하프브리지 인버터 (Half-Bridge Inverter)
한 줄 정의: 두 개의 스위치와 분압 커패시터를 이용해 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터 회로입니다.
쉽게 풀면
하프브리지 인버터는 위아래로 배치된 두 개의 스위치를 번갈아 켜고 끄면서, 그 중간 지점에 걸리는 전압을 상하로 반전시켜 교류를 만들어냅니다. 풀브리지의 절반에 해당하는 스위치 수만 사용하기 때문에 구조가 더 단순하고 저렴합니다. 다만 같은 입력 전압에서 얻을 수 있는 출력 전압의 크기는 풀브리지의 절반 수준입니다.
왜 중요한가
부품 수를 줄이면서도 직류-교류 변환이 가능하다는 장점 때문에, 소형 전원 장치나 중간 전력대의 모터 구동, 공진형 컨버터의 스위칭 단으로 하프브리지 구조가 널리 연구되고 사용됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"본 논문에서는 유도가열 시스템의 고주파 전원으로 하프브리지 인버터를 채택하고 공진 탱크와의 정합을 분석하였다."
유도가열이나 공진형 전원에서 하프브리지 인버터가 사용되는 예시입니다.
"제안된 하프브리지 인버터는 영전압 스위칭을 적용하여 스위칭 손실을 최소화하였다."
하프브리지 인버터의 손실 저감 기법을 다루는 논문에서 볼 수 있는 표현입니다.
조금 더 깊게 보면
하프브리지 인버터는 두 스위치 사이의 중점(midpoint) 전압을 직류단 커패시터로 분압된 기준 전압과 비교해 교류 전압을 만들며, 이 구조는 풀브리지의 절반 레그로 볼 수 있어 공진형 컨버터나 전력 인버터의 기본 빌딩 블록으로 자주 쓰입니다.
주의할 점
하프브리지 인버터는 부품 수는 적지만 출력 전압 범위가 풀브리지보다 제한적이며, 직류단 커패시터 두 개의 전압 분배가 불균형해지지 않도록 관리가 필요합니다.