안녕하십니까
전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 입니다
오늘의 주제는
Full bridge DC-DC converter, 풀브릿지 DCDC 컨버터 PWM제어방식 및 전압, 전류 파형 분석
1. PWM 제어방식
풀브릿지 컨버터의 전압, 전류 파형 분석을 들어가기 앞서
PWM 제어방식에 대해 먼저 살펴보겠습니다.
PWM(Pulse Width Modulated) 제어 방식으로
펄스폭 변조 동작을 통해 스위치 On/Off 제어하는 방식입니다.
이번 풀브릿지 컨버터에 적용된 제어방식은
삼각파와 캐리어를 비교하여 펄스폭을 조절하는 방식의 제어가 적용됩니다.
(a)는 삼각파(Vtri)와 Vcontrol이 존재하며
여기서 Vcontrol을 캐리어(기본파)라고 생각하시면 됩니다.
공부하시는 책에 따라 명칭이 다르니 참고 바랍니다.
따라서 Vtri와 Vcontrol이 만나는 지점마다
(b), (c)의 파형이 다름을 알 수 있습니다.
(b)는 Van의 전압을 나타내며
(c)는 Vbn의 전압을 나타냅니다.
해당 전압은 앞서 살펴본 풀브릿지 컨버터의 회로개요를 살펴보면 쉽게 알 수 있습니다.
2023.09.14 - [전력전자/전력전자기초] - Full bridge DC-DC converter, 풀브릿지 DCDC 컨버터 회로개요
Full bridge DC-DC converter, 풀브릿지 DCDC 컨버터 회로개요
안녕하십니까 전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 입니다 오늘의 주제는 Full bridge DC-DC converter, 풀브릿지 DCDC 컨버터 회로개요 1. Full bridge(풀브릿지) DCDC Converter
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따라서 Vcontrol의 전압값이 그림에 제시된 값보다 낮아지면
해당 그림처럼 표현할 수 있습니다.
기존 Vcontrol 전압보다 낮아진 경우를 빨간색 선으로 표현하였습니다.
Vtri와 Vcontrol이 교차하는 지점이 변화함에 따라
Van, Vbn의 Vd 전압이 인가되는 시간이 변화함을 확인할 수 있습니다.
이러한 제어 방식을 펄스폭 제어방식인 PWM라고 명칭합니다.
2. 양방향 전압 스위칭
다음은 풀브릿지 DCDC 컨버터의 회로 구성 모습입니다.
TA+와 TB-는 세트, TB+와 TA-를 한 세트로 제어를 적용합니다.
즉, TA+와 TB-가 On제어 동작을 할 때 TB+와 TA-는 Off 제어 동작을 수행하고
반대의 경우도 동일하게 스위칭 제어를 적용합니다.
앞서 살펴본 Vtri와 Vcontrol이 만나는 시점 중
Vcontrol > Vtri이며 TA+와 TB- On 하며, TB+와 TA-는 Off
동작을 적용하도록 하겠습니다.
Vcontrol < Vtri 사 반대 동작임을 참고 바랍니다.
1) Vcontrol < Vtri 경우
TA+와 TB-는 Off이며, TB+와 TA-는 On 제어를 수행합니다.
이때 전압들은 다음과 같습니다.
파형 그래프의 아래 두 파형은 전류 파형을 나타냅니다.
소문자 io은 출력전류를 나타내며
대문자 Io은 평균출력전류를 나타냅니다
평균 출력전류의 크기는 점선으로 표현되어 있습니다
출력전류의 크기에 따라 전력전달이 다르게 이루어지는 것을 알 수 있습니다.
io > 0 조건에서는 부하에서 입력으로 전력전달이 이루어지며
io < 0 조건에서는 입력에서 부하로 전력전달이 이루어집니다.
2) Vcontrol > Vtri 경우
TA+와 TB-는 On 제어를 수행하며, TB+와 TA-는 Off 제어를 수행합니다.
이때 전압들은 다음과 같습니다.
출력전류의 크기에 따라 전력전달이 다르게 이루어지는 것을 알 수 있습니다.
io > 0 조건에서는 입력에서 부하로 전력전달이 이루어지며
io < 0 조건에서는 부하에서 입력으로 전력전달이 이루어집니다.
3) 평균 출력 전압
삼각파 Vtri로부터 수식을 정리하면 다음과 같습니다.
t = t1조건일 때
Vtri = Vcontrol 이 되며
이때 t1은 다음과 같습니다.
TA+와 TB-는 On 제어를 수행하며, TB+와 TA-는 Off 제어하는 조건에서
Ton은 아래 수식과 같습니다.
듀티는 전체 주기에 대해 스위치의 On 시간이므로
듀티 (D1)의 값을 정리하면
해당 수식들을 이용하여
평균출력전압을 도출하면 다음과 같습니다.
지금까지 전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 이었습니다
감사합니다
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