에너지 캐스케이드는 대규모 운동에서 소규모로의 에너지 전달(직접 에너지 캐스케이드) 또는 소규모에서 대규모로의 에너지 전달(역 에너지 캐스케이드)
서로 다른 규모 간의 에너지 전달은 시스템의 역학이 비선형이어야한다. 캐스케이드는 에너지 전달이 규모면에서 국지적이어야 하며(거의 동일한 크기의 변동 사이에서만) 규모 영역을 가로질러 장거리 이동 없이 풀에서 풀로 계단식 폭포를 유발한다.
https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_cascade
Bootstrap회로는 출력 스위치의 Highside 트랜지스터에 Nch Mosfet를 사용하는 경우에 필요한 회로(시스템 출력의 일부 시작시 출력의 일부가 입력측에 추가되어 증폭기의 입력 Z를 변경.(보통 임피던스를 낮추기 위해 사용)
전원 IC가 이 회로를 탑재하고 있으며, 전원 회로 평가와 관련하여 동작을 이해할 필요가 있다.
Nch MOSFET은 ON저항이 낮아, 스위치로 사용하게 되면 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 ON저항이 동일할 때, Pch MOSFET보다 저렴하게 구할 수 있다. 그러나 Highside 스위치로서 Nch MOSFET을 사용하면 완전히 ON시키기 위해서는 충분한 Vgs즉, 드레인보다 높은 전압이 필요하다. 통상적으로 drain 전압은 Vin이므로 회로 내부에서 가장 높은 전압이 된다. 따라서 그 이상의 전압이 필요한 경우 외부에서 공급해야 한다. 이러한 전압을 생성하는 것이 bootstrap회로이다.
특징 요약
- Nch MOSFET은 On 저항이 낮아 효율 향상에 기여하고, 비용이 저렴하다.
- 상측 트랜지스터에 Nch mosfet을 사용하기 위해서는 드레인보다 높은 vgs가 필요.
- 내부 회로용 내부 전원의 전압으로는 부족.(보통 Drain 즉, 입력 전압이 제일 크기 때문.)
- 스위치와 콘덴서, 다이오드로 구성된 승압 차지 펌프를 통해, 상측의 Nch MOSFET용 드라이버의 고전압을 생성.
참고 문헌 및 자료
https://techweb.rohm.co.kr/knowledge/dcdc/dcdc_sr/dcdc_sr01/829
https://en.wikipedia.org/wiki/Bootstrapping_(electronics)
셀 바이패스 평준화 방법은 최대/최소 전압에 도달하는 셀의 전류를 우회하여 나머지 셀이 최대/최소 전압에 도달할 때까지 기다린다. 이러한 방법은 구현이 쉽고 모듈화가 용이하며 비용이 저렴하다. 그러나 기존 제어 전략은 충전/방전 과정의 종료 시에만 사용할 수 있다.
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| Mixer |
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| Transmission line |
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| Transformer |
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| Part : XFRM_NONLINEAR/BREAKOUT 속성에서 L1_Turns 및 L2_Turns는 1,2차측 권선수를 의미
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EDLC(Electric Double Layer Capacitor)
EDLC는 화학 배터리보다 빠른 충/방전이, 긴 수명, 친환경, 유지관리가 필요 없는 특성을 가지고 있다.
그래서 낮은 에너지 밀도라는 치명적인 단점이 있음에도 불구하고 다른 ESS와 함께 펄스 전력 및 고출력 분야에 적용하기 위한 연구들이 진행되어 왔다.
I. J. Cohen, D. A. Wetz, J. M. Heinzel, and Q. Dong, “Design and
characterization of an actively controlled hybrid energy storage module
for high-rate directed energy applications,” IEEE Trans. Plasma Sci.,
vol. 43, no. 5, pp. 1427–1433, May 2015.
I. J. Cohen, J. P. Kelley, D. A. Wetz, and J. Heinzel, “Evaluation of
a hybrid energy storage module for pulsed power applications,” IEEE
Trans. Plasma Sci., vol. 42, no. 10, pp. 2948–2955, Oct. 2014.
D. A. Wetz, P. M. Novak, B. Shrestha, J. Heinzel, and
S. T. Donahue, “Electrochemical energy storage devices in pulsed
power,” IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 42, no. 10, pp. 3034–3042,
Oct. 2014.
K. Ostrikov, “Sustainable nanoscience for a sustainable future,” IEEE
Trans. Plasma Sci., vol. 41, no. 4, pp. 716–724, Apr. 2013.
B. Shrestha, D. A. Wetz, and P. M. Novak, “Pulsed elevated rate
discharge of electrochemical energy storage devices,” IEEE Trans.
Plasma Sci., vol. 40, no. 10, pp. 2462–2469, Oct. 2012.
"Hold up time dealt with the constant output voltage during short time after the electric system was failed"
R. Kathiresan, T. Parthiban, P. Das, and M. Pahlevaninezhad, “Analysis
of a ZVS DC-DC full-bridge converter with natural hold-up time,” in
Proc. IEEE ECCE, Sep. 2015, vol. 29. no. 9, pp. 1521–1527.
Hold up time은 출력 유지 시간으로 입력을 차단한 후 출력 전압이 정전압 정도 범위 또는 규정의 전압 범위를 유지하고 있는 시간을 의미한다. 즉, 컨버터가 입력 측의 주전원 고장 후 최대 출력 전력에서 조절된 출력 전압으로 부하에 공급할 수 있는 최대 지속시간을 hold up time(HUT)라고한다.
모 전력공급장치 제품에서 표시된 Hold up time 스펙은 16msec(minimum) @50% load at 230Vac 50Hz input.
Hold up time은 대부분이 커패시터가 영향을 미친다. UPS(Uninterruptible Power Supply)와 연결하는 형태의 PSU(Power Supply)에서 정전이 일어났을 때, UPS의 배터리 전원과 연결하는 시간동안에 PC가 꺼지는 일이 벌어지지 않아야 한다. 그래서 Hold up time이 길수록 좋다. 이와 관련해서 Hold up Capacitance가 매우 중요하다. SMPS는 >20ms라고 표시된다. 정전을 대비해서 Hold up time이 긴것이 매우 좋다. 웬만하면 20ms보다 크면 정전을 대비할 수 있다.
