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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김기두 (한밭대학교, 한밭大學校 大學院)

지도교수
강필순
발행연도
2014
저작권
한밭대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수2

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2014

LED 구동을 위한 탭-인덕터 기반의 다단 승압형 DC-to-DC 컨버터
김기두 제어계측공학과 2014.01 학위논문

2012

탭 부스트 컨버터와 다단 탭 부스트 컨버터의 특성 비교
김기두 ,  강필순 대한전기학회 학술대회 논문집 2012.11 학술대회자료

초록· 키워드

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LED 전원구동장치는 LED의 직·병렬 회로의 수 및 전원구동장치의 회로방식의 구성에 따라 효율의 차이가 발생함으로 효율적인 설계가 필요하다. 최근 들어, LED 기술의 발전과 함께, LED 전원구동장치는 LED 구동전압을 높이고 채널 수를 줄이는 방향으로 발전하고 있다. 시스템 효율 향상과 제조원가 측면에서 LED의 채널 수를 줄이고 구동전류를 줄이는 것이 보다 유리하다. LED 구동전류를 줄이기 위해서는 구동전압이 높아져야 하므로 자연스럽게 LED 구동전압을 상승시켜야만 하기 때문에 높은 입·출력 전압전달 비를 갖는 승압형 토폴로지가 요구된다. 이에 적합한 대표적인 토폴로지로 부스트 컨버터, 캐스케이드 부스트 컨버터, 배승압 부스트 컨버터, 배승압 회로가 추가된 캐스케이드 부스트 컨버터 등이 있다. 하지만 시비율 D에 의한 의존도가 높고 전류제어의 안정성을 고려한 최대 시비율 D를 0.5로 제안할 경우, 보통 승압비 8이상을 얻기 어렵기 때문에 좀 더 높은 입·출력 전압관계 비를 갖는 승압형 컨버터가 요구된다. 따라서 본 논문에서는 시비율 D 뿐만 아니라 권선비 N에 의해서도 입·출력 전압관계 비를 향상시킬 수 있으며 입력 커패시터(CB)는 입력전원과 직렬 연결되어 구조적 신뢰성을 갖고 주 다이오드(DB, DQ)와 주 스위치(S)는 낮은 정격의 역 전압 스트레스를 받는 특징을 갖는 탭-인덕터 기반의 다단 승압형 컨버터(CBT)를 제안한다. 제안된 컨버터의 동작모드에 따른 이론적 분석 및 시뮬레이션을 시행하고 120[W]급 시제품을 제작하여 타당성을 검증한다.
#Boost converter #Tapped-inductor boost converter #고승압형 컨버터 #LED 전원구동장치 #독립형 태양광 LED 가로등 시스템

목차

제1장
서 론
1
1.1
연구배경
1
1.2
연구내용 및 구성
2
제2장
독립형 태양광 LED 가로등 시스템
6
2.1
독립형 태양광 LED 가로등 시스템 소개
6
2.2
LED 패키지 기술 소개
7
2.2.1
LED 패키지 기술
7
2.2.2
LED 열 저항 정의
10
2.2.3
고출력 LED(High Power LED)의 구조
11
2.2.4
LED 배열방식
11
2.3
LED 전원구동장치 설계 및 분석
13
2.3.1
LED 구동회로의 설계절차
13
2.3.2
LED 구동회로의 설계요건
14
2.3.3
LED 제어방식
15
2.3.3.1
선형 제어방식(Linear type)
15
2.3.3.2
스위칭 제어방식(Switching type)
16
제3장
승압형 컨버터 회로 토폴로지 및 특성 비교
19
3.1
승압형 컨버터 회로 토폴로지 연구동향
19
3.1.1
부스트 컨버터를 적용한 토폴로지
19
3.1.2
배전압 부스트 컨버터를 적용한 토폴로지
21
3.1.3
캐스케이드 부스트 컨버터를 적용한 토폴로지
22
3.1.4
배전압 회로가 추가된 캐스케이드 부스트 컨버터
를 적용한 토폴로지
23
3.1.5
커플드-인덕터 부스트 컨버터를 적용한 토폴로
지
24
3.2
부스트 컨버터와 탭-인덕터 부스트 컨버터의 일반특성
25
3.2.1
부스트 컨버터의 일반특성
25
3.2.2
탭-인덕터 부스트 컨버터의 일반특성
26
제4장
제안된 다단 승압형 탭-인덕터 컨버터(CBT)
30
4.1
제안하는 다단 승압형 탭-인덕터 컨버터(CBT)
30
4.2
제안하는 컨버터의 동작원리 및 수학적 해석
32
4.2.1
동작 Mode 1: (Switch=ON)
32
4.2.2
동작 Mode 2: (Switch=OFF)
44
4.3
제안하는 컨버터의 입·출력 전압관계 비
57
4.4
입력 커패시터의 입·출력 전압관계 비
60
4.5
평균전류 해석
62
4.5.1
탭-인덕터 평균전류
63
4.5.2
입력 평균전류
63
4.5.3
인덕터 평균전류
64
4.6
인덕터와 탭-인덕터의 전류 최대값 및 최소값
65
4.6.1
인덕터의 전류 최대값과 최소값
65
4.6.2
탭-인덕터 1차권선(L1)과 2차권선(L2)의 전류 최
대값과 최소값
67
4.6.2.1
탭-인덕터 1차권선(L1)의 전류 최대값
및 최소값
67
4.6.2.2
탭-인덕터 2차권선(L2)의 전류 최대값
및 최소값
69
4.7
제안된 토폴로지에 적용된 제어 알고리즘
70
제5장
시스템 설계 및 주요소자 선정
71
5.1
전체 구성도
71
5.2
시스템 설계 및 주요소자 선정
72
5.3
전압 및 전류센서 설계
77
제6장
시뮬레이션
79
6.1
제안된 다단 승압형 탭-인덕터 컨버터(CBT)
79
6.1.1
시뮬레이션 조건
79
6.1.2
주요동작 파형
80
6.2
제어 알고리즘을 적용한 다단 승압형 탭-인덕터 컨버터
(CBT)
84
제7장
실험결과
86
7.1
주요동작 파형
89
7.2
승압비 분석
94
7.2.1
제안하는 컨버터의 승압비
95
7.2.2
기존 승압형 컨버터와 승압비 비교 분석
96
7.3
효율분석
99
제8장
결론
101
참 고 문 헌
103
ABSTRACT
107

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