DC-DC 컨버터 등에서 정류나 환류에 사용하는 다이오드 대신 MOSFET을 두고, 다이오드가 도통해야 할 타이밍에 온으로 하여 전류를 흘리는 방식. 손실이 다이오드의 순방향 전압 × 전류에서 MOSFET의 전류² × 온 저항으로 바뀌어, 예를 들어 10 A에서는 순방향 전압 0.5 V인 다이오드의 5 W가 온 저항 5 mΩ인 MOSFET에서는 0.5 W가 된다. 출력 전압이 낮을수록 효과가 크다. 상하 스위치가 동시에 온이 되지 않도록 데드 타임이 필요하며, 그동안은 바디 다이오드가 전류를 흘린다.
일본어 명칭: 同期整流
동기 정류(Synchronous Rectification)은(는) 파워 일렉트로닉스 회로, 전력 반도체 등 2개 분야의 연습 문제 6개에 나와요.
분야: 파워 일렉트로닉스 회로
정답: C. 다이오드의 순방향 전압에 의한 도통 손실을 줄여 효율을 높이기 위해
다이오드에는 쇼트키 배리어 다이오드라도 0.3~0.5 V 정도의 순방향 전압이 있어, 전류 × 순방향 전압의 손실이 생깁니다. 온 저항이 작은 MOSFET을 다이오드 대신 온으로 하면 손실은 전류² × 온 저항이 되어 크게 줄일 수 있습니다. 출력 전압이 1 V 전후로 낮을수록 다이오드의 전압 강하가 출력 전압에 대해 큰 비율이 되므로, 동기 정류의 효과가 커집니다. 그 대신 두 스위치가 동시에 온이 되지 않도록 데드 타임을 두고 구동해야 합니다.
정답: B. 하측 MOSFET의 바디 다이오드(또는 병렬로 넣은 쇼트키 배리어 다이오드)를 통해 흐른다
인덕터 전류는 갑자기 멈출 수 없으므로, 상하 MOSFET이 모두 오프인 동안에는 하측 MOSFET의 바디 다이오드가 도통하여 전류를 계속 흘립니다. 바디 다이오드는 순방향 전압이 크고 역회복 시간도 길므로, 데드 타임이 너무 길면 손실이 늘어납니다. 반대로 너무 짧으면 상하가 동시에 온이 되어 입력이 단락되는 관통 전류가 흐릅니다. 그래서 데드 타임은 소자의 속도에 맞춰 필요한 최소한으로 하고, 순방향 전압이 낮은 쇼트키 배리어 다이오드를 병렬로 넣기도 합니다.
출력 전압이 1 V 전후로 낮을수록 다이오드의 전압 강하가 출력 전압에 대해 큰 비율이 되므로, 동기 정류의 효과가 커집니다.
낮은 출력 전압의 DC-DC 컨버터에서 환류용 다이오드 대신 MOSFET을 사용하는 동기 정류의 주된 목적…다만 Si MOSFET의 바디 다이오드는 역회복이 느려 손실이 크므로, 고속 용도에서는 외장 다이오드나 동기 정류로 보완합니다.
파워 MOSFET 내부에 구조상 생기는 기생 다이오드를 무엇이라 부르는가?다이오드 대신 MOSFET을 사용하는 동기 정류로 효율은 90%를 넘습니다.
이상적인 강압 초퍼(벅 컨버터)에서 입력 전압 12 V, 스위치의 듀티비 0.25일 때의 출력 전압은 얼마…이 다이오드 대신 MOSFET을 사용하는 것이 동기 정류입니다.
강압 초퍼(벅 컨버터)에서 스위치가 오프인 동안 인덕터 전류가 흐르는 경로로 올바른 것은?동기 정류 강압 초퍼에서는 인덕터 전류가 음의 방향으로도 흐를 수 있으므로, 경부하에서도 전류 연속 모드의 동작을 계속할 수 있습니다.
입력 전압 12 V, 출력 전압 3 V, 인덕턴스 15 µH, 스위칭 주파수 300 kHz인 이상적인 강압…강압 초퍼(벅 컨버터) 쇼트키 배리어 다이오드(SBD) 데드 타임(Dead Time) 바디 다이오드(Body Diode) DC-DC 컨버터 온 저항(on-resistance) 역회복 시간 관통 전류(Shoot-through Current) 파워 MOSFET 인버터(Inverter)