AC-DC｜기초편

경부하 모드

경부하 모드란?

경부하 모드란, 출력전류 사용량이 많지 않을 때의 효율을 향상시키는 기술입니다. DC/DC 컨버터 등에서는 Burst 모드라고 부르는 경우도 있습니다.

경부하 모드의 이미지

스위칭 방식의 AC/DC 및 DC/DC 컨버터의 출력전압은, ON / OFF 스위칭을 통한 전압 chopping과 콘덴서의 평활화에 의해, 원하는 전압치를 안정적으로 공급할 수 있습니다.
그러나, 스위칭 시의 ON / OFF 타이밍에는 순간적으로 누설 전류 (관통 전류)가 발생하게 됩니다. 즉, 단위 시간 당 ON / OFF 타이밍이 많을수록 누설 전류로 인한 손실이 커져, 효율이 악화되는 것입니다.
주기가 일정 (PWM 제어)한 경우, ON / OFF 시간비의 변화는 있어도, 그 횟수는 단위 시간 당 일정합니다. 따라서, 자기 소비전력량도 일정해지므로, 경부하 시에는 이러한 스위칭 시의 누설 전류로 인한 손실로 효율이 저하됩니다. 여기에서, 전류 사용량이 많지 않을 때는, 주파수 변조 (PFM 제어)로 주기를 길고 천천히 함으로써, ON / OFF의 단위 시간 당 스위칭 횟수를 줄여 손실을 저감합니다. 이러한 기술을 경부하 모드라고 합니다.

【PWM 방식과 PFM 방식】

전류를 사용하는 고부하 시에는 주기가 일정한 PWM 제어, 전류를 사용하지 않는 경부하 시에는 주기를 변경하는 PFM 제어로, 상황에 따라 PWM과 PFM을 구분하여 사용함으로써, 효율을 한층 더 향상시킬 수 있습니다.

■PWM <Pulse Width Modulation> (펄스폭 변조): 주파수는 일정하고, 입력전압에서 출력 상당분을 스위치 ON하여 출력하는 제어 방식.

■PFM <Pulse Frequency Modulation> (펄스 주파수 변조): ON 시간을 일정하게 하고, 주파수를 변경 (OFF 시간을 변경)함으로써 출력 상당분을 출력하는 방식. 반대로 OFF 시간을 일정하게 하고, ON 시간을 변경하는 타입도 있습니다.

PWM과 PFM

PFM 방식은 출력전류량에 따라 주파수를 변경함으로써 효율은 우수하지만, 스위칭 시에 발생하는 노이즈가 비정기적으로 발생하게 됩니다. 이와 같이, 주파수를 특정할 수 없는 노이즈는 제거가 어려우므로, 노이즈 대응에 대해서는 주파수가 일정한 PWM 방식이 용이합니다.
이와 같이, 노이즈는 PWM, 효율은 PFM으로 이 두가지 방식은 트레이드 오프 관계입니다. 노이즈 발생이 많은 고주파에서 구동하는 고부하 시에는 PWM, 전류 사용량이 많지 않은 저부하 시에는 PFM을 사용함으로써 조금이라도 효율을 향상시킬 수 있습니다.