최근 산업전반에서 전기전자기기들의 용량이 증가하고 적용분야가 확대 되면서 이에 따른 전원공급장치 연구가 활발히 진행되고 있다. 그래서 본 논문에서는 다양한 전원공급장치로 적용이 가능한 비절연형 부스트 직류-직류 전력변환기와 하프브리지형 직류-직류 전력변환기를 대상으로 한다. 새로운 형태의 부스트 전력변환회로인 “클램프회로를 이용한 부스트 직류-직류 전력변환기”, “역률개선 부스트 직류-직류 전력변환기” 그리고 고효율 하프브리지 전력변환기인 “비대칭 하프브리지 플라이백 전력변환기”, “비대칭 하프브리지 직류-직류 전력변환기”, “두 개의 변압기를 이용한 LLC 공진형 하프브리지 전력변환기”를 제안한다. 우선 제안된 클램프회로를 이용한 고효율 결합인덕터 부스트 직류-직류 변환기는 기존의 전통적 부스트 직류-직류 변환기 구조에서 부스트인덕터를 결합인덕터로 대체하여 기존 변환기의 출력전압 한계를 극복한다. 또한 제안한 변환기는 한 개의 다이오드와 한 개의 커패시터로 구성된 간단한 클램프회로를 이용하여 결합인덕터의 누설인덕턴스로 인한 전력반도체스위치의 전압스트레스와 출력다이오드의 역회복 문제를 해결함으로써 변환기의 전체 효율을 향상시킨다. 그리고 제안된 역률개선을 위한 직류-직류 전력변환기는 전원의 역률을 단위역률로 제어하여 입력단에 고조파 및 EMI 노이즈를 개선하는데 사용된다. 절연형 직류-직류 전력변환기로 제안된 비대칭 하프브리지 플라이백 전력변환기는 전력변환기의 1차측 하프브리지 회로는 공진커패시턴스와 변압기 누설인덕턴스를 이용하여 비대칭 펄스폭변조(PWM; Pulse-Width Modulation) 방식에 의한 소프트스위칭 형태로 동작한다. 그리고 컨버터 2차측의 플라이백 회로는 간단한 구동회로에 의해 새로운 전압구동방식으로 동작하는 동기정류기를 이용한다. 제안된 컨버터는 이렇게 하여 컨버터의 전체효율을 향상시킨다. 그리고 제안된 하프브리지 직류-직류 전력변환기에 새로운 형태의 자기구동 동기정류기와 비대칭 펄스폭 변조기법을 적용하여 전력변환기를 고효율화하는 새로운 구조를 제안한다. 먼저 전통적인 각 컨버터에 적용된 전통적인 자기구동 동기정류기 기법을 간략하게 검토한 후, 본 논문에서 제안한 컨버터에 적용된 새로운 형태의 자기구동 동기정류기를 간략하게 설명한다. 새로운 형태의 동기정류기는 동기정류기의 스위치들의 낮은 온저항을 이용하고 비대칭 하프브리지 컨버터의 동작특성을 이용하여 정류기 스위치의 도통시간을 스위칭 구간의 전 구간으로 확대함으로써 효율을 증가시킨다. 이 때 이용된 동기정류기의 형태는 기존의 비대칭 하프브리지 컨버터에서 이용된 전통적인 동기정류기를 변압기의 구조와 동기정류기 스위치의 결선을 약간 다르게 하여 수정한 형태이다. 마지막으로 제안된 상이한 누설인덕턴스를 가진 두 개의 변압기를 이용하여 전류불균형이 개선된 하프브리지 LLC 공진형 전력변환기는 변압기의 누설인덕턴스와 자화인덕턴스 및 공진캐패시턴스를 이용하여 공진하고 넓은 부하영역을 가지며 경부하에서도 영전압스위칭 조건을 만족한다. 직/병렬로 연결된 두 개의 변압기는 스위칭 주기에 따라 변압기 또는 공진인덕턴스로 번갈아 동작하여 변압기 2차측에는 출력인덕터를 필요로 하지 않는다. 또한 두 변압기의 상이한 누설인덕턴스와 하프브리지 스위치의 비대칭 펄스폭 변조를 이용하여 2차측 정류다이오드의 전류불균형문제를 개선한다.
본 논문에서 제안된 직류-직류 전력변환기들의 동작원리와 각 동작모드를 설명하고 전력변환기의 설계를 위한 설계 예시를 제시한다. 그리고 제안된 컨버터들의 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였고 설계된 회로 파라미터를 이용해 프로토타입 컨버터를 제작하고 실험하였다. 이를 통하여 제안된 전력변환기의 우수한 성능을 입증하였다.

Recently, Because the capacity of the electrical and electronic equipment and application area are increased, it requires a various power supply. Thus, this paper proposed non-isolated type boost DC-DC power converter and half-bridge type DC-DC power converter for application of various power supply.
Firstly, high efficiency coupled inductor boost DC-DC converter that uses a simple clamp circuit and the coupled inductor and thus overcomes output voltage limit of the conventional boost converter. the proposed converter solves problems of voltage stress of the power semiconductor switch and reverse recovery of the output diode using a simple clamp circuit composed of a diode and a capacitor, and thus the converter improves its total efficiency.
Secondly, PFC boost DC-DC converter is proposed. The propsed converter is operated with controls input power factor(PF). Thus, the converter is mainly used as a pre-stage power equipment and provides the electric and electronic equipment high voltage DC power source of high capacity operating in boundary conduction mode.
Thirdly, asymmetrical half-bridge flyback converter is proposed. The primary half-bridge circuit of the converter operates by a soft-switching type using the asymmetrical pulse-width modulation (PWM) method with the resonant capacitance and transformer leakage inductance. The secondary flyback circuit of the proposed converter utilizes a synchronous rectifier, which operates by a new voltage-driven method with a simple drive circuit. Thus the proposed converter improves the total efficiency. And the proposed simple driving technique of the synchronous rectifier by a voltage-driven method is explained, briefly.
Fourthly, asymmetrical half-bridge DC-DC converter is proposed. The proposed converter improves the converter efficiency using characteristics of the asymmetrical half-bridge converter and the self-driven synchronous rectifier. The synchronous rectifier applied to the proposed converter is the new topological synchronous rectifier, which changes slightly the transformer structure and the synchronous switch connection in the asymmetrical half-bridge converter with a conventional self-driven synchronous rectifier. Since the proposed converter utilizes the transformer leakage inductor as its resonant inductor, its structure is simplified.
Fifthly, llc resonant half-bridge converter using the two transformer is proposed. The proposed converter resonates with the leakage inductance and magnetizing inductance of the transformer and the resonant capacitance. The converter operates in a wide load range and satisfies the zero voltage switching even under the light load. The series-parallel connected two transformers act as the transformers or the resonant inductances according to the operational modes, and the separate output filter inductance in the transformer secondary is not needed using the leakage inductance.
In this paper, the circuit and operation principle of the proposed converters are explained, and then design examples of prototype converters are shown. And their excellent performance is shown through the results of the computer simulation and experiments of a prototype.