부스트 컨버터와 한계

닉시튜브를 이용한 환경 모니터를 만들려는 시도중, 승압회로를 만들다 한계에 봉착했습니다. 그래서 이런 저런 자료를 찾아보다 몇 가지 사실을 알게 되었습니다.

보통 DC-DC 승압회로로 사용하는 것이 Boost Converter(부스트 컨버터)인데요, 이 회로는 인덕터와 스위치(MOSFET)을 이용해 승압을 시키는 방식입니다. 일반적인 회로는 아래와 같습니다.

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이 회로의 특징은 MOSFET을 켰다 꺼서(On/Off) 인덕터(L)를 충전했다 방전하여 조금씩 전압을 키워 승압시키는 방식이라 생각하시면 좋습니다.

이 방식의 한계에 대해서 알아본 결과 다음의 그래프를 얻을 수 있었습니다.

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부스트 컨버터의 승압 능력은 기본적으로 듀티 사이클의 영향을 받는다고 합니다. 다시 말해 듀티 사이클(작동 시간)이 길어지면 길어질 수록 승압의 배율(Vin에서 Vout의 배율)이 증가한다고 합니다. 이론상의 최대 승압 비율은 약 10배(x10)이며, 이 수치가 나오기 위해서는 듀티 사이클(Duty cycle)이 95%이상 나와야 한다고 합니다. 하지만… 저도 잘은 모르겠지만 이건 어디까지나 이론상의 수치라 실제로 부스트 컨버터를 이용한 승압 회로는 6배(x6)를 최대로 보고 있다고 합니다.
네… 이 이야기를 듣고 555타이머와 부스트 컨버터를 이용한 승압회로는 한계가 있음을 깨달았습니다. 오히려 9V를 넣어(Vin) 120V(Vout) 나온것만 해도 장하다고 생각하기로 했습니다.

역시 “교류는 승압도 간단해요!”라고 하셨던 무선통신 강사님의 말씀이 맞나 봅니다.

 References :

1. Determining the practical limit for boost factor in DC-DC voltage conversion

2. Working with Boost Converters

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