스위칭 레귤레이터를 선택할 때 효율성이 가장 중요한 기준입니다. 최신 소형 장치는 작은 면적 내에서 안정적인 전력 공급을 달성해야 합니다. 상당한 전류를 공급하면서 안정적인 전압을 생성할 수 있는 능력은 전자 부품 설계의 기본 요구 사항입니다. 스위칭 레귤레이터는 안정적인 공급 전압을 생성하고 전압을 높이거나 낮추는 데 필수적인 장치입니다. 스위칭 레귤레이터는 컨버터 또는 스위치, 스위치 모드 전원 공급 장치(SMPS), DC/DC 레귤레이터 또는 컨버터 등 다양한 이름으로 알려져 있습니다. 고전력 변환 효율 요구 사항 충족, 단일 입력 전압 소스에서 안정적인 출력을 유도하는 유연성, 다양한 극성을 가진 다중 출력 구성에 대한 적응성과 같은 장점으로 인해 인기가 계속 상승하고 있습니다. 가장 일반적인 유형의 스위칭 컨버터는 다음과 같습니다.

부스트 타입:입력 전압을 높이고 조절된 출력을 제공합니다.

벅 타입:입력 전압을 낮추고 조절된 출력을 제공합니다.

벅 부스트:입력 전압을 높이거나 낮추며, 선택적으로 음극성을 적용할 수 있습니다.

플라이백 타입:전기적 절연을 제공하는 벅-부스트 변형입니다.

정전압 및 조정 가능한 선형 전압 레귤레이터

수년간 전원 공급 장치 설계는 선형 레귤레이터에 의존해 왔습니다. 선형 레귤레이터는 지속적이고 고정된 출력 전압을 제공하는 데 뛰어납니다. 또한 다른 선형 레귤레이터(예: LM317)는 조정 기능을 제공합니다. 일반적인 상수 및 선형 출력 전압 레귤레이터 유형에는 78xx 시리즈(양의 출력) 및 79xx 시리즈(음의 출력)가 있습니다. 이러한 레귤레이터는 5V~24V 범위의 안정적인 출력을 제공합니다. 선형 레귤레이터는 스위치 모드 전원 공급 장치가 아닙니다. 이러한 레귤레이터의 장점은 단순성, 낮은 비용, 낮은 노이즈 및 낮은 리플입니다. 그러나 출력 전력은 일반적으로 10W 미만이며 효율이 낮아 열이 발생합니다. 선형 레귤레이터는 스텝다운 레귤레이션만 수행할 수 있는 반면 SMPS는 벅, 부스트 또는 벅-부스트 토폴로지를 사용하여 전압을 높이거나 낮추거나 극성을 반전할 수 있습니다.

스위치 모드 전원 공급 시스템

대부분의 최신 텔레비전, 개인용 컴퓨터, DC 모터 드라이버 및 전력 증폭기에는 고급 고효율 SMPS 장치가 필요합니다. 이러한 장치는 기존의 선형 방식 대신 반도체 스위칭 기술을 사용하여 출력 전압을 제공합니다. 기본 스위칭 컨버터는 전력 스위칭 단계와 제어 회로로 구성됩니다. SMPS는 내부 트랜지스터(또는 전력 MOSFET)를 포화된 "ON" 상태와 차단된 "OFF" 상태로 작동시켜 전력 소모를 낮추고 효율을 높입니다.

벅 스위칭 레귤레이터

LM2596x 시리즈 SLKOR Semiconductor는 고효율 DC/DC 벅 컨버터를 제공하여 자동차 및 산업 설계와 같이 효율적인 전력 변환이 필요한 애플리케이션을 위한 컴팩트한 솔루션을 제공합니다. LM2596x는 고정 주파수 발진기와 주파수 보상 모듈을 통합합니다.

설계가 간단하여 외부 구성 요소가 최소화됩니다. 이 칩은 또한 히스테리시스, 과열 보호, 과전류 보호 및 150차 과전류 보호 기능이 내장되어 있습니다. 50차 과전류 이벤트 중에 칩은 작동 주파수를 2596kHz에서 1kHz로 줄입니다. LMXNUMXS-ADJ 벅 스위칭 레귤레이터(그림 XNUMX)가 그 예입니다.

그림 1 : LM2596S-ADJ 벅 스위칭 레귤레이터는 안정적인 출력 전압을 제공합니다. (이미지 출처: SLKOR 반도체)

LM2596SX-12 벅 스위칭 레귤레이터(그림 2)는 150kHz 고정 주파수 PWM DC/DC 컨버터입니다. 높은 효율, 낮은 리플 및 뛰어난 라인/부하 레귤레이션을 갖춘 3A 출력 전류 구동 기능을 제공합니다. PWM 변조를 활용하여 이 칩은 0~100%의 선형 듀티 사이클 범위를 지원합니다.

이 장치는 뛰어난 과도 응답을 제공할 뿐만 아니라 최소한의 PCB 면적을 차지합니다. 컴팩트한 패키지와 높은 전력 밀도로 LCD 디스플레이, TV, 디지털 사진 프레임, 셋톱 박스, 모뎀, 통신 장치 및 네트워크 장비에 이상적입니다.

그림 2 : LM2596SX-12 벅 스위칭 레귤레이터는 저전압 요구 사항을 충족합니다. (이미지 출처: SLKOR 반도체)

부스트 스위칭 레귤레이터

SL2733은 여러 LED를 구동하기 위해 정밀한 정전류를 공급하도록 설계된 DC/DC 부스트 컨버터입니다. 고정된 1MHz 스위칭 주파수를 갖춘 SL2733은 소형 외부 세라믹 커패시터 및 인덕터와 페어링할 수 있습니다. 출력 전류는 외부 저항(R1)을 통해 조정할 수 있어 이 장치가 여러 LED를 직렬로 구동할 수 있습니다. SL2733은 동일한 LED를 구동하는 데 적합하며, 최대 32개의 흰색 LED를 직렬로 지원하거나 최대 23V의 구동 전압을 지원합니다. LED 밝기는 DC 전압, 논리 신호 또는 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 사용하여 조정할 수 있습니다. 셧다운(SHDW) 핀을 사용하면 이 장치가 저정지 전류 전원 끄기 모드에서 작동할 수 있습니다. 열 보호 및 과부하 전류 제한 외에도 이 칩은 LED 개방 회로 오류 동안 초저전력 모드로 전환됩니다. 이 제품은 소형 SOT5-XNUMX 패키지에 들어 있습니다.

작을수록 좋습니다

사용법 -  SL2188 외부 부품 수를 줄입니다. 이 장치는 소형 외부 부품을 지원하는 동시에 소프트 스타트 기능으로 돌입 전류를 최소화합니다. 광범위한 전류 부하를 처리하며, 최대 1V의 출력 전압으로 3.6A 이상의 피크 스위칭 전류를 지원할 수 있는 전력 MOSFET을 통합했습니다. 이 다목적, 고출력, 소형 디자인은 2셀 및 3셀 알카라인, NiMH 또는 NiCd 배터리 시스템을 포함한 단일 셀 리튬 배터리 제품에 이상적입니다. 부스트 컨버터는 다음과 같습니다. SL2188 무선 주변 기기, 게임 액세서리, 개인용 의료 기기 및 휴대용 미디어 플레이어에 이상적입니다. 급속한 기술 발전으로 인해 더 작은 폼 팩터가 계속 증가하고 있습니다. SOP-J8에 비해 SOT23 패키지 SL2188은 필요한 PCB 면적을 크게 줄입니다.

그림 3: 구성 요소 설계가 축소됨에 따라 소형화된 패키지(예: SOT23)가 필수적이 됩니다. (이미지 출처: SLKOR 반도체)

전력 소비를 줄이는 동시에 효율성 극대화

소형화에 대한 수요는 신뢰성과 전력 효율성을 유지해야 하는 필요성과 함께 여전히 추진력으로 남아 있습니다. SY8120B 벅 스위칭 레귤레이터(그림 4)는 조절 가능한 출력과 안정적인 전력 공급을 갖춘 컴팩트한 디자인을 제공합니다.

그림 4: SY8120B는 더 작고 컴팩트한 디자인으로 안정적으로 전력을 공급하는 벅 스위칭 레귤레이터입니다. (이미지 출처: SLKOR 반도체)

일부에서는 소형화가 부하 용량이나 안정적인 전력 공급을 희생한다고 생각할 수도 있지만, 사실은 그렇지 않습니다. SY8120B는 전력 소모를 줄이는 동시에 높은 변환 효율을 달성합니다(그림 5). 낮은 대기 전류를 제공함으로써 배터리 구동 장치는 유휴 상태 전력 소모를 최소화합니다. 또한, 지속적인 온타임 제어를 통해 효율적인 경부하 작동이 가능합니다.

 
그림 5: 설계자들은 안정적으로 전력을 공급하는 고효율 DC/DC 벅 컨버터를 찾고 있습니다. (이미지 출처: SLKOR 반도체)

AC/DC 및 DC/DC 애플리케이션용 플라이백 컨버터

플라이백 컨버터는 플라이백 변압기를 통합한 벅-부스트 토폴로지입니다. AC/DC 및 DC/DC 변환에 모두 적합하며 입력과 출력 간에 전기적 절연을 제공합니다. 또한 전압 비율 곱셈 및 절연 이점을 제공합니다. 절연 전력 컨버터는 전압 모드 제어 및 전류 모드 제어의 두 가지 제어 방식을 사용합니다. 안정적인 작동을 위해 일반적으로 전류 모드 제어가 선호됩니다.

벅-부스트 DC/DC 컨버터

벅-부스트 컨버터는 출력 전압 크기가 입력 전압보다 높거나 낮을 수 있는 고전적인 DC/DC 컨버터입니다. 또한 음의 전압을 생성할 수도 있습니다. 플라이백 컨버터와 유사하게 변압기 대신 단일 인덕터를 사용합니다. 구체적으로, 벅-부스트 컨버터는 입력 전압 이상에서 0까지 범위의 출력 전압을 생성할 수 있는 두 가지 별도의 토폴로지로 구성됩니다. "초퍼"라고도 하는 DC/DC 전원 공급 장치에는 듀티 사이클에 따라 부스트 또는 벅 컨버터로 작동하는 벅-부스트 회로가 포함됩니다.

맺음말

현대 자동차 및 산업 설계에서 고효율 전력 변환은 스위칭 레귤레이터에 의존합니다. 설계가 점점 더 소형화됨에 따라 안정적인 전력 수준을 유지할 수 있는 다재다능하고 고효율적인 장치에 대한 수요가 그 어느 때보다 커졌습니다. 스위칭 레귤레이터는 SMPS, DC/DC 스위칭 레귤레이터, 컨버터 또는 레귤레이터 등 다양한 이름으로 불릴 수 있지만SLKOR 효율적인 전력 변환이 필요한 애플리케이션을 위한 광범위한 소형 솔루션을 제공합니다.

스위칭 레귤레이터는 전자 시스템 설계에서 중요한 가치를 지니고 있으며, 소형화와 다기능성을 통해 안정적이고 효율적인 전력 변환을 제공합니다. 이들은 다양한 분야에서 널리 채택되고 있습니다. 이 기사를 통해 우리는 스위칭 레귤레이터의 기본 개념과 유형, 선형 레귤레이터와 SMPS의 차이점, 그리고 SLKOR고효율 스위칭 레귤레이터 제품과 그 응용 분야를 소개합니다. 

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