디지털 전력 절연 컨트롤러 IC

PWM 컨트롤러 및 공진 컨트롤러 – 시작하기

범용 PWM 컨트롤러

PWM(펄스 폭 변조) 컨트롤러는 스위치 모드 전원 공급 장치를 위한 제어 IC로, 사용자가 설정 가능한 고정 주파수에서 스위치 드라이브의 듀티 사이클(펄스 폭)을 변조하여 대상 매개 변수를 조정합니다. 이러한 디바이스는 광범위한 완제품을 위한 다양한 전원 공급 장치 아키텍처에서 사용되는 전류 및 전압 모드 피드백 제어 옵션과 부스트, 벅, 벅-부스트, 푸시-풀, 하프 브리지, 풀 브리지, 플라이백, 포워드 및 공진 LLC 기능을 포함하는 다중 토폴로지 구성을 지원합니다.

플라이백

플라이백 토폴로지는 150W 이하의 전력 수준에서 단일 또는 다중 출력 설계를 위해 많이 사용되는 제품입니다. 부스트-벅 토폴로지에서 파생된 플라이백 컨버터는 변압기를 절연과 스토리지 인덕터 기능 양쪽에 활용함으로써 부품 수와 비용을 절감합니다. 높은 피크 전류를 가진 이 토폴로지는 일반적으로 높은 출력 전류 설계에는 사용되지 않습니다.

플라이백

포워드

포워드 토폴로지는 벅 토폴로지에서 파생되었고 입력-출력 접지 절연에 변압기를 사용합니다. 포워드 토폴로지가 자주 사용되는 가장 큰 이유는 최대 200W의 전력 범위에서 간단하고, 성능이 좋으며, 효율적이기 때문입니다. 포워드 컨버터는 높은 출력 전류 설계에 좋은 선택입니다. 능동 클램프 포워드 토폴로지는 포워드 토폴로지에서 더 향상된 것으로, 추가 스위치 및 클램프 커패시터를 사용하여 변압기를 재순환시키고 재설정합니다.

포워드

푸시-풀

푸시-풀 토폴로지는 변압기 코어를 더 효율적으로 사용할 수 있는 두 개의 1차 권선을 가진 포워드 설계입니다. 푸시-풀 토폴로지는 플라이백 및 포워드 설계에 비해 더 높은 출력 전원으로 확장할 수 있지만, 관통을 방지하고 본질적으로 높은 스위칭 스트레스를 줄이기 위해 MOSFET 스위칭을 조심스럽게 제어해야 하므로 설계가 더 복잡합니다.

푸시-풀

하프 브리지

포워드 설계에서 파생된 하프 브리지 토폴로지는 더 높은 전력 수준까지 확장할 수 있습니다. 전력계 스위칭 스트레스는 푸시-풀 토폴로지보다 낮고 고압선에 적합합니다. 하지만 푸시-풀과 마찬가지로 관통 전류를 피하기 위해 MOSFET 스위칭 데드 타임의 조심스러운 관리가 필요합니다.

하프 브리지

공진 LLC

매우 유명한 하프 브리지 토폴로지인 공진 LLC는 공진 기술을 사용하여 1차측에 제로 전압 스위칭을 구현하여 스위칭 손실과 EMI를 줄이고 매우 높은 효율을 자랑합니다. 공진 LLC는 높은 전력 출력 수준으로 확장할 수 있습니다. 이 토폴로지의 전형적인 문제점은 복잡성, 낮은 부하 조건에서의 효율적은 작동, 그리고 시스템 비용입니다.

풀 브리지

풀 브리지 토폴로지는 출력 전원이 kW 범위인 고전력 애플리케이션에 주로 사용됩니다. 4개의 MOSFET가 두 개씩 짝을 이루어 B-H 곡선의 하프 사이클을 구성하고, 변압기에서 전류는 두 하프 사이클을 번갈아 가며 흐르게 됩니다. 변압기를 이렇게 효율적으로 사용하므로 포워드 구성에 비해 높은 전원 밀도를 구현할 수 있습니다. 풀 브리지 토폴로지에서 더 향상된 것으로는 위상 전이 풀 브리지 제어가 있으며 이는 제로 전압 스위칭을 달성하여 스위칭 손실과 EMI를 줄이고, 전체적인 시스템 효율성을 높입니다.

풀 브리지