다석식회로에서의 편여자현상 방지대책

다석식회로에서의 편여자현상 방지대책

 

 

1.다석식 회로의 개요

다석식 회로란 스위칭 Gate소자가 하나이상 사용되는 회로를 말하는데 Push-Pull / Half-Bridge / Full-Bridge회로를 다석식 회로로라 할 수 있다. 다석식회로의 경우 대용량의 Power설계가 가능하다는 장점은 있으나 두개 이상의 Switching소자를 사용하는 관계로인하여 Trans1차측에 편여자현상을 유발하여 Trans가 포화되는 현상을 방지할 수 있는 안전장치가 필요한다.

 

Push-Pull회로의 경우 두스위칭소자의 Turn-On간에 Dead Time를 설정하여 편여자현상을 방지할 수 있고, Half-Bridge 및 Full-Bridge회로의 경우 Blocking Cap을 삽입하여 방지할 수 있다.

이 경우 Push-Pull에서 Dead Time를 적용할 경우 Power제어의 한계가 주어지는 Demerit이 있고, Blocking Cap의 사용시 Cap에 의한 손실의 Demerit이 존재한다.

※따라서 편여자 현상에 대한 문제는 검토를 해보니 “있다/없다”의 문제가 아니라 만일의 경우 “발생했을 경우 편여자를 방지할 수 있는 안전장치가 있느냐 없느냐”의 문제로 접근해야 함.

< Fig01. Full Bridge >

 

< Fig02. Half Bridge >

 

< Fig03. Push-Pull (Direct) >

 

 

2.편여자현상의 개요

< Fig04. 트랜스의 편여자 현상 >

 

< Fig05. 자속밀도 변동율 >

 

B-H곡선의 자속 밀도 변화는 상승하는 변화분과 하강하는 변화분 등이 같아야 한다. 하지만 2개의 스위칭 트랜지스터의 축적 시간 tstg에 불균형이 있으면 반드시 이렇게 되지 않고 자속 밀도가 상하 어느 쪽으로 치우친다.

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베이스의 구동 신호는 Tr1과 Tr2 모두 같은 시간폭으로 되어 있기 때문에, 예를 들어 Tr1의 tstg가 Tr2에 비교하여 길다고 하면 그림(Fig04)과 같이 상승분 △B가 하강분 -△B보다 큰 값이 된다. 그 때문에 자속 밀도는 스위칭의 1주기마다 (+)측으로 치우치고 마침내 Bm을 넘어 자기포화를 일으킨다. 이것을 편여자 현상이라고 한다.

 

 

3.다석식회로에서의 편여자현상 방지대책 – Push-Pull회로

< Fig06. 트랜지스터의 축적 시간과 양점고 현상 >

 

Push-Pull회로의 경우 양 Trans의 Turn-On시간사이에 Dead Time을 어느 정도 설정함으로써 편여자 현상을 방지할 수 있다.

 

 

4.다석식회로에서의 편여자현상 방지대책 – Full Bridge, Half Bridge회로

< Fig07. 편여자의 방지 방법 >

 

Bridge회로의 경우 Blocking Cap을 사용하여 편여자 현상을 방지할 수 있다.