AC-DC｜기초편

트랜스 방식과 스위칭 방식 비교

2018.03.30

키 포인트

・현재는 스위칭 방식이 주류가 되고 있지만, 스위칭 방식 특유의 문제점도 잘 이해해야 한다.

지금까지 트랜스 방식과 스위칭 방식의 AC-DC 변환과, 그 동작 및 회로의 개요에 대해 설명했습니다. 이번에는 두가지 방식의 비교 및 장점과 단점에 대해 설명하겠습니다.

그림 8 : 트랜스 방식 AC-DC 변환

 

그림 9 : 스위칭 방식 AC-DC 변환

그림 9 : 스위칭 방식 AC-DC 변환

그림 10 : 트랜스 방식과 스위칭 방식의 비교

그림 10 : 트랜스 방식과 스위칭 방식의 비교

회로 구성을 비교하면, 변환 방식에서 스위칭 방식의 회로가 조금 복잡합니다. 또한, 스위칭 방식은 반드시 제어 회로 (기본적으로 IC)가 필요합니다.

사용하는 부품은 비슷하지만, 스위칭 방식이 고내압 부품을 많이 사용합니다. 이 부분은 비용에도 영향을 미칩니다.

그러나, 가장 큰 차이점은 효율이며, 체적 / 중량에 있어서도 스위칭 방식이 유리합니다.

한가지 예를 들자면, 최근 특히 휴대기기의 충전용 AC 어댑터가 작고 가벼워졌다는 사실을 알고 계십니까? 그림 11은 주변에서 자주 볼 수 있는 AC 어댑터이며, 왼쪽은 트랜스 방식, 오른쪽은 스위칭 방식입니다. 사양을 살펴보면 명백하게 작은 오른쪽 어댑터의 출력이 1W 이상이나 큽니다.

그림 11

이는 스위칭 방식의 경우, 한번 DC화 한 AC 입력 (50 / 60Hz)을 고주파의 AC로 변환함으로써, 트랜스 및 출력 콘덴서를 작은 제품으로 사용할 수 있게 되어, 폼 팩터 (form factor)를 대폭 소형화할 수 있기 때문입니다. 기본 동작에 대한 내용에서 「스위칭 방식은 AC 입력을 정류 – 평활한 후에는 DC-DC 컨버터와 동일하다」는 설명이 있었는데, 이 내용에 대해서도 동일합니다. 효율 면에서도, 스위칭을 통해 필요한 전력만을 취함으로써 효율이 향상되어, 발열도 억제할 수 있습니다.

설계에 있어서는 효율, 사이즈, 비용을 모두 만족해야 하지만, 이러한 방식에 따른 차이점 및 장단점에 대해 잘 이해하면 최적의 선택을 할 수 있습니다. 최근 AC 어댑터의 대기전력이 문제가 되고 있는데, 스위칭 방식의 채용이 이에 대한 하나의 대응책이 될 수 있으리라 생각합니다.

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AC-DC 컨버터의 설계를 시작하는 초보자를 위한 핸드북입니다. AC-DC 변환의 기초와 각종 변환 방식, AC-DC 컨버터를 설계하기 위한 순서 및 과제에 대해 설명하였습니다.

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