포워드 방식이란?

포워드 방식도 구성이 비교적 간단하여 제어가 용이하므로, 일반적으로 사용되는 방식 중 하나입니다.

특징으로서는, 플라이백 방식보다 대전력을 출력할 수 있지만, 인덕터와 플라이휠 다이오드 (D2)가 필요합니다. 또한, 플라이백과 동일하게 출력으로부터의 귀환을 포토 커플러를 통해 절연함으로써 절연 전원으로 사용할 수 있습니다.

 

그림 21 : 포워드 방식

동작은, MOSFET ON 시, 다이오드 D1이 ON되어, 인덕터를 통해 부하에 전류를 공급합니다. MOSFET OFF 시에는, 인덕터에 축적된 에너지를 다이오드 D2를 통해 부하에 전류를 공급합니다. 그림 23은 각 부분의 파형입니다.

 

그림 23 : 포워드 방식 각 부분의 파형

포워드 방식은 트랜스를 한쪽 방향만 여자 (励磁 / Excitation)하므로, 트랜지스터가 OFF 상태일 동안에 트랜지스터에 축적된 에너지를 방출 (리셋)해야 합니다. 

 

따라서, 리셋 (스너버) 회로가 필요합니다 (그림 21의 트랜스 1차측에 있는 RCD). 리셋 회로는 일반적으로 저항 / 콘덴서 / 다이오드로 구성하는데, 기본적으로 에너지는 손실되어, 트랜스의 이용 효율은 그다지 높지 않습니다.

 
또한, 리셋 동작에 따라 스위칭 트랜지스터에는 DC 입력전압의 1.5~2배에 해당하는 전압이 가해집니다 (그림 22의 Vp와 Vds 파형의 VR).

 

이 전압은 스너버 저항과 콘덴서에 따라 달라집니다. 최근에는 이렇게 리셋해야 하는 에너지를 회생시켜, 손실과 Vds를 경감할 수 있는 액티브 클램프를 조합한 방법이 사용되고 있습니다.

 

그림 24

또한, 강압의 경우에는 1차측의 전류가 적으므로, 코일에 축적되는 에너지도 그다지 크지 않지만, 승압으로 사용하면 1차측의 전류가 커집니다. 

 

코일에 축적된 에너지도 전류의 제곱이 되므로, 리셋 회로에서 손실되는 에너지가 커집니다. 따라서, 이 회로는 강압에는 사용되지만, 승압에는 거의 사용되지 않습니다.

AC/DC 변환으로는 주로 스위칭 방식이 사용됩니다. 트랜스 방식에도 사용할 수 있지만, 플라이백 방식과 같이 절연이 필요한 경우에 한정됩니다.

 

키 포인트
・플라이백보다 복잡하지만, 2차측은 다이오드 정류 (비동기)의 DC/DC와 동일한 원리.
・스너버도 전원 설계에서는 자주 사용되므로, 원리를 이해해 두자.