SMPS (Switched Mode Power Supply) 를 구축하는 데 사용할 수있는 다양한 회로 또는 방법이 있습니다. SMPS는 조정되지 않은 DC 전원에서 제어되고 격리 된 DC 전압을 생성하는 데 사용됩니다. 순방향 컨버터 회로는 플라이 백 컨버터 회로와 유사하지만 플라이 백 컨버터 회로보다 더 효율적입니다. 포워드 컨버터는 주로 더 높은 전력 출력 (100 ~ 200 와트 범위)이 필요한 애플리케이션에 사용됩니다.
포워드 컨버터는 기본적으로 변압기가 통합 된 DC-DC 벅 컨버터입니다. 변압기에 여러 출력 권선이있는 경우 출력 전압을 높이거나 낮출 수도 있습니다. 또한 부하에 대한 갈바닉 절연을 제공합니다.
순방향 컨버터 회로 는 고속 스위칭 장치가있는 제어 회로, 1 차측이 제어 회로에 연결되고 2 차측이 필터링 회로에 연결된 변압기로 구성됩니다. 변압기 2 차 권선의 정류 된 출력은 부하에 연결됩니다.
위의 블록 다이어그램에 따라 스위치를 켜면 입력이 변압기의 1 차 권선에 적용되고 전압이 변압기의 2 차 권선에 나타납니다. 따라서 변압기 권선의 도트 극성은 양수이므로 다이오드 D1은 순방향 바이어스됩니다. 그런 다음 변압기의 출력 전압이 부하에 연결된 저역 통과 필터 회로에 공급됩니다. 스위치를 끄면 변압기 권선의 전류가 0으로 내려갑니다 (변압기가 이상적이라고 가정).
순방향 및 플라이 백 컨버터의 차이점
| S. 아니. | 순방향 변환기 | 플라이 백 컨버터 |
| 1. | 변압기 절연 벅 컨버터 | 본질적으로 벅-부스트 토폴로지 |
| 2. | 하나 이상의 추가 출력 인덕터 필요 | 필요하지 않음 |
| 삼. | 리셋 회로가 필요합니다 | 필요하지 않음 |
| 4. | 출력 커패시터 필요 없음 | 필수 |
| 5. | 에너지 효율성 향상 | 순방향 컨버터보다 낮음 |
| 6. | 플라이 백 컨버터보다 비용이 많이 듭니다. | 순방향 변환기에 비해 저렴 |
| 7. | 트랜지스터가 켜지면 인덕터에 에너지를 저장하고 트랜지스터가 꺼지면 저장된 에너지를 전달합니다. | 순방향 변환기의 변압기는 에너지를 저장하지 않습니다. |
순방향 컨버터의 회로도
순방향 컨버터 회로의 작동
모드 -I: 전원 공급 모드
순방향 컨버터는 트랜지스터가 ON 상태 일 때 전원 공급 모드라고합니다. 이 조건에서 공급 전압은 변압기의 1 차측 권선에 연결되고 다이오드 D1도이 조건에서 순방향 바이어스됩니다. 다이오드 D2는 역 바이어스 상태로 유지되므로이 상태에서는 전도되지 않습니다. 트랜지스터가 ON 상태 일 때 두 권선이 동시에 전도되기 시작합니다. 변압기의 2 차측 출력은 변압기의 권선비 (Np / Ns)에 따라 달라집니다. 그리고이 출력 전압은 LC 필터로 구성된 2 차 회로에 적용됩니다. 이상적인 변압기의 경우 부하에서 최대 수신 출력 전압은 다음과 같습니다.
(Ns / Np) * Edc
여기서 Edc는 입력 공급 전압입니다.
Np는 아니오입니다. 1 차 권선의
Ns는 아니오입니다. 2 차 권선
모드 -II: 프리 휠링 모드
순방향 컨버터는 트랜지스터가 OFF 상태 일 때 프리 휠링 모드라고합니다. 트랜지스터가 꺼지면 변압기 권선의 전류가 0으로 떨어집니다 (이상적으로). D1은이 조건에서 역 바이어스되므로 변압기와 입력에서 회로의 출력 섹션을 분리합니다. 그러나 2 차측 인덕터는 프리 휠링 다이오드 D2를 통해 전류의 연속적인 흐름을 유지합니다. 입력이 분리됨에 따라 입력에서 전력이 흐르지 않지만 여전히 부하 전압은 충전 된 커패시터와 인덕터에 의해 거의 일정하게 유지됩니다. 인덕터와 커패시터에 저장된 에너지는 서서히 부하로 소멸됩니다. 완전히 소멸되기 전에 트랜지스터를 다시 켜서 프리 휠링 모드를 종료하고 필요한 허용 범위 내에서 부하 전압의 크기를 유지합니다.위의 회로를 시뮬레이션 한 후 아래와 같이 출력 파형을 얻습니다.
포워드 컨버터의 스위칭 주파수는 100kHz 이상입니다.