ACDC 컨버터(ACDC Converter)

 

 

AC (교류 전압, 110 VAC, 220 VAC, 일반적으로 단상을 말합니다.)를 DC (직류 전압, +5 Vdc, +12 Vdc 등 여러 종류가 있습니다)로 변환하는 기기를 ACDC 컨버터(ACDC Converter)라고 합니다.

 

 

동작원리를 말로 표현하지면 대략 이러합니다.

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1. AC를 브리지다이오드로 직류로 변한후,

 

2. 1차측 트랜스포머 권선을 이용해서 PWM IC로 반도체를 스위칭을 합니다.

 

3. 그렇게되면 2차측 트랜스포머의 권선비로 유도전압, 전류, 즉 전력이 넘어올것이고,

 

4. TL431이라는 Shunt Regulator을 이용해서 이 출력측을 제어해서 출력전압을 정전압 출력으로 만들어냅니다.

 

5. 이후에, 이 출력전압을 1차측 회로에 Photo Colupler를 이용해서 1차회로의 PWM IC에 Feedback을 줍니다.

 

6. 그리고, PWM IC의 스위칭의 Duty를 조절해서 출력을 일정하게 제어하게됩니다.

 

 

 

변환 방식으로는 Linear(Linear Trans, 철심 사용) 방식, Switching(Ferrite Core사용) 방식이 있습니다.

 

이러한 Swithing방식을 SMPS(Switching Mode Power Supply)라고 합니다.

 

 

 

 

방식별 아래와 같은 장단점이 있으며, 주파수가 높으면, 크기를 더작게 줄일 수 있으나, 효율이 떨어집니다.

 

요즘은 높은 Switching 주파수, 즉 200KHz~수MHz에서 사용 가능한 GaN 재질의 HEMT 부품도 있습니다.

 

 

 

정류회로에도 아래와 같이 4종류가 있습니다.

• 반파정류회로; Diode를 1개 사용.
• 전파 정류회로; Diode 2개 사용.
• Bridge 정류회로; Diode 4개 사용, 보통 Bridge Diode를 사용해서 높은 효율을 내는 것을 목적으로 합니다.
• 배전압 회로; Diode 2개 사용, 및 Capacitor 2개 사용.

 

배전압회로

 

 

SMPS Switching 방법에 따라 여러 종류로 분류하는 것을 Switching Topology라고 합니다.

 

보통 출력 Watt에 따라 가성비에 따라 SMPS Topology를 결정해서 회로를 Design 합니다.

 

예전에는 부품의 효율성이 낮아서 Full Bridge, Forward Topology 등을 많이 사용했지만, 요즘에는,

 

High Power(100 Watts이상) 출력에는 가성비가 좋은 Half Bridge Resonant LLC(inductor-inductor-capacitor) Topology를 사용합니다.

 

 

 

 

게다가, GaN(Gallium Nitride)이라는 HEMT(High Electron Mobility Transistor) part를 사용하면

 

Switching Frequency를 200KHz 이상 올릴 수 있기 때문에 아답터 제품 크기는 아주 작아집니다.

 

 

 

실예로 노트북, 핸드폰 급속충전기 아답터 같은 경우는 휴대하기 편하게 크기가 작아야 하는데, 40~100 Watts 정도이지만,

 

High Power용 Part를 사용하는 경우가 있습니다. 휴대용으로 크기가 아주 작습니다.

 

 

 

Low Power(100 Watts미만) 출력에는 가성비가 좋은 Flyback Topology를 사용합니다.

 

특히, 요즘 전자제품의 고효율 제품이 많아서 전원 용량이 100 Watts 미만으로 낮아져 보통 Flyback Topology를 사용합니다.

 

 

 

아래는 SMPS 제품의 사진입니다.

 

 

 

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DCDC 컨버터(DCDC Converter)