자기등가 모델 기반 낮은 오차율 및 설계시간 단축을 위한 고주파 절연형 토폴로지용 변압기 설계기법 연구

Abstract

고주파 절연형 토폴로지는 고효율, 고전력밀도로 설계되어야 하며 특히 입-출력 사이의 절연 및 전압 변환의 역할을 하는 변압기의 부피와 손실을 줄이는 것이 중요하다. 또한 높은 자화 인덕턴스 오차율은 정확한 전압 변환을 할 수 없음을 의미하므로 정확한 자화 인덕턴스 예측은 중요하다. 본 논문에서는 낮은 자화 인덕턴스 오차율을 가지며 설계시간 단축을 위한 고주파 변압기 설계 기법을 제안한다. 제안하는 설계 기법은 정확한 인덕턴스 예측을 위해 코어의 비투자율, 자속의 실제 이동 경로, 프린징 효과를 고려한 자기 등가 모델을 제안하고 설계 시간 단축을 위해 Multi-objective Optimization Algorithm (MOA)를 적용한다. 제안하는 자기 등가 모델의 정확한 인덕턴스 예측을 확인하기 위해 Finite Element Analysis (FEA) 시뮬레이션과 Impedance Analyzer을 통한 실제 측정을 통해 유효성을 검증한다. 마지막으로 500W LLC 공진형 컨버터 실험을 통해 제안하는 설계기법을 통해 제작한 변압기의 유효성을 검증한다.