전원 공급 장치 구성 요소를 선택하는 방법

작성 날짜: 십이월 14, 2020
업데이트 날짜: 칠월 1, 2024

여러 해 동안 저는 상당수의 전원 공급 장치를 분해해 본 적이 있으며, 소형 벤치탑 전원 공급 장치에 많은 부품들이 얼마나 밀집되어 있는지 항상 인상 깊었습니다. 이런 것들은 단지 AC를 DC로 강하하고 정류하는 것뿐이었죠, 맞나요? 불행히도, 대부분의 전자 시스템처럼, 그것은 그렇게 간단하지 않습니다, 특히 실제 전원 공급 장치 부품이 작동하는 방식을 고려할 때는 더욱 그렇습니다.

저전력 장치를 설계하든, 여러 조절 단계를 가진 고전력 시스템을 설계하든, 변환, 필터링, 조절, 제어를 위한 다양한 전원 공급 부품이 필요할 것입니다. 우리는 전원 시스템에 필요한 일부 부품과 부품을 선택할 때 주의해야 할 중요한 사양들을 짧게 정리했습니다.

중요한 전원 공급 부품

전원 공급 장치의 모든 부품은 중요하지만, 전력 조절 시스템 내에서 작업별로 부품을 그룹화하는 것이 더 중요합니다. 저전력에서 작업하고 단지 조절기 IC가 필요하다면, 그에 대한 블로그가 있습니다. 전압 조절기를 선택하는 방법을 보려면 이 기사를 확인하세요.

그렇지 않다면, 여러분의 임무는 시스템이 열적 또는 전기적 실패 없이 작동할 수 있도록 각 단계에 앉을 올바른 부품을 선택하는 것입니다. 일부 부품은 전원 시스템의 여러 단계에서 보편적으로 필요합니다(예: 수동 부품 및 전력 MOSFET), 그래서 우리는 이 점에 대해 정보를 제공하여 새로운 전원 시스템 설계자들을 돕고자 합니다. 입력부터 출력까지의 더 큰 전원 공급 및 조절 시스템과 각 단계에서 필요한 일부 부품을 순서대로 살펴봅시다.

입력: 정류 및 필터링

입력에서는 공통 모드 노이즈가 출력으로 전파되는 것을 제거하기 위한 필터링이 필요합니다. 발전기에서 나오는 AC 전원을 사용하거나 AC 주 전원(그리드 전력)에서 DC 시스템을 구동할 계획이라면, DC 시스템을 구동하는 경우 정류가 필요합니다. 중간 전력 범위(고전압/저전류)에 대한 브리지 정류기 IC가 있습니다. 매우 높은 전류 시스템은 IC를 통해 구동할 수 없으므로 다양한 맞춤형 부품이 필요할 것입니다.

정류 다이오드 및 IC의 경우, 순방향 전압/전류와 역방향 내압을 주시하세요. 입력 전력이 브리지 내의 다이오드를 충분히 순방향 바이어스하면서도 역방향 바이어스에서 내압 파괴가 발생하지 않도록 해야 합니다. 필터의 경우, 공통 모드 노이즈 감소 비율(CMRR)과 리드의 직류 저항을 살펴봐야 합니다. IR 드롭이 가능한 한 낮으면서 CMRR이 충분히 높도록 해야 합니다.

조절: 전력 인자 보정 및 조절 단계

저전력 시스템의 경우, 전력망에서 전력을 사용하더라도 전력 인자 보정(PFC) IC를 사용해야 합니다. 이는 IEC 표준에 따라 요구되며, 하류 조정 단계의 효율성을 높게 유지하는 데 도움이 됩니다. 고전력 시스템도 동일한 요구 사항을 가지므로, AC-DC 변환을 위한 정류 작업과 함께 PFC 단계가 필요합니다.

AC-DC 전력 시스템의 첫 번째 조정 단계는 PFC 회로 다음에 나타나며, 원하는 출력으로의 첫 번째 고전력 변환 단계를 제공합니다. AC-DC 시스템에서, 1차 조정 단계는 정류에서 남은 리플을 효과적으로 변환하고 안정된 DC 출력에 고주파 잡음을 교환합니다. 하류 조정 단계는 필요에 따라 전력을 증가시키거나 감소시켜 다양한 하위 시스템에 필요한 전압이나 전류를 제공합니다.

여기서 입력/출력 전압 및 전류 값이 중요하지만, 효율성도 중요합니다.

Renesas ISL6731BFBZ-T PFC 회로의 예시 응용. 고전력 시스템을 위해 개별 부품으로 유사한 회로를 구축할 수 있습니다. ISL6731BFBZ-T 데이터시트에서 가져옴.

피드백 및 제어

이것이 바로 전원 공급 설계가 매우 재미있어지는 부분입니다. 시스템의 피드백 부분은 조정기 또는 감지 유닛의 이전 단계로 전력을 반환해야 하는 영역 중 하나로, 공급 전압이 일정 수준 이상일 때 시스템이 항상 안정된 전력을 출력하도록 보장하는 것입니다. 피드백 및 제어 루프를 구성하려면 격리와 더불어 조정 단계 중 하나에서 출력을 조정하기 위한 맞춤형 드라이버가 필요합니다.

이러한 구성 요소를 선택할 때 살펴볼 다양한 사양이 있습니다. 출력이 감지되어 정밀 제어를 제공해야 하는 피드백 루프의 구성 요소의 경우, 입력 전압/전류 사양이 아마도 가장 중요할 것입니다. PWM 드라이버/제어 회로의 경우, 조정 섹션에 이상적인 값에 맞게 PWM 주파수를 맞춰야 합니다. ESD 보호 등급도 여기서 중요하며, 제어 루프에서 위험한 방전이 발생하는 경우 시스템이 실패하지 않도록 보장해야 합니다.

The UCC24612 from Texas Instruments는 저측 동기 정류에 사용됩니다. UCC24612 데이터시트에서.

기타 전원 공급 장치 구성 요소

전원 공급 장치에 필요할 수 있는 기타 구성 요소로는 모든 위 섹션에서 어떤 방식으로든 등장하는 다양한 패시브 부품이 있습니다. 고전력 조정기를 위한 맞춤형 전력 변환기/조정기를 레이아웃할 경우, 수십 개의 커패시터를 사용하게 될 가능성이 높습니다. 최근 무인 차량 프로젝트에서는 안정적인 출력 전력을 보장하기 위해 전력 조정 섹션에서만 100개 이상의 커패시터를 사용했습니다.

전원 공급 장치 구성 요소를 선택할 때는 고급 검색 및 필터링 기능이 있는 검색 엔진을 사용해야 합니다. Octopart는 전자 부품 소싱 및 공급망 관리를 위한 완벽한 솔루션을 제공하며, 다양한 용도의 구성 요소에 대한 접근성을 제공합니다. 저희의 전력 관리 집적 회로 페이지를 확인해 보세요 다음 전력 조정기를 위해 필요한 특수 구성 요소를 찾을 수 있습니다.

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