CEA-Leti (프랑스 전자정보기술연구소)가 압전 공진기를 사용하여 전력을 변환하는 새로운 방법을 도입하고 이중 브리지 압전 공진기 변환기(piezoelectric resonator converter)를 개발한 데 이어, 변압기(transformer) 없이 압전 변환기를 절연하는 길을 열었다.
새로운 토폴로지의 이중 브리지 절연 압전 공진기 변환기(DB-IPRC)는 두 개의 독립적인 압전 공진기를 사용하여 절연한다. 개선된 버전의 DC-DC 변환기는 변환기 절연 원칙을 유지하면서 효율을 크게 개선했다.
이 결과는 지난 6월 11일부터 13일까지 독일 뉘른베르크에서 열린 ‘PCIM Europe 2024'(PCIM 유럽 2024)에서 발표된 논문 “
Switching Assisting Circuit Improving the Efficiency of DC-DC Converters Based on Piezoelectric Resonators”(압전 공진기 기반 DC-DC 변환기의 효율을 개선하는 스위칭 보조 회로”에 소개되었다.
이 논문은 “200V에서 120V로 변환할 때 변환기는 유도성 보조 회로(inductive assisting circuit)를 사용하면 96.2%, 압전 회로를 사용하면 94.3%, 보조 회로가 없으면 87.4%의 효율을 보여준다. (압전 공진기) 보조 회로는 인덕턴스보다 작은 작동 범위에서 효율이 향상되지만, 더 평평한 변환기로 이어진다”고 설명했다.
이 연구는 CEA-Leti가 2023년 8월호 “IEEE Transactions on Power Electronics”에 기고한 “
A New Isolated Topology of DC–DC Converter Based on Piezoelectric Resonators”(압전 공진기 기반의 새로운 절연 토폴로지 DC-DC 변환기) 기사에서 소개한 결과를 확장한 것이다. 이 기사에서는 새로운 토폴로지가 “압전 공진기의 자연 절연을 사용하여 변환기의 출력을 입력에서 분리하고 그 반대의 경우도 마찬가지”라고 설명했다.
PCIM 논문과 이전 기사의 공동 저자인 기슬랭 데스페세(Ghislain Despesse)는 전력 변환에 인덕터 대신 압전 공진기를 사용하면 “전력 변환기의 크기를 획기적으로 줄일 수 있다”고 말했다. 그는 “우리의 연구 결과는 이러한 유형의 소형 변환을 절연 변환기로 확장할 수 있게 한다. 따라서 이러한 유형의 변환기는 이제 TV, 휴대폰, 태블릿, 전동 공구와 같은 훨씬 더 광범위한 애플리케이션과 호환된다”라고 밝혔다.
또한, 데스페세는 “많은 사람이 압전이라고 하면 에너지 수확과 저전력 개념을 떠올린다. 하지만 전력 변환에서 압전기는 입력 전력에 제한 없이 100kHz 이상의 고주파에서 작동한다. 따라서 수백 와트의 전력 수준에 도달할 수 있다. 대부분 변환기의 정격 전력이 100W 미만이므로 적용 범위가 매우 넓다”라고 설명했다.
프랑스원자력청(CEA)의 기술 연구 기관인 CEA-Leti는 스마트하고 에너지 효율적이며 안전한 산업 솔루션을 구현하는 소형화 기술 분야의 글로벌 리더이다. 1967년에 설립된 CEA-Leti는 마이크로 및 나노 기술을 개척하여 글로벌 기업, 중소기업 및 스타트업을 위한 차별화된 응용 솔루션을 맞춤화하고 있다. CEA-Leti는 의료, 에너지 및 디지털 마이그레이션의 중요한 과제를 해결하고 있다.
<저작권자©스마트앤컴퍼니. 무단전재-재배포금지>
