파워 서플라이 레일(Power Supply Rail) 해설: 현대 전자기기의 근간

파워 서플라이 레일(Power supply rail)은 회로 기판의 전기 또는 전자 장치나 구성요소에 전력을 공급하는 공급 전압입니다. 초기 데스크톱 컴퓨터용 파워 서플라이 레일에는 +/-5볼트(V) 직류(DC), +/-12볼트 직류(VDC), 공통 또는 리턴 라인이 포함되었습니다. 이후 컴퓨터는 +5V와 +3V DC를 레일로 사용하기 시작했습니다. 대부분의 아날로그 회로에 사용되는 전압 레일은 여전히 분할 전원 레일(split power rail)을 필요로 합니다. 연산 증폭기(Operational amplifiers)는 +/-12V 파워 서플라이 레일을 사용할 수 있으며, 입력 및 출력 신호가 일반적으로 사인파나 정현파처럼 교류(AC)와 유사하게 교대 극성을 가진 이중 극성 성질을 띱니다.

전류 제한과 병렬 연결

파워 서플라이 유닛의 전압 레일에는 해당하는 전류 제한이 있습니다. 절대 최대 정격 10암페어(A)의 파워 서플라이는 90% 최대 전류인 9A로 운전될 수 있습니다. 부하가 18A를 필요로 하면 두 개의 파워 서플라이를 사용해야 합니다. 제조사는 두 파워 서플라이를 연결하여 동일한 파워 서플라이 레일을 구동할 때 특별 지침을 제공할 수 있습니다. 부하가 분할되어 각 파워 서플라이에 적절한 로딩을 제공하는 경우도 있습니다.

단일/이중/다중 레일 전원 공급 장치

파워 서플라이는 단일 레일(SRPS), 이중 레일(DRPS), 다중 레일(MRPS)일 수 있으며, 디지털 회로가 진화함에 따라 DPRS가 +5V와 +3.3V 파워 서플라이 레일로 더 일반화되었습니다. 이전에 -5V와 -12V 공급 레일로 나타나던 음전압은 보통 2000년경부터 더 이상 사용되지 않습니다. SRPS는 단일 파워 서플라이 유닛 이상을 요구할 수 있습니다. 100A를 제공할 수 있는 -48V DC 파워 서플라이 시스템에서는 AC 메인이 중단될 때 부하에 100A를 제공할 수 있는 배터리 뱅크를 제공하는 것이 일반적입니다. 이 구성에서 요구되는 총 전류의 일부를 제공할 수 있는 여러 정류기(rectifier)가 병렬 연결됩니다.

정류기 밸런싱과 배터리 관리

여러 정류기가 함께 연결되면 밸런싱 회로(balancing circuit)가 그들이 모두 대략 같은 전류를 제공하도록 보장합니다. 위 예에서 최대 25A를 제공할 수 있는 6개 정류기 모듈을 사용할 수 있습니다. 배터리 뱅크가 완전히 충전되면 각 정류기는 100/6, 약 17A씩 제공해야 합니다.

이 전류는 각 정류기의 최대 출력 전류보다 약 8A 낮습니다. 각 정류기가 절대 최대 24A씩 인출하도록 허용한다고 가정하면, 배터리 뱅크 재충전을 위해 총 42A의 여유 전류가 생깁니다. 재충전 전류는 배터리 과열을 방지하기 위해 허용 한계 내에 있어야 합니다. 이를 위해 배터리 뱅크의 저전압 차단 회로가 배터리가 허용 한계를 초과하여 방전되지 않도록 보장해야 합니다.