SiC SBD 적용한 고효율 Bridgeless PFC 컨버터에 대한 연구

Abstract

본 논문은 Bridgeless PFC Converter의 환류 다이오드를 SiC SBD(Schottky Barrier Diode)로 제안하여 고효율화를 달성하였다. 또한 Bridgeless PFC Converter의 동작원리에 대한 설명을 통해 Bridgeless PFC Converter에서 환류 다이오드의 도통 구간을 나타내어 환류 다이오드의 손실에 따른 시스템 손실의 기여도를 검증하였고, SiC SBD 소자의 물성 및 역 회복 특성에 따른 장점을 설명하였으며 턴 온 손실과 턴 오프 손실을 측정하여 효율을 비교 분석하고, 소자 단품 특성을 확인하기 위한 다이오드의 역회복 파형 분석을 통하여 소자의 역회복 손실을 계산하였다. 소자 특성을 고려한 시뮬레이션 결과 값을 도출해내어 실제 시스템의 파형 분석 및 비교를 통해 그 결과 값을 검증하였다. 소자 특성을 고려하기 위하여 PSIM의 Thermal Module을 사용하여 시뮬레이션을 진행하였으며, 그 결과로 턴온 손실 0.6W, 턴 오프 손실 20.6W로 전체 스위칭 손실은 22.2W로 나타났다. 시작품 실험을 통하여 분석한 결과 턴온 손실 0.608W, 턴 오프 손실 21.62W로 전체 스위칭 손실 22.228W의 결과 값을 도출하였고, 두 결과 값의 비교로 실험 방법의 타당성을 입증하였다. 또한 최대 효율 94.58%의 고효율을 달성하였다.

This paper proposes a flyback diode of bridgeless PFC converter as SiC SBD (Schottky Barrier Diode) to achieve high efficiency. In addition, through the explanation of the operation principle of the bridgeless PFC converter, the conduction section of the freewheel diode is shown in the bridgeless PFC converter to verify the contribution of system loss due to the loss of the freewheel diode. The advantages of the SiC SBD device"s physical properties and the reverse recovery characteristics are explained, and the efficiency is measured by measuring the turn-on and turn-off losses. The loss was calculated. The simulation results were calculated in consideration of device characteristics and verified through the waveform analysis and comparison of the actual system. In order to consider the device characteristics, the simulation was conducted using the thermal module of PSIM. As a result of the prototype test, the turn-on loss was 0.608W and the turn-off loss was 21.62W, resulting in the total switching loss of 22.228W. The comparison of the two results proved the validity of the experimental method. In addition, a high efficiency of 94.58% is achieved.