AC-DC｜기초편

트랜스 방식

2018.03.30

키 포인트

・AC-DC 변환의 기본 중에 기본.

・변환된 후 안정화되지 않은 DC 전압은 부하에 의해 전압 강하가 발생한다는 점을 인식하고 다음 단을 설계한다.

AC-DC변환 방법 중 하나로, 트랜스포머 즉 변압기를 메인으로 사용한 방식입니다. 그림 3은 트랜스 방식의 일반적인 구성입니다.

예를 들어, 입력전압을 100VAC라고 가정하고, 이 100VAC 전압을 트랜스로 원하는 DC 전압으로 변환하기 위해 AC 전압으로 강압 (변압)합니다. 이 부분까지는 AC/AC 변환입니다. 변압치 (트랜스의 2차측에 발생하는 강압치)는 트랜스의 1차측과 2차측의 권선비에 따라 결정됩니다.

그림 3 : 트랜스 방식의 AC-DC 변환

만약, 입출력간 절연이 필요한 경우에는 트랜스를 이용하여 절연할 수 있습니다.

그리고, 강압된 AC 전압은 브릿지 다이오드를 통해 DC로 변환되고, 콘덴서로 평활하여 리플이 작은 DC 전압으로 변환합니다. 정류된 DC 전압은 AC의 피크 전압 (AC×√2)에서 다이오드의 순방향 전압을 뺀 값이 됩니다.

출력전압의 안정화를 위해서는 변환된 DC 전압을 레귤레이터를 사용하여 안정화 시킬 수 있습니다. 전압의 초기치는 트랜스 권선비에 의해 결정되며, 부하전류가 증가하면 전압은 저하합니다. 안정화를 위해서는, 전압 레귤레이터를 사용하여 안정화할 수 있습니다. 이 경우, 트랜스의 2차측 전압은 레귤레이터의 사용에 적합한 전압으로 설정합니다.

예를 들어, 12VDC를 만들기 위해서는 정류 후의 전압을 18VDC 정도로 해서, 레귤레이터의 동작전압보다 낮아지지 않게 하고, 손실을 최소화하기 위해 너무 높지도 않게 설정해야 합니다.

트랜스 방식에 사용하는 부품

그림 4는 트랜스 방식의 AC-DC 변환에 사용하는 실제 부품 예입니다.

그림 4 : 트랜스 방식의 AC-DC 변환에 사용하는 부품 예 (왼쪽부터 트랜스, 브릿지 다이오드, 전해 콘덴서)

AC/AC 변환 트랜스의 경우, AC의 주파수는 50 / 60Hz이므로 저주파 트랜스가 사용됩니다. 전원용으로 설계된 트랜스는 전원 트랜스 또는 상용 주파수용 트랜스 (상용 트랜스)라고 합니다. 트랜스의 크기 (체적)는 전원의 출력전력에 비례한다고 생각하여 주십시오. 알기 쉬운 예를 들면, AC 어댑터에서 전류 용량이 큰 것은 크고 무거울 것입니다. 트랜스의 기본 구조는 코어라고 하는 철심과 1차 및 2차 권선입니다. 코어는 일반적으로 규소 강판을 사용합니다.

브릿지 다이오드 정류기는 4개의 다이오드를 정류용으로 배선하여 1개의 패키지에 탑재한 것입니다. 형상은 위의 사진과 같은 패키지 이외에도 SIP 및 DIP의 사각형 패키지도 있습니다. 또한, 정류 다이오드 4개를 조합하여 브릿지 다이오드를 만들어 사용해도 됩니다. 다이오드도 허용 전류가 증가하면 사이즈가 커지는 경향이 있습니다.

콘덴서는 기본적으로 전해 콘덴서를 사용합니다. 필요한 용량은 부하 및 허용 가능한 리플에 따라 달라지지만, 대략 수백~수천 μF입니다. 전원의 출력전력이 커지면 콘덴서도 커집니다.

일반적인 전자 회로의 전원전압을 생성하는 회로의 경우, 고전압을 취급하는 것은 트랜스밖에 없습니다. 다른 부품은 생성하는 DC 전압에 따라 적합한 정격을 가진 제품을 선정합니다.

이러한 트랜스 방식은 예전부터 가장 많이 사용되어 온 방식입니다.

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