전자 회로-SMPS

지금까지 논의 된 주제는 전원 공급 장치의 여러 섹션을 나타냅니다. 이 모든 섹션은 함께Linear Power Supply. 이것은 입력 AC 전원에서 DC를 얻는 일반적인 방법입니다.

선형 전원 공급 장치

선형 전원 공급 장치 (LPS)는 낮은 리플과 낮은 잡음을 가진 출력 전압을 조절하기 위해 직렬 저항에서 많은 열을 방출하는 조절 된 전원 공급 장치입니다. 이 LPS에는 많은 응용 프로그램이 있습니다.

선형 전원 공급 장치는 출력 전압을 조절하기 위해 더 큰 반도체 장치를 필요로하며 더 많은 열을 생성하여 에너지 효율을 낮 춥니 다. 선형 전원 공급 장치는 다른 것보다 최대 100 배 빠른 과도 응답 시간을 가지며 이는 특정 전문 분야에서 매우 중요합니다.

LPS의 장점

전원 공급은 연속적입니다.
회로는 간단합니다.
이들은 신뢰할 수있는 시스템입니다.
이 시스템은 부하 변화에 동적으로 반응합니다.
회로 저항은 출력 전압을 조절하기 위해 변경됩니다.
구성 요소가 선형 영역에서 작동하므로 노이즈가 낮습니다.
리플은 출력 전압에서 매우 낮습니다.

LPS의 단점

사용되는 변압기는 더 무겁고 큽니다.
열 분산이 더 많습니다.
선형 전원 공급 장치의 효율은 40 ~ 50 %입니다.
전력은 LPS 회로에서 열의 형태로 낭비됩니다.
단일 출력 전압을 얻습니다.

우리는 이미 선형 전원 공급 장치의 다른 부분을 살펴 보았습니다. 선형 전원 공급 장치의 블록 다이어그램은 다음 그림과 같습니다.

위의 단점에도 불구하고 선형 전원 공급 장치는 저잡음 증폭기, 테스트 장비, 제어 회로에 널리 사용됩니다. 또한 데이터 수집 및 신호 처리에도 사용됩니다.

간단한 조절이 필요하고 효율성이 문제가되지 않는 모든 전원 공급 시스템에는 LPS 회로가 사용됩니다. 전기적 잡음이 낮기 때문에 LPS는 민감한 아날로그 회로에 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 그러나 선형 전원 공급 시스템의 단점을 극복하기 위해 SMPS (Switched Mode Power Supply)가 사용됩니다.

SMPS (Switched Mode Power Supply)

낮은 효율, 리플을 줄이기위한 대용량 커패시터, 무겁고 값 비싼 변압기 등과 같은 LPS의 단점은 다음을 구현하여 극복합니다. Switched Mode Power Supplies.

SMPS의 작동은 LPS에 사용되는 트랜지스터가 전압 강하를 제어하는 데 사용되는 반면 SMPS의 트랜지스터는 controlled switch.

일

SMPS의 작동은 다음 그림으로 이해할 수 있습니다.

SMPS 회로의 각 단계에서 일어나는 일을 이해하려고 노력합시다.

입력 단계

AC 입력 공급 신호 50Hz는 변압기를 사용하지 않고 정류기와 필터 회로 조합에 직접 제공됩니다. 이 출력은 많은 변화를 가지며 입력 변동을 처리하려면 커패시터의 커패시턴스 값이 더 높아야합니다. 이 규제되지 않은 DC는 SMPS의 중앙 스위칭 섹션에 제공됩니다.

스위칭 섹션

이 섹션에는 전력 트랜지스터 또는 MOSFET과 같은 고속 스위칭 장치가 사용되며, 변동에 따라 ON 및 OFF가 전환되며이 출력은이 섹션에있는 변압기의 1 차측에 제공됩니다. 여기에 사용되는 변압기는 60Hz 공급에 사용되는 변압기와 달리 훨씬 작고 가벼운 변압기입니다. 이들은 훨씬 효율적이므로 전력 변환 비율이 더 높습니다.

출력 단계

스위칭 섹션의 출력 신호는 필요한 DC 전압을 얻기 위해 다시 정류 및 필터링됩니다. 이것은 조정 된 출력 전압이며 피드백 회로 인 제어 회로에 제공됩니다. 피드백 신호를 고려한 후 최종 출력을 얻습니다.

제어 장치

이 장치는 많은 섹션이있는 피드백 회로입니다. 다음 그림에서 이에 대해 명확하게 이해합시다.

위 그림은 제어 장치의 내부 부품을 설명합니다. 출력 센서는 신호를 감지하여 제어 장치에 연결합니다. 신호는 다른 섹션과 격리되므로 갑작스러운 스파이크가 회로에 영향을주지 않습니다. 기준 전압은 신호와 필요한 신호 레벨을 비교하는 비교기 인 오류 증폭기에 대한 신호와 함께 하나의 입력으로 제공됩니다.

초핑 주파수를 제어함으로써 최종 전압 레벨이 유지됩니다. 이는 오류 증폭기에 제공된 입력을 비교하여 제어되며, 출력은 초핑 주파수를 높이거나 낮출 지 여부를 결정하는 데 도움이됩니다. PWM 발진기는 표준 PWM 파형 고정 주파수를 생성합니다.

다음 그림을 보면 SMPS의 완전한 기능에 대한 더 나은 아이디어를 얻을 수 있습니다.

SMPS는 전압 스위칭이 전혀 문제가되지 않고 시스템의 효율성이 정말로 중요한 곳에서 주로 사용됩니다. SMPS와 관련하여 주목해야 할 몇 가지 사항이 있습니다. 그들은

SMPS 회로는 스위칭에 의해 작동되므로 전압이 지속적으로 변합니다.
스위칭 장치는 포화 또는 차단 모드에서 작동합니다.
출력 전압은 피드백 회로의 스위칭 시간에 의해 제어됩니다.
스위칭 시간은 듀티 사이클을 조정하여 조정됩니다.
SMPS의 효율은 과잉 전력을 열로 발산하는 대신 지속적으로 입력을 전환하여 출력을 제어하기 때문에 높습니다.

단점

SMPS에는 다음과 같은 몇 가지 단점이 있습니다.

고주파 스위칭으로 인해 잡음이 있습니다.
회로는 복잡합니다.
전자기 간섭을 일으 킵니다.

장점

SMPS의 장점은 다음과 같습니다.

효율성은 80 ~ 90 %에 이릅니다.
적은 열 발생; 적은 전력 낭비.
전원 공급 장치에 대한 고조파 피드백 감소.
이 장치는 작고 크기가 작습니다.
제조 비용이 절감됩니다.
필요한 수의 전압을 제공하기위한 제공.

응용

SMPS에는 많은 응용 프로그램이 있습니다. 그들은 컴퓨터의 마더 보드, 휴대폰 충전기, HVDC 측정, 배터리 충전기, 중앙 배전, 자동차, 가전 제품, 랩톱, 보안 시스템, 우주 정거장 등에서 사용됩니다.

SMPS의 유형

SMPS는 조정되지 않은 DC 또는 AC 전압에서 조정 된 DC 출력 전압을 얻기 위해 설계된 스위치 모드 전원 공급 장치 회로입니다. SMPS에는 다음과 같은 네 가지 주요 유형이 있습니다.

DC-DC 변환기
AC-DC 컨버터
플라이 백 컨버터
순방향 변환기

입력 섹션의 AC-DC 변환 부분은 AC-DC 컨버터와 DC-DC 컨버터의 차이를 만듭니다. 플라이 백 컨버터는 저전력 애플리케이션에 사용됩니다. 또한 SMPS 유형에는 요구 사항에 따라 출력 전압을 낮추거나 높이는 벅 컨버터 및 부스트 컨버터가 있습니다. 다른 유형의 SMPS에는 자체 발진 플라이 백 컨버터, 벅 부스트 컨버터, Cuk, Sepic 등이 있습니다.