포화자심을 이용한 하프브릿지 컨버터의 소프트스위칭에 관한 연구

Abstract

본 논문은 하프브릿지 컨버터와 포화자심으로 구성되는 간단한 회로에 의하여 소프트스위칭이 가능한 새로운 회로방식을 제안한다. 본 방식에서는 컨버터의 출력단자와 병렬로 각형의 자화특성을 갖는 포화인덕터를 결합하여 컨버터의 온시간과 인덕터의 불포화기간을 일치시킨다. 2개의 MOSFET 스위치에는 짧은 데드타임을 설정하여 그 기간에 자심의 포화인덕턴스와 스위치의 기생용량 성분에 의한 공진을 일으켜 소프트스위칭을 실현시킨다. 또한 전원 전압의 변동에 대처하기 위해 반도체와 선형인덕터를 가지고 자심의 동작을 모의한 새로운 실용회로를 제안한다. 본 논문에서는 포화자심의 모델링의 방법을 통하여 소프트스위칭의 원리를 해석하고 1.25kW의 컨버터에 대한 실험에 의해 그 타당성을 확인하였다.

A method of soft switching in the half bridge converter using a small saturable core is presented. For the soft switching, a small dead time of both switch off is made in a pair of MOSFET switch. The saturable core is of rectangular magnetization characteristics and the core flux swings from the minus to the plus saturation during ON time of the switch. The soft switching is realized in dead time by a resonance between the saturating inductance of the core and the stray capacitance of MOSFET. As an extension of this concept, instead of the saturable core, we propose a new soft switching circuit using a linear inductance and two switches, which is especially suitable for regulating the output and also for high frequency switching. A theoretical principle of soft switching presented here was confirmed by experiments on a half bridge converter of 1.25 KW.