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액티브 보조 공진 스너버를 이용한 ZVT-PWM DC-DC 컨버터
박진민,이상현,문상필,서기영 慶南大學校 附設 工業技術硏究所 2003 硏究論文集 Vol.21 No.1
본 논문은 새로운 액티브 스너버 회로를 이용하여 일반적인 영전압 변환 펄스폭 변조에서 흔히 일어나는 장애에 대한 ZVT-PWM 컨버터의 새로운 형태를 제안 하고자 한다. 스너버 회로를 가진 컨버터는 경부하 상태에서도 동작한다. 이러한 컨버터에서의 모든 반도체 소자들은 정밀하거나 또는 영전압 스위칭 그리고 영전류 스위칭 부근에서 온 오프 된다. 주 스위치와 주 다이오드 동작 상태에서 추가의 전압전류 스트레스가 없다. 또한 보조 스위치와 보조 다이오드는 정격동작 조건에서 전압전류를 필요로 한다. 더욱이 이런 컨버터는 구조가 간단하고, 저가이며, 제어가 쉽다. 또한, 스너버 회로를 갖추고 있는 ZVT-PWM 부스터 컨버터는 정밀히 분석할 수 있다. 앞서 말한 오늘날의 컨버터의 동작 원리와 이론상의 분석에서 실용되고 있는 절연 게이터 바이폴라 트랜지스터를 가진 750[W], 80[㎑] PWM 부스터 컨버터에서 그 효과가 입증되었다. 본 연구에서, 액티브 스너버 회로의 설계 과정에서 수용하고 증진시켰다. 부가적으로, 전출력 전력에서 소프트 스위칭 컨버터를 적용하여 실행하여 본 결과, 주 스위치 손실은 하드 스위칭과 비교해서 글 27[%], 그리고 전 회로 손실은 약 36[%] 그리고 또한 전 효율에서 하드 스위칭 경우의 91[%]에서 증가하여 약 97[%] 정도 향상됨을 확인하였다. In this paper, a new active snubber cell that overcomes most of the drawbacks of the normal "Zero Voltage Transition Pulse Width Modulation" (ZVT-PWM) converter is proposed to contrive a new family of ZVT-PWM converter. A converter with the proposed snubber cell can also operate at light load conditions. All of the semiconductor devices in this converter are turned on and off under exact or near Zero Voltage Switching (ZVS) and/or Zero Current Switching (ZCS). No additional voltage and current stresses on the main switch and main diode occur. Also, the auxiliary switch and auxiliary diodes are subjected to voltage and current values at allowable levels. Moreover, the converter has a simple structure, low cost, and ease of control. A ZVT-PWM boost converter equipped with the proposed snubber cell is analyzed in detail. The predicted operation principles and theoretical analysis of the presented converter are verified with a prototype of a 750 [W] and 80[㎑] PWM boost converter with Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT). In this study, a design procedure of the proposed active snubber cell is also presented. Additionally, at full output power in the proposed soft switching converter, the main switch loss is about 27[%] and the total circuit loss is about 36[%] of that in its counterpart hard switching converter, and so the overall efficiency, which is about 91[%] in the hard switching case, increases to about 97[%]