불연속 도통 모드 (Discontinuous Conduction Mode)
쉽게 풀면
부하가 작아 필요한 전류가 적을 때는 인덕터에 저장된 에너지가 한 주기가 끝나기 전에 다 소진되어, 전류가 완전히 0으로 떨어지는 순간이 생깁니다. 이 상태를 불연속 도통 모드라고 합니다. 수도관에 물이 흐르다가 잠깐씩 완전히 끊기는 구간이 생기는 것과 비슷합니다. 이 모드에서는 회로의 동작이 연속 도통 모드보다 복잡해지고 출력 전압 특성도 달라집니다.
왜 중요한가
불연속 도통 모드에서는 컨버터의 전달 함수와 이득 특성이 연속 도통 모드와 크게 달라지기 때문에, 경부하 영역까지 다루는 컨버터 설계나 제어기 논문에서는 이 모드로의 전환을 반드시 고려해야 합니다. 인덕터 전류가 자연스럽게 0으로 리셋되어 스위치가 영전류에서 턴온되고 다이오드 역회복 손실이 사라지는 장점이 있어, 저전력 어댑터나 플라이백 컨버터에서 의도적으로 채택되기도 합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
동작 모드 전환이 컨버터 특성에 미치는 영향을 설명하는 전형적인 서술입니다.
모드별로 다른 해석 모델이 필요함을 보여주는 예입니다.
조금 더 깊게 보면
불연속 도통 모드는 부하 전류가 인덕터 전류 리플의 절반보다 작아질 때 나타나며, 이 경우 한 주기가 스위치 온, 다이오드(또는 동기 정류 소자) 도통, 전류 0 유지의 세 구간으로 나뉩니다. 세 번째 구간이 추가되면서 출력 전압이 듀티비뿐 아니라 부하 전류와 인덕턴스 값에도 의존하게 되어, 연속 도통 모드보다 해석이 복잡해집니다. 불연속전도모드는 매 스위칭 주기 내에서 인덕터 전류가 도중에 0까지 떨어졌다가 다음 주기까지 0을 유지하는 구간이 존재하는 동작 모드로, 경부하 조건에서 흔히 나타납니다.
주의할 점
불연속 도통 모드가 항상 나쁜 것은 아니며, 경부하 효율이나 영전류 스위칭 특성을 활용하기 위해 의도적으로 이 모드를 사용하는 설계도 존재합니다. 이 모드에서는 출력전압이 듀티비뿐 아니라 부하전류와 인덕턴스 값에도 함께 의존하는 비선형 관계를 가지므로 연속전도모드에서 유도한 전달함수를 그대로 적용하면 제어설계 오차가 커질 수 있습니다. 인덕터 전류가 0인 구간에서는 부유 상태의 스위칭 노드 전압이 진동하는 링잉 현상이 나타나 추가적인 전자기 잡음의 원인이 되기도 합니다.