1. 개요
Boost converterboost라는 단어는 증진시킨다는 의미이고, 컨버터는 변환시켜준다는 의미다. 직류/직류 컨버터를 대표하는 회로로써, 외부에서 유입되는 직류형 전압을 교류 전압으로 변환하여 승압한 후, 다시 직류 전압으로 변환하여 안정된 출력 전압을 발생시키는 회로이다. 언뜻 생소하지만 현대인들은 일상적으로 컨버터를 사용하고 있다. 예를 들어 220V의 교류를 공급했을 때, 기기마다 모두 220V를 받고 곧장 사용하는 게 아니라 안에서 바꿔서 사용한다는 것을 떠올리면 어렵지 않다. 상술했듯, 부스트 컨버터는 일상적으로 사용되는 전기 변환 장치이므로 전기, 전자 공학에서는 필수요소라고 할 수 있다. 다만 출력 전압을 입력 전압보다 높이는 기능밖에 하지 못하며, 입력 전압보다 출력 전압이 낮아야 한다면 벅컨버터를, 입력 전압이 출력 전압보다 위아래일 수 있다면 벅-부스트나 SEPIC 컨버터를 사용해야 한다.
2. 동작
| 부스트 컨버터와 벅 컨버터의 원리를 소개하는 동영상. |
스위치(주로 트랜지스터)가 켜지면 인덕터에 에너지가 충전되고, 꺼지면 인덕터의 기전력이 배터리의 기전력과 합쳐저 배터리가 내는 전압보다 더 높은 전압으로 커패시터를 충전시킨다. 다이오드는 커패시터에서 배터리/스위치로 역전류가 흐르는 것을 막는다.
3. 사용 방법
콘덴서나 전지 등을 이용한 전자기기에서 전기의 흐름을 조절하는 역할을 하므로 회로에서 전력원과 연결해 전류/전압을 조절해야 한다. 이 때문에 공돌이들이 코일건 등의 회로를 설계할 때 거의 빠지지 않는다.일상에서는 대표적으로 보조배터리의 전원 출력장치에 쓴다. 대부분의 리튬 이온 배터리의 출력전압은 배터리 충전 정도에 따라 다르지만 공칭전압은 3.7V, 최대전압은 4.2V이므로, 5V나 9V를 받아들이는 장치에선 승압이 필요하다. 이때문에 승압을 위한 부스트 컨버터와 보조배터리의 리튬 이온 배터리를 충전시키기 위한 각종 보호회로(과충전, 과방전 보호회로 등)가 내장되어 있다. 다만, 부스트 업을 하면서 컨버터는 요구되는 전력을 발생시키기 위해 배터리의 용량을 더 사용하게 된다. (어플리케이션이 5V, 1A를 요구하면 3.7V, 1.35A를 소비해야 5W가 된다. 물론 부스트 업 손실등도 고려하면 더 많은 전력이 소모된다.)
4. 종류
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PFC 부스트 컨버터
브릿지 다이오드에 커패시터를 바로 연결한 간단한 정류 회로로 직류 전원을 공급하면 교류 전압이 첨두값에 가까울 때만 큰 전류가 흐르게 되어 역률이 나쁘다. 이를 개선하기 위해 브릿지 다이오드의 출력을 부스트 시켜서 약 380V까지 끌어올린다. PWM과 1개의 인덕터, FET(일부 고전력 제품에서는 IGBT를 사용하기도 한다) 등의 스위치 소자와 다이오드로 구성된다. 별도의 절환 스위치 없이 프리볼트를 구현 가능하다는 장점도 가진다. -
동기 정류 부스트 컨버터
다이오드를 교대로 스위칭하는 두번째 FET로 변경한 회로이다. FET에는 순방향 전압 강하로 인한 손실이 없으므로 더 높은 효율을 가진다.