게이트 구동회로가 간단하고 높은 효율을 가지는 새로운 형태의 브리지리스 PFC 컨버터에 관한 연구

A New Bridgeless PFC Converter With Simple Gate Driving Circuit And High Efficiency for Server Power Application

양방향 스위치를 가지는 Bridgeless PFC 컨버터(BBPFC)는 구조상 복잡한 플로팅 게이트 드라이버를 활용함에도 불구하고 좋은 공통모드 잡음 즉, Common-Mode (CM) 노이즈 특성과 간단한 제어 방법으로 인해 많은 브리지리스 PFC 컨버터 중에서도 고전력 응용분야에서 매우 매력적인 토폴로지이다. 이러한 BBPFC는 도통 경로 상에 위치한 정류 다이오드의 역회복 특성의 상대적인 편차를 활용하여 전력 밀도를 감소시키지 않고도 좋은 공통모드 (CM) 노이즈 특성의 확보가 가능하다. 하지만 이러한 장점을 가지는 BBPFC 구조를 고전력 서버용 전원장치분야에서 활용할 경우, 이미 등록된 특허로 인해 매우 높은 개런티를 지불해야 하므로 그 활용이 매우 제한적이다. 따라서, 본 논문에서는 이미 등록된 특허를 회피하고, 동시에 기존 BBPFC 회로가 가지는 단점인 플로팅 게이트 드라이버를 활용하는 단점을 개선하는 새로운 형태의 브리지리스 PFC 컨버터를 제안한다. 제안된 컨버터는 기존 BBPFC가 가지는 장점인 좋은 (CM) 노이즈 특성을 가지며, 동시에 높은 효율을 달성 할 수 있다. 또한 제안된 컨버터의 경우, 복잡한 플로팅 형태의 게이트 드라이버 회로가 아닌 간단한 부트스트랩 회로를 활용하여 회로를 운용할 수 있다. 더불어 제안된 컨버터는 입력의 양과 음의 주기에서 단 하나의 스위치를 사용하여 회로를 구동할 수 있기 때문에 기존회로 대비 적은 손실을 가져 높은 효율의 획득이 가능하다. 본 논문에서는 제안된 구조에 대해 하이라인 $230V_{RMS}$ 입력과 800W / 400V 출력의 조건을 적용하여 제안하는 구조의 효용성을 검증하고자 한다.