The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences (한국전자통신학회논문지)

Korea Institute of Electronic Communication Science (한국전자통신학회)
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Design of Modular DC / DC Converter Design with Programmable Output Voltage

출력전압 제어 가능한 모듈형 DC/DC 컨버터 설계

  • Received : 2018.12.24
  • Accepted : 2019.04.15
  • Published : 2019.04.30
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Abstract

This study deals with the design of a modular converter that can convert the output voltage according to the size of the load. The efficiency of the converter depends on the size of the load and is generally less efficient for lower loads. Therefore, it is more efficient to construct a small capacity modular converter than to manufacture a large capacity converter and it determines the capacity of the system through the parallel connection of the converter module according to the load size. In this paper, we will introduce a modular DC / DC converter designed to control the number of modules according to the load. A programmable resistor is placed at the output of the module for parallel connection of the module, and the voltage is regulated by adjusting the variable resistor. A system controlled in this way was found to exhibit an efficiency improvement of about 32%.

본 연구는 부하의 크기에 따라 출력전압이 변환 가능한 모듈형 컨버터 설계에 관한 것이다. 컨버터는 부하의 크기에 따라 효율이 결정되며 낮은 부하에 대해서는 일반적으로 효율이 낮다. 따라서 대용량의 컨버터를 제작하는 것보다는 소용량의 모듈형 컨버터를 제작하여 부하의 크기에 따라 컨버터 모듈의 병렬결선을 통해 시스템의 용량을 결정하는 것이 효율적인 측면에서 유리할 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 부하에 따라 모듈의 수를 조절 가능하도록 설계된 모듈형 DC/DC 컨버터를 소개할 것이다. 모듈의 병렬결선을 위해 출력단에는 프로그램 가능한 저항을 배치하고 이 가변저항을 조절하여 전압의 크기를 조절 가능하게 하였다. 이와 같은 방식으로 제어되는 시스템은 경부하의 경우에 약 32% 가량의 효율 개선을 나타내는 것으로 확인되었다.

Keywords

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그림 1. 모듈형 DC/DC 컨버터의 블록도 Fig. 1 A block diagram of modular DC/DC converter

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그림 2. 풀브리로 운용되는 DC/DC 컨버터의 출력전압을 샘플링하는 회로 Fig. 2 Full bridge that collects the output voltage of DC/DC converter

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그림 3. 복수개의 모듈에 대한 병렬결선도 Fig. 3 Parallel wiring diagram for multiple modules

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그림 4. 병렬결선 모듈형 시스템의 동작흐름도 Fig. 4 Operation flowchart of parallel-connected modular system

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그림 5. AD5246이 전원이 다른 시스템에 데이터를 전달하기 위한 레벨쉬프팅 회로 Fig. 5 AD5246 level shifting circuit for data transfer to other systems with power

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그림 6. 부하에 따른 효율의 변화 Fig. 6 Efficiency change according to load

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그림 7. 부하전류에 따른 모듈러와 비모듈러의 효율비교 Fig. 7 Efficiency comparison between modular and non-modular according to load current

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