MOSFET Boost Chopper

소개글

MOSFET Boost Chopper에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 관련 이론
가. 부스트-쵸퍼(Boost-Chopper)


3. 실험 요약

4. 실험 순서
가. MOSFET 부스트-쵸퍼의 동작
나. 스위칭 제어신호 주파수의 영향관측
다. 입력 대 출력

5. 검토 및 결론

본문내용

듀티사이클을 최소까지 설정해보고 이 회로가 부스트-쵸퍼로 불리는 이유를 설명하시오.
■ 13. 쵸퍼/인버터 제어장치에서, 직류전압계/전류계의 중간메터()에 지시된 전류를 관측하면서 DC SOURCE 1조절단자를 서서히 조절하여 스위칭제어신호의 듀티사이클이 약 90 %와 같아지도록 조정한다.
부하에 흐르는 직류전류의 극성이 스위칭 제어신호의 듀티사이클이 변화함에 따라서 변화하는가?
전력흐름은 어느 방향인가?
■ 14. Power supply에서 전압조절단자를 0 위치로 설정하고, 다음에 주 전원스위치를 O로 한다.
그림 14-4에 보여진 바와 같이 모듈을 수정하시오. 이 그림에서, 직류전압계/전류계의 전압계는 출력에 접속되는 대신에 MOSFET 부스트-쵸퍼의입력에 접속된다. 오실로스코프의 채널-1은 전류 절연기 OUTPUT 대신에 전압 절연기(Voltage Isolator)의 OUTPUT에 연결된다.
■ 15. 오실로스코프의 설정 값을 다음과 같이 한다.
채널-1 감도 2 V/DIV.(DC coupled)
시간축 0.2 mV/DIV
쵸퍼/인버터 제어장치에서, 스위칭 제어신호의 완전한 한 사이클이 오실로스코프 전체화면에 나타나도록 DC SOURCE 2 조절단자를 조절한다. 이것은 스위칭 제어신호의 주기가 대략 2ms로 설정된다. 따라서, MOSFET 부스트-쵸퍼의 동작주파수가 약 500 ㎐로 된다.
쵸퍼/인버터 제어장치에서, 스위칭 제어신호의 듀티사이클이 약 80%와 같도록 DC SOURCE 1조절 단자를 설정한다.
■ 16. Power supply에서, 주 전원스위치는 I(ON)위치로 한다. 그리고 Power supply의 전압조절단자를 20 위치로 천천히 맞춘다.
LINE
VOLTAGE
R1(Ω)
R2(Ω)
L1(H)
E1dc (V)
I1 dc (A)
I2 dc (mA)
e1 (V)
i1(A)
120
400
400
0.2H, 3Adc max
150
2.5
500
300
10
220
1467
1467
0.8H, 1.5Adc max
300
1.5
300
600
5
그림 14-4 MOSFET 부스트-쵸퍼의 동작을 관측하는 데 사용된 회로의 수정
MOSFET 부스트-쵸퍼의 입력에 직류전압()을 측정하고, 기록한다. 직류전압계/전류계에 의해 나타나는 값이다.
= Vdc
다음 식을 이용해서 MOSFET 부스트-쵸퍼의 출력에 나타나야 할 직류전압을 계산하시오.
=÷(1-α)
= Vdc
오실로스코프 화면에 나타난 전압절연기의 출력신호를 이용해서 MOSFET 부스트-쵸퍼 출력에 직류전압을 결정하시오.
(측정값) = Vdc
측정출력전압은 계산된 출력전압과 일치하는가?
나. 스위칭 제어신호 주파수의 영향관측
■ 17. 오실로스코프를 다음의 값으로 설정한다.
채널-1 감도 1 V/DIV.(DC coupled)
시간축 0.2 mV/DIV
저항 부하모듈(Resistive Load Module)에서, 저항 가 다음의 저항값을 갖도록 토글스위치의 설정값을 수정한다.
전원전압
(Vac)
(Ω)
(Ω)
120
171
171
220
629
629
240
286
626
표 14-1 저항에 대한 새로운 값
쵸퍼/인버터 제어장치에서 양방향으로 DC SOURCE 2 조절단자를 돌려 스위칭제어 신호의 주파수를 서서히 변경한다. 그러면서, 직류전압계/전류계와 오실로스코프로 MOSFET 부스트-쵸퍼 출력의 직류전압과 전류를 관측한다.
스위칭 제어신호의 주파수는 MOSFET 부스트-쵸퍼의 전압과 전류에 큰 영향을 미치는가? 기술하시오.
■ 18. 쵸퍼/인버터 제어장치에서, 양방향으로 DC SOURCE 2 조절단자를 돌려 스위칭제어신호의 주파수를 서서히 변경한다. 그러면서, 오실로스코프로 MOSFET 부스트-쵸퍼 출력의 직류 전압파형을 관측한다.
스위칭 제어신호의 주파수는 MOSFET 부스트-쵸퍼의 전압맥동에 큰 영향을 미치는가? 기술하시오.
다. 입력 대 출력
■ 19. 쵸퍼/인버터 제어장치에서 DC SOURCE 2 조절단자를 MAX.위치로 한다.
Power supply의 전압계로 가변직류전원장치가 MOSFET 부스트-쵸퍼에 공급하는 직류전압을 측정하고, 기록한다.
DC 전압계/전류계로 가변 직류 전원장치가 MOSFET 부스트-쵸퍼에 공급하는 전류를 측정하고, 기록한다.
이들 결과를 MOSFET 부스트-쵸퍼에 공급되는 전력()을 계산하는데 이용하시오. 전력의 결과를 기록하시오.
= W
■ 20. MOSFET 부스트-쵸퍼가 부하에 공급하는 직류전류를 직류전압계/전류계로 측정하고 기록한다.
오실로스코프 화면에 나타난 전압파형을 이용해서 MOSFET 부스트-쵸퍼가 부하에 공급하는 전압을 결정하시오.
이들 결과를 이용해서 부하에 공급되는 전력을 계산하고, 결과를 기록하시오.
= W
다음의 식을 이용해서 MOSFET 부스트-쵸퍼의 효율을 계산하시오.
효율 = × 100%
효율 = %
MOSFET 부스트-쵸퍼의 출력은 입력과 거의 같은가?
■ 21. Power supply에서, 전압조절단자를 0 으로 맞추고, 주 전원스위치와 24V 교류 스위치를 O으로 설정한다. Enclosure/Power supply의 로커스위치를 O으로 하고 모든 리드선과 케이블, 프로브를 제거한다.
5. 검토 및 결론
① 스위칭제어신호의 주파수가 MOSFET 부스트-쵸퍼의 출력전압과 전류에 영향을 미치는지를 기술하고, 설명하시오.
스위칭제어신호의 주파수가 증가 또는 감소할 경우 출력전압 또는 전류의 평균값, 즉 DC값은 변하지 않는다. 다만 전류의 경우 리플 폭은 주파수가 증가 할 경우 감소한다.
② MOSFET 부스트-쵸퍼가 직류 12V 전원으로 공급된다. 만약에 듀티사이클이 20 ～ 95 % 사이로 변한다면 이 쵸퍼의 출력전압의 범위는 얼마인가?
③ 어떤 부스트-쵸퍼에서 듀티사이클의 최대값이 제한되어져야 한다. 그 이유는?
부스트 초퍼의 입출력 관계식을 살펴보면 이론적으로는 듀티사이클이 ‘1’에 접근하는 경우 출력전압은 무한대까지 접근한다. 따라서 듀티사이클의 제한장치를 갖추어야 한다.
④ MOSFET 부스트-쵸퍼와 가장 잘 비교될 수 있는 교류전력에서의 변환요소는 무엇인가?
교류 승압 변압기

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