2 PSFB 작동 원리

그림 9은 다이오드 정류기가 있는 풀 브리지 컨버터를 보여주며, 그림 10은 위상 전환 제어 하에서 풀 브리지 컨버터 파형을 보여줍니다. 이를 통해 MOSFET가 소프트 스위칭에 대해 과도현상으로 켜지기 전에 음극 드레인-소스 전류를 구현할 수 있습니다. 그림 10에서 보듯이 레그 1 MOSFET 구동 신호(Out1L 및 Out1H)와 레그 2 MOSFET 구동 신호(Out2L 및 Out2H) 사이에 위상 차이가 만들어지지만, 4개의 구동 신호 모두 듀티 사이클은 변함없이 유지됩니다. MOSFET 대각선 쌍이 켜지면 입력 전압(+V_IN) 또는 역변환 입력 전압(–V_IN)이 V_AB에 적용되고 이는 직렬 인덕터(L_S)가 통전되고 변압기를 통해 입력 측(1차측)에서 출력 측(2차측)으로 에너지가 전달되기까지의 시간입니다. 레그 1과 레그 2 사이의 위상 차이는 V_AB의 0이 아닌 전압 지속 시간(펄스 폭)을 결정합니다. V_AB 파형과 유사한 양극 사각파가 2차 전압(V_SEC)에서 생성됩니다. 이는 출력 다이오드 정류기에서 추가 정류되어 단극 구형이 되기 때문에 출력 인덕터가 V_SEC 펄스 폭에 의해 제어되는 출력 조정을 위한 "벅" 작동을 수행할 수 있습니다.

L_S가 적용된 V_IN을 사용하여 전류 극성을 전환하기 때문에 V_SEC의 펄스 너비가 V_AB보다 작습니다. 그 결과 변압기 권선에서 전압이 0이므로 듀티 사이클 손실이라고 하는 V_SEC 펄스 너비가 작아집니다. L_S 인덕턴스가 클수록 듀티 사이클 손실이 커집니다(V_AB와 V_SEC 간의 펄스 폭 차이). 더 넓은 듀티 사이클 변이 범위를 위해 2차측에서 더 큰 D_eff를 구현하려면 더 작은 L_S 인덕턴스를 사용해야 합니다.

스위칭 과도 상태에서 L_S에 저장된 에너지는 1차측 MOSFET에서 소프트 스위칭을 실현하는 데 있어 핵심입니다. L_S 인덕턴스가 작으면 저장된 에너지가 적다는 것으로, 특히 저부하에서 소프트 스위칭을 위해 MOSFET 출력 커패시터 전압을 방전하기에 충분하지 않을 수 있습니다. 따라서 설계에서 소프트 스위칭과 D_eff 범위 간에 절충이 있어야 합니다.

위상 전환 제어는 1차 권선 전류가 1차 풀 브리지 MOSFET의 C_OSS 및 바디 다이오드를 통해 지속적으로 순환하고 자유롭게 흐르게 할 수 있도록 하기 때문에 이전에 그림 8에서 보듯이 풀 브리지 스위치 노드의 출력에서 유도 임피던스를 갖는 MOSFET에 전류 지연, MOSFET 스위칭 과도 상태에서 음극 전류가 발생할 수 있습니다. L_S에 저장된 에너지는 소프트 스위칭의 핵심이지만 출력 인덕터 L_O는 소프트 스위칭 기능도 영향을 줍니다.

MOSFET 스위칭 트랜션트의 파형을 살펴보겠습니다. 의그림 11 파선 보라색 곡선은 레그 1 고압측 MOSFET 전류입니다. 레그 1 저압측 MOSFET 전류는 레그 1 고압측 MOSFET 전류와 동일하지만 레그 1 고압측 MOSFET 턴오프 기간에 발생한다는 것을 알 수 있습니다. MOSFET 시동 과도 상태의 1차 전류(I_PRI) 레벨이 L_O 전류 리플 밸리 포인트에 있다는 것을 알 수 있습니다. 즉, L_O 전류 리플이 크면(즉 L_O 인덕턴스가 더 작으면) 레그 1 MOSFET의 소프트 스위칭 기능이 떨어집니다. 변압기 자화 인덕터 전류가 0이라고 가정하면 방정식 2는 레그 1 MOSFET에서 소프트 스위칭을 달성하는 데 사용되는 전류를 다음과 같이 표현합니다.

여기서I _{LO, pp}는 L_O의 피크-대-피크 전류 리플입니다.

방정식 3에서는 레그 2 MOSFET에서 소프트 스위칭을 달성하는 데 사용되는 전류를 다음과 같이 계산합니다.

그림 12는 레그 2 저압측 MOSFET 전류를 검은색 파선으로 표시한 것입니다. 레그 2 고압측 MOSFET 전류는 레그 2 저압측 MOSFET 전류와 동일하지만 레그 2 저압측 MOSFET 턴오프 기간에 발생한다는 것을 알 수 있습니다. 방정식 2 및 방정식 3에서 그리고 그림 11 및 그림 12의 파형과 함께 레그 1보다 레그 2에서 MOSFET의 소프트 스위칭을 달성하는 것이 더 편하다는 것을 알 수 있습니다.