[전력전자 설계 프로젝트-2 ] 부스트컨버터 설계 Boost converter

소개글

[전력전자 설계 프로젝트-2 ] 부스트컨버터 설계 Boost converter에 대한 보고서 자료입니다.

목차

●Boost converter circuit 동작 원리 이해

●인덕터 전류 리플유도

●커패시터 전압 리플유도

● L, C, 시비율(k), 동작 주파수 설계

본문내용

전력전자 설계 프로젝트-2
Boost converter
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●Boost converter circuit 동작 원리 이해
-boost 레귤레이터는 buck 레귤레이터와 반대로 입력전압보다 높은 출력전압이 필요할 때 사용한다.
-Circuit
Mode 1 (TR=On)
-인덕터 L에 전류가 흐르며 에너지가 축적된다.
부하측 저항 R에는 커패시터 C에 축적된 에너지가 소비되고 다이오드D는 커패시터 C의 전하가 TR로 흐르는 것을 차단하는 역할을 한다.
ⅰ) Mode 1 : Q-ON ()
여기서 은 Q-ON시간
에 대하여 정리하면
Mode 2 (TR-Off)
-입력전압 Vi에 인덕터 L에 축적된 에너지가 더해져서 다이오드 D를 지나는 전압은 Vi+VL값이 되어 인덕터에 축적된 에너지 전압 만큼 높아지게 된다.
ⅱ) Mode 2 : Q-OFF
여기서 는 Q-OFF 시간
에 대하여 정리하면
●인덕터 전류 리플유도
위 Mode해석에 의하여 Q의 ON-OFF 주기는
●커패시터 전압 리플유도
트랜지스터가 도통 상태일 때, 커패시터는 t=t1 동안 부하 전류
를 공급한다. 시간 t1 동안의 평균 커패시터 전류는 Ic=Io 이고
커패시터의 피크 대 피크 리플 전압은
①
가 되고, t1 값을 대입하기 위해 인덕터 양단의 전압은 한 주기 동안 0이 된다는 정의를 통해 식을 유도하면
…②
식 ②를 ①에 대입하면,
● L, C, 시비율(k), 동작 주파수 설계
-입력 DC 5V, V를 출력 7V / 0.5A로 변환하는 부스트 컨버터를 설계하시오.
-Specifications
인덕터 전류연속
출력 리플전압 : 50[mV]
③입력전압 : 5[V]
④출력전압 : 7[V]
⑤출력전류 : 0.5[A]
-파라미터 k, L, C 값 구하기
적당한 값과 주파수 f값을 정하였다.
ⅰ) 출력전압과 전류에 의해 부하저항을 구하면
ⅱ) 시비율
ⅲ) L에 대하여 정리하면
ⅳ) C에 대하여 정리하면
이상 계산된 파라미터를 이용하여 Pspice를 통하여 Simulation 하였다.
-Simulation 결과
수렴하는 출력전압=6.2V , 출력전류= 0.45A ,
= 45.5mV
-이론값으로 설정했던 값으로 결과값이 목표값에 미치지 못한다. 이는 Pspice 소자의 특성에 의한 것으로 보인다
결과 값이 목표값 7V/0.5A에 미치지 못하므로 시비율을 달리 해보았다.
k=0.32 일 때 simulation
k=0.35 일 때 simulation
k=0.37 일 때 simulation
시비율 37%일 때 가장 근접하므로 최종회로를 구성하였다.
L = 94.75uH , C = 60.64uF , 시비율 = 37% , 동작주파수 50kHz 로 최종회로를 설계하였다. 소자의 특성으로 인해 처음 설계한 값으로는 오차가 생겨 시비율(k)을 높여 원하는 출력전압을 얻었고 , 커패시터값을 높게 하여 리플전압을 줄였다.마지막으로 전류는 이득과 C값과는 무관하다는 것을 알 수 있었다.

키워드

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