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Power Electronics11

LLC 및 CLLC 공진 컨버터의 FHA 기반 전달함수 분석 이 문서는 LLC 및 CLLC 공진 컨버터의 전달함수를 First Harmonic Approximation (FHA) 기법으로 유도하고, MATLAB을 사용해 주파수 응답(Bode plot)을 시각화합니다. FHA는 공진 탱크의 전류와 전압을 기본파(스위칭 주파수의 사인파 성분)로 근사화하여 비선형 동역학을 선형화합니다. 제어-출력 전달함수 \( G_{vf}(s) = \frac{\hat{v}_o}{\hat{f}_s} \)와 라인-출력 전달함수 \( G_{vg}(s) = \frac{\hat{v}_o}{\hat{v}_g} \)를 유도하며, Extended Describing Function (EDF) 분석은 정밀 분석을 위해 간단히 언급됩니다. 기생 성분(ESR 등)은 무시되었으며, Continuous Co.. 2025. 8. 29.
DC-DC 컨버터 토폴로지별 전달함수 유도 및 MATLAB 기반 주파수 응답 분석 이 문서는 Buck, Boost, Buck-Boost, Ćuk, SEPIC, Zeta, Flyback, Forward 등 주요 DC-DC 컨버터 토폴로지의 동작 원리를 체계적으로 분석한다. 각 컨버터에 대해 스위치 온/오프 상태별로 상태방정식을 유도하고, 이를 시간 평균화(Averaging)하여 소신호 모델(Small-Signal Model)을 정립하였다. 이어서 제어 입력 대비 출력 응답(제어-출력 전달함수)과 입력 전압 대비 출력 응답(라인-출력 전달함수)을 도출하고, 연속전도모드(CCM)를 기준으로 특성을 해석하였다.분석된 전달함수는 MATLAB을 이용해 Bode Plot으로 시각화하였으며, 이를 통해 각 컨버터의 주파수 응답 특성 및 제어 안정성을 비교할 수 있도록 정리하였다. 특히 절연형 컨버터.. 2025. 8. 29.
양방향 전력 전송 공진형 CLLC 컨버터 설계 절차 CLLC 컨버터는 고효율, 고전력 밀도, 양방향 전력 전송이 가능한 공진형 DC-DC 컨버터로, 전기차 충전, 재생에너지 시스템, 데이터센터 전원 등에 적합합니다. 아래는 표준 설계 절차로, 특정 요구사항에 따라 조정 가능합니다.1. 설계 사양시스템 요구사항을 명확히 정의하며, 양방향 동작 시 포워드/백워드 모드 고려.입력/출력 전압 (\( V_{in}, V_{out} \)): 예: \( V_{in} = 380~\mathrm{V} \sim 420~\mathrm{V}, V_{out} = 48~\mathrm{V} \)정격 전력 (\( P_{out} \)): 예: \( 3~\mathrm{kW} \)스위칭 주파수 (\( f_s \)): \( 100~\mathrm{kHz} \sim 500~\mathrm{kHz} .. 2025. 8. 21.
PSFB(Phase-Shifted Full-Bridge) 컨버터 설계 절차 1. 설계 사양 정의PSFB(Phase-Shifted Full-Bridge) 컨버터 설계의 첫 단계는 시스템 사양을 명확히 정의하는 것입니다. 아래는 예시 사양입니다:항목값입력 전압 범위최소: 320 V, 공칭: 360 V, 최대: 400 V (DC)출력 전압 ($V_{out}$)48 V출력 전력 ($P_{out}$)1000 W최대 출력 전류 ($I_{out}$)20.83 A효율 목표 ($\eta$)≥ 96%스위칭 주파수 ($f_s$)100 kHz기타 요구사항ZVS(Zero Voltage Switching) 보장, 소형화, EMI/EMC 규격 준수 (EN55032), 열적 안정성2. PSFB 컨버터의 구조와 동작 원리2.1 구조PSFB 컨버터는 다음과 같은 구성 요소로 이루어집니다: 스위칭 회로: 풀 .. 2025. 8. 19.
양방향 전력 전송 공진형 CLLC 컨버터 설계 절차 및 제어기 분석 이 문서는 11kW 양방향 CLLC 컨버터 설계 절차와 제어기 분석을 설명합니다. 설계는 Infineon Technologies의 애플리케이션 노트(AN-2024-06, Revision V1.01, 2024-07-10)를 기반으로 하며, FHA(First Harmonic Approximation) 방법을 사용합니다. SiC MOSFET(IMZ120R030M1H)을 활용해 ZVS(Zero Voltage Switching) 및 **동기 정류(SR)**로 효율을 극대화합니다. 공진 탱크 파라미터(L1, C1, Lm, L2, C2)와 전압 게인 계산, 정전압(CV) 및 정전류(CC) 모드의 제어기 설계가 포함됩니다.양방향 CLLC 컨버터 동작 원리양방향 CLLC 컨버터는 공진 탱크(L1, C1, Lm, L2,.. 2025. 8. 19.
Boost PFC 설계 절차 PFC(역률보정, Power Factor Correction)는 전력 효율을 높이고 역률을 개선하기 위한 필수 기술입니다. 아래는 PFC 회로 설계 절차를 단계별로 정리한 내용입니다.1. 설계 요구사항 정의PFC 설계를 시작하기 전에 시스템의 요구사항을 명확히 정의해야 합니다. 주요 고려사항은 다음과 같습니다:입력 전압 범위: 예: 85V~265V AC (유니버설 입력).출력 전압: 예: 400V DC (일반적인 부스트 PFC 출력).출력 전력: 예: 500W, 1000W 등.역률 목표: 일반적으로 0.95 이상.효율 목표: 예: 95% 이상.동작 모드: CCM (Continuous Conduction Mode), DCM (Discontinuous Conduction Mode), 또는 BCM (Bound.. 2025. 8. 11.
Half-Bridge LLC 공진 컨버터 설계 절차 LLC 공진 컨버터는 고효율과 소프트 스위칭(Zero Voltage Switching, ZVS) 특성으로 인해 스위칭 전원 공급 장치(SMPS), 전기차 충전기, 서버 전원 등에서 널리 사용됩니다. 이 포스트에서는 LLC 공진 컨버터의 설계 절차를 상세히 설명하며, 수식 유도와 실무적 고려사항을 포함해서,초보 엔지니어부터 전문가까지 참고할 수 있도록 체계적으로 정리했습니다.1. 설계 사양 정의설계의 첫 단계는 시스템 사양을 명확히 정의하는 것입니다. 아래는 예시 사양입니다:항목값입력 전압 범위최소: 320 V, 공칭: 360 V, 최대: 400 V (DC)출력 전압 (\( V_{out} \))24 V출력 전력 (\( P_{out} \))240 W최대 출력 전류 (\( I_{out} \))10 A효율 목표.. 2025. 8. 11.
Buck-boost Converter 설계 절차 벅-부스트 컨버터(buck-boost converter)는 입력 전압을 낮추거나 높여 출력 전압을 조절할 수 있는 DC-DC 컨버터로, 출력 전압이 입력 전압보다 낮거나 높을 수 있는 특징이 있습니다. 이하에 벅-부스트 컨버터 설계 절차를 상세히 설명하겠습니다. 이 과정은 일반적인 설계 흐름을 따르며, 실제 설계 시에는 부품의 제약, 효율, 비용 등을 고려해야 합니다.1. 설계 사양 설계의 첫 단계는 요구되는 사양을 명확하게 정의하는 것입니다. 주요 사양은 다음과 같습니다:입력 전압 범위 (Vin): 입력 전압의 최소값(Vin_min)과 최대값(Vin_max). 예: 5V~15V.출력 전압 (Vout): 필요한 출력 전압. 예: 12V.출력 전류 (Iout): 최대 부하 전류. 예: 2A.출력 전력 (P.. 2025. 8. 2.
Flyback Converter 설계 절차 플라이백 컨버터(Flyback Converter)는 전력전자에서 널리 사용되는 DC-DC 컨버터로, 간단한 구조와 전기적 절연을 제공하는 장점 때문에 다양한 응용 분야에서 활용됩니다. 아래는 플라이백 컨버터 설계 절차를 상세히 설명한 단계별 가이드입니다.1. 설계 사양 정의플라이백 컨버터 설계를 시작하기 전에 입력 및 출력 사양을 명확히 정의해야 합니다. 주요 사양은 다음과 같습니다:입력 전압 범위: \( V_{in,min} \), \( V_{in,max} \) (예: 85V~265V AC 또는 12V~24V DC)출력 전압: \( V_o \) (예: 12V)출력 전력: \( P_o \) (예: 60W)출력 전류: \( I_o \) (예: 5A)스위칭 주파수: \( f_s \) (예: 100kHz)효율 .. 2025. 8. 2.
Buck Converter 설계 절차 벅 컨버터(Buck Converter)는 입력 전압을 낮추어 출력 전압을 생성하는 DC-DC 컨버터로, 전력전자에서 널리 사용됩니다. 아래는 벅 컨버터 설계 절차를 상세히 설명한 단계별 가이드입니다. 설계 과정은 일반적인 요구사항을 기반으로 하며, 구체적인 사양(입력 전압, 출력 전압, 출력 전류, 스위칭 주파수 등)에 따라 조정될 수 있습니다.1. 설계 사양 정의설계 시작 전, 벅 컨버터의 요구 사양을 명확히 정의합니다. 주요 사양은 다음과 같습니다:입력 전압 범위 (\( V_{in} \)): 예: 12V ~ 24V출력 전압 (\( V_{out} \)): 예: 5V최대 출력 전류 (\( I_{out} \)): 예: 3A출력 리플 전압 (\( \Delta V_{out} \)): 예: 50mV 이하스위칭 .. 2025. 8. 2.
Boost Converter 설계 절차 부스트 컨버터(Boost Converter)는 입력 전압을 승압하여 더 높은 출력 전압을 제공하는 DC-DC 컨버터로, 전력전자에서 널리 사용됩니다. 아래는 연속 전도 모드(CCM, Continuous Conduction Mode)를 가정한 설계 절차입니다. 1. 설계 사양 정의부스트 컨버터 설계를 시작하기 위해 필요한 입력 사양을 명확히 정의해야 합니다. 주요 사양은 다음과 같습니다:입력 전압 (V_in): 입력 전원의 전압 범위 (최소, 최대, 공칭).출력 전압 (V_out): 원하는 출력 전압.출력 전류 (I_out) 또는 출력 전력 (P_out): 부하가 요구하는 전류 또는 전력.스위칭 주파수 (f_s): 스위치의 동작 주파수 (예: 50kHz, 100kHz 등).효율 목표 (η): 컨버터의 전.. 2025. 8. 2.

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