤레이터에 있어서, 평균 출력 전압은 입력 전압보다 작다. 따라서 "buck"이라 칭하며, 이것은 매우 대중적인 레귤레이터이다.

트랜지스터는 제어가 가능한 스위치이며, 다이오드 D은 제어가 불가능한 스위치이다. 그것들은 두 개의 SPST(Single Pole Single Through)양방향 스위치로 동작한다.

벅 레귤레이터는 스위칭 소자가 빠른 주파수로 스위칭하며, LC필터를 거쳐 출력된다. 벅 레귤레이터는 일반 선형 전원회로와는 다르게 다이오드가 연결되어 있으며, 다이오드는 스위치 소자가 빠르게 on/off되었을 때 인덕터에 의해 발생되는 관성 전류가 빠져나갈 수 있게 해주는 역할을 한다. 빠른 주파수로 동작하기 때문에 쇼트키 다이오드(schottky diode)나 Fast recovery diode를 사용한다.

벅 레귤레이터의 회로 동작은 두 개의 Mode로 나눌 수 있는데, 스위칭 소자가 ON일 때의 Mode1과 스위칭 소자가 OFF일 때의 Mode2로 나뉜다. 벅 레귤레이터의 동작 원리를 살펴보면 스위칭 소자가 ON상태 일 때(Mode1)는 전류가 흐르게 되는데 LC필터에 의해 고주파 부분은 GND로 빠져 나가고 저주파 부분만 통과하게 됩니다. 스위칭 소자가 OFF 상태(Mode2)가 될 때에는 LC필터에 의해 전류가 더디게 감소한다. 결과적으로 약간의 전류 리플은 존재하겠지만, 구형파를 DC 전압이 나올 수 있게 해주는 동작을 한다.

출력 전압
출력 파형을 확대해 보면, 출력 전압은 약 30.764V임을 알 수 있고, 이때의 출력 리플 전압을 구해보면 283.7mV이다. 설계 시 출력 리플 전압의 실효치인 100mV보다 리플 전압을 작게 만들기 위해 설정했던 파라미터값인 콘덴서의 용량은 이다.

참고 자료

없음