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2018.08.09 DC/DC

스위칭 레귤레이터의 종류

스위칭 레귤레이터의 기초

그림 27 : 회로 방식에 따른 분류

그림 27 : 회로 방식에 따른 분류

스위칭 레귤레이터에는 다양한 종류가 있으며, 분류 방법도 관점에 따라 다양합니다. 여기에서는 입력전원의 종류에 따른 분류와 회로 방식에 따른 분류에 대해 설명하고자 합니다. 우선, 입력전원이 DC (직류)인지 AC (교류)인지에 따라 DC/DC 컨버터와 AC/DC 컨버터로 나뉩니다 (그림 27 참조). 여기에서의 「DC/DC 컨버터」라는 기재는 DC 전압을 입력하여 DC 전압으로 변환한 후 출력한 것, 「AC/DC 컨버터」는 AC 전압을 입력하여 DC 전압으로 변환한 후 출력한 것을 나타냅니다.

DC/DC 컨버터와 AC/DC 컨버터는 각각 비절연형과 절연형이 있습니다. 절연형은 입력 (1차측)과 출력 (2차측)이 절연되어 있는 타입으로, 절연에는 주로 트랜스포머가 이용됩니다. 산업기기 및 의료기기 등, 높은 안전도가 요구되는 경우에 표준적으로 사용됩니다. 비절연형은 입출력간 도통이 있으므로, 동일한 회로 기판 내에서의 전압 변환 등 절연이 필요없는 경우에 대부분 비절연형을 사용합니다.

비절연형 및 절연형 컨버터를 구축하기 위해서는, 각각에 적합한 회로 방식이 있으므로, 회로 방식에 따른 분류가 가능합니다. 그림 27의 동기정류 방식이나 플라이백 등이 회로 방식에 해당됩니다. 구성 부품 및 회로 규모 뿐만 아니라, 동작 원리도 다릅니다.

다음으로, 그림 28은 기능과 동작 방식에 따른 분류를 나타낸 것입니다. 지금부터는 DC/DC 컨버터로 설명을 이어가도록 하겠습니다. AC/DC 컨버터는 AC를 정류 – 평활한 후에는 기본적으로 DC/DC 컨버터로서 동작하므로, 이후는 동일하다고 생각해 주십시오.

그림 28 : 기능과 동작 방식에 따른 분류

그림 28 : 기능과 동작 방식에 따른 분류

DC/DC 변환의 경우, 입력전압을 강압 또는 승압할 수 있습니다. 또한, 이를 응용하여 승강압, 반전과 같은 변환도 가능합니다. 필요한 기능에 따라 적합한 타입을 선택하게 되며, 이 때, 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 일정하여 ON과 OFF 시간에 따라 조정함으로써 안정화하는 모드이며, PFM은 ON 또는 OFF 시간이 일정하여 주파수를 변경하는 방법입니다.

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

스위칭 레귤레이터는 이러한 조합에 따라 구성되어 있으므로, 용도, 입출력 조건, 설계 사양 및 성능 목표 그리고 비용 및 사이즈라는 제한 사항을 검토하여 최적의 제품을 선택해야 합니다. 이를 위해서는 각 방식의 특징과 장단점을 잘 숙지할 필요가 있습니다.

키 포인트

・스위칭 레귤레이터에는 AC/DC와 DC/DC가 있으며, 그 중에도 다양한 변환 방식이 존재한다.

・설계에 적합한 방식을 선택하기 위해, 각 방식의 장점과 단점을 잘 이해해야 한다.

리니어 레귤레이터와 스위칭 레귤레이터의 기초