전원 사양 결정

「설계 순서」 편에서 설명한 바와 같이, 설계를 시작하기 위해서는 전원으로서 어떤 성능과 특성을 구비해야 하는지, 전원의 사양이 결정되어야 합니다. 실제로 전원의 사양은 전원 설계자가 마음대로 정할 수 있는 것이 아닙니다. 사용하는 입력 전원 및 공급되는 부하가 요구하는 전압 정밀도 및 전류 등을 비롯하여, 효율 및 동작온도 범위 등 많은 확인 사항이 있으며, 이러한 확인 사항은 시스템 전체의 사양 및 급전하는 기판의 사양에 따라 결정됩니다. 그러나, 현실적으로 이러한 사양은 설계 시작 시점에서 명확히 결정되지 않습니다. 이는 전력을 공급받는 측도 어느 정도 설계를 진행하지 않으면 알 수 없는 부분이 많기 때문입니다. 그렇다고 해서, 모든 부분이 명확하게 결정될 때까지 기다린다면, 설계에 할당되는 기간은..

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• · 2022. 12. 22.
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절연형 플라이백 컨버터 기본 : 불연속 모드와 연속 모드

스위칭 전원의 동작에는 불연속 모드와 연속 모드가 있습니다. 이번 설계 사례에서는 불연속 모드 동작을 사용합니다. 하기 표에 각 모드의 특징과 장단점에 대해 정리하였습니다. 「동작」 항목의 파형은 트랜스의 1차 권선과 2차 권선에 흐르는 전류를 나타낸 것입니다. 연속 모드 동작에서는, 스위치 ON 시의 정류 다이오드 역회복 시간 (trr)*에 역전류가 흐르고, 이 역전류로 인한 손실이 발생합니다. 저전압 스위칭 DC/DC 컨버터의 경우는 정류 다이오드의 역전압이 낮아 역전류도 작아지므로, 출력 리플 전압 등을 고려하여 연속 모드를 사용하는 것이 일반적입니다. 반면에 AC/DC 컨버터의 경우는, 다이오드의 역전압이 높아 큰 역전류가 흐르므로, 손실도 커지게 됩니다. 따라서 이러한 역전류의 흐름을 억제하기 ..

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• · 2022. 12. 22.
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절연형 플라이백 컨버터 기본 : 플라이백 컨버터의 동작과 스너버

플라이백 컨버터의 동작에 대해 조금 더 자세하게 설명하겠습니다. 오른쪽 회로는 PWM 제어의 플라이백 컨버터로, 연속 모드 동작입니다. 먼저 MOSFET가 ON되면, 트랜스의 극성이 반대이므로 트랜스의 1차측 권선에 전류가 흘러, 에너지가 축적됩니다. 이때, 다이오드는 OFF됩니다. 다음으로 MOSFET가 OFF되면, 축적된 에너지가 트랜스의 2차측 권선에서 다이오드를 통해 출력되고, 정류 및 평활을 통해 DC 전압을 생성합니다. 이러한 동작과 각 부분의 전압, 전류 파형을 하기와 같이 정리하였습니다. MOSFET가 ON되면, 트랜스의 1차측 권선에 전류가 흘러, 에너지가 축적된다. 이때, 다이오드는 OFF. MOSFET가 OFF되면, 축적된 에너지가 트랜스의 2차측 권선에서 다이오드를 통해 출력된다. ..

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• · 2022. 12. 21.
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절연형 플라이백 컨버터의 기본 : 플라이백 컨버터의 특징

여기에서는 플라이백 변환 방식을 사용한 설계 사례를 통해, 플라이백 방식의 기본 회로와 특징에 대해 설명하겠습니다. 플라이백 컨버터에는 일반적인 PWM 제어 이외에 자려 (Self-excitation) 타입 RCC (Ringing Choke Converter)와 RCC에 공진 기술을 이용한 의사공진 타입의 3종류가 있으며, 100W 정도까지의 스위칭 전원에 자주 사용됩니다. 기본 회로는 그림과 같이 심플하며, 적은 부품수로 구성할 수 있습니다. 입력전압 (DC)을 스위칭 트랜지스터로 초핑하고, 스위칭 트랜스를 통해 2차측으로 에너지를 전달합니다. 2차측에서는 이를 정류하여 평활화함으로써 필요한 DC 전압으로 변환합니다. 실제의 회로에서는, 출력을 모니터링하여 스위칭 트랜지스터를 제어하는 귀환 및 제어 회..

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• · 2022. 12. 21.
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절연형 플라이백 컨버터의 기본 : 스위칭 AC/DC 변환

먼저, 스위칭 방식의 AC/DC 변환에 대해 간단히 설명하겠습니다. 하기의 기본 회로와 파형을 참조하여 주십시오. 여기에서는 입력전압을 100VAC라고 가정하겠습니다. 이 100VAC를 먼저 다이오드 브릿지로 정류합니다. 이는 전파 정류입니다. 100VAC를 그대로 정류하는 것이므로, 다이오드 브릿지는 고전압을 견딜 수 있는 사양이 필요합니다. 100VAC는 피크치로 140V 정도가 됩니다. 다음으로 콘덴서를 사용하여 평활합니다. 이 역시 고전압 제품이 필요합니다. 원리적으로는 이 시점에서 AC/DC 변환을 실시하지만, 일반적인 DC 구동 회로에서 사용 가능한 DC 전압으로 하기 위해서는 이후에 몇 단계의 공정이 필요합니다. 정류기와 콘덴서를 통해 변환된 이 고압의 DC 전압은, 스위칭 소자의 ON / ..

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• · 2022. 12. 21.
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정리

지금까지, AC/DC 변환의 기초로서 하기의 항목에 대해 설명했습니다. ・AC/DC 변환에는, 트랜스 방식과 스위칭 방식이 있다. ・AC/DC 변환에서는, AC를 정류 / 평활을 통해 DC로 변환한다. ・트랜스 방식에서는, 평활화된 DC를 그대로 사용할 수도 있지만, 정밀도와 안정화가 필요하다면 DC/DC 변환을 통해 원하는 DC 전압으로 변환한다. ・스위칭 방식에서는, 대략적으로 AC의 피크 전압치의 DC를 취급하므로, 고내압의 부품이 필요하다. ・스위칭 방식의 정류 / 평활 후 DC로의 변환은, 입력이 고전압일 경우를 제외하고는 통상적인 스위칭 DC/DC 변환과 동일하다. ・AC/DC 변환 회로의 설계 시에는, 트랜스 설계가 동반된다. ・온 보드 설계 시에는, AC/DC 전원용 IC를 사용하는 편이 ..

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• · 2022. 12. 21.
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