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OBC
EV 온보드 충전기
obc 조명 기기에 전력을 공급하는 장치
EV(전기차) 충전기란 전기자동차의 배터리에 전력을 공급하는 장치로,
전력망에서 공급받은 교류(AC) 전력을
직류(DC) 전력으로 변환하여 배터리에 충전합니다.
충전 방식은 크게 차량 내부의 온보드 충전기를 거치는 완속 충전과,
충전소의 정류기가 직접 전력을 공급하는 급속 충전으로 나뉘며,
사용 편의성과 필요에 따라 휴대용 충전기나 무선 충전 같은
다양한 형태로 이용할 수 있습니다.
특히 최근에는 인도에 내연기관 닉샤 판매를 중지하고 전량 전기닉샤로
전환하면서 판매 수량이 급격히 증가하고 있으며 동남아시아로 시장이
확대되면서 3heels (오토닉샤)용 충전기 수요도 급격히 증가하고 있습니다.
온보드 차저
On-Board Charger
온보드 차저(On Board Charger, OBC)는 전기차(EV)에 내장되어
외부에서 공급받은 교류(AC) 전원을 차량 배터리에 저장하기 위한
직류(DC) 전원으로 변환해주는 장치입니다.
완속 충전 시 사용되며, 가정용 플러그나
충전 커넥터를 통해 유입된 AC 전력을 EV 배터리에 적합한
DC 전력으로 바꾸어 충전이 가능하게 합니다.
AP SEMI는 특히 전자조사를 통한 TRR 스피드를 대폭 개선한
슈퍼정션모스펫을 출시하여 빠른 스위칭스피드 구동에 적합하도록
다양한 고출력 MOSFET와 RECTIFIER 제품군을 라인업하고 있습니다.
01
Power Stage Topology
of OBC for EV
02
고출력 파워 트랜지스터
High Power TR
LED 컨버터(SMPS)에서는 입력 전압을 원하는 DC 전압으로 변환하고,
LED에 안정적인 전류와 전압을 공급하는 스위칭 역할을 하는
파워TR로 전력용 MOSFET이 사용됩니다.
MOSFET의 특성은 컨버터의 효율과 노이즈 저감 성능에 큰 영향을 미치므로,
LED 조명 설계 시 MOSFET의 특성을 충분히 고려해야 합니다.
MOSFET의 적용 01
고효율 전력 제어
MOSFET의 특성(예: 온저항, 스위칭 속도)에 따라 컨버터의 효율이 달라지므로,
높은 효율을 갖는 MOSFET을 선택 합니다.
MOSFET의 적용 02
발열
높은 전류가 흐르는 obc 컨버터는 열이 발생하므로, 적절한 방열 대책을 고려하여
열 발생이 적고 내구성이 좋은 MOSFET을 선택해야하며 패키지의 종류에 따라서
열방출 능력의 차이가 크므로 PD(Power Dissipation)를 확인하여 선택하여야 합니다.
MOSFET의 적용 03
전압 및 전류
LED 컨버터에 필요한 입력 전압 및 출력 전류를 처리할 수 있는
충분한 사양의 MOSFET을 선택해야 합니다.
03
MOSFET의 종류와 특성
-
01
플래나(Planar) MOSFET
• 장점
구조가 간단하고 제조가 용이하여 많기가 낮고, 낮은 노이즈 특성을 가지고 있어서
EMI 특성 좋습니다.• 단점
소자의 ON 저항(RDS(on))이 크고 스위칭 속도가 느리며 동일 내압에서 소자
크기가 커지고 효율이 낮아집니다. -
02
슈퍼정션(Super Junction) MOSFET
• 장점
플래나 MOSFET보다 ON 저항(R_DS(on))과 게이트 전하량(Qg)이 크게 낮아져
효율이 향상되고, 고속 스위칭 성능을 가집니다.• 단점
Planar 타입보다 PN Junction의 면적이 커서 ON-OFF 전환 시 발생하는
역회복 전류(irr)가 많고, 고속 스위칭 시 노이즈가 클 편이며, 고집적 구조를 구현
하기 때문에 비용이 비싼 편입니다. -
03
SiC MOSFET (실리콘 카바이드)
• 장점
Si보다 넓은 밴드갭을 가지고 있어서 고온 및 고전압에서도 뛰어난 성능을 발휘하며,
낮은 전도 손실과 높은 스위칭 속도로 높은 효율을 제공합니다. 특히, 전기차 인버터,
OBC(온보드 충전기) 등 전력 변환 장치에 적합합니다.• 단점
2000℃ 이상의 고온 공정 공정이 필요하여 이로 인해 시간이 많이 걸리고 비용이
매우 많이 증가하여 높은 가격과 신뢰성 문제(SiO2와 SiC 계면 문제)로 수율이
낮아 상용화 시 공급 문제가 될 수 있습니다. -
04
GaN MOSFET (질화갈륨)
• 장점
SiC보다 더 높은 전자 이동도를 가져 매우 빠른 스위칭 속도가 가능하고, 낮은 전도
저항으로 전력 손실을 최소화하고 전력 밀도를 높일 수 있어서 소형 전력 공급 장치의
크기, 무게를 줄이고 효율을 높일 수 있습니다.• 단점
SiC보다 긴 전도성이 높아 가능한 전력 밀도가 제한될 수 있으며, 수율, 신뢰성
문제가 여전히 존재합니다.
MOSFET 라인업
04
정류다이오드
Rectifier Diode
파워컨버터에서 렉티파이어 다이오드의 순방향전압은 파워손실과 직결됨으로
효율을 높이기 위해서는 고효율 파워 다이오드를 사용하여야 한다.
그리고 스위칭에 의한 손실을 줄이기 위해서 역회복시간
(TRR : Reverse Recovery Time)이
짧은 다이오드를 사용함으로써 효율을 올리고 손실을 최소화 하게 됩니다.
정류기(Standard Rectifier)
TRR이 2-20micro Sec.로 느린 역회복 특성을 가진 정류 Diode로 주로 Adapter나
Power Supply의 1차 정류 혹은 완구등의 저주파 회로에
사용
고속정류기(Fast recovery Rectifier)
TRR이 100~750nano Sec. 인 정류 Diode로 고주파 (20~50Khz) 회로에 사용
초고속정류기(Ultra Fast Recovery Rectifier)
TRR이 35~75nano Sec. 인 정류 Diode로 Fast Recovery Rectifier보다 열 발생이 적어 주로 고전압(400V~1000V), 고주파 (50Khz 이상) 회로에 사용
초고속 고효율 정류기(Ultra High Efficient Rectifier)
TRR이 10~35 nano Sec. 인 고속 정류 Diode로 낮은 저항이 ($V_F$) 낮아 열 발생이 적습니다.
저전압(최고 200~600V),
고주파(50~200Khz) 회로에 사용
쇼트키 정류기(Schottky Barrier Rectifier)
내부저항이 매우 낮고 동작속도가 빠른 대신 사용 전압이 낮고 누설 전류가 큽니다.
주로 고주파 대전류 저전압 정류에 사용됩니다
고효율 쇼트키 정류기(Ultra Low $V_F$ Schottky Rectifier)
일반 쇼트키보다 트렌치 공정을 사용하여 순방향 전압을 대폭 낮춘 쇼트키 정류기
SiC 쇼트키 다이오드
SiC 쇼트키 다이오드는 실리콘 카바이드(SiC) 반도체를 사용하여 만든 쇼트키 다이오드로,
낮은 순방향 전압 강하, 고속 스위칭 특성, 그리고 고온에서의 안정성이 뛰어나며, 역회복
전류가 거의 없어 전력 효율을 높이고 시스템을 간소화할 수 있는 장점이 있습니다.
특히 고출력 OBC 및 EV Charger 에서 선호하는 제품군입니다. 다만 제조 공정이
어렵고 고온에서 작업이 되어 비용이 많이 들어가며 실리콘 쇼트키 대비 가격이 10배 정도
높습니다.
05
포토커플러
Photo Coupler, Optocoupler, Isolator
포토커플러는 내부의 LED가 켜지면서 내뿜는 빛이 포토 트랜지스터(수광부)를
작동시켜, 입력 회로와 출력 회로를 전기적으로 절연된 상태에서
신호를 전달하는 소자입니다. 입력 회로의 전기 신호가 LED에 전류를
흘려 빛을 발생시키면, 이 빛이 포토 트랜지스터를 통과하여 출력 회로에
전류를 흘려주는 방식으로 동작하며, 이를 통해 두 회로 간의
신호 전달이 이루어집니다.
06
션트레귤레이터
Shunt Regulator
션트 레귤레이터는 입력 전압의 변동이나 부하 변화에도 불구하고
안정적인 출력을 유지하기 위해 전압을 조절하는 장치입니다.
'션트'는 전류를 흘려보내는 부하에 병렬로 연결되어 전압을
조절하는 방식을 의미하며, 이 션트와 같은 원리로 작동하여
특정 전압 레벨로 안정화된 전력을 공급하는 역할을 합니다.
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