자심코일의 Q의 주파수특성을 고려한 회로의 최적화설계

Optimal circuit desgn Taking into Account The frquency dependence of coil's Q

이심코일을 포함한 회로를 정밀하게 설계하는데 있어서 늘 골치거리가 되는 것은 실제의 코일의 Q가 주파수에 따라 변하는 사실을 어떻게 처리할 것인가 하는 것이다. 자심손실 자체가 주파수에 따라 복잡하게 변하기 때문에 일정한 직렬저항, 병렬커패시턴스를 부가한 종래의 등가회로는 이 경우 거의 유용성을 상실한다. 본논문에서는 우선 주어진 자심의 Q를 인덕턴스와 주파수의 함수로 표시하는 수학적 표시식을 가정하고 그것이 자심제조업자가 제공하는 또는 실험적으로 얻어지는 data에 가장 잘 들어맞도록 표시식의 퍼래미터들을 결정한다. 다음에 회로설계는 최적화방법을 쓰되 그 각 반복단계에서 요구되는 회로의 주파수응답의 정밀한 계산을 위에서 얻은 Q의 표시식을 이용하여 수행한다. 환언하면 본 논문에서 제시된 방법은 코일의 Q의 근사적 표시식과 최적화방법을 효과적으로 함께 사용한 것이며 이것으로서 상술한 실제적 코일에 부수된 난문제는 많이 해결되었다고 본다. 최적화방법으로서는 Fletcher-Powell 방법을 이용했으며 한가지 예제를 들어 본 논문에서 제시한 방법을 설명하였다.

One of the consistent nuisances in accurate design of circuits containing coils with core is how to take into account the frequency dependence of Q of actual coils. The conventional equivalent circuit consisting of an inductance and a series (constant) resistance and possibly a parallel (constant) capacitance is of little use in this situation since the core loss itself is strongly dependent on the frequency. In order to circumvent this difficulty, in this paper, a mathematical expression for Q of a given core as a function of inductance and frequency is first assumed and parameters in this expression are optimiged so as to best fit the data provided by the core manufacturer or obtained experimentally. This expression is then utilized in accurate calculation of the frequency response of a given circuit required in the optimal design of circuits containing coils. In other words the proposed approach is an effective combination of an approximate expression of coil's Q and circuit optimisation technique, which seems to have solved, to a great extent, the stated difficulty associated with actual coils. As for the optimization technique, ths Fletcher-Powell procedure was employed and one example was given to illustrate the proposed approach.