스너버 회로가 적용된 forward 컨버터 개요 및 정상상태 해석

안녕하십니까

전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 입니다 

 

오늘의 주제는

스너버 회로가 적용된 forward 컨버터 개요 및 정상상태 해석

 

1. RCD 스너버 회로 개요

변압기의 경우 인덕턴스와 스위치의 기생 커패시터 성분이 존재합니다.

따라서 스위치 Off 동작시 도선의 인덕턴스로 인하여 고전압 스파이크가 발생하기 떄문에

RCD 스너버 회로는 해당 동작을 방지하기 위해 사용되는 회로입니다.

 

아래 그림은 RCD 스너버 회로가 적용된 Forward 컨버터 입니다.

스너버 회로가 적용된 forward 컨버터 개요 및 정상상태 해석

 

Forward 컨버터의 자화 인덕터의 에너지를 스너버 회로에서 소비하게되며

스위치 Off 시 자화 인덕터 전류 i_M이 흐를수 있는 경로를 제공해줍니다.

스너버회로의 추가로 인하여 전력손실이 증가하게 되지만

간단하게 설계를 진행할 수 있기 때문에 많이 사용되고 있습니다.

2. RCD 스너버 회로가 적용된 Forward 컨버터 정상상태 해석

스너버 회로가 적용된 forward 컨버터 개요 및 정상상태 해석

스너버 회로가 적용된 forward 컨버터 개요 및 정상상태 해석

 

가장 먼저 스위치 S On 구간인 0≤ t < DT 동작 구간입니다.

변압기 1차측 등가전류는 다음과 같으며

 

스위치 전압 및 전류는 아래와 같습니다.

 

자화 인덕터 전압은 스위치 On 동작에 따라 입력전압 값을 가지게 됩니다.

 

따라서, 입력전압이 1차측 변압기에 인가되며

자화 인덕터 전류 i_M이 상승하게 됩니다.

 

2차측에 위치한 인덕터의 전압은 다음과 같으며

 

양의 전압으로 인덕터 전류 i_L이 상승합니다.

스너버 회로가 적용된 forward 컨버터 개요 및 정상상태 해석

 

스너버 회로가 적용된 forward 컨버터 개요 및 정상상태 해석

다음으로는 스위치 Off 상태이며 D₂의 On 상태인 

DT ≤ t < t_M구간입니다.

스위치의 양단 전압과 전류는 다음과 같습니다.

 

자화 인덕터 전압은 스위치 Off 동작에 따라 역전압이 걸리게 되어

 

자화 인덕터 전류 i_M은 하강동작하게 됩니다.

 

2차측 인덕터 또한, 저장된 에너지 방출동작을 수행합니다.

 

따라서, 자화인덕터전류, 2차측 인덕터 전류 모두 하강동작을 확인할 수 있습니다.

 

스너버 회로가 적용된 forward 컨버터 개요 및 정상상태 해석

 

스너버 회로가 적용된 forward 컨버터 개요 및 정상상태 해석

 

마지막 동작구간으로 스위치 Off 동작과 D₂ Off 동작 상태인

t_M≤ t < T 구간입니다.

 

스위치 Off 동작으로 전압, 전류는 이전상태를 유지하고 있습니다.

 

자화 인덕터 전류는 모두 방출되었기 때문에

자화인덕터에는 전압이 인가되지 않고 0전압이 걸리게됩니다.

 

2차측 인덕터 전압은 이전 상태를 유지하며

저장된 에너지 방출동작을 수행합니다.

 

RCD 스너버 회로의 C에 저장된 에너지는 R을 통해 소비되며

자화 인덕터에 저장된 에너지가 모두 방출 되었기 때문에

D₂는 Off 동작하여 C의 에너지를 R을 통해서만 전달될수 있도록

전류패스를 형성시킴을 확인할 수 있습니다.

 

 

지금까지 전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 이었습니다

감사합니다