정지궤도 위성에 적합한 높은 효율 및 작은 출력 전류 리플을 갖는 Weinberg 컨버터

A New Weinberg Converter with High Efficiency Low Current Ripple for Geosynchronous Satellite

Weinberg 컨버터는 입출력 전류 리플이 작아 필터 사이즈가 작고, 스위치 및 다이오드가 소프트 스위칭을 하여 높은 효율을 갖는 장점으로 인해 정지궤도 위성용 배터리 방전 조절기와(Battery Discharge Regulator, BDR) 같이 높은 전력밀도 및 높은 효율을 요구하는 제품에 유용한 승압형 컨버터이다. 최근 정지궤도 위성의 큰 전력 요구사양에 맞춰 버스 전압 사양이 커지면서 Weinberg 컨버터는 몇 가지 문제점을 갖게 되었다. 첫째 다이오드의 큰 순 방향 전압 강하로 인해 도통 손실이 증가한다. 둘째 다이오드의 기생 커패시터와 누설 인덕턴스간의 공진으로 인한 전압 맥동이 심화되면서 EMI 특성이 악화된다. 셋째 스위치 턴-오프 시 발생하는 큰 출력 전류 스파이크로 인해 출력 필터 크기가 커진다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위해 추가 스위치 및 커패시터를 이용해 다이오드 차단시 그 전압을 기존보다 크게 낮춤으로 써 도통 손실 개선 및 EMI 특성 개선을 하는 방법을 제안한다. 또한, 출력 필터 사이즈 저감을 위해 출력 전류 리플을 줄일 수 있는 추가 스위치의 적절한 구동 방법에 대해 제안한다. 제안하는 컨버터는 더욱 높은 전력 밀도 및 효율을 얻을 수 있어 차세대 정지궤도 위성용 BDR에 적합하다. 본 컨버터는 100V/750W의 출력전압/전력을 갖는 시작품을 통해 그 유효성을 검증하였다.