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2018.10.31 DC/DC
그림 29
전원 설계 시, 대략적인 사양이 정해지면, 다음으로는 스위칭 레귤레이터나 리니어 레귤레이터를 선택하게 됩니다. 요구 사양을 만족시키기 위해 어느쪽을 사용해야 하는지가 명확한 경우에는 문제가 안되지만, 두가지 모두 가능할 것 같은 경우도 많이 있습니다. 그러한 경우에는 각각의 특징과 장단점을 바탕으로 검토하게 됩니다. 그림 29는 스위칭 레귤레이터의 장점과 단점, 그림 30은 리니어 레귤레이터와의 비교입니다.
가장 큰 장점은 변환이 자유롭다는 점입니다. 강압이 가장 자주 이용되지만, 배터리와 같이 저전압에서 승압하거나, 정전압에서 반전시켜 부전압을 만들거나, 또는 리튬 이온 2차 전지 (예 : 4.2V~2.8V)에서 3.3V 출력과 같이 입력이 출력전압에 걸쳐지는 경우에는 승강압도 가능합니다.
다음으로는, 효율이 높다는 점입니다. 종류에 따라 달라지지만, 최대 95% 정도의 효율이 가능합니다. 단, 스위칭 레귤레이터의 효율은 부하 전류의 대소에 따라 상당히 달라집니다. 기본적으로는 부하 전류가 작을수록 효율이 크게 저하됩니다. 이는 최근 요구가 까다로운 대기 시 전력의 삭감과도 관계가 있으므로, 스위칭 레귤레이터의 과제라고 할 수 있습니다.
그림 30 : 리니어 레귤레이터와의 비교
단점은 콘덴서 및 저항과 같은 수동 부품, 다이오드 및 트랜지스터 등의 반도체 부품과 함께 자기 (磁気) 부품이 필요하여, 부품 수가 증가하고 설계가 복잡해진다는 점입니다. 오늘날, 스위칭 전원용 IC는 필요한 회로의 집적화를 높이고 조정도 간단히 할 수 있도록 개선됨에 따라, 이전에 비해서는 전원 설계가 간단해졌습니다. 그러나, 리니어 레귤레이터에 비하면 여전히 복잡합니다. 또한, 스위칭 동작하므로 이에 관련된 노이즈 및 리플이 발생합니다. 노이즈가 많으면 어플리케이션에 따라 사용이 어려운 것이 사실입니다. EMI (전자 방해) 규제에 대한 적합 여부 등 평가에도 시간이 많이 소요되며 번거롭습니다.
마지막으로 비용에 대해서는 단순히 IC 자체 및 구성 부품만으로 따지면, 리니어 레귤레이터에 비해 매우 높은 비용이 듭니다. 단, 리니어 레귤레이터도 방열판을 포함할 경우에는 면적 및 체적을 고려해야 하므로, 취급 전력이 커지면 스위칭 레귤레이터 쪽이 토탈 솔루션 비용면에서 저렴해지는 경우가 있습니다. 설계에 있어서는 각 장점과 단점을 충분히 검토하여, 목적에 적합한 방식을 선택하는 것이 중요합니다.
・스위칭 레귤레이터는 고효율이 가장 큰 장점이지만, 단점도 충분히 이해한 후에 사용하지 않으면, 다양한 문제에 직면하게 됩니다.