2 돌입 전류와 재유입 전류 비교

75W를 초과하는 프론트 엔드 전원 공급 장치(PSU)에는 PFC(역률 보정)가 필요합니다. PFC는 전자 부하가 저항으로 나타나도록 입력 전류가 입력 전압을 따르도록 강제합니다. PFC는 일반적으로 큰 출력 커패시터를 가지고 있습니다. 시동 전에 PFC 출력 커패시터가 완전히 방전됩니다. V_AC가 V_OUT를 초과할 때 PFC 구조는 전류 경로를 제공하므로 AC 전압을 적용하면 매우 큰 전류가 생성됩니다. 입력 전압이 기본적으로 PFC 출력 커패시터에 직접 적용되기 때문입니다. 이 전류를 돌입 전류라고 합니다.

정온도 계수가 있는 서미스터(R_T)와 기계적 릴레이를 PFC 입력 측에 배치하면 그림 1에서 볼 수 있듯이 돌입 전류가 제한됩니다. PFC 전원을 켜는 동안 릴레이가 꺼집니다. 돌입 전류는 R_T에 의해 낮은 값으로 제한되며, PFC 출력 벌크 커패시터(C_BULK)가 점진적으로 충전됩니다. 출력 전압(V_OUT)이 AC 전압(V_AC)의 피크 값과 같도록 충전되면 돌입 전류가 0으로 떨어집니다. 그런 다음, 릴레이가 켜지고 R_T를 우회하여 정상 작동 중 전력 손실을 줄입니다.

재유입 전류는 다릅니다. 재유입 전류는 정상 PFC 작동 중에 발생합니다. 그림 2에서 볼 수 있듯이, PFC가 정상적으로 작동할 때 AC 입력 전압이 갑자기 떨어집니다. 부하가 여전히 적용되므로 PFC V_OUT가 더 낮은 값으로 떨어질 수 있습니다. 그런 다음, AC 전압이 반환될 때 AC 입력 전압이 V_OUT보다 높으면 돌입 전류가 다시 발생합니다. 이러한 전류를 재유입 전류라고 합니다.

이전에는 재유입 전류를 처리할 수 있는 전력계 구성 요소의 능력에만 의존했습니다. 테스트 결과를 통해 재유입 전류는 PFC 정격 최대 입력 전류보다 10배 이상 높게 증가할 수 있습니다. 이러한 높은 재유입 전류는 전원 공급 장치를 손상시키거나 수명을 단축시킬 수 있으므로 M-CRPS 사양은 AC 전압이 반환된 후 재유입 전류의 양을 제한합니다. 재유입 전류의 평균 제곱근 값은 입력 주파수의 절반 사이클에서 최대 PSU 전류 등급(5 × I_rated,RMS)의 5배 미만이고, 입력 주파수의 한 사이클에서 3.5 × I_rated,RMS 미만이어야 합니다. 또한 입력 전류는 AC 입력을 적용한 후 입력 주파수의 두 사이클 이내에 2 × I_rated,RMS 이하의 값으로 안정화되어야 합니다.

이 기간 동안 PFC 펄스 폭 변조(PWM) 작동을 고려하면 더욱 복잡해집니다. PFC가 잘 제어되지 않는 경우 AC 전압이 재개될 때 부적절한 PWM 듀티 사이클이 발생하여 M-CRPS 사양을 초과할 수 있는 다른 큰 입력 전류 스파이크가 발생할 수 있습니다.

반면, AC 전압이 재개되면 PFC는 PFC 출력 전압을 가능한 한 빨리 조정 수준으로 부스트할 수 있을 만큼 충분한 전류를 공급해야 합니다. 그렇지 않으면 과부하로 인해 V_OUT이 계속 하락하고 결국 DC/DC 컨버터의 입력 부족 전압 록아웃 수준이 트립됩니다. AC 전압이 재개되면 PFC 출력 커패시터를 충전하는 데 큰 입력 전류가 필요합니다. 이러한 전류는 V_IN이 V_OUT보다 큰 경우 재유입을 통해, V_IN이 V_OUT보다 작은 경우 PFC 제어 루프로부터 얻습니다.

이 문서에서는 AC 전압이 강하 후 회복되는 경우를 대비하여, 재유입 전류(V_IN > V_OUT) 및 비재유입 전류(V_IN < V_OUT)가 충분히 제어되고 V_OUT을 빠르게 상승시킬 수 있을 만큼 충분한 전류를 공급하고, 동시에 M-CRPS의 한계 사양을 초과하지 않도록 처리할 수 있는 솔루션을 제시합니다.