스위칭 전원 공급 장치의 작동 원리

주요 장점 스위칭 전원 공급 장치 선형(비스위칭)에 비해 전력 변환이 작은 폼 팩터에서 높은 효율로 수행될 수 있다는 점입니다. 이는 스위칭 트랜지스터의 전력 손실이 최소화되기 때문입니다. 결과적으로 선형 레귤레이터보다 낮은 전압에서 더 높은 전류 출력이 가능해집니다.

더 높은 전력 효율 외에도 스위칭 전원 공급 장치는 선형 전원 공급 장치보다 입력 변화에 더 강합니다. 이는 부하 요구 사항을 충족하도록 출력 전류를 조절하기 위해 출력 전압을 높이거나 낮추는 기능이 있기 때문입니다.

이러한 소모품은 컴퓨터, TV 등 가전제품에 사용되지만 산업 환경에서도 찾아볼 수 있습니다. 산업 환경에서는 낮은 DC 전압에서 대량 전력 분배에 사용되며 개별 장비 항목에는 서로 다른 전압 간에 변환하기 위한 스위치 모드 변환기가 있을 수 있습니다.

교류를 직류로 변환하는 과정은 정류 및 필터링되는 AC 입력 신호로 시작됩니다. 이는 전원 공급 장치의 중앙 스위칭 섹션에 제공되며, 이는 다시 제어 회로에 출력을 제공합니다. 그런 다음 제어 회로는 원하는 전압을 출력에 제공합니다.

그런 다음 이 전압은 펄스 폭 변조(PWM)를 사용하여 스위칭 소자에 의해 조정됩니다. PWM 프로세스는 약간의 고주파 잡음을 발생시키지만 스위칭 전원 공급 장치의 효율성을 높이고 크기를 줄일 수 있습니다.

스위칭 전원 공급 장치의 또 다른 주요 이점은 고조파에 대한 규정을 준수하도록 설계할 수 있다는 것입니다. 이는 원치 않는 고조파를 필터링하기 위해 추가 회로를 사용할 수 있기 때문입니다.

일반적인 예로는 벅-부스트 컨버터가 있습니다. 하나의 인덕터와 하나의 액티브 스위치를 사용하는 간단한 형태의 비절연형 컨버터입니다.

스위칭 트랜지스터의 듀티 사이클을 변경하여 필요한 출력 전압을 생성하도록 단계적으로 높이거나 낮출 수 있습니다. 이러한 유형의 컨버터는 하나의 인덕터만 필요하므로 변압기보다 쉽게 ​​통합할 수 있으며 변압기보다 훨씬 더 높은 효율로 전압을 강압할 수 있습니다.

이러한 컨버터는 스위칭 트랜지스터의 온 저항을 줄이고 능동형 역률 보정 회로를 사용하여 효율을 높이도록 더욱 최적화할 수 있습니다. 가장 진보된 스위칭 전원 공급 장치는 최대 96%의 효율 수준을 가질 수 있습니다.

또한 스위칭 전원 공급 장치는 선형 전원 공급 장치보다 온도 변화를 더 잘 처리하도록 설계할 수 있습니다. 이는 표피 효과(도체 표면적의 변화로 인한 저항량)가 저주파에서는 무시될 수 있지만 고주파에서는 큰 에너지 손실을 초래할 수 있기 때문입니다.

이는 좋은 설계를 갖춘 전원 공급 장치가 어떤 부하에서도 심각한 왜곡을 일으키지 않고 전압을 조절할 수 있다는 것을 의미합니다. 또한 출력 전압이 과부하 조건이나 기타 환경 요인의 영향을 받지 않도록 안전 회로도 갖추고 있습니다.