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2021.07.14 시뮬레이션

PFC 회로 : 인덕턴스 조정

PFC 회로의 최적화

PFC 회로 : 인덕턴스 조정

PFC 회로의 여러 조건을 변경할 때, 인덕터 전류의 리플률 조정이 필요한 경우가 있습니다. 그 일례로서 인덕터의 인덕턴스를 적절한 수치로 조정하는 방법에 대해 설명하겠습니다. 동작 모드는 CCM (전류 연속 모드)을 전제로 하겠습니다.

회로 예

회로는 지난 「Solution Circuit의 PFC 시뮬레이션 회로」 편에서 설명한 Power Device Solution Circuit / AC-DC PFC 일람의 시뮬레이션 회로 「A-4. PFC CCM Vin=200V Iin=2.5A」를 예로 들겠습니다 (그림 3 참조). 회로도는 Web 페이지 일람의 해당 「Schematic Information」 아이콘을 클릭하면 상세 내용을 확인할 수 있습니다. (해당 URL은 여기를 클릭)

본 예에서는 그림 3의 노란색 박스로 표시한 조건을 변경하는 경우, 인덕터 전류의 리플률을 적절한 값으로 하기 위해 인덕터의 인덕턴스를 조정하고, 그 결과를 시뮬레이션을 이용하여 확인합니다.


그림 3 : PFC 시뮬레이션 회로 「A-4. PFC CCM Vin=200V Iin=2.5A」 및 변경 조건

인덕턴스 조정 전의 리플률

그림 4는 조건 변경 후 인덕턴스 조정 전 (디폴트 값 : 1mH)의 인덕터 전류 IL을 시뮬레이션한 결과입니다. 이 상태에서의 피크치는 IL_peak≈3.7A입니다.


그림 4 : 인덕턴스 L 조정 전 (디폴트 값 : 1mH)의 인덕터 전류 IL

입력전류의 피크치는 Iin_peak=√2×Iin≈2.82A이므로, 이를 바탕으로 리플률 M을 계산하면 다음과 같아집니다.

리플률은 30% 미만으로 설정하는 것이 일반적이므로, 이 경우 인덕턴스 L을 조정하여 리플률을 낮추어야 합니다.

인덕턴스 조정

인덕턴스 L은 일반적으로 하기의 식을 통해 구할 수 있습니다.

η=0.95, 리플률 M이 30% (0.3)일 경우, L값을 계산하면 다음과 같아집니다.

계산 결과를 바탕으로 L값을 2mH로 변경하여 다시 시뮬레이션을 실시하면, 그림 5와 같이 인덕터 전류의 피크는 Iin_peak≈3.4A가 됩니다. 따라서, 리플률은 M=(3.4-2.82)/2.82≈20.6%가 되어, 목표치인 30% 미만이 되는 것을 확인할 수 있습니다.


그림 5 : 인덕턴스L을 2mH로 조정하는 경우의 인덕터 전류 IL

키 포인트

・PFC CCM 회로에서 동작 조건을 변경할 때, 인덕턴스 조정을 통해 인덕터 전류의 리플률을 적정화하는 예.

・적정 리플률이 되는 인덕턴스를 산출하고, 시뮬레이션을 실시하여 검증한다.

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