ZVT-PWM DC-DC 컨버터의 공진 인덕터 전류 비정상 전도 개선에 관한 연구 = A Study on Improving Abnormal Conduction of the Resonant Inductor Current in a ZVT-PWM DC–DC Converter

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 비절연형 PWM DC-DC 컨버터에 적용되는 ZVT(Zero VoltageTransition) Cell의 기생 커패시터로 인하여 발생하는 효율 저하 문제를 다룬다. 기존 ZVT Cell은 메인 스위치의 소프트 스위칭 동작을 통해 스위칭 손실을 저감할 수 있는 장점이 있으나, 기생 커패시터와 공진 인덕터의 상호작용으로 인해 공진 인덕터 전류의 비정상 전도 구간이 발생하며, 이는 불필요한 도통 손실과 발열을 초래하여 효율 향상 효과를 제한한다. 이에 본 논문에서는 기생 커패시터를 고려한 정상상태 해석을 수행하여 비정상 전도 구간의 발생 원인을 규명하고, 손실분 모델링을 통해 공진 인덕턴스 크기에 따른 도통 손실과 스위칭 손실 간의 Trade-off 관계를 정립하였다. 이를 바탕으로 통합 손실이 최소화되는 최적의 공진 인덕턴스 선정 가이드라인을 제시하였다. 또한, 분석된 비정상 공진 전류를 저감하기 위해 기존의 보조 다이오드를 동기 정류 스위치로 대체하는 회로 구조 및 제어 기법을 제안하였다. 제안된 제어 기법은 다이오드 모사 방식을 통해 메인 스위치의 ZVS 동작을 안정적으로 보장하면서 공진 인덕터의 비정상 전도 구간을 감쇄한다. 제안한 기법의 타당성은 2.4kW급 프로토타입 실험을 통해 타당성을 검증한다.

목차 (Table of Contents)

• 목차 ⅰ
• 그림 목차 ⅱ
• 표 목차 ⅲ
• 국문 초록 ⅳ
• 1. 서론 1
• 가. 연구 배경 및 동향 1
• 나. 연구 목적 4
• 다. 논문의 구성 6
• 2. 기생 커패시터를 고려한 정상상태 해석 6
• 가. 동작 원리 10
• 나. 기생 성분으로 인한 문제점 20
• 3. 비정상 공진 전류 저감 방안 21
• 가. 동기 정류 스위치 적용 방안 21
• 나. 공진 인덕턴스 값 선정 방안 28
• 4. 실험 및 결과 33
• 가. 동기 정류 스위치 적용 방안 검증 35
• 나. 공진 인덕턴스 값 선정 방안 검증 37
• 5. 결론 40
• 참고문헌 42
• Abstract(영문초록) 44