Study on improvement of audible noise and line regulation for flyback converter using valley switching

Abstract

간단한 구조와 적은 제작 비용, 그리고 작은 사이즈로 갈바닉 절연을 구현할 수 있는 플라이백 컨버터는 가장 많이 사용되는 컨버터이다. 특히 적은 파워를 소비하는 많은 제품이 개발됨에 따라 더욱 플라이백 컨버터 사용이 많아지고 있다. 정전압 제어에서 동적 부하 조건을 가지게 되는 경우, 경부하 영역에서는 비록 밸리 스위칭을 하더라도 파워FET의 스위칭 손실이 전체 전력 손실에서 큰 비중을 차지하게 된다. 제안된 기술은 출력 부하 상태에 따라 밸리 스킵의 수를 바꾼는 것이다. 즉, 경부하에서는 많은 밸리지점이 스킵되고 그로인해 스위칭 주파수가 낮아지게 된다. 따라서 파워FET의 스위칭 손실은 줄어들게 된다. 그러나 밸리 변화가 발생하는 동안 스위칭 주파수는 단숨에 큰폭으로 바뀌게 되며 그로 인해 가청 잡음을 만들게 된다. 이러한 주파수 점핑 현상을 감소하기 위해 소프트 밸리 체인지(SVC)를 제안하였다. 밸리 체인지 간에 스위칭 주파수의 변화를 한번에 수행하지 않고, 다수의 스위칭 사이클 동안 수행하여 가청 잡음을 줄일 수 있게 된다. 반면에, 플라이백 컨버터는 엘이디 조명을 위한 정전류 제어를 위해서도 사용된다. 엘이디 조명은 아주 빠른 속도로 대중화 되고 있다. 대부분의 엘이디 조명은 작은 형태를 가지고 있기 때문에 플라이백 컨버터의 구조가 가장 적합하다고 할 수 있다. 뿐만 아니라 더 작은 크기의 응용을 위해 일차측 제어 방식을 사용하게 되지만, 기존의 방법은 큰 엘이디 전류 편차를 가지거나 매우 복잡한 블록 설계를 필요로 했다. 제안된 전류 레귤레이션 방식은 일차측에서 이차측의 엘이디 전류를 모니터링 하여 펄스 형태로 나타내고, 이를 로우패스 필터를 통하여 이차측 전류를 DC전압 형태로 나타낸다. 이 DC 전압은 목표로 하는 엘이디 전류와 비교되어 레귤레이션 된다. 제안된 방식은 밸리 스위칭을 하지만 인덕터 값이나 파워FET의 출력 커패시턴스와는 상관없는 구조를 가진다.