S.M.P.S의 개요
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스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply : S.M.P.S)는 전력용 MOSFET 등 반도체 소자를 스위치로 사용하여 직류 입력
전압을 일단 구형파 형태의 전압으로 변환한 후, 필터를 통하여 제어된 직류 출력 전압을 얻는 장치로서, 반도체 소자의 스위칭 프로세서를
이용하여 전력의 흐름을 제어함으로 종래의 리니어 방식의 전원 공급장치에 비해 효율이 높고 내구성이 강하며, 소형, 경량화에
유리한 안정화 전원 장치이다.
S.M.P.S는 스위칭 주파수를 높여 에너지 축적용 소자를 소형화 함으로써 소형, 경량화를 이룰 수 있고, 이를 위해서는 고속 반도체 소자의
개발이 필요하다. 그러나 스위칭 주파수를 고주파화하면 스위칭 손실, 인덕터 손실등 전력 손실이 증대하게 되는 되는 점과 스위치에 의해 발생하는 써지, 노이즈 문제를 고려해야 한다. S.M.P.S의 용도는 통신용과 산업용 및 PC, OA기기, 가전기기 등의 민수용으로 분류된다.
Power Supply 분류
Power supply의 설계방식을 두 가지로 분류한다.
첫째는 Linear type이고 둘째는 Switching type이 있다.
•Linear Type 일반적으로 실험실에서 사용하는 부피가 크고 무거운 그런 type을 말한다. Linear type은 기본적인 전원 공급기, 전자적 조절가능 저항요소, 그리고 전압 감지기와 안정된 기준 전압으로 구성된다. 동작은 전압 감지기가 계속해서 DC 출력전압을 감지하고 기준전압과 비교하다가 출력전압을 변화하면 조절 가능 저항을 전자적으 조절해서 즉시 원하는 DC 출력전압을 유지한다. |
•Switching Type Switching type은 기본적인 전원공급기와 switching 소자, control circuit와 안정된 기준 전압으로 구성된다. 동작원리는 linear와 비슷하며, control circuit에서 DC출력전압을 모니터하고 안정된 기준전압과 비교한다. 그리고 출력 전압이 변화하면 전자적 switch를 조절 원하는 출력 전압을 유지시킨다. control circuit이 switch를 조절하는 방식에 크게 두 가지가 있는데 한 가지 방식은 switch의 on - time과 off - time의 비를 조절하는 것인데, 이를 PWM(pulse-width modulation)이라고 한다. 또 다른 방식은 PWM에 사용되어지는 switching transistor 대신에 SCR(silicon controlled rectifier)을 사용하는 이 방식은 phase angle을 변화시키므로 PCM(phase controlled modulation)이라고 한다. |
•Linear와 SMPS의 비교 linear 방식의 장점은 cotoff (0 volt 출력)에서부터 saturation (최대 출력 전압)에 이르 기까지 매우 넓은 범위에 걸쳐서 조절 가능하다는 것이다. 단점은 우선 효율이 30~40%정도 밖에 안 된다. 그래서 변압기의 2차측에서 필요로 하는 전압보자 다소 높은 전압을 필요로 하는데 이것을 head room이라고 한다. 또 다른 단점은 부피가 크고, linear요소 중의 하나인 pass transistor에 대한 heat sinking(열 방출장비)도 많은 부피를 차지하고 60Hz 변압이고 큰 부피를 차지한다. 일례 로 medium-power linear의 경우 변압기 무게가 50파운드나 된다. 그러므로 현대와 같이 장비가 소형화되는 추세에서는 큰 단점을 가진다. |
•전원의 분류(안정화전원) A. SMPS 1) 직류 직접 변환장치(직류초퍼) + (안정화를 위한)제어장치 2) 직류 간접 변환장치(좁은 의미의 DC/DC 컨버터) + (안정화를 위한)제어장치 B. 시리즈 파워서플라이 |
•SMPS와 시리즈 파워 서플라이
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