[전력전자 설계 프로젝트-1 ] 벅컨버터 설계 Buck converter

소개글

[전력전자 설계 프로젝트-1 ] 벅컨버터 설계 Buck converter에 대한 보고서 자료입니다.

목차

●Buck converter circuit 동작 원리 이해

●인덕터 전류 리플유도

●커패시터 전압 리플유도

● L, C, 시비율(k), 동작 주파수 설계

본문내용

보다 작기 때문에 입력전압보다 낮은 전압이 필요할 때 사용한다.
-Circuit
Mode 1 (TR=On)
-입력전류는 증가하며 전류가 인덕터 L,커패시터 C,부하저항 R을 통하여 흐르게 된다.
ⅰ) Mode 1 : Q-ON
여기서 은 Q-ON시간
에 대하여 정리하면
Mode 2 (TR-Off)
-환류다이오드 D는 인덕터에 L에 축적된 인덕터 전류가 커패시터 C와 부하저항 R로 흐르도록 통로를 만들어주어 계속 흐르게 된다.
ⅱ) Mode 2 : Q-OFF
여기서 는 Q-OFF 시간
에 대하여 정리하면
●인덕터 전류 리플유도
위 Mode해석에 의하여 Q의 ON-OFF 주기는
이므로
여기서 (시비율)
인덕터에 흐르는 전류는
이고, 부하의 리플 전류 가 매우 작아 무시할 수 있다면
●커패시터 전압 리플유도
동안 흐르는 평균 커패시터 전류는 이고,
커패시터 전압은
이므로
를 식에 대입하면
∴
∵인덕터 전류가 연속이기 위한조건
만일 이 평균 인덕터 전류이면 인덕터 리플전류 이므로
: 임계 인덕턴스
∵커패시터 전압이 연속이기 위한 조건
만일 가 평균 커패시터 전압이면 커패시터 리플 전압이 가 되므로
: 임계 커패시턴스
● L, C, 시비율(k), 동작 주파수 설계
-입력 DC 12V, V를 출력 4.5V / 2A로 변환하는 벅 컨버터를 설계하시오.
-Specifications
인덕터 전류연속
출력 리플전압 : 20[mV]이하
③입력전압 : 12[V]
④출력전압 : 4.5[V]
⑤출력전류 : 2[A]
-파라미터 k, L, C 값 구하기
ⅰ) 출력전압과 전류에 의해 부하저항을 구하면
ⅱ) → 시비율 k = = 37.5％
ⅲ) 이므로 L에 대하여 정리하면
∴
ⅳ) 이므로 C에 대하여 정리하면
∴
L이 너무 크지 않은 범위 내에서 적당한 f와 를 택하였을 때,
이에 따라 계산된 각 파라미터는 다음과 같다.
f = 50[kHz], = 0.95[A]
∴ = 59.21, = 118.75[μF]
∴ T = = 20[μs], = 7.512[μs]
이상 계산된 파라미터를 이용하여 Pspice를 통하여 Simulation 하였다.
-Simulation 결과
위 출력파형 그래프에서 보면 출력전압 5[V]와 출력전류 2[A]에 미치지 못하며 출력전압의 리플은 20[]가 넘는 것을 확인할 수 있다.
이는 해당소자의 특성이 반영되어 있어 스위칭속도의 지연이나 여러다른 영향에 의하여 이상적인 값과 달리 이와 같은 오차가 발생한다.

키워드

벅컨버터,   설계,   Buck converter,   전력전자 설계 프로젝트,   커패시터 전압 리플유도,   인덕터 전류 리플유도,   벅컨버터 설계