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상부 FET만 PWM으로 제어하는 방식으로 사용한다고 하셨는데
그러면 하부 FET에 PWM CH1N은 오히려 상부와 대칭적으로 주면 안되고 필요할 때 On/Off 주는 것이 안전한 것 아닌가요?
지금처럼 대칭으로 PWM을 주면 상부 하부 전부 PWM을 주는 구조가 되는 것이어서 앞서 설명하는 상부 FET만 PWM 주는 구조와는 맞지 않는 것 같습니다.
답변 3
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좋은 질문 감사합니다. 상보로 동작시키는 이유에 대해서 설명드리겠습니다. 우선 강의 내용중 전류 방향에 따라서 스위치의 상단, 하단 스위치가 off되어 있더라도 기생 다이오드를 통해 전류가 흐른다는 사실을 참고해주시길 바랍니다.
1. 효율 측면 (손실 저감)
상단 FET가 PWM ‘LOW’일 때 전류는 원래 하단 바디다이오드를 통해 흐릅니다.(전류가 양의 방향으로 흐르고 있는 경우)
다이오드는 고정 전압 강하가 있어 I × 순방향 전압 강하만큼 즉시 열로 손실됩니다. 예컨대 순방향 전압 강하가 0.7V이고 흐르는 전류가10A면 7W 손실
하단을 상보 PWM으로 켜 주면 이 구간을 MOSFET 채널(Rds(on))이 대신 도통합니다. Rds(on)가 2mΩ이라면 손실은 I² × Rds(on) = 0.2 W. 열·효율 차이가 많이 발생합니다.
즉 손실이 큰 다이오드 대신 스위치를 도통 시켜서 손실을 줄인다라고 생각하시면 됩니다.
2. 부트스트랩 커패시터 충전 보장
이 커패시터는 하단 FET가 ‘ON’일 때에만 재충전됩니다. 하단을 계속 꺼 두면 저속 구간에서 커패시터가 방전되어 상단 게이트가 더 이상 10 V까지 올라가지 않는, 이른바 드라이버 락업이 발생할 수 있습니다.
상보 PWM은 하단을 매 사이클 짧게라도 ON시키므로, 커패시터가 늘 충전돼 상단 FET가 언제나 확실히 켜집니다.
정리
하단을 상보로 스위칭해 주는 것은 ① 동기 정류 효과와 ② 부트스트랩 안정을 위해서 적용
추가 질문 있으시면 언제든지 글 남겨주세요! 감사합니다.
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답변 감사합니다.
근데 여전히 이해가 가지 않는 부분이 있습니다.
말씀하시는 내용은 PMSM? FOC 제어에 해당하는 내용 아닌가요? 상보로 동작하는 바이폴라 PWM 키는 경우에만?
6step BLDC에서는 유니폴라로 제어하는 경우는 한 스텝에 두상만 도통되고 예를 들어 a상 상부에 PWM이 켜졌을 때 다른 b상 하부가 on 되어서 전류가 흐르는 건데
한 상 기준으로 윗 스위치와 아래 스위치가 켜지는 타이밍이 애초에 다르고 하부는 pwm 방식이 아니라고 하셔서요
정리해서 다시 말씀드리면,
현재 스위칭 해야하는 부분이 아래와 같다고 가정해보겠습니다.
(u상 탑 스위치 on , v상 바텀 스위치 on)
이때 Gone님이 말씀하신 것처럼 상단 스위치를 상보로 동작시키지 않고, 상단 스위치만을 On/Off하고 v상의 바텀 스위치는 On 시켜놓은 상태를 가정해보겠습니다.
u상 탑 스위치가 off되면 u상에 흐르고있던 전류가 0이되는 것이 아니라, u상 바텀 스위치의 기생 다이오드를 타고 흐르게됩니다. 따라서 다이오드에서의 손실이 발생하게 되는데 소형 모터를 구동하는 경우에는 크게 상관이 없을 수 있지만, 현재는 용량이 상대적으로 큰 인휠 모터를 타겟으로 하기 때문에 아래 스위치를 On시켜서 손실을 줄이는 것이 유리합니다.
또한 부트스트랩 커패시터를 지속적으로 충전하기 위함도 있습니다. 물론 아래 스위치를 On하는 타이밍에서 충전이 빠르게 되겠지만, 듀티가 적은 영역을 대비하기 위함입니다.
두상중에서 한상은 상보로 pwm제어로 하는것이고, 나머지 한상은 아래 스위치만 on시키는 겁니다.
한 상 기준으로 윗 스위치와 아래 스위치가 켜지는 타이밍이 애초에 다르고 하부는 pwm 방식이 아니라고 하셔서요
이 부분은 제가 강의에서 말한건가요??