평면 트랜스포머를 적용한 1차 측 제어 Flyback 컨버터에 관한 연구

Abstract

최근 소형화 추세에 있는 핸드폰, 컴퓨터 및 노트북 등에는 내부 전원장치의 고집적화 및 고효율화를 통한 소형화 기술에 대한 요구가 증가하고 있다. 이를 구현하기 위해서는 전원장치의 크기에 큰 비중을 차지하는 트랜스포머의 소형화가 필수적이다. 트랜스포머의 소형화는 스위칭 주파수를 증가시킴으로써 가능하지만, 소형화에 따른 방열 면적이 감소하여 손실이 증가한다. 반면, 넓은 유효 단면적을 가진 평면 코어와 평평하고 넓은 도체를 이용한 평면 트랜스포머는 고밀도화와 고효율화를 동시에 이룰 수 있다는 장점이 있다. 또한, 다층 PCB의 평면 코어를 사용하면 기존의 권선형 방식과 비교하여 체적에 대한 표면의 비가 현저히 개선되어 높은 출력 전력밀도를 가지므로 트랜스포머의 높이를 낮출 수 있어 소형화에 유리하다. 따라서 본 논문에서는 1차 측 제어 플라이백 컨버터에 평면 트랜스포머 적용을 제안하였고, 설계 및 제작을 통해 일반 트랜스포머와 비교하여 평면 트랜스포머의 장점을 확인하였다. 제작한 평면 트랜스포머를 24W 1차 측 제어 플라이백 컨버터에 적용하여 실험을 진행하였다. 그 걸과 일반 트랜스포머 적용대비 전력밀도 28.4%, 효율 2% 상승하여 50.75W/in3의 고 전력밀도와 86.19%의 고효율을 달성하였으며, 17.4mW의 낮은 대기전력을 실현하였다.