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실험용이나 취미로 사용하는 전원은 비교적 용량이 작아서 소형으로 됩니다. 전자회로의 모든 에너지는 전원으로부터 공
급되기 때문에 전원의 좋고 나쁨에따라 동작의 안정성이나 정밀도가 좌우되는 경우가 많으므로 중요한 요소중 하나입니
다. 여기에서는 전원회로의 설계방법에 관하여 설명합니다.
정전압 전원의 특징
안정화 전원의 방식으로는 크게 시리즈 레귤레이터 방식과 스위칭 레귤레이터 방식으로 구분되며 다음과 같은 특징이
있습니다.
시리즈 레귤레이터시리즈 레귤레이터의 구성
시리즈 레귤레이터의 기본 구성은 위 그림과 같으며 실험용으로서 사용하는 경우 보호회로를 생략하는 경우도 있습니다.
시리즈 레귤레이터의 특징
◦ 효율이 나빠서 발열이 심하며 방열이 필요해지기 때문에 크기가 크고 무겁다.
◦ 상용 전원주파수를 사용하기 때문에 트랜스가 크고 효율이 나쁘다
스위칭 레귤레이터스위칭 레귤레이터의 구성
스위칭 레귤레이터의 기본 구성은 아래 그림과 같습니다
일반적인 회로는 시리즈 방식보다 복잡하지만 최근에는 전용 ＩＣ를 이용하여 부품 수도 많이 줄어서 간단해지는 추세
입니다. 그 때문에 아마추어라도 간단하게 스위칭 방식의 전원을 만드는 것이 가능해지고 있습니다．
스위칭 레귤레이터의 특징
◦ 전력 변환효율이 좋기 때문에 발열이 적으며 소형 경량으로 할 수 있다
◦ 높은 주파수로 변환하기 때문에 트랜스가 소형화되며 효율이 높다.
◦ 스위칭 잡음이 있기 때문에 노이즈 대책이 필요하다.
◦ 회로가 복잡하고 설계하기 어렵지만 최근에는 전용 ＩＣ가 많이 개발되고 있으서 비교적 쉽게 만들 수 있게 됐다．
이와 같은 특징을 감안하면 취미나 실험용 전자회로를 취급할때는 시리즈 레귤레이터 쪽이 취급하기 쉽기 때문에 시리
즈 레귤레이터의 설계에 관하여 설명합니다．
정류 평활 회로
안정화 전원에 반드시 포함되는 필수 구성 요소로서 상용 교류전원 (AC220V)을 낮은 직류 전압（수 V ~ 수십V)으로 만
들기 위한 회로입니다. 먼저 트랜스를 사용하여 AC220V 전압을 낮은 전압으로 변환한후 이것을 다이오드로 정류하여
직류（정확하게는 맥류）로 변환합니다．
그 다음단에 콘덴서를 사용한 평활회로를 이용하여 깨끗한 직류로 변환하면 일딘 직류전원으로 사용할 수 있게 됩니다.
정류 회로는 트랜스와 다이오드를 조합하는 방법에따라 종류가 있으며 그중 대표적인 것의 특징은 다음과 같습니다.
반파 정류 회로
반파 정류회로의 구성과 출력 파형은 다음 그림과 같이 됩니다．
입력 AC100V의 파형
정류 직후의 파형
평활후의맥류파형부하가 있을 때)
위 파형과 같이 다이오드의 작용으로 교류의 반 사이클 동안 출력전류를 흐르게 하면서 콘덴서에 충전합니다．출력하
지 않는 반 사이클동안은 콘덴서에 충전되었던 전력이 출력됩니다. 공급되는 교류전원의 반밖에 활용할 수 없기 때문
에 효율이 나쁘며 출력 파형도 맥류로서 리풀이 많습니다．
양파 트랜스를 이용한 전파 정류 회로
센터탭이 있는 트랜스를 이용한 전파정류회로의 기본 구성은 다음과 같습니다.
이 회로 동작은 반파 정류회로가 두개 붙어있는 것과 같으며 다음 그림처럼 반파정류회로에서는 사용하지 않았던 나머
지 반사이클을 동일한 극성으로 만들고 있습니다. 따라서 효율도 그 만큼 좋아지고 리풀전압도 반으로 줄어듭니다
정류 직후의 파형
평활후의 파형
브리지형 전파 정류 회로
전파정류회로의 또다른 방법으로 다이오드 ４개를 조합시켜서 구현할 수 있습니다. 이 경우에는 트랜스에 센터 탭이
불필요하게 되어 트랜스를 소형화 할 수 있으며 기본회로는 다음과 같이 되고 출력파형은 기본적으로는 상기 전파정류
회로와 똑같이 되지만 다이오드에 의한 전압강하가 두배가 되는 것만 다르게 됩니다.
또한 센터탭이 부착된 트랜스를 사용하면 하나의 브리지 다이오드로 플러스 마이너스 양전원을 출력하도록 할 수 있습니다. 이 때는 다이오드의 전압강하도 １개 분으로 되며 효율이 좋은 전원회로를 만들 수 있습니다．
전파 정류 회로의 설계
여기에서는 제작하기 쉬운우며 많이 사용되는 ３단자 레귤레이터를 이용한 전원회로의 설계방법을 설명합니다. 이 방
식은 어디까지나 실용적인 간이설계로 정확성은 좀 떨어지지만 정밀한 회로가 아니라면 충분히 실용적인 것입니다．
트랜스및 콘덴서 용량 결정
트랜스 및 콘덴서의 용량을 결정하는 요소는 다음과 같습니다.
이들을 고려해서 필요한 출력 전압과 전류로부터 산출한 용량을 다음표에 정리하였습니다. 이 표로부터 트랜스 및 콘
덴서의 용량을 결정하며 전해 콘덴서도 이값 이상으로 표준치의 것을 선택합니다．
트랜스의 전압 및 콘덴서의 내압
|
Vout |
3.3V |
5V |
12V |
15V |
|
Vac |
5.6V |
7.1V |
13.4V |
16.1V |
|
C1 내압 |
10V |
16V |
25V |
35V |
출력에 따른 콘데서의 용량
Vac：트랜스 출력 전압 Iac：트랜스 출력 전류
Vout：직류 출력 전압 Io ：직류 출력 전류
|
Io |
100mA |
200mA |
0.5A |
1A | |
|
Iac(A) |
0.16 |
0.32 |
0.8 |
1.6 | |
|
C1 (μF) |
3.3V |
1800 |
3300 |
10000 | <TD style="BORDER-RIGHT: #000000 0.12mm solid; BORDER-TO
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잘보구 갑니당~