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2020.09.23 AC/DC

주요 부품 선정 : 입력 콘덴서 C1과 VCC용 콘덴서 C2

비절연형 벅 컨버터의 설계 사례

「전원 IC의 선택과 설계 사례」 편에서는 설계에 이용하는 IC를 결정하였습니다. 이번 편에서는 외장 부품의 선정과 정수 계산에 대해 설명하겠습니다.

입력 콘덴서 : C1

콘덴서 C1은 입력 AC 전압을 브릿지로 정류한 입력 라인에 접속되어 있습니다.

입력 콘덴서의 용량은 하기 표를 바탕으로 결정할 수 있습니다.

입력전압 (VAC) Cin (uF)
85-264 2×Pout(W)
180-264 1×Pout(W)

본 사례에서의 입력전압 범위는 90VAC~264VAC이므로, 2×Pout을 기준으로 합니다. 단, 이는 전파정류 시의 기준이므로, 조건이 다르거나 입력전압 유지 시간의 사양에 따라서는 조정이 필요합니다.

Pout은 출력 사양을 통해 산출합니다. 출력은 20V / 0.2A이므로, C1의 용량은 하기와 같아집니다.

Pout = 20V×0.2A = 4W
C1 = 2×4 = 8 ⇒ 10µF으로 한다.

다음으로, 콘덴서의 내압을 결정합니다. 회로도에서 알 수 있듯이, 입력 즉 이 콘덴서에는 최대 입력전압이 정류된 전압, VAC (max)의 1.41배에 해당하는 전압이 가해집니다.

264VAC의 경우
264V×1.41 = 372V ⇒ 400V 이상으로 한다.

사례의 회로에서는 마진 등을 고려하여 450V의 콘덴서를 선택하였습니다.

VCC용 콘덴서 : C2

다음으로 VCC용 콘덴서 C2를 결정합니다. VCC용 콘덴서는 출력에서 생성되는 전원 IC의 VCC 전압을 안정시키기 위해 필요합니다.

전원 IC의 데이터시트에서는 C2의 용량을 2.2µF 이상으로 권장하고 있습니다. 출력전압을 고려하여, 50V / 10µF을 선택합니다.

또한, C2는 전원 투입 시 IC의 기동 시간을 결정하는 역할도 합니다. C2의 용량과 기동 시간의 관계는 데이터시트에 기재되어 있는 하기 그래프를 참조합니다. 10µF의 경우 기동 시간은 대략 0.08sec가 됩니다. 만약, 이러한 기동 시간에 조정이 필요하다면, 2.2μF 이상, 예를 들어 22µF 등 다른 용량을 선택할 수도 있습니다.

키 포인트

・입력 콘덴서에는 최대 입력전압×1.41의 전압이 가해지는 것을 고려하여 내압을 선정한다.

・VCC용 콘덴서는 VCC의 안정화 이외에도, 기동 시간을 결정하는 역할이 있으므로 주의한다.

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