[예비보고서] 2.Switching mode power supply (SMPS)

문서 내 토픽

1. PWM 제어 회로 설계

PWM 칩 UC3845를 이용하여 0V~10V의 출력전압을 제어하고, 스위칭 주파수 12.5kHz를 구현하기 위해 RC 회로를 설계하였습니다. 10nF 커패시터와 8kΩ 저항을 사용하여 실현 가능한 회로를 구성하였습니다.
2. Buck 컨버터 SMPS 설계

PWM 제어 회로의 출력을 이용하여 Buck 컨버터를 구동하였습니다. 입력 전압 5V, 출력 전압 2.5V의 SMPS를 설계하였습니다. Buck 컨버터의 회로 구성은 교재의 그림을 참고하였습니다.
3. Boost 컨버터 SMPS 설계

PWM 제어 회로의 출력을 이용하여 Boost 컨버터를 구동하였습니다. 입력 전압 5V, 출력 전압 10V의 SMPS를 설계하였습니다. Boost 컨버터의 회로 구성은 교재의 그림을 참고하였습니다.

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1. PWM 제어 회로 설계

PWM(Pulse Width Modulation) 제어 회로 설계는 전력 전자 분야에서 매우 중요한 기술입니다. PWM 제어를 통해 전압, 전류, 속도 등을 정밀하게 제어할 수 있으며, 이는 다양한 산업 분야에서 활용됩니다. PWM 제어 회로 설계 시 주요 고려 사항으로는 스위칭 주파수, 듀티 사이클, 전압 및 전류 리플, 효율, 안정성 등이 있습니다. 이를 위해 적절한 토폴로지 선택, 스위칭 소자 선정, 필터 설계, 제어기 설계 등이 필요합니다. 또한 EMI(Electromagnetic Interference) 및 열 관리 등의 문제도 해결해야 합니다. PWM 제어 회로 설계는 전력 전자 분야의 핵심 기술로서 지속적인 연구와 발전이 필요할 것으로 보입니다.
2. Buck 컨버터 SMPS 설계

Buck 컨버터는 SMPS(Switched-Mode Power Supply) 분야에서 가장 널리 사용되는 토폴로지 중 하나입니다. Buck 컨버터는 입력 전압을 낮추어 출력 전압을 생성하는 강압 컨버터로, 높은 효율과 작은 크기, 낮은 비용 등의 장점을 가지고 있습니다. Buck 컨버터 SMPS 설계 시 고려해야 할 주요 사항으로는 스위칭 소자 선정, 인덕터 및 커패시터 설계, 제어기 설계, 열 관리, EMI 대책 등이 있습니다. 또한 부하 변동, 입력 전압 변동 등의 외란에 대한 안정성 확보도 중요합니다. 최근에는 SiC, GaN 등의 Wide Bandgap 소자 적용, 고주파 스위칭, 다상 인터리빙 기술 등이 Buck 컨버터 SMPS 설계 분야에서 활발히 연구되고 있습니다.
3. Boost 컨버터 SMPS 설계

Boost 컨버터는 입력 전압보다 높은 출력 전압을 생성하는 승압 컨버터로, SMPS 분야에서 중요한 토폴로지 중 하나입니다. Boost 컨버터는 전기자동차, 태양광 발전 시스템, 배터리 충전기 등 다양한 응용 분야에서 활용됩니다. Boost 컨버터 SMPS 설계 시 고려해야 할 주요 사항으로는 스위칭 소자 선정, 인덕터 및 커패시터 설계, 제어기 설계, 효율 및 열 관리, EMI 대책 등이 있습니다. 특히 Boost 컨버터는 연속 도통 모드(CCM)와 불연속 도통 모드(DCM)에 따라 설계 방식이 달라지므로, 운전 조건에 맞는 적절한 설계가 필요합니다. 또한 입력 전압 변동, 부하 변동 등의 외란에 대한 안정성 확보도 중요합니다. 최근에는 고효율, 고전력밀도, 고신뢰성 Boost 컨버터 SMPS 설계를 위한 다양한 기술 개발이 진행 중입니다.

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