부스트 컨버터 (Boost-Converter)란?

 

 

안녕하세요. 취업한 공대누나입니다.

지난 번에는 Buck-Converter에 대해 알아보았는데요.

이번에는 대표적인 승압 컨버터인 Boost Converter에 대해 보겠습니다.

어떻게 동작하는지 회로와 수식으로 간단하게 이해를 해보도록 하겠습니다.

 

부스트 컨버터는 DC-DC 컨버터의 일종으로 전압을 승압시켜줍니다.

입력 전압보다 높은 전압이 필요할 때 사용하는 것입니다.

 

1. Boost-Converter의 ON

 

 

부스트 컨버터의 회로는 위와 같습니다.

강압 컨버터인 Buck Converter와 비교했을 때 스위칭 소자의 위치가 다르다는 것을 알 수 있습니다.

위치만 다를 뿐인데 하나는 전압을 높여주고, 하나는 전압을 낮게 만든다는 것이 놀랍습ㄴ디ㅏ.

 

위와 같이 ON 상태일 경우 스위치의 이론상 저항은 0이기 때문에 

빨간색 루프와 같은 폐회로를 돌게 되며 인덕터는 충전을 하게 됩니다.

(이 때 다이오드 쪽으로 전압이 넘어가지 않습니다.)

이때 인덕터의 V값은 Vin과 같음을 알 수 있습니다.

 

 

2. Boost-Converter의 OFF

 

스위치가 OFF 될 경우에는 인덕터에 충전되어 있던 전류가 방전되면서

입력 전압보다 더 큰 전압이 생성됩니다. 

여기서 전원 공급이 끊겼기 때문에 코일은 다이오드 방향으로 역기전력을 발생시킵니다.

이 때 전원 전압과 인덕터의 에너지가 같이 전달이 되면서 부하 전압이 높아지게 되는 것입니다.

 

3. 해석

 

 

Switch가 On이 되었을 때 인덕터의 전압은 Vin, 

Switch가 OFF 되었을 때 인덕터의 전압은 Vin-Vout이었습니다.

ON일 경우 인덕터는 충전이 되고, OFF일 경우 인덕터가 방전되는 것을 알 수 있습니다.

 

 

인덕터의 전압 공식에 의해서 ON상태일 때와 OFF 상태일 때 인덕터에 흐르는 전류 값을 구해보았습니다.

이때 전류의 증가량과 전류의 감소량의 값은 같습니다.

따라서 공식을 정리해보면 위와 같은 식을 구할 수 있습니다.

(이때 On시간은 DT로 바꿀 수 있고, Off 시간은 T-DT로 바꿀 수 있는 것 다들 아시죠?)

 

 

즉, 승압되는 비율이 입력 전압과 듀티 비율에 의해서만 결정된다는 것을 알 수 있습니다.

(인덕턴스와 커패시턴스 값이 아닌 듀티비에 의해서 결정이 됩니다.)

Duty값이 크면 비교적 작은 전압을 출력하고, 값이 작으면 큰 전압을 출력하게 됩니다.

 

 

일반적으로 부스트 컨버터 IC의 데이터시트를 보면 L과 C값의 reference가 나와있습니다.

이런 것들을 참고하셔서 실무에서 설계하시면 됩니다.

저도 이번에 3.3V를 12V로 승압시키는 IC를 사용하게 되었는데

자세한 원리는 이번 기회에 알게되어서 좋습니다.

 

다음 시간에는 벅-부스트 컨버터에 대해 알아보도록 하겠습니다.

감사합니다.