넓은 입력 범위를 가지는 LLC 공진형 컨버터의 공진 주파수 변경을 통한 효율 개선

Wide Input Range LLC Resonant Converter with Resonant Frequency Change for High Conversion Efficiency

수명이 짧은 전해 캐패시터 대신 필름 캐패시터를 링크 캐패시터로 가지는 컨버터의 경우, 매우 넓은 입력 전압 범위를 가질 수 밖에 없다. 일반적인 넓은 입력 범위를 가지는 LLC 공진형 컨버터의 경우, 변압기 인덕터($L_M$) 값을 작게 하여 순환 전류가 커지도록 설계될 수 밖에 없고, 이는 LLC 공진형 컨버터의 더 큰 도통 손실 및 더 큰 turn-off 손실을 야기하여 LLC 공진형 컨버터의 변환 효율을 감소시키게 된다. 이를 개선하기 위하여 공진 인덕터에 보조 권선을 감소, 추가 스위치를 이용하여 입력 범위에 따라 공진 주파수($f_O$)를 변경할 수 있는 컨버터를 제안한다. 제안하는 컨버터는 $L_M$ 값을 키워 정상 상태 시 도통 손실 및 turn-off 손실을 줄여 효율을 개선할 수 있으며, 낮은 입력 시 보조 스위치를 이용, $f_O$ 변경을 통하여 추가적인 Gain을 얻으면서 공진 인덕터의 철손을 줄여 넓은 입력 범위를 커버하면서 높은 변환 효율을 얻을 수 있다. 또한 제안하는 컨버터는 간단한 제어 방법과 낮은 전류 스펙을 가지는 작은 스위치를 사용할 수 있어 전력 밀도 증가를 최소화하면서 높은 효율을 가져갈 수 있다는 장점을 가진다.