Abstract
This paper presents the dynamic analysis and control loop design of a zero voltage switching full bridge (ZVS-FB) PWM DC/DC converter. The small-signal model is derived incorporating the effects of phase shift control and the utilization of transformer leakage inductance and power FET junction capacitance to achieve zero voltage resonant switching. These effects are modeled by introducing additional feedforward and feedback terms for duty cycle modulation. Based on the results of the small-signal analysis, the control loop is designed using a simple two-pole one-zero compensation circuit. To show the validity of the design procedures, the small signal analysis of the closed loop system is carried out and the potential of the zero voltage switching and the superiority of the dynamic characteristics are verified through the experiment with a 2 kW prototype converter.
본 논문에서는 대용량에 적합한 영전압 스위칭 전브리지 PWM 직류/직류 변한기의 동특성 해석과 제어 루프의 설계에 대해 논하였다. 전압을 제어하기 위한 위상전이제어의 효과와 영전압 스위칭을 위한 변압기의 누설인덕턴스, FET의 적합 커패시턴스의 이용효과를 고려한 소신호 모델을 유도하였다. 이 소신호 모델은 PWM 벅 변환기의 등가모델에 시비율 변조에 대한 두 개의 종속 전원을 추가함으로써 모델링할 수 있다. 소신호 해석 결과를 근거로 하여 2-극점, 1-영점 보상회로를 사용한 전압제어기를 설계하였다. 설계된 제어기의 타당성을 검증하기 위해서 개루프 시스템과 폐루프 시스템의 소신호 해석결과를 비교하였으며, 2kW급 부하실험으로 설계한 전압제어기의 동특성이 우수함을 실험적으로 입증하였다.