본 논문에서는 대용량급 전력변환회로를 대상으로, 기존 위상천이 풀 브리지 컨버터의 환류 전류 문제를 해결하기 위하여 새로운 모드 가변형 비대칭 풀 브리지 컨버터를 제안한다. 제안된 회로는 구동시비율 D에 따라 50% 이하에서는 비대칭 풀 브리지 컨버터로 동작하며, 50% 이상에서는 능동 클램프 풀 브리지 컨버터로 동작하게 된다. 따라서 제안된 회로는 정상상태시 약 50% 시비율로 동작되므로 기존 위상천이 풀 브리지 컨버터의 문제점인 환류전류를 제거 할 수 있으며, 이를 통하여 도통 손실을 줄일 수 있다. 또한, 넓은 부하범위에서 영전압 스위칭 동작이 가능하며, 출력 전류 리플도 매우 작은 장점이 있다. 특히 순간정전시 능동 클램프 컨버터로 동작 모드가 변하여 50~100% 시비율로 동작되므로 넓은 입력전압범위에 대해 대응이 가능하다. 본 논문에서는 제안된 회로의 동작원리 및 PSIM simulation을 수행하였으며, 1.2kW급 시작품을 제작하여 제안된 회로의 타당성을 검증하였다.
In this paper, a new mode changeable asymmetric full bridge dc/dc converter is proposed to solve the freewheeling current problem of the conventional zero voltage switching(ZVS) phase shift full bridge(PSFB) dc/dc converter of low output voltage and high output current applications. The proposed converter is operated as an asymmetric full bridge converter when the duty cycle is less than 50% and active clamp full bridge converter when the duty cycle is greater than 50%. As a result, since its freewheeling current is eliminated, the conduction loss is lower than that of the conventional ZVS PSFB dc/dc converter. Moreover, ZVS of all power switches can be ensured along a wide load ranges and output current ripple is very small. Therefore, high efficiency of the proposed converter can be achieved. Especially since its operation mode is changed to the active clamp full bridge converter during hold up time and can be operated with 50~100% duty ratio, it can produce the stable output voltage along wide input voltage range. The operational principles, theoretical analysis and design considerations are presented. To confirm the operation, validity and features of the proposed converter, experimental results from a 1.2kW($400V_{dc}/12V_{dc}$) prototype are presented.
