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2019.11.20 Si 파워 디바이스

임계 모드 PFC : 다이오드에 의한 효율 향상의 예

특징을 활용한 어플리케이션 사례

실제 어플리케이션 회로에서는, 다이오드나 트랜지스터를 특성 및 성능의 차이에 따라 구분하여 사용할 필요가 있습니다. 전원 어플리케이션의 경우 이러한 구분의 목적은 주로 효율 향상에 있습니다. 이번에는 PFC (역률 개선)의 예로, 다이오드의 특성 차이에 따른 임계 모드 (BCM) PFC의 효율 개선 예에 대해 설명하겠습니다. PFC에 대해서는 PFC (역률 개선)란? – 원리와 회로 : 싱글 / 인터리브, BCM / CCM편을 참조하여 주십시오.

임계 모드 PFC : LCD TV의 회로 예

하기 회로는, LCD TV의 PFC부로, 싱글 PFC의 임계 모드 (BCM) 제어 방식의 예입니다. PFC 회로의 다이오드 D1은 패스트 리커버리 다이오드 (이하, FRD)를 사용합니다.

이 다이오드에, 순방향 전압 VF가 낮은 타입과 역방향 회복 시간 trr이 빠른 타입을 사용한 경우의 손실 시뮬레이션을 비교하였습니다. 사용한 다이오드 2종류의 주요 사양을 하기 표로 정리하였습니다. VF와 trr 이외의 사양은, 기본적으로 동등합니다.

  RFNL10TJ6S Low VF RFV8TJ6S 고속 trr 단위
VRM 600 600 V
IF 10 8 A
VF 1.25 @IF=8A 3 @IF=8A Vmax
IR 10 10 µA
trr 65 20 ns max

하기는 각각의 시뮬레이션 결과입니다.

중간 부분의 파형은 다이오드의 손실 전력을 나타냅니다. 상단은 코일 전류=다이오드의 IF, 하단은 출력전압=다이오드로의 인가 전압입니다. 다이오드의 손실 전력은 파형을 통해 알 수 있듯이, Low VF의 RFNL10TJ6S가 낮습니다. 평균값은 Low VF 표준 trr의 RFNL10TJ6S가 0.23W, 고속 trr 표준 VF의 RFV08TJ6S가 0.41W입니다. VF의 차이는, 1.25V 대 3V (IF=8A일 때)입니다.

이 결과로, PFC 임계 모드에서는 다이오드의 VF 차이가 손실에 큰 영향을 주고, trr의 영향은 적다는 것을 알 수 있습니다. 이는, 임계 모드의 경우 전류가 “0”에서 피크값까지 흐르므로, 다이오드의 VF가 크면 그만큼 도통 손실이 증가하기 때문입니다.

임계 모드 제어의 PFC는 가능한 VF가 작은 다이오드를 선택함으로써, 회로 효율을 개선할 수 있습니다.

다음에는, 연속 모드 (CCM)에서의 다이오드의 영향에 대해 설명하겠습니다.

키 포인트

・임계 모드 PFC에서는 다이오드의 VF가 손실에 큰 영향을 주고, trr의 영향은 적다.

・임계 모드 제어의 PFC에서는 VF가 작은 다이오드를 선택함으로써 회로 효율 개선이 가능하다.

실리콘 파워 디바이스의 특징을 활용한 어플리케이션 사례