트러블 슈팅 ③ : 서지의 영향으로 VDS2가 2차측 MOSFET의 VDS 내압 이상이 되는 경우

트러블 ① 「2차측 MOSFET가 갑자기 OFF되는 경우」, 트러블 ② 「경부하 시 2차측 MOSFET가 공진 동작으로 인해 ON되는 경우」에 이어, 트러블 ③ 「서지의 영향으로 V_DS2가 2차측 MOSFET의 V_DS 내압 이상이 되는 경우」에 대한 대책과 주의점에 대해 설명하겠습니다.

트러블 ③ : 서지의 영향으로 V_DS2가 2차측 MOSFET의 V_DS 내압 이상이 되는 경우

대책

이 트러블 ③의 대책으로는 3가지 정도의 방법이 있습니다. 트러블 ①이나 ②와 마찬가지로 각 대책에는 트레이드 오프 특성에 대한 주의가 필요합니다. 먼저 대책과 주의 사항을 하기 표로 정리하였습니다.

※트러블 ③에 대한 대책이라는 의미로 「대책 ③-n」이라고 표기

●대책 ③-1 : 2차측 MOSFET의 드레인 – 소스 사이에 용량을 삽입한다.

2차측 MOSFET의 드레인 – 소스 사이에 용량, 콘덴서 C_DS2를 삽입함으로써, V_DS2의 오버슈트를 평활화합니다. C_DS2의 참고 정수는 1000pF~6800pF 정도이지만, 대책의 효과를 확인하면서 최적의 용량을 선택합니다. 하기 그림은 회로 상에서 C_DS2의 삽입 부분과 대책 실시 후의 파형을 나타낸 것입니다.

※주의 사항 : 공진이 발생하는 영역 (무부하~경부하)에서, 삽입한 용량으로 인해 효율이 악화되므로 특성 확인이 필요합니다. 오버슈트의 평활화 정도와 효율과의 타협점을 도출해야 합니다.

●대책 ③-2 : 1차측 MOSFET의 게이트 저항치를 크게 한다.

1차측 MOSFET M1의 게이트 저항 R_GATE1의 값을 크게 해서, V_GS1의 상승 시간을 늦춤 (둔화시킴) 으로써 급격한 상승으로 인한 서지를 억제하여, 2차측 V_DS2의 오버슈트를 억제할 수 있습니다. 하기 그림은 회로도에서의 R_GATE1과 대책 실시 후의 효과를 나타낸 파형도입니다. R_GATE1의 값은 10~470Ω 정도 (참고치)입니다.

※주의 사항 : R_GATE1의 값이 커지게 되면 효율이 악화되고, 1차측 MOSFET M1의 발열이 증가할 가능성이 있으므로, 특성 확인이 필요합니다. 오버슈트의 저감과 효율, 발열의 트레이드 오프 관계를 고려하여 조정해야 합니다.

●대책 ③-3 : 트랜스의 권선비 Ns / Np를 작게 한다.

트랜스의 권선비를 작게 함으로써, V_DS2의 진폭을 감쇠시킵니다.

※주의 사항 : V_DS2가 감쇠하는 반면, 1차측 MOSFET의 V_DS1이 커집니다 (대책 실시 후 파형 참조). 따라서, V_DS1이 1차측 MOSFET M1의 V_DS 정격을 초과하지 않도록 트랜스의 권선비를 조정해야 합니다.
발생 가능성이 있는 트러블 예와 그에 대한 대책 및 주의 사항에 대한 설명은 본 편으로 마치겠습니다.