플라이백 컨버터

플라이백 컨버터를 더 잘 이해하려면 먼저 벅 부스트 컨버터를 이해해야 합니다. 플라이백 컨버터 회로는 벅 부스트 컨버터에서 파생될 수 있습니다.

벅 부스트 컨버터는 이름에서 알 수 있듯이 DC 전압 입력을 각각 더 높거나 낮은 전압으로 스텝업하거나 스텝다운할 수 있습니다. 벅 부스트 컨버터 회로를 파생하려면 도 1(a)에 도시된 바와 같이 벅 및 부스트 컨버터가 계단식으로 배열됩니다. 현재 소스/싱크는 벅 컨버터의 하중과 부스트 컨버터에 대한 입력으로 사용되어 부스트 컨버터가 입력 전압 극성을 유지하기 위해 뒤집히게 됩니다. 따라서 벅 부스트 컨버터는 역출력 전압 극성을 갖습니다.

도 1(b)에서 볼 수 있듯이, 현재 소스/싱크는 현재 소스 또는 싱크대 역할을 하는 대형 인덕터로 대체될 수 있다. 그러나 "L3"의 중간 전압은 매우 작은 잔물결 전압을 가질 필요가 없기 때문에 "C1"이 더 이상 필요하지 않습니다. 또한 스위치 2는 "L2"와 "L3"에 걸쳐 단락을 일으킬 수 있기 때문에 더 이상 필요하지 않습니다. 따라서 회로는 도 1(c)에 도시된 대로 업데이트됩니다.

또한, 다이오드 1은 인덕터 "L1"에 대한 현재 경로를 제공하기 위해 벅 컨버터에 사용되었지만, "L1"과 "L2"는 중간 단계에서 더 이상 매끄러운 전류가 필요하지 않으므로 제거할 수 있다. 이오드 1은 도 1(d) 및 (e)에 도시된 바와 같이 제거될 수 있다. 하단 측 다이오드 2는 가장 일반적인 벅 부스트 컨버터 회로 구현인 도 1(e)에 도시된 바와 같이 아래쪽 또는 왼쪽으로 이동할 수 있다.

그림 1. 캐스케이드 벅 및 부스트 컨버터에서 벅 부스트 컨버터 회로의 파생

플라이백 컨버터는 입력 과 출력 전압 사이에 전기 적 절연을 제공하여 벅 부스트 컨버터보다 한 단계 더 나아갑니다. 이는 소스 및 부하 측면의 근거를 분리해야 하는 많은 전원 공급 장치 응용 분야에서 필요합니다. 일반적으로 플라이백 컨버터는 최대 200W의 등급에 사용됩니다. 도 2에 표시된 회로도는 플라이백 컨버터가 벅 부스트 컨버터에서 파생되는 방법을 보여줍니다.

스위치가 벅 부스트 컨버터에 켜지면 다이오드가 역편향되고 에너지가 인덕터에 저장됩니다. 스위치가 꺼지면 다이오드가 켜지면 커패시터에서 에너지를 흡수하거나 커패시터를 공급하고 에너지로 로드할 수 있습니다. 이를 통해 스텝다운 및 스텝업 유연성을 제공합니다. 그러나, 인덕터는 도 2(b)에 도시된 바와 같이 출력 측과 전기적 절연을 제공하기 위해 결합된 인덕터 또는 플라이백 변압기로 대체될 수 있다. 상단 쪽에 있는 스위치에는 하이사이드 게이트 드라이버 회로가 필요하며, 이 회로는 보다 정교하고 로우 사이드 회로보다 더 많은 구성 요소가 필요합니다. 따라서 스위치는 단순히 단자 중 하나가 접지되어 도 2 (c)에 도시된 것처럼 간단한 로우 사이드 게이트 드라이버가 필요합니다. 입력 및 출력 전압 극성을 동일한 쪽에 갖기 위해 출력 다이오드는 변압기의 극성과 함께 반전됩니다. 최종 플라이백 컨버터는 도 2(d)에 표시됩니다.

그림 2. 벅 부스트 컨버터 회로에서 플라이백 컨버터 회로의 파생

플라이백 컨버터는 입력 전압을 단계별로 또는 내려갈 수 있는 격리된 벅 부스트 컨버터입니다. 플라이백 결합 된 인덕터 또는 변압기의 회전 비율은 스테핑 위 또는 다운 프로세스에서 보조됩니다. 스위칭 주파수가 높다는 점을 감안할 때 플라이백 변압기 크기는 작고 페릿 코어를 사용합니다. 입력 전압이 _V인이고 출력 전압이 V 출력인_경우, V 출력 전압이 V_출력인 경우(N_{2/N1)D/(1-D)에서}컨버터가 연속 전도 모드에서 작동할 때 0≤D≤100%. 일반적으로 플라이백 컨버터는 플라이백 변압기의 에너지 균형을 유지하기 위해 50% 이상의 듀티 사이클을 작동하지 않습니다.

관계에서 V _{아웃 /V에서}볼 수 있듯이, D 및 1/(1-D)는 곱하고 벅과 부스트 기능을 표시하는 반면 N₂/N₁ 용어는 변압기의 회전 비율의 효과를 보여줍니다. 플라이백 컨버터를 설계하고 구축하는 주요 요인 중에는 1) 플라이백 변압기의 자화 인덕턴스 _Lm, 변압기의 입력 측에 걸쳐 스너버 회로가 있습니다.

플라이백 컨버터는 일반적으로 출력 측이 입력 측에서 아연 도금 절연을 가져야 하는 격리된 전원 공급 장치에 사용됩니다. 이는 게이트 드라이브 회로에 격리된 DC 공급장치가 필요할 수 있는 MOSFET 및 IGBT와 같은 고측 전력 반도체를 구동하는 데 일반적입니다. 플라이백 컨버터는 일반적으로 100kHz 이상의 고스위칭 주파수에서 작동하며 일반적으로 200W를 초과하지 않는 전력 등급을 갖습니다.