센서 입력회로, 고감도 아날로그 계측보드용 전원회로

 
아날로그 회로용 스위칭 전원의 설계와 해설

국제테크노정보연구소 기술정보분석팀

A4/22P

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전자기기를 설계하는 경우, 반드시 전원이 필요하게 된다. 본고에서는 전원장치의 종류 및 현재 주류인 스위칭 전원의 개요와 동작원리를 해설하고, 스위칭 전원에서 필연적으로 피할 수 없는 고조파 노이즈 등의 문제를 해결하여 미소한 신호를 다루는 센서 입력회로, 고감도 아날로그 계측보드용 전원으로 사용할 수 있는 아날로그 회로용 스위칭 전원회로의 동작원리를 소개하고, 실제 설계가 가능하도록 모든 부품과 트랜스 설계법에 이르기까지 자세히 설명한다.
이 회로는 로이어(Royer)의 DC-DC 컨버터를 응용한 회로이며, 부품 개수가 적어 설계도 비교적 간단하게 할 수 있고, 스위칭 전압 파형이 펄스파, 방형파와 같은 디지털파가 아니라, 사인파이므로 노이즈도 극도로 적어지며, 출력전압의 안정화를 위해 리플을 제거하는 필터 역할도 겸하는 3단자 레귤레이터를 사용한다고 하는 특징이 있다. 마지막으로 스위칭 전원의 고조파 노이즈 측정 예와 평가 방법에 대해 해설한다.

■ 주요내용

1. 전원장치를 개발할 때의 핵심 포인트
■ 소형, 경량, 저가격화, 고효율화, 노이즈 대책과 안전 대책

2. 전자기기에 있어서 전원장치의 종류
■ 전원의 이용 형태:
   □ 드롭퍼(dropper) 전원 타입만의 이용, 스위칭 전원의 이용
   □ 트랜스+DC-DC 컨버터 타입
   □ 상용전원 입력 스위칭 전원 타입
   □ 스위칭 전원+DC-DC 컨버터 타입

3. 스위칭 전원의 동작원리
■ 스위칭 전원의 기본 동작원리
■ 스위칭 전원의 제어 방식
   □ 펄스폭 제어방식(PWM)과 주파수 제어방식

4. 스위칭 전원의 특성을 규정하는 항목
■ 입력 사양: 입력전압, 입력 주파수, 서지 전류(돌입전류)
■ 출력 사양: 입력 변동률, 부하 변동률, 리플 전압
■ 보호 사양: 과전압 보호, 과전류 보호
■ 기타 사양: 안전규격, 노이즈 규격

5. 아날로그 회로용 스위칭 전원회로 설계
■ 자려식 공진형 전원의 동작원리
■ 회로의 설계와 트랜스의 설계
   □ 공진용 콘덴서 용량값의 결정, MOSFET의 선정

6. 스위칭 전원의 평가 방법
■ 리크 전류(누설전류) 측정: 측정장치, 측정 방법
■ 노이즈(귀환 노이즈, 복사 노이즈) 측정
   □ 측정장소와 장치 및 방법


 

 

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