본 논문에서는 고효율 및 고전력밀도의 새로운 주파수 가변형(PFM) 직렬 부스트 캐패시터(SBC) 풀 브리지 DC/DC 컨버터를 제안한다. 제안된 회로는 기존 위상천이 풀 브리지 컨버터와 달리 스위칭 주파수에 따라 직렬 부스트 캐패시터의 전압을 가변하여 출력전압을 제어하는 방식으로, 50% 고정 시비율로 구동되므로 환류구간이 존재하지 않아 도통손실이 작다. 또한 넓은 부하 영역에 대해 영전압 스위칭 동작이 보장되며, 출력 인덕터 전류 리플도 매우 작아 출력 인덕터의 사이즈를 줄일 수 있어 대전류 사양에 매우 적합한 장점을 갖는다. 본 논문에서는 제안된 회로의 이론적 해석 및 PSIM Simulation을 수행하며, 이를 실제로 1.2kW급(12V, 100A) 서버용 컴퓨터 전원장치의 프로토 타입 제작을 통한 실험결과로부터 제안된 회로의 동작특성과 타당성을 검증한다.
This paper proposes a new Pulse Frequency Modulation(PFM)-Series Boost Capacitor(SBC) full bridge DC/DC Converter which features a high efficiency and high power density. The proposed converter controls the output voltage by varying the voltage across the series boost capacitor according to switching frequency and has no freewheeling period due to 50% fixed duty operation. As a result, its conduction loss is lower than that of the conventional phase shift full bridge converter. Moreover, ZVS of all power switches can be ensured along wide load ranges and output current ripple is very small. Therefore, it has very desirable merits such as a small output inductor, high efficiency, and improved heat generation. This paper performs a rationale and PSIM simulation of the proposed converter. Finally, experimental results from a 1.2kW(12V, 100A) prototype are presented to confirm the operation, validity and features of the proposed converter.
