전원 설계 기술 정보 사이트

기술 자료 다운로드

2020.06.24 DC/DC

스위칭 레귤레이터의 기본 : 스위칭 레귤레이터의 종류

스위칭 레귤레이터의 특성과 평가 방법

스위칭 레귤레이터에는 여러가지 종류가 있으며, 분류 방법 역시 관점에 따라 다양합니다. 본 편에서는 입력전원의 차이, 회로 방식, 그리고 기능과 동작의 차이에 따라 분류해 보겠습니다.

스위칭 레귤레이터의 회로 방식에 따른 분류

□DC/DC 컨버터

▼비절연형

  • 비동기정류 방식
  • 동기정류 방식

▼절연형

  • 플라이백
  • 포워드
  • Push-Pull
  • Half / Full-bridge

□AC/DC 컨버터

▼비절연형

▼절연형

먼저, 입력전원이 DC (직류)인지 AC (교류)인지에 따라, DC/DC 컨버터와 AC/DC 컨버터로 구분하며, 각각을 비절연형과 절연형으로 분류합니다.

절연형은 입력 (1차측)과 출력 (2차측)이 절연되어 있는 타입이며, 절연에는 주로 트랜스포머가 이용됩니다. 산업기기 및 의료기기 등 문제 발생 시에 높은 안전성이 요구되는 경우에는 표준적으로 절연형이 사용됩니다. 비절연형은 입출력 사이가 도통되어 있습니다. 특별히 절연할 필요가 없는, 동일 회로 기판 내에서의 전압 변환 등은 대부분 비절연형이 사용됩니다.

비절연형 및 절연형의 컨버터를 구축하기 위해서는 각각에 적합한 회로 방식이 있습니다. 동기정류 방식이나 플라이백 등의 명칭으로 불리우며, 구성 부품 및 회로 규모, 동작 원리도 다양합니다.

다음으로 기능과 동작 방식에 따른 분류입니다. 지금부터는 DC/DC 컨버터에 한정하여 설명하겠습니다. AC/DC 컨버터의 경우 첫번째 단에서 AC를 정류 – 평활한 후에는 기본적으로 DC/DC 컨버터로서 동작하므로 이후는 동일하다고 간주할 수 있습니다.

스위칭 레귤레이터의 기능과 동작에 따른 분류

DC/DC 변환 시에는, 입력전압을 강압 또는 승압할 수 있습니다. 또한, 이를 응용하여 승강압, 반전과 같은 변환도 가능합니다. 필요한 기능에 따라 회로 구성 및 선택하는 IC는 달라집니다.

출력전압을 제어하는 동작 모드로서 PWM (Pulse Width Modulation : 펄스 폭 변조)과 PFM (Pulse Frequency Modulation : 펄스 주파수 변조)이 있습니다. PWM은 스위칭 주기 (주파수)가 일정하고, ON과 OFF의 시간비를 조정함으로써 안정화하는 모드입니다. PFM은 ON 또는 OFF 시간은 일정하고, 주파수를 변동시키는 방법입니다.

그리고, 출력을 안정화하기 위한 피드백 제어의 방식으로서 전류 모드, 전압 모드, 히스테리시스와 같은 종류가 있습니다.

스위칭 레귤레이터는 이러한 조합에 따라 구성되며, 용도, 입출력 조건, 요구 사양 및 목표 성능 그리고 비용 및 사이즈와 같은 제한 사항의 검토를 통해 최적의 사항을 선택하게 됩니다. 이를 위해서는 각각의 방식에 대한 특징과 장단점을 잘 숙지해 두어야 합니다.

기술 자료 다운로드