전원 공급 회로

전원 공급 장치에는 세 가지 주요 종류가 있습니다. 규제되지 않음 (무차별 대입이라고도 함 ), 선형 규제 , 및 전환 . 리플 조절이라고 하는 네 번째 유형의 전원 공급 회로 , "무차별 대입"과 "전환" 디자인 사이의 하이브리드이며 그 자체에 대한 하위 섹션이 필요합니다.

규제되지 않음

조정되지 않은 전원 공급 장치는 변압기로 구성된 가장 기본적인 유형입니다. , 정류기 및 저역 통과 필터 . 이러한 전원 공급 장치는 일반적으로 많은 리플 전압(즉, 빠르게 변화하는 불안정성)과 DC 전원에 중첩된 기타 AC "노이즈"를 나타냅니다. 입력 전압이 변하면 출력 전압은 비례하는 양만큼 변합니다. 규제되지 않은 공급의 장점은 저렴하고 간단하며 효율적이라는 것입니다.

선형 규제

선형 조절 공급 장치는 단순히 "무차별 대입"(조절되지 않은) 전원 공급 장치에 이어 "활성" 또는 "선형" 모드에서 작동하는 트랜지스터 회로이므로 선형이라는 이름이 붙습니다. 조절기. (돌아보면 당연하지 않습니까?) 일반적인 선형 레귤레이터는 광범위한 입력 전압에 대해 고정 전압을 출력하도록 설계되었으며, 부하에 대한 최대 출력 전압을 허용하기 위해 초과 입력 전압을 단순히 떨어뜨립니다. 이러한 과도한 전압 강하는 열의 형태로 상당한 전력 손실을 초래합니다. 입력 전압이 너무 낮아지면 트랜지스터 회로가 레귤레이션을 잃게 되어 전압을 일정하게 유지하지 못합니다. 회로의 무차별 대입 섹션에서 전압 부족을 보충하지 않고 초과 전압만 떨어뜨릴 수 있습니다. 따라서 레귤레이터 유형에 따라 입력 전압을 원하는 출력보다 최소 1~3V 높게 유지해야 합니다. 이는 적어도에 해당하는 전력을 의미합니다. 전체 부하 전류를 곱한 1~3V는 조정기 회로에서 소산되어 많은 열을 발생시킵니다. 이로 인해 선형 조정 전원 공급 장치가 다소 비효율적입니다. 또한, 그 모든 열을 제거하기 위해 대형 방열판을 사용해야 하므로 크고 무겁고 비싸게 됩니다.

전환

스위칭 조절 전원 공급 장치 ("스위처")는 무차별 대입 및 선형 조정 설계(작고 효율적이며 저렴하지만 "깨끗하고 안정적인" 출력 전압)의 장점을 실현하기 위한 노력입니다. 스위칭 전원 공급 장치는 들어오는 AC 전원 라인 전압을 DC로 정류하고 온/오프 스위치로 작동하는 트랜지스터를 통해 고주파 구형파 AC로 다시 변환하고 경량 장치를 사용하여 AC 전압을 높이거나 낮추는 원리로 작동합니다. 변압기의 AC 출력을 DC로 정류하고 최종 출력을 위해 필터링합니다. 전압 조정은 변압기의 1차측에서 DC-AC 반전의 "듀티 사이클"을 변경하여 달성됩니다. 더 작은 변압기 코어로 인해 더 가벼운 무게 외에도 스위처는 이전의 두 가지 설계에 비해 또 다른 엄청난 이점이 있습니다. 바로 이 유형의 전원 공급 장치 입력 전압과 완전히 독립적으로 만들어 전 세계의 모든 전력 시스템에서 작동할 수 있습니다. 이것을 "범용" 전원 공급 장치라고 합니다. 스위처의 단점은 더 복잡하고 작동으로 인해 전력선에서 많은 고주파 AC "노이즈"를 생성하는 경향이 있다는 것입니다. 대부분의 스위처는 또한 출력에 상당한 리플 전압이 있습니다. 더 저렴한 유형의 경우 이 잡음과 리플은 조정되지 않은 전원 공급 장치만큼 나쁠 수 있습니다. 이러한 로우엔드 스위처는 여전히 안정적인 평균 출력 전압을 제공하고 "보편적인" 입력 기능이 있기 때문에 가치가 없습니다. 값비싼 스위처는 리플이 없고 일부 선형 유형만큼 노이즈가 적습니다. 이러한 스위처는 선형 공급 장치만큼 비싼 경향이 있습니다. 좋은 선형 대신 값비싼 스위처를 사용하는 이유는 범용 전원 시스템 호환성이나 고효율이 필요한 경우입니다. 고효율, 경량 및 작은 크기는 스위칭 전원 공급 장치가 디지털 컴퓨터 회로에 전력을 공급하는 데 거의 보편적으로 사용되는 이유입니다.

리플 규제

리플 조절 전원 공급 장치는 선형 조절 설계 방식의 대안입니다. "무차별 대입" 전원 공급 장치(변압기, 정류기, 필터)는 회로의 "프런트 엔드"를 구성하지만 트랜지스터는 온/오프 상태에서 엄격하게 작동합니다. (포화/차단) 모드는 DC 전력을 대형 커패시터로 전송합니다. 높은 설정값과 낮은 설정값 사이에서 출력 전압을 유지하는 데 필요한 만큼. 스위처에서와 마찬가지로 리플 레귤레이터의 트랜지스터는 상당한 시간 동안 "활성" 또는 "선형" 모드에 있는 동안 전류를 흐르지 않습니다. 이는 열 형태로 낭비되는 에너지가 거의 없음을 의미합니다. 그러나 이 규제 방식의 가장 큰 단점은 DC 전압이 두 전압 제어 설정점 사이에서 변하기 때문에 출력에 약간의 리플 전압이 필요하다는 것입니다. 또한, 이 리플 전압은 부하 전류에 따라 주파수가 달라지므로 DC 전원의 최종 필터링을 어렵게 한다. 리플 레귤레이터 회로는 스위처 회로보다 훨씬 단순한 경향이 있으며 스위처 트랜지스터가 처리해야 하는 고전력 라인 전압을 처리할 필요가 없으므로 작업하기에 더 안전합니다.

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