개요
PWM 방식 (Pulse Width Modulation) :교류전원을 사용할 경우에는 교류측 변환기 출력의 맥동을 줄이기 위하여 LC필터를 사용하는데 이를 인버터측에서 보면 저 임피던스직류 전압원으로 볼수 있으므로 전압형 인버터라 한다.PWM (펄스 폭 변조)은 주파수가 일정하고 ON / OFF 시간비 (듀티 사이클)를 통해 제어한다.PFM (펄스 주파수 변조)은 펄스의 ON (또는 OFF) 시간을 일정하게 하고 OFF (또는 ON) 시간을 변화시킴으로써 제어한다.제어방식이 PAM제어인 경우 컨버터부에서 전압이 제어되고,인버터부에서 주파수가 제어되며,PWM제어인 경우 컨버터부에서 정류된 DC전압을 인버터부에서 전압과 주파수를 동시에 제어한다.
인바타의 PWM
PWM은 가장 일반적인 전압 제어 방법입니다.정류회로에는 다이오드, 평활회로에는 콘덴서, 역변환회로에는 기계 접점 대신에 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)가 사용되고 있습니다. 출력전압은 전항의 설명에서는 방형파(方形波) 이었지만, 실제로 인버터에서는 방형파를 펄스 폭 변조(PWM: Pulse WidthModulation) 함으로써, 출력전압 파형을 정현파에 근접 이와 같은 인버터를 PWM 인버터라고도 부름니다.PWM방식은 일정한 주기에서, 출력이 필요로 하는 만큼의 전력을 스위치 ON하여 입력으로부터 공급받습니다. 따라서, 필요한 출력전력에 따라 ON 과 OFF의 비율, 듀티 사이클 (duty cycle)이 달라집니다.PWM 주파수가 일정하므로 발생하는 스위칭 노이즈를 예측할 수 있어, 필터링 처리가 용이하다는 장점이 있습니다. 단점으로는 주파수가 일정하므로 중부하 시나 경부하 시에도 스위칭 횟수가 동일하여 자기 소비전류가 변하지 않기 때문에, 경부하 시에는 이러한 스위칭 손실이 발생합니다.표본화 펄스의 진폭은 일정하고 그 펄스 폭이 전송하고자 하는 신호에 따라 변화 시키는 변조 방식을 PWM방식이라 합니다 PWM 변조는 진폭 제한기의 사용으로 레벨변동을 제거할 수 있고 또 펄스의 상승과 하강을 급격하게 하여 S/N비의 개선이 가능함으로 비교적 많이 사용되며, 주로 모터제어를 인바타제어 전압제어 슬로우스타터 등에 사용 됨니다.
PFM 제어 (펄스 주파수 변조>)
PWM 제어 회로에서 사용되는 발진기를 PMOS의 on-time 파형과 기준 on-time 파형을 입력으로 하는 phase locked loop (PLL)로 대체 함으로써 통합된 PWM/PFM 제어 방식의 제어 회로 제어 방식의 회로는 PLL 회로에서 voltage controled oscillator (VCO)를 제외 기존의 듀얼 모드에 비해서 칩 면적은 작다. 또한 PWM과 PFM이 통합된 하나의 제어방식임으로 듀얼 모드 컨버터처럼 제어 방식의 변경 범위가 존재하지 않기 때문에 최적화된 효율을 얻을 수 있다. 또 중부하에서는 추가된루프 이득 때문에 기존의 PWM 제어 방식보다 과도 응답 특성이 향상된다.PFM은 고정 ON 시간 타입과 고정 OFF 시간 타입이 있습니다. 고정 ON 시간 타입을 예로 들면 ON 시간은 일정하고 OFF 시간이 변합니다.중부하 시에는 주파수가 높아지고, 경부하 시에는 주파수가 낮아집니다.장점은 경부하 시에는 전력의 추가가 그다지 필요하지 않고, 스위칭 주파수가 낮아지고 스위칭 횟수가 줄어 스위칭 손실이 감소하기 때문에, 경부하 시에도 고효율을 유지할 수 있습니다. 단점은 주파수가 변하므로 스위칭에 관련된 노이즈로 채터링이 발생합니다.DC-DC 변환기는 출력에 따라 입력 펄스폭의 듀티비를 제어하여 안정된 출력을 얻을 수 있는 PWM 제어 방식을 이용한다.PWM제어 방식은 안정된 출력과 고효율 특성을 보인다.같이 전원회로는 입력 전압의 급격한 변동에 의하여 CCM에서 DCM로 변화하게된다.DCM에서의 PWM 제어는 같은 파워를 보내기위해 더 큰 리플전류를 흘려줘야하고 커패시터나 스위치에 스트레스를 주게 되며,파워 스위치의 충,방전에 제어전력의 대부분을 사용하기 때문에 스위칭 손실을 야기하여 전원회로의 출력 효율이 떨어 짐니다 .그러므로 DCM에서는 PWM 제어 방식이 아니라 부하전류에 따라서 비례하는 스위칭 주파수를 발생시켜서 스위칭 손실을 방지하는 PFM으로 전환하여서 동작하는 것이 좋습니다.
인버터 출력전압은 PWM방식의 구형파이므로 일반 테스터기로는 측정이불가능하다 인버터 출력전압을 측정하고자 하신다면 정류형 교류 전압계로 측정 합니다.
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