넓은 입력 범위를 가지는 LLC 공진형 컨버터의 공진 주파수 변경을 통한 효율 개선

Abstract

수명이 짧은 전해 캐패시터 대신 필름 캐패시터를 링크 캐패시터로 가지는 컨버터의 경우, 매우 넓은 입력 전압 범위를 가질 수 밖에 없다. 일반적인 넓은 입력 범위를 가지는 LLC 공진형 컨버터의 경우, 변압기 인덕터 값을 작게 하여 순환 전류가 커지도록 설계될 수 밖에 없고, 이는 LLC 공진형 컨버터의 더 큰 도통 손실 및 더 큰 turn-off 손실을 야기하여 LLC 공진형 컨버터의 변환 효율을 감소시키게 된다. 이를 개선하기 위하여 공진 인덕터에 보조 권선을 감고, 추가 스위치를 이용하여 입력 범위에 따라 공진 주파수를 변경할 수 있는 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 LM값을 키워 정상 상태 시 도통 손실 및 turn-off 손실을 줄여 효율을 개선할 수 있으며, 낮은 입력 시 보조 스위치를 이용, fo변경을 통하여 추가적인 gain을 얻으면서 공진 인덕터의 철손을 줄여 넓은 입력 범위를 커버하면서 높은 변환 효율을 얻을 수 있다. 또한 제안하는 컨버터는 간단한 제어 방법과 낮은 전류 스펙을 가지는 작은 스위치를 사용할 수 있어 전력 밀도 증가를 최소화하면서 높은 효율을 가져갈 수 있다는 장점을 가진다.