신뢰할 수 있는 DC 전압 부스터 회로 제작 단계별 가이드

DC 전압 부스터 장치

출처: Flickr

낮은 수준의 전기 신호를 상당히 높은 수준으로 향상시킬 장치를 찾고 계신가요? 그렇다면 전압 부스터 회로 장치를 고려해 보세요. 예를 들어 DC 전압을 1.5V에서 3V로, 또는 60V에서 80V로 올리려는 경우 이 장치가 완벽한 솔루션입니다.

결국 이 전압 부스터는 DC 기반 전자 회로 전용입니다. 따라서 선호하는 전압 레벨로 DC 전압을 올리고 내리는 데 이상적인 옵션입니다.

여기서 작동 원리, 회로 제작에 필요한 부품 등에 대해 광범위하게 논의하겠습니다.

준비되셨다면 시작해 보겠습니다!

전압 부스터 회로 설계

전압 부스터 회로도

출처: Researchgate

이 설정은 약 3~9V의 낮은 입력 전압을 받아 100~200V를 출력하는 간단한 회로입니다.

하지만 이 회로로 무언가에 전원을 공급할 수는 없다는 점을 유의해야 합니다. 전압이 커패시터 양단에 걸리기 때문입니다. 결과적으로 부하가 걸리면 전압이 급격히 떨어지고 회로에서 감전이 발생합니다.

이 회로 설계에 필요한 부품은 다음과 같습니다:

• 인덕터/초크 코일 (L1) – 1개

인덕터 코일

• 테이프 – 1개

테이프

• 퍼프보드 – 1개

퍼프보드

• 브레드보드 – 1개

브레드보드

출처: Pixabay

• 2N6292 NPN 파워 BJT (Q1) – 1개

2N6292 NPN 파워 BJT

출처: Pixabay

• NE555 (U1) – 1개

NE555

출처: Wikimedia Commons

• 다이오드 1N4007 (D1) – 1개

다이오드 1N4007

출처: Wikimedia Commons

저항

• 1KΩ (R1) – 1개
• 100Ω (R2) – 1개
• 1KΩ (R3) – 1개

커패시터

• 100µF 전해 커패시터 (C1) – 1개
• 10µF 전해 커패시터 (C2) – 1개
• 10µF 전해 커패시터 (C3) – 1개
• 2.5µF 전해 커패시터 (C4) – 1개

1단계 – 이론 이해

흥미롭게도 이 전압 부스터 회로 설계에는 두 개의 회로가 있습니다.

첫 번째는 다이오드, 커패시터, 인덕터, 스위치로 구성된 부스트 회로입니다. 스위치가 인덕터의 전류를 빠르게 변화시키면 그 결과로 큰 전압이 발생합니다.

결과적으로 큰 전류 흐름이 생성되어 커패시터를 충전합니다. 하지만 다이오드가 커패시터 방전을 막습니다. 따라서 전압이 계속 쌓입니다.

두 번째 회로는 스위치입니다. 2N6292 NPN 파워 트랜지스터와 555 타이머를 함께 사용할 수 있습니다. 555 타이머는 트랜지스터를 켜고 끄는 사각파를 생성하는 역할을 합니다.

2단계 – 회로 부품 측정

주변에 초크 코일이 있다면 회로에 유용하게 쓸 수 있습니다. 하지만 사용하기 전에 멀티미터로 내부 저항을 측정하세요. 값은 약 120옴이어야 합니다.

또는 천장 선풍기에서 고전압 커패시터를 구할 수도 있습니다.

이것은 단상 유도 모터 회로의 일부이기도 합니다.

커패시터는 440V 정격이며, 다이오드는 표준 1N4007입니다.

3단계 – 파라미터 설정

스위치용으로 BC547 트랜지스터를 사용할 수 있습니다. 하지만 좋은 스위칭 동작을 얻지 못할 수 있습니다. 따라서 2N6292 NPN 파워 트랜지스터를 대신 사용할 수 있습니다. 결과적으로 사각파 발생기는 다음 파라미터를 가져야 합니다:

• 주파수 – 4.85Hz
• Cb – 10µF
• 듀티 사이클 – 66.74%
• Ra – 1K
• Toff – 69.53ms
• Ca – 100µF
• Ton – 69.22ms
• Rb – 1K

초크 코일로 고전압을 생성하는 경우 정격 주파수가 약 50Hz인지 확인하세요. 하지만 고전압이 쌓이지 않으면 수동으로 켜고 끄기를 시도해 볼 수 있습니다.

이를 통해 약 200V의 우수한 고전압이 쌓여야 합니다. 그리고 555 타이머를 설정하여 수동 스위칭 속도를 모방할 수 있습니다.

4단계 – 브레드보드에 회로 구성

먼저 브레드보드에 회로를 구성하여 모든 것이 작동하는지 확인하세요. 작동하지 않으면 문제 해결을 할 수 있습니다.

대부분의 경우 결함은 스위칭 회로에서 발생할 수 있습니다. 그렇다면 트랜지스터를 교체하는 것으로 시작하세요. 그런 다음 555 타이머 주파수를 조정하여 원하는 고전압을 얻을 때까지 반복하세요.

5단계 – 설계 및 납땜

작업하면서 부품을 신중하게 납땜하세요. 이 단계에서 이글 캐드(Eagle CAD)를 사용하여 세부 사항을 고정할 수 있습니다. 그러면 점퍼를 어디에 놓아야 할지 알 수 있습니다. 납땜하는 동안 이미지를 참조할 수 있습니다.

납땜 후 퍼프보드를 초크 코일 위에 놓고 테이프로 고정하세요. 그런 다음 커패시터도 초크 코일 위에 놓으세요. 그리고 나사를 사용하여 초크에 와이어를 연결하세요. 흥미롭게도 회로의 중심 모양과 무게는 오직 초크 코일에서만 나옵니다.

6단계 – 회로 테스트

멀티미터를 설정하여 회로를 테스트할 수 있습니다. 전원 공급 장치를 사용하여 출력 전압을 측정해 보세요. 그런 다음 회로를 켜세요. 소리가 나지 않으면 문제가 있는 것입니다.

하지만 진자 소리(틱톡)가 희미하게 들리면 초크 코일이 작동 중임을 의미합니다. 멀티미터를 연결하고 200V로 설정하세요. 결과적으로 190V 이상의 출력 전류가 나와야 합니다.

야생적인 변동이 눈에 띌 수 있지만 전압은 높게 유지되어야 합니다. 이를 통해 출력 단자를 단락시켜 커패시터를 방전시킬 수 있습니다. 결과적으로 스파크가 발생할 수 있습니다.

전압 부스터 회로의 응용 분야

• 적응형 제어 응용
• 자기 조절 전원 공급 장치
• 전자레인지
• 조명 시스템
• 하이브리드 전기 자동차
• 태양광 충전기
• 스마트폰
• 네온 사인
• 고출력 오디오 시스템
• 방송 송신기

마무리

전압 부스터 회로의 제작이나 설계는 로켓 과학이 아닙니다. 필요한 부품을 구한 다음 이 글에서 보여드린 작동 원리를 따르면 모든 것이 작동할 것입니다! 전압 부스터 회로는 다음 응용 분야에서 사용할 수 있습니다:

또한 DC 컨버터는 AC 트랜스포머와 동등하다는 점을 지적하고 싶습니다. 일정한 적응형 턴 비율을 가지고 있으며, 전압 소스를 동일하게 승압 또는 강압하는 트랜스포머처럼 작동합니다.

게다가 DC 부스터 컨버터는 스위칭 모드 레귤레이터로도 겸용됩니다.

프로젝트에 적합한 전압 부스터 제작이나 구매에 도움이 필요하신가요? 언제든 문의해 주세요.