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2019.04.11 전달 함수

슬로프의 전달 함수란? : 전류 모드의 고찰

DC/DC 컨버터 : 각 제어계에 대한 전달 함수의 공통화

슬로프의 전달 함수 중 두번째로, 전류 모드의 전달 함수에 대해 설명하겠습니다.

그림 3

그림 3

전류 모드의 고찰

DC/DC 컨버터의 전류 모드 제어는, 전압 모드 제어와 함께 기본적인 방식입니다. 전압 모드에서는 에러 앰프의 출력전압 Vc를 고정 슬로프 (Slope)파 (삼각파 / 램프파)와 비교함으로써, PWM 신호의 듀티 사이클을 결정하였습니다.

반면에 전류 모드에서는, 고정 램프파에 Current sense gain (Rs) × 코일 (인덕터) 전류 (IL)를 더한 슬로프 파형을 이용하여 제어합니다.

전류 모드의 슬로프 파형 = 고정 램프파 + Current sense gain (Rs) × 코일 전류 (IL)

Current sense gain이란, 코일 전류의 변동에 대해 에러 앰프의 출력이 몇배 변동하는지를 나타낸 정수입니다.

코일 전류는 그림 3과 같이, High-side 스위치 (트랜지스터) ON 시에 검출하여, 그 정보를 이용하는 방법이 일반적입니다. 이러한 방법을 사용할 때의 슬로프 파형을 그림 4로 나타내었습니다.

그림 4

그림 4

「전압 모드」 편의 그림 2와 같이, Vc > Vslope일 때, High-side 스위치를 ON하는 제어를 실행합니다. ON 타이밍에서 코일 전류 IL의 DC 성분과 Rs의 곱에 해당하는 오프셋이 발생하고, 그 때부터 High-side 스위치가 OFF될 때까지 IL의 리플 전류에 의한 슬로프가 생성됩니다. 즉, 전류 모드의 슬로프 파형은 식 3-4의 범위에서 변화합니다.

전류 모드에서는 그림 4 및 식 3-4로 나타낸 슬로프 파형을 이용하여 듀티 사이클을 제어하므로, 듀티 사이클은 에러 앰프의 출력전압 (Vc) – 코일 전류 귀환 (Rs・IL)으로 결정됩니다.

다음 편에서는, 지금까지의 개념을 바탕으로 전압 모드와 비교하고, 전류 모드의 전달 함수를 도출하겠습니다.

키 포인트

・전류 모드의 PWM 생성은 고정 램프 파형과 코일 전류에 의한 슬로프 파형을 이용한다.

・듀티 사이클은 에러 앰프의 출력전압 – 코일 전류 귀환으로 결정된다.

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