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2020.11.25 AC/DC

트랜스 T1의 설계 -제1장-

SiC-MOSFET를 사용한 절연형 의사 공진 (Quasi-Resonant) 컨버터의 설계 사례

이제 회로 정수 등을 산출하여 구체적인 설계 단계에 들어가겠습니다. 먼저 트랜스 T1의 설계입니다. 산출 방법은 하기와 같습니다. 이는 「절연형 플라이백 컨버터 회로 설계 : 트랜스 설계 (수치 산출)」 편과 거의 동일한 개념이므로, 참조하여 주십시오.

  • ①플라이백 전압 VOR의 설정
  • ②1차측 권선 인덕턴스 Lp, 1차측 최대 전류 Ippk의 산출
  • ③트랜스 사이즈 결정
  • ④1차측 권선수 Np의 산출
  • ⑤2차측 권선수 Ns의 산출
  • ⑥VCC 권선수 Nd의 산출

트랜스 설계를 위해 도출해야 하는 파라미터는 「코어 사이즈」, 「Lp의 인덕턴스」, 「Np / Ns / Nd의 권선」입니다.

또한, T1에 부여되는 조건은 출력 24V 1A, VIN (DC)=300V~900V입니다.

필요에 따라 「설계 사례 회로」 편에 게재된 회로도를 참조하여 주십시오.

①플라이백 전압 VOR의 설정

플라이백 전압 VOR은 VO (2차측 Vout + 2차측 다이오드 DN1의 VF)에 트랜스 권선비 Np : Ns를 곱한 값입니다. VOR을 결정하여, 권선비 Np : Ns 및 Duty 비를 구합니다. 하기는 기본식과 예를 나타낸 것입니다. (회로도에는 DN1의 기재가 누락되어 있지만, T1의 2차측에 접속되어 있는 2개의 다이오드가 DN1입니다.)

VOR은, MOSFET의 손실 등을 고려하여 Duty가 0.5 이하가 되도록 설정하여 주십시오. 오른쪽 그래프는 MOSFET의 Vds 파형입니다.

②1차측 권선 인덕턴스 Lp, 1차측 최대 전류 Ippk의 산출

최저 입력 시 (VIN=300V), 최대 부하 시의 최저 발진 주파수 fsw를 결정하여, 1차 권선 인덕턴스 Lp와 1차측의 최대 전류 Ippk를 구합니다.
최저 입력 시 (VIN=300V)의 최저 발진 주파수 fsw=92kHz로 합니다. 기타 파라미터는 하기와 같이 설정합니다.

  • ・Po=24V×1A=24W에서, 과부하 보호 등을 고려하여,
     Po (max)=30W (디레이팅 : 0.8)
  • ・트랜스 변환 효율 η=85%
  • ・공진용 콘덴서 용량 Cv=100pF

③트랜스 코어 사이즈 결정

Po (max)=30W에서 마진을 조금 추가하여 트랜스의 코어 사이즈는 EFD30을 선택합니다. 하기 표는 출력전력 Po에 대해 적절한 코어 사이즈의 기준입니다. 상세 내용은 트랜스 메이커 등에 확인하여 주십시오.

이것으로 필요한 「코어 사이즈」, 「Lp의 인덕턴스」가 결정되었습니다. 「Np / Ns / Nd의 권선」은 다음 편에서 산출하겠습니다.

트랜스 설계에 필요한 파라미터

트랜스 코어 사이즈 EFD30 (또는 호환품)
Lp (1차측 권선 인덕턴스) 1750µH
Np (1차측 권선수) (다음 편)
Ns (2차측 권선수) (다음 편)
Nd (VCC 권선수) (다음 편)

키 포인트

・트랜스 T1의 코어 사이즈, 1차측 인덕턴스, 각 권선수를 순서대로 계산한다.

・설계편 제1탄의 「절연형 플라이백 컨버터 회로 설계」와 거의 동일한 개념으로 산출할 수 있다.

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