전기,전자 공부/전력전자5 전력반도체와 친환경 전기자동차 앞서 전력용 반도체인 SiC MOSFET과 GaN MOSFET을 비교하며 전력 반도체의 장점에 대해 포스팅을 한 바 있다. 이번 포스팅에서는 전력반도체를 전기자동차 관점에서 작성해보려고 한다. 전기자동차는 말 그대로 전기로 자동차가 움직이기 때문에 전력을 관리하는 것이 매우 중요하다. 일례로, 배터리의 경우 직류를 모터의 경우 교류를 필요로 하기 때문에 인버터와 컨버터와 같은 전력 변환기가 필요하다. 뿐만 아니라, 자동차에서는 주로 12V 전력 시스템을 사용하는 반면, 배터리의 전압은 매우 높기 때문에 전압을 높이고 낮추는 것이 필요하다. 낮은 전압을 높여줄 때 보통 부스트 컨버터, 높은 전압을 낮춰줄 때 벅 컨버터를 사용한다. 이렇게 다양한 회로를 구성할 때 필요한 것 중 하나가 MOSFET(모스펫)이.. 2021. 10. 25. DC-DC converter의 switching loss 계산 앞의 포스팅에서 DC-DC converter가 무엇인지 알아보았고 power diode에 대해 알아보았다. DC-DC converter를 구현하는 방법 중 하나인 switching regulator에서 스위칭은 어떻게 구현할 것인지 알아보고 스위칭을 했을 때 energy loss는 어떻게 계산하는지 알아보자. switching regulator에서 PWM control(제어)을 위해서는 SPDT(Single Pole Doubl Throw) switch가 필요하나, 구현하기 어렵다. 따라서 SPST(Single Pole Single throw) switch 2개로 대체한다. SPST 2개는 MOSFET과 Diode로 나타나낼 수 있다. 이전 포스팅에서 power mosfet은 active switch이고 .. 2021. 7. 8. Power Diode란? 일반 다이오드랑 다른점 DC-DC converter에서 switching regulator는 가변 저항을 사용하지 않아 효율이 거의 100%에 가깝다고 이전 포스팅에서 언급했다. 그러나 그것은 이상적인 상황일 뿐, 실제로는 loss가 존재하여 보통 95~97% 정도의 효율을 보인다. 고효율의 전력변환기를 설계하기 위해서는 loss에 대한 분석이 중요하다. loss에 대해 분석을 하기에 앞서 switching regulator에 사용되는 diode에 대해 알아보자. 전력 변환기에서 높은 전압을 사용하면서 기존의 일반 다이오드(signal diode), 모스펫을 사용할 수 없게 되었다. 높은 전압을 견딜 수 있는 소자들은 앞에 power를 붙이게 된다. 기존에는 signal(신호)을 사용했다면 이제는 power(전력)을 사용한다는.. 2021. 7. 7. PWM DC-DC converter 와 linear, switching regulator 전력전자 공학이란 SiC, GaN과 같은 전력용 반도체를 활용하여 전력을 변환 및 제어하는 학문이다. 전력변환의 효율을 높이기 위해 전력용 반도체를 사용하고 이 부분에 대해서는 이전 포스팅(전력용반도체)에서 다뤘다. 전력을 변환하는 것은 기본적으로 4가지 case로 나눌 수 있다. 크게 직류(DC)와 교류(AC)로 나뉘기 때문에 AC-AC converter인 Cyclo converter, AC-DC converter인 rectifier(정류기), DC-DC converter, DC-AC converter인 inverter로 나눌 수 있다. 참고로, Cyclo converter가 있긴 하지만 그렇게 효과적이지 않아 보통 Rectifier와 inverter를 직렬로 연결하여 AC-AC 전력변환을 한다고 한다.. 2021. 7. 6. 전력용 반도체(WBG) GaN 모스펫과 SiC 모스펫 비교 우리가 알고있는 반도체는 보통 Si(실리콘)으로 만든다. 그래서 고체전자공학에서도 Si의 격자구조 등에 대해 자세히 배운 것이다. 기존의 Si반도체를 넘어서 전력용 반도체라고 미래의 반도체라고 불리는 것이 있다. 전력 반도체(Power semiconductor)는 전기 에너지를 활용하기 위해 직류와 교류 변환, 주파수와 전압 변환 등의 제어를 수행하며 스마트폰, 가전제품, 자동차 등에 사용되는 중요한 소자이다. 또한, 전력용 반도체는 기존의 Si 반도체보다 Band gap(Eg)이 더 커서 Wide Band Gap(WBG)반도체라고도 불린다. Band Gap이란 energy band diagram에서 conduction band(Ec)와 valence band(Ev) 사이의 영역을 의미한다. 그리고 Wi.. 2021. 7. 4. 이전 1 다음
