KOKT157 July   2025 UCD3138

 

  1.   1
  2.   2
    1.     ๋จธ๋ฆฌ๋ง
    2.     ์ƒˆ๋กœ์šด ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ ์‹ ํ˜ธ
    3.     ๋ฐฉ๋ฒ• 1: ์Œ๊ทน ๋ฃจํ”„ ๋ ˆํผ๋Ÿฐ์Šค๊ฐ€ ์—†๋Š” ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ
    4.     ๋ฐฉ๋ฒ• 2: ์ˆœ์ˆ˜ ํŽŒ์›จ์–ด ๊ธฐ๋ฐ˜ ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ
    5.     ๋ฐฉ๋ฒ• 3: ๋“€ํ‹ฐ ๋น„์œจ ํ”ผ๋“œํฌ์›Œ๋“œ ์ œ์–ด
    6.     ์ „๋ฅ˜ ๋ฃจํ”„ ๋‹ซ๊ธฐ
    7.     ๊ด€๋ จ ์ฝ˜ํ…์ธ 
    8.     ์ฐธ๊ณ  ์ž๋ฃŒ
  3.   ์ƒํ‘œ
    1.     12

๋จธ๋ฆฌ๋ง

๋ชจ๋“  PFC(์—ญ๋ฅ  ๋ณด์ •) ํ† ํด๋กœ์ง€ ์ค‘์—์„œ ํ† ํ…œ ํด ๋ธŒ๋ฆฌ์ง€๋ฆฌ์Šค PFC๋Š” ์ตœ๊ณ ์˜ ํšจ์œจ์„ฑ์„ ๊ฐ€์ง€๊ณ  ์žˆ์–ด ์„œ๋ฒ„์™€ ๋ฐ์ดํ„ฐ ์„ผํ„ฐ์—์„œ ๋„๋ฆฌ ์‚ฌ์šฉ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ CCM(์—ฐ์† ์ „๋„ ๋ชจ๋“œ) ํ† ํ…œ ํด ๋ธŒ๋ฆฌ์ง€๋ฆฌ์Šค PFC์˜ ์ „๋ฅ˜ ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„๋ฅผ ๋‹ซ๋Š” ๊ฒƒ์€ ๊ธฐ์กด PFC์ฒ˜๋Ÿผ ๊ฐ„๋‹จํ•˜์ง€ ์•Š์Šต๋‹ˆ๋‹ค. CCM์—์„œ ์ž‘๋™ํ•˜๋Š” ๊ธฐ์กด์˜ PFC๋Š” ๊ทธ๋ฆผ 1์—์„œ ๋ณผ ์ˆ˜ ์žˆ๋“ฏ์ด ํ‰๊ท  ์ „๋ฅ˜ ๋ชจ๋“œ ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ [1]์„๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์„œ VREF๋Š” ์ „์•• ๋ฃจํ”„ ๋ ˆํผ๋Ÿฐ์Šค, VOUT์€ ๊ฐ์ง€๋œ PFC ์ถœ๋ ฅ ์ „์••, Gv๋Š” ์ „์•• ๋ฃจํ”„, VIN์€ ๊ฐ์ง€๋œ PFC ์ž…๋ ฅ ์ „์••, IREF๋Š” ์ „๋ฅ˜ ๋ฃจํ”„ ๋ ˆํผ๋Ÿฐ์Šค, IIN์€ ๊ฐ์ง€๋œ PFC ์ธ๋•ํ„ฐ ์ „๋ฅ˜, GI๋Š” ์ „๋ฅ˜ ๋ฃจํ”„, d๋Š” PWM(ํŽ„์Šค ํญ ๋ณ€์กฐ)์˜ ๋“€ํ‹ฐ ๋น„์œจ์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ๊ธฐ์กด PFC์—๋Š” ๋ธŒ๋ฆฌ์ง€ ์ •๋ฅ˜๊ธฐ๊ฐ€ ์‚ฌ์šฉ๋˜๋ฏ€๋กœ ์ด ๋ชจ๋“  ๊ฐ’์€ ์–‘์ˆ˜์ด๋ฉฐ ์ „๋ฅ˜ ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ ์‹ ํ˜ธ IIN์€ ์ •๋ฅ˜๋œ ์ž…๋ ฅ ์ „๋ฅ˜ ์‹ ํ˜ธ์ž…๋‹ˆ๋‹ค.

 ๋‚˜์—ด๋œ ๋ชจ๋“  ๋งค๊ฐœ ๋ณ€์ˆ˜๊ฐ€ ์–‘์ˆ˜์ด๊ณ  IIN์ด ์ •๋ฅ˜๋œ ์ž…๋ ฅ ์ „๋ฅ˜ ์‹ ํ˜ธ์ธ PFC์šฉ ํ‰๊ท  ์ „๋ฅ˜ ๋ชจ๋“œ ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ๊ทธ๋ฆผ 1 ๋‚˜์—ด๋œ ๋ชจ๋“  ๋งค๊ฐœ ๋ณ€์ˆ˜๊ฐ€ ์–‘์ˆ˜์ด๊ณ  IIN์ด ์ •๋ฅ˜๋œ ์ž…๋ ฅ ์ „๋ฅ˜ ์‹ ํ˜ธ์ธ PFC์šฉ ํ‰๊ท  ์ „๋ฅ˜ ๋ชจ๋“œ ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ

์ƒˆ๋กœ์šด ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ ์‹ ํ˜ธ

ํ† ํ…œ ํด ๋ธŒ๋ฆฌ์ง€๋ฆฌ์Šค PFC์˜ ์ธ๋•ํ„ฐ ์ „๋ฅ˜๋Š” ์–‘๋ฐฉํ–ฅ์ด๋ฏ€๋กœ ๊ธฐ์กด์˜ PFC์— ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ์ „๋ฅ˜ ๊ฐ์ง€ ๋ฐฉ๋ฒ•์ด ์ž‘๋™ํ•˜์ง€ ์•Š์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋Œ€์‹  ์–‘๋ฐฉํ–ฅ ์ธ๋•ํ„ฐ ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ๊ฐ์ง€ํ•˜๊ณ  ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„์— ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ œ๊ณตํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ํ™€ ํšจ๊ณผ ์„ผ์„œ์™€ ๊ฐ™์€ ์–‘๋ฐฉํ–ฅ ์ „๋ฅ˜ ์„ผ์„œ๊ฐ€ ํ•„์š”ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

ํ•˜์ง€๋งŒ ํ™€ ํšจ๊ณผ ์„ผ์„œ์˜ ์ถœ๋ ฅ์€ ๊ฐ์ง€๋œ ์ „๋ฅ˜์™€ 100% ์ผ์น˜ํ•˜์ง€ ์•Š์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์˜ˆ๋ฅผ ๋“ค์–ด, ๊ฐ์ง€๋œ ์ „๋ฅ˜๊ฐ€ ์‚ฌ์ธํŒŒ์ธ ๊ฒฝ์šฐ ํ™€ ํšจ๊ณผ ์„ผ์„œ์˜ ์ถœ๋ ฅ์€ ๊ทธ๋ฆผ 2์— ๋‚˜์™€ ์žˆ๋Š” ๊ฒƒ์ฒ˜๋Ÿผ DC ์˜คํ”„์…‹์ด ์žˆ๋Š” ์‚ฌ์ธํŒŒ์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ด๋ฅผ ๊ทธ๋ฆผ 1์— ๋‚˜์™€ ์žˆ๋Š” ์ „๋ฅ˜ ๋ชจ๋“œ ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ์˜ ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ ์‹ ํ˜ธ๋กœ ์‚ฌ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์—†์œผ๋ฉฐ, ์ด ์ƒˆ๋กœ์šด ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ˆ˜์šฉํ•˜๋„๋ก ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ๋ฅผ ์ˆ˜์ •ํ•ด์•ผ ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด ์ „์› ํŒ์—์„œ๋Š” ์ด ์ƒˆ๋กœ์šด ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ „๋ฅ˜ ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„๋ฅผ ๋‹ซ๋Š” ์„ธ ๊ฐ€์ง€ ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์„ค๋ช…ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

 ํ™€ ํšจ๊ณผ ์„ผ์„œ ์ถœ๋ ฅ์ด ๊ฐ์ง€๋œ ์ „๋ฅ˜์™€ 100% ์ผ์น˜ํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์„ ๋ณด์—ฌ์ฃผ๋Š” ํ† ํ…œํด ๋ธŒ๋ฆฌ์ง€๋ฆฌ์Šค PFC ๋ฐ ์ „๋ฅ˜ ๊ฐ์ง€ ์‹ ํ˜ธ. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ๊ทธ๋ฆผ 2 ํ™€ ํšจ๊ณผ ์„ผ์„œ ์ถœ๋ ฅ์ด ๊ฐ์ง€๋œ ์ „๋ฅ˜์™€ 100% ์ผ์น˜ํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์„ ๋ณด์—ฌ์ฃผ๋Š” ํ† ํ…œํด ๋ธŒ๋ฆฌ์ง€๋ฆฌ์Šค PFC ๋ฐ ์ „๋ฅ˜ ๊ฐ์ง€ ์‹ ํ˜ธ. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ

๋ฐฉ๋ฒ• 1: ์Œ๊ทน ๋ฃจํ”„ ๋ ˆํผ๋Ÿฐ์Šค๊ฐ€ ์—†๋Š” ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ

TI(ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ) ์˜ UCD3138๊ณผ ๊ฐ™์€ ์ผ๋ถ€ ๋””์ง€ํ„ธ ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ๋Š” ํ•˜๋“œ์›จ์–ด ์ƒํƒœ ์‹œ์Šคํ…œ์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„๋ฅผ ๊ตฌํ˜„ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ƒํƒœ ์‹œ์Šคํ…œ์œผ๋กœ์˜ ๋ชจ๋“  ์ž…๋ ฅ ์‹ ํ˜ธ๋Š” 0๋ณด๋‹ค ํฌ๊ฑฐ๋‚˜ ๊ฐ™์•„์•ผ ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ฒฝ์šฐ ๋‹ค์Œ ๋‹จ๊ณ„์— ๋”ฐ๋ผ ์ „๋ฅ˜ ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„๋ฅผ ๋‹ซ์œผ์‹ญ์‹œ์˜ค.

  1. ๋‘ ๊ฐœ์˜ ADC(์•„๋‚ ๋กœ๊ทธ-๋””์ง€ํ„ธ ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ)๋ฅผ ํ†ตํ•ด AC ๋ผ์ธ๊ณผ AC ์ค‘๋ฆฝ ์ „์••์„ ๋ณ„๋„๋กœ ๊ฐ์ง€ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
  2. ํŽŒ์›จ์–ด๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๋ฐฉ์ •์‹ 1๊ณผ ๊ทธ๋ฆผ 3์— ๋‚˜์™€ ์žˆ๋Š” ๊ฒƒ์ฒ˜๋Ÿผ ๊ฐ์ง€๋œ VAC ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์ˆ˜์ •ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
    ๋ฐฉ์ •์‹ 1. โ€ƒ  if  ( V L > V N ) * V I N = V L โˆ’ V N  else  V I N = V N โˆ’ V L
     ๋ฐฉ์ •์‹ 1์— ํ‘œ์‹œ๋œ ํŽŒ์›จ์–ด๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๊ฐ์ง€๋œ ์ž…๋ ฅ ์ „์•• VAC ์ˆ˜์ •. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ๊ทธ๋ฆผ 3 ๋ฐฉ์ •์‹ 1์— ํ‘œ์‹œ๋œ ํŽŒ์›จ์–ด๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๊ฐ์ง€๋œ ์ž…๋ ฅ ์ „์•• VAC ์ˆ˜์ •. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ
  3. ๋ฐฉ์ •์‹ 2์™€ ๊ทธ๋ฆผ 4์— ๋‚˜์™€ ์žˆ๋Š” ๊ฒƒ์ฒ˜๋Ÿผ ๊ธฐ์กด PFC์—์„œ IREF๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•  ๋•Œ์™€ ๋™์ผํ•œ ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์‹œ๋ˆ„์†Œ์ด๋“œ ๋ ˆํผ๋Ÿฐ์Šค VSINE์„ ๊ณ„์‚ฐํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
    ๋ฐฉ์ •์‹ 2. V S I N E = G V ร— V I N V I N _ R M S 2
     ๊ธฐ์กด PFC์—์„œ IREF๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•  ๋•Œ์™€ ๋™์ผํ•œ ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์‹œ๋ˆ„์†Œ์ด๋“œ ๋ ˆํผ๋Ÿฐ์Šค(VSINE) ๊ณ„์‚ฐ. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ๊ทธ๋ฆผ 4 ๊ธฐ์กด PFC์—์„œ IREF๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•  ๋•Œ์™€ ๋™์ผํ•œ ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์‹œ๋ˆ„์†Œ์ด๋“œ ๋ ˆํผ๋Ÿฐ์Šค(VSINE) ๊ณ„์‚ฐ. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ
  4. ํ™€ ํšจ๊ณผ ์„ผ์„œ ์ถœ๋ ฅ์„ ์ง์ ‘ ์ „๋ฅ˜ ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ ์‹ ํ˜ธ IIN์œผ๋กœ ์‚ฌ์šฉํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค(๋ฐฉ์ •์‹ 3).
    ๋ฐฉ์ •์‹ 3. I I N =   H a l l โˆ’ e f f e c t   s e n s o r   o u t p u t
  5. ์–‘๊ทน AC ์‚ฌ์ดํด ๋™์•ˆ VSINE์˜ ๋ชจ์–‘๊ณผ ํ™€ ํšจ๊ณผ ์„ผ์„œ ์ถœ๋ ฅ์˜ ๋ชจ์–‘์„ ๋น„๊ตํ•˜๋ฉด ๋™์ผํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์œ ์ผํ•œ ์ฐจ์ด์ ์€ DC ์˜คํ”„์…‹์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฐฉ์ •์‹ 4๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ „๋ฅ˜ ๋ฃจํ”„ ์ฐธ์กฐ IREF๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
    ๋ฐฉ์ •์‹ 4. I R E F = V S I N E + D C โ€‰ o f f s e t
  6. ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„์—๋Š” ํ‘œ์ค€ ์Œ๊ทน ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ ์ œ์–ด๊ฐ€ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฐฉ์ •์‹ 5๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„๋กœ ์ „๋‹ฌ๋˜๋Š” ์˜ค๋ฅ˜๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
    ๋ฐฉ์ •์‹ 5. E r r o r = I R E F โˆ’ I I N
  7. ์Œ๊ทน AC ์‚ฌ์ดํด ๋™์•ˆ VSINE์˜ ๋ชจ์–‘๊ณผ ํ™€ ํšจ๊ณผ ์„ผ์„œ ์ถœ๋ ฅ์˜ ๋ชจ์–‘์„ ํ˜•ํƒœ๋ฅผ ๋น„๊ตํ•˜๋ฉด DC ์˜คํ”„์…‹๋งŒ ๋‹ค๋ฅธ ๊ฒƒ์ด ์•„๋‹ˆ๋ผ ๋ชจ์–‘์ด ๋ฐ˜๋Œ€์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฐฉ์ •์‹ 6๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ „๋ฅ˜ ๋ฃจํ”„ ์ฐธ์กฐ IREF๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
    ๋ฐฉ์ •์‹ 6. I R E F = D C โ€‰ o f f s e t โˆ’ V SINE
  8. ์Œ๊ทน AC ์‚ฌ์ดํด ๋™์•ˆ ์ธ๋•ํ„ฐ ์ „๋ฅ˜๊ฐ€ ๋†’์„์ˆ˜๋ก ํ™€ ํšจ๊ณผ ์„ผ์„œ ์ถœ๋ ฅ์˜ ๊ฐ’์ด ๋‚ฎ์•„์ง‘๋‹ˆ๋‹ค. ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„๋ฅผ ์Œ๊ทน ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ์—์„œ ์–‘๊ทน ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ์œผ๋กœ ๋ณ€๊ฒฝํ•ด์•ผ ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฐฉ์ •์‹ 7์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„๋กœ ์ „๋‹ฌ๋˜๋Š” ์˜ค๋ฅ˜๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
    ๋ฐฉ์ •์‹ 7. E r r o r = I I N โˆ’ I R E F

๋ฐฉ๋ฒ• 2: ์ˆœ์ˆ˜ ํŽŒ์›จ์–ด ๊ธฐ๋ฐ˜ ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ

TI C2000 ๋งˆ์ดํฌ๋กœ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ์™€ ๊ฐ™์€ ์ˆœ์ˆ˜ ํŽŒ์›จ์–ด ๊ธฐ๋ฐ˜ ๋””์ง€ํ„ธ ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ์˜ ๊ฒฝ์šฐ ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„๊ฐ€ ํŽŒ์›จ์–ด์™€ ํ•จ๊ป˜ ๊ตฌํ˜„๋˜๋ฏ€๋กœ ๋‚ด๋ถ€ ๊ณ„์‚ฐ ๋งค๊ฐœ ๋ณ€์ˆ˜๊ฐ€ ์–‘์ˆ˜ ๋˜๋Š” ์Œ์ˆ˜์ผ ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ ๊ฒฝ์šฐ ๋‹ค์Œ ๋‹จ๊ณ„์— ๋”ฐ๋ผ ์ „๋ฅ˜ ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„๋ฅผ ๋‹ซ์œผ์‹ญ์‹œ์˜ค.

  1. ๋‘ ๊ฐœ์˜ ADC๋ฅผ ํ†ตํ•ด AC ๋ผ์ธ ๋ฐ AC ์ค‘๋ฆฝ ์ „์••์„ ๊ฐ์ง€ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๊ทธ๋Ÿฐ ๋‹ค์Œ ๋ฐฉ์ •์‹ 8๊ณผ ๊ทธ๋ฆผ 5์— ๋‚˜์™€ ์žˆ๋Š” ๊ฒƒ์ฒ˜๋Ÿผ ๋ผ์ธ ์ „์••์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ค‘๋ฆฝ ์ „์••์„ ๋นผ์„œ VIN์„ ๊ตฌํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
    ๋ฐฉ์ •์‹ 8. V I N = V L โˆ’ V N
     ๋ผ์ธ ์ „์••์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ค‘๋ฆฝ ์ „์••์„ ๋บ€ ํ›„ VIN ๊ณ„์‚ฐ. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ๊ทธ๋ฆผ 5 ๋ผ์ธ ์ „์••์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ค‘๋ฆฝ ์ „์••์„ ๋บ€ ํ›„ VIN ๊ณ„์‚ฐ. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ
  2. ๋ฐฉ์ •์‹ 9์™€ ๊ทธ๋ฆผ 6์— ๋‚˜์™€ ์žˆ๋Š” ๊ฒƒ์ฒ˜๋Ÿผ ๊ธฐ์กด PFC์™€ ๋™์ผํ•œ ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์‹œ๋ˆ„์†Œ์ด๋“œ ์ „๋ฅ˜ ๋ฃจํ”„ ๋ ˆํผ๋Ÿฐ์Šค์ธ IREF๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
    ๋ฐฉ์ •์‹ 9. I R E F = G V ร— V I N V I N _ R M S 2
     ๊ธฐ์กด PFC์™€ ๋™์ผํ•œ ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ IREF ๊ณ„์‚ฐ. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ๊ทธ๋ฆผ 6 ๊ธฐ์กด PFC์™€ ๋™์ผํ•œ ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ IREF ๊ณ„์‚ฐ. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ
  3. IREF์˜ ๋ชจ์–‘๊ณผ ํ™€ ํšจ๊ณผ ์„ผ์„œ ์ถœ๋ ฅ์˜ ๋ชจ์–‘์„ ๋น„๊ตํ•˜๋ฉด ๊ฐ™์œผ๋ฉฐ, ์œ ์ผํ•œ ์ฐจ์ด์ ์€ DC ์˜คํ”„์…‹์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฐฉ์ •์‹ 10์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ž…๋ ฅ ์ „๋ฅ˜ ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ ์‹ ํ˜ธ IIN์„ ๊ณ„์‚ฐํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ 7์— ํŒŒํ˜•์ด ๋‚˜์™€ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.
    ๋ฐฉ์ •์‹ 10. I I N = H a l l โ€‰ s e n s o r โ€‰ o u t p u t โˆ’ D C โ€‰ o f f s e t
     IIN์„ ๊ณ„์‚ฐํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ ํ™€ ์„ผ์„œ ์ถœ๋ ฅ ๋ฐ DC ์˜คํ”„์…‹์˜ ํŒŒํ˜•. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ๊ทธ๋ฆผ 7 IIN์„ ๊ณ„์‚ฐํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ ํ™€ ์„ผ์„œ ์ถœ๋ ฅ ๋ฐ DC ์˜คํ”„์…‹์˜ ํŒŒํ˜•. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ
  4. ์–‘๊ทน AC ์‚ฌ์ดํด ๋™์•ˆ ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„์—๋Š” ํ‘œ์ค€ ์Œ๊ทน ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ ์ œ์–ด๊ฐ€ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฐฉ์ •์‹ 11์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„๋กœ ์ „๋‹ฌ๋˜๋Š” ์˜ค๋ฅ˜๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
    ๋ฐฉ์ •์‹ 11. E r r o r = I R E F โˆ’ I I N
  5. ์Œ๊ทน AC ์‚ฌ์ดํด ๋™์•ˆ ์ธ๋•ํ„ฐ ์ „๋ฅ˜๊ฐ€ ๋†’์„์ˆ˜๋ก ํ™€ ํšจ๊ณผ ์„ผ์„œ ์ถœ๋ ฅ์˜ ๊ฐ’์ด ๋‚ฎ์•„์ง€๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„๋ฅผ ์Œ๊ทน ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ์—์„œ ์–‘๊ทน ํ”ผ๋“œ๋ฐฑ์œผ๋กœ ๋ณ€๊ฒฝํ•ด์•ผ ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฐฉ์ •์‹ 12๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„๋กœ ์ „๋‹ฌ๋˜๋Š” ์˜ค๋ฅ˜๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
    ๋ฐฉ์ •์‹ 12. E r r o r = I I N โˆ’ I R E F

๋ฐฉ๋ฒ• 3: ๋“€ํ‹ฐ ๋น„์œจ ํ”ผ๋“œํฌ์›Œ๋“œ ์ œ์–ด

THD(์ด ๊ณ ์กฐํŒŒ ์™œ๊ณก) ์š”๊ตฌ ์‚ฌํ•ญ์ด ๋” ์—„๊ฒฉํ•ด์ง€๊ณ  ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ํŠนํžˆ ์„œ๋ฒ„ ๋ฐ ๋ฐ์ดํ„ฐ ์„ผํ„ฐ ์• ํ”Œ๋ฆฌ์ผ€์ด์…˜์—์„œ ๋”์šฑ ๊ทธ๋ ‡์Šต๋‹ˆ๋‹ค. THD๋ฅผ ์ค„์ด๋ฉด ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„ ๋Œ€์—ญํญ์ด ์ ์  ๋” ๋†’์•„์ง‘๋‹ˆ๋‹ค. ๋†’์€ ๋Œ€์—ญํญ์€ ์œ„์ƒ ์—ฌ์œ ๋ฅผ ์ค„์—ฌ ๋ฃจํ”„ ๋ถˆ์•ˆ์ •์„ฑ์„ ์ดˆ๋ž˜ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ œํ•œ๋œ PFC ์Šค์œ„์นญ ์ฃผํŒŒ์ˆ˜๋Š” ๋Œ€์—ญํญ์ด ๋งค์šฐ ๋†’์•„์ง€๋Š” ๊ฒƒ๋„ ๋ฐฉ์ง€ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ด ๋ฌธ์ œ๋ฅผ ํ•ด๊ฒฐํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„์— ๋ฏธ๋ฆฌ ๊ณ„์‚ฐ๋œ ๋“€ํ‹ฐ ์‚ฌ์ดํด์„ ์ถ”๊ฐ€ํ•˜์—ฌ PWM์„ ์ƒ์„ฑํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋ฅผ ๋“€ํ‹ฐ ๋น„์œจ ํ”ผ๋“œํฌ์›Œ๋“œ ์ œ์–ด(dFF)[2], [3]์ด๋ผ๊ณ  ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

CCM ๋ชจ๋“œ์—์„œ ์ž‘๋™ํ•˜๋Š” ๋ถ€์ŠคํŠธ ํ† ํด๋กœ์ง€์˜ ๊ฒฝ์šฐ, ๋ฐฉ์ •์‹ 13์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋ฉด dFF๊ฐ€ ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ๊ณ„์‚ฐ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

๋ฐฉ์ •์‹ 13. d F F = V O U T โˆ’ V I N V O U T

์ด ๋“€ํ‹ฐ ๋น„์œจ ํŒจํ„ด์€ ์Šค์œ„์น˜ ์ „์ฒด์— ๊ฑธ์ณ ์ „์••์„ ํšจ๊ณผ์ ์œผ๋กœ ์ƒ์„ฑํ•˜๋ฉฐ, ์Šค์œ„์นญ ์ฃผ๊ธฐ์— ๋Œ€ํ•œ ํ‰๊ท ์ด ์ •๋ฅ˜ ์ž…๋ ฅ ์ „์••๊ณผ ๊ฐ™์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์ผ๋ฐ˜ ์ „๋ฅ˜ ๋ฃจํ”„ ๋ณด์ƒ๊ธฐ๋Š” ์ด ๊ณ„์‚ฐ๋œ ๋“€ํ‹ฐ ๋น„์œจ ํŒจํ„ด์„ ์ค‘์‹ฌ์œผ๋กœ ๋“€ํ‹ฐ ๋น„์œจ์„ ๋ณ€๊ฒฝํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ๋ผ์ธ ์ฃผํŒŒ์ˆ˜์—์„œ ๋ถ€์ŠคํŠธ ์ธ๋•ํ„ฐ์˜ ์ž„ํ”ผ๋˜์Šค๊ฐ€ ๋งค์šฐ ๋‚ฎ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์—, ๋“€ํ‹ฐ ๋น„์œจ์ด ์กฐ๊ธˆ๋งŒ ๋ณ€ํ•ด๋„ ์ธ๋•ํ„ฐ ์ „๋ฐ˜์—์„œ ์ถฉ๋ถ„ํ•œ ์ „์••์„ ์ƒ์„ฑํ•˜์—ฌ ํ•„์š”ํ•œ ์‹œ๋ˆ„์†Œ์ด๋“œ ์ „๋ฅ˜ ํŒŒํ˜•์„ ์ƒ์„ฑํ•˜๋ฏ€๋กœ ์ „๋ฅ˜ ๋ฃจํ”„ ๋ณด์ƒ๊ธฐ๊ฐ€ ๋†’์€ ๋Œ€์—ญํญ์„ ๊ฐ€์งˆ ํ•„์š”๊ฐ€ ์—†์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ 8์€(๋Š”) ๊ฒฐ๊ณผ ์ œ์–ด ์ฒด๊ณ„๋ฅผ ๋ณด์—ฌ์ค๋‹ˆ๋‹ค. ๊ณ„์‚ฐ๋œ dFF๋ฅผ ๊ธฐ์กด์˜ ํ‰๊ท  ์ „๋ฅ˜ ๋ชจ๋“œ ์ œ์–ด ์ถœ๋ ฅ dI์— ๋”ํ•˜๋ฉด ์ตœ์ข… ๋“€ํ‹ฐ ๋น„์œจ d๊ฐ€ ๋‚˜์˜ต๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋Š” PFC๋ฅผ ์ œ์–ดํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ PWM ํŒŒํ˜•์„ ์ƒ์„ฑํ•˜๋Š” ๋ฐ ์‚ฌ์šฉ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

 PFC์˜ ์ œ์–ด๋ฅผ ์œ„ํ•œ ๋“€ํ‹ฐ ๋น„์œจ ํ”ผ๋“œํฌ์›Œ๋“œ. ๊ณ„์‚ฐ๋œ dFF๋ฅผ ๊ธฐ์กด์˜ ํ‰๊ท  ์ „๋ฅ˜ ๋ชจ๋“œ ์ œ์–ด ์ถœ๋ ฅ dI์— ๋”ํ•˜์—ฌ ์ตœ์ข… ๋“€ํ‹ฐ ๋น„์œจ d๋ฅผ ์–ป์œผ๋ฉฐ, ์ด๋Š” PFC๋ฅผ ์ œ์–ดํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ PWM ํŒŒํ˜•์„ ์ƒ์„ฑํ•˜๋Š” ๋ฐ ์‚ฌ์šฉ๋จ. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ๊ทธ๋ฆผ 8 PFC์˜ ์ œ์–ด๋ฅผ ์œ„ํ•œ ๋“€ํ‹ฐ ๋น„์œจ ํ”ผ๋“œํฌ์›Œ๋“œ. ๊ณ„์‚ฐ๋œ dFF๋ฅผ ๊ธฐ์กด์˜ ํ‰๊ท  ์ „๋ฅ˜ ๋ชจ๋“œ ์ œ์–ด ์ถœ๋ ฅ dI์— ๋”ํ•˜์—ฌ ์ตœ์ข… ๋“€ํ‹ฐ ๋น„์œจ d๋ฅผ ์–ป์œผ๋ฉฐ, ์ด๋Š” PFC๋ฅผ ์ œ์–ดํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ PWM ํŒŒํ˜•์„ ์ƒ์„ฑํ•˜๋Š” ๋ฐ ์‚ฌ์šฉ๋จ. ์ถœ์ฒ˜: ํ…์‚ฌ์Šค ์ธ์ŠคํŠธ๋ฃจ๋จผํŠธ

ํ† ํ…œ ํด ๋ธŒ๋ฆฌ์ง€๋ฆฌ์Šค PFC์—์„œ dFF์˜ ์ด์ ์„ ํ™œ์šฉํ•˜๋ ค๋ฉด ๋‹ค์Œ ๋‹จ๊ณ„์— ๋”ฐ๋ผ ์ „๋ฅ˜ ๋ฃจํ”„๋ฅผ ๋‹ซ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

  1. ๋ฐฉ๋ฒ• 2์˜ 1, 2, 3, 4, 5๋‹จ๊ณ„๋ฅผ ์ˆ˜ํ–‰ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
  2. ๋ฐฉ์ •์‹ 14์— ๋‚˜์™€ ์žˆ๋Š” ๊ฒƒ์ฒ˜๋Ÿผ dFF๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. VIN์€ ์‚ฌ์ธํŒŒ์ด๊ณ  ๊ทธ ๊ฐ’์€ ์Œ์˜ AC ์‚ฌ์ดํด์—์„œ ์Œ์ˆ˜์ด๋ฏ€๋กœ ๊ณ„์‚ฐ์— ์ ˆ๋Œ€๊ฐ’์„ ์‚ฌ์šฉํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
    ๋ฐฉ์ •์‹ 14. d F F = V O U T โˆ’ | V I N | V O U T
  3. ๋ฐฉ์ •์‹ 15๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ dFF๋ฅผ GI ์ถœ๋ ฅ, dI์— ๋”ํ•˜๊ณ  ์ตœ์ข… d๋ฅผ ๊ตฌํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.
๋ฐฉ์ •์‹ 15. d = d I + d F F

ํ•˜๋“œ์›จ์–ด ์ƒํƒœ ์‹œ์Šคํ…œ ๊ธฐ๋ฐ˜ ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ์— dFF ์ œ์–ด๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•  ์ˆ˜๋„ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์ž์„ธํ•œ ๋‚ด์šฉ์€ ๋ ˆํผ๋Ÿฐ์Šค [2]๋ฅผ ์ฐธ์กฐํ•˜์‹ญ์‹œ์˜ค.

์ „๋ฅ˜ ๋ฃจํ”„ ๋‹ซ๊ธฐ

ํ† ํ…œํด ๋ธŒ๋ฆฌ์ง€๋ฆฌ์Šค PFC์˜ ์ „๋ฅ˜ ๋ฃจํ”„๋ฅผ ๋‹ซ๋Š” ๊ฒƒ์€ ๊ธฐ์กด PFC๋งŒํผ ๊ฐ„๋‹จํ•˜์ง€ ์•Š์œผ๋ฉฐ ์ปจํŠธ๋กค๋Ÿฌ๋งˆ๋‹ค ๋‹ค๋ฅผ ์ˆ˜๋„ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์ด ์ „์› ํŒ์€ ํ† ํ…œ ํด ๋ธŒ๋ฆฌ์ง€๋ฆฌ์Šค PFC์˜ ์ œ์–ด ๋ฃจํ”„ ๊ตฌํ˜„๊ณผ ๊ด€๋ จ๋œ ํ˜ผ๋ž€์„ ํ”ผํ•˜๊ณ  ์„ค๊ณ„์— ์ ํ•ฉํ•œ ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์„ ํƒํ•˜๋Š” ๋ฐ ๋„์›€์ด ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

์ฐธ๊ณ  ์ž๋ฃŒ

  1. Dixon, Lloyd. "์˜คํ”„๋ผ์ธ ์ „์› ๊ณต๊ธ‰ ์žฅ์น˜๋ฅผ ์œ„ํ•œ ๊ณ ์—ญ๋ฅ  ์‚ฌ์ „ ๋ ˆ๊ทค๋ ˆ์ดํ„ฐ". Texas Instruments Power Supply Design Seminar SEM600, literature No. SLUP087, 1988.
  2. Sun, Bosheng. "๋””์ง€ํ„ธ ์ œ์–ด PFC์˜ ๋“€ํ‹ฐ ๋น„์œจ ํ”ผ๋“œํฌ์›Œ๋“œ ์ œ์–ด." ์ „์› ์‹œ์Šคํ…œ ์„ค๊ณ„, 2014๋…„ 12์›” 3์ผ.
  3. Van de Sype, David M., Koen De Gussemรฉ, Alex P.M. Van den Bossche ๋ฐ Jan A. Melkebeek. "๋””์ง€ํ„ธ ์ œ์–ด ๋ถ€์ŠคํŠธ PFC ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ์šฉ ๋“€ํ‹ฐ ๋น„์œจ ํ”ผ๋“œํฌ์›Œ๋“œ." Published in IEEE Transactions on Industrial Electronics 52, no. 1 (February 2005): pp. 108-115.

์ด์ „์— EDN.com์— ๊ฒŒ์‹œ๋˜์—ˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.