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AVR
2012.08.11 12:15

정전압 레귤레이터

조회 수 16674 추천 수 0 댓글 1
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정전압 레귤레이터

 

 

출처 : http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=mini_wor1d&logNo=150078309930&categoryNo=51&viewDate=&currentPage=1&listtype=0


우리가 일반적으로 디지털 회로에서 사용하는 전압은 5V이다.

하지만 건전지나 아답터 등 전원으로 사용할 수 있는 것들은 5V의 것이 드물고 또한 정확히 5V로 나오지 않는다.

그래서 사용하는 것이 레귤레이터이다.


1. 시리즈 방식 (7805)


주로 사용하는 방식은 시리즈방식(78XX는 대표적인 시리즈방식)혹은 리니어 방식이라 불리는 방식인데, 시리즈 방식은 입력과 출력전압의 차를 레귤레이터에서 흡수하는 방식이다. 따라서, 『전압차 * 출력전류』 만큼의 열이 발생하므로 효율도 떨어지고 방열문제도 심각하게 된다. 『전류 * (입력전압 - 5)』 라는 열이 레귤레이터에서 소비된다. 시리즈방식 레귤레이터에서는 피할 수 없는 열이다. 열이 많이 발생할 경우, 입력전압을 낮추든지 방열판을 달아야 한다.

 

전류를 측정해봐라. 0.7A 이하라면 뜨거우면 방열판으로 온도를 낮추면 동작상 무리는 없을 것이다.

열 받은 상태에서 손으로 잡고 3초정도 이를 악물고 견딜 수 있다면 그대로 써도 괜찮다. 열에 너무 민감한 반응을 안 보여도 된다. TV 안에 부품들(전원부) 뜨거워서 1초도 손 댈 수 없다. 그래도 잘 돌아간다. 가격이 싸고 회로도 간단하여 가장 많이 사용하는 방식이다.

 

STANDARD APPLICATION에 나오는 Cin과 Co는 전압을 안정화시키기 위해서 사용하는 것인데 보통은 주위에 있는 전해커패시터 중 아무거나 사용하면된다. 하지만 필자는 100uF 이상을 추천한다. 100uF 이하에서는 커패시터 용량이 적어 전원의 안정화에 그다지 도움을 주지 못한다. 보통 이름은 78XX인데 78은 +전압용이라는 뜻이고 XX는 전압을 뜻한다. 7805의 경우는 +5V용이라는 뜻이 된다. 일반적으로 7805,7809, 7812를 많이 사용한다. 또한 -전압용으로는 79XX가 있는데, 사용법은 78XX와 같다.

 


2. 스위칭 방식 (2575)


시리즈 방식이 열이 많이 발생하고 효율이 좋지 않은 점을 개선한 것이 스위칭 방식인데,이 원리는 바로 PWM 제어다.

펄스폭변조에 의한 제어방식으로 레귤레이터 드라이버(출력트랜지스터) 의 온/오프 비 (시간비: 듀티) 를 제어함으로써 평균전압을 제어하는 방법이다. 따라서 열이 거의 발생하지 않고 쓸데없이 에너지를 소비하지 않는다. 스위칭 레귤레이터에서 중요한 역할을 하는 소자가 있는데 다이오드와 인덕터다. 인덕터에 에너지를 충전하고 오프기간에 역기전력을 다이오드로 회생시키면서 평균화를 시키는 작용을 한다. 2575에 사용하는 쇼트키 다이오드는 일반적으로 제너다이오드 또는 일반 다이오드로 잘못 오인하고있는데 정확히 쇼트키 다이오드 이다.

 

쇼트키 다이오드에 대해서는 아래에서 따로 다루겠다.

하지만, 단점으로 가격이 비싸고 주변회로가 78시리즈 보다 복잡하다. 또한 ON, OFF하는 과정에서 리플이나 노이즈가 발생하여 전원의 질이 떨어진다. 필자는 2575 옆에 간단한부저를 달아보았는데, 부저에 아무것도 연결하지 않고 2575에 전원만 넣어주면 부저에서윙~ 하는 잡음이 난다. 필자는 처음에 정말 당황했다. 그러므로 2575를 사용할 때에는 레귤레이터의 노이즈를 꼭 생각해서 회로를 구성하라. 일반적으로 사용하는 2575의 경우는 Artificial 2- Intelligence System1A용이며 2576은 3A용이다. 구입 시 주의할 점으로 LM2575T-5는 5V 고정형이며 LM2575T-12는 12V용, LM2575T-adj는 출력전압을 외부에서 저항으로 조정할 수 있도록 되어 있으니 용도에 맞게 구입하여야 한다.

 

3. 기타 회로에서 전원을 얻는 방법


3.1. RS-232에서 +5V 얻기
RS-232 에 보면 신호중에 TX, RX, GND 외에 나머지 핀중에 RTS 신호가 있다.

이 핀을 S/W 셋팅에 의해서 항상 +12V 상태로 만들 수 있고 여기에 TR 형 78L05 를 쓰면 된다.

출력은 걱정 마라. 거의 50mA-100mA 까지 뽑을 수 있는 것 같다. 그런데 이것도
PC, 노트북등 드라이브되는 IC 따라 다른 것 같다.


3.2.부(-)전압 얻기
부전압을 간단하게 만들어 주는 IC로 유명한 것이 있는데 7660 이라는 번호로 알려져있다.

각 회사마다 앞에 붙는 이름이 틀리긴 한데 7660이라고 하면 다 통한다. 1.5V ~10V 정도의 전원에서 그만한 부전압을 만들어 주는데 전류는 수mA정도이고 기껏해야 수십mA정도(전압강하 생김)다. 비슷한 기능을 하는 IC들도 여러 종류 나온 것으로 안다.


7660은 전원전압 허용범위가 1.5 ~ 10V이므로 -12V를 얻는데 적당하지가 않다. 캐스케이드 연결을 해서 2배의 부전압을 얻을 수는 있다. +6V 에서 -12V를 얻을 수는 있다. 그리고 다른 회사에서도 나와 있는지 모르겠지만 인터실(INTERSIL) 에서는 ICL7662라는 번호로 7660과 거의 같고 전원을 4.5 ~ 20V를 사용할 수 있는 IC가 나와 있다. 하지만 데이터북을 보고 말하는 것이라서 시중에서 구할 수 있을지는 의문이다. 그리고 MAXIM (MAX232로 유명한 회사)의 데이타북에서 몇 종류의 7660 비슷한 기능을 하는 IC를 본것 같은데, 시장에 나가서 몇 군데 문의 하면 원하는 것을 구할 수도 있을 것 같다. 전류가 조금 더 필요하시면 DC-DC컨버터를 이용해 보는 것도 좋을 것 하다.


※ 쇼트키다이오드
원 명칭은 쇼트키 배리어 다이오드(Schottky barrier Diode = SBD)라 한다. 일반 다이오드는 PN 접합으로 구성되는데 비해 쇼트키는 반도체 + 금속의 구조를 가진다. 모든 다이오드는 접합부분에 공핍층 이란 전위장벽을 가지고 있다. 따라서 순방향전압이라도 이전위장벽보다 높아야만 전류가 흐르는데 보통 실리콘 PN접합인 경우 약 0.7V 정도 된다. 하지만 쇼트키 다이오드는 0.3~0.5V 면 된다. 또한 역회복시간이 매우 빠르기 때문에, 『즉 순방향으로 전류가 흐르다가 전압이 반대로 걸리면 바로 차단이 되지 않고 다이오드 내부의 잉여전자에 의해 잠시 역으로 전류가 흐르게 된다. 물론 일반 60hz 파형에서는 거의문제가
없지만 수십~수백khz정류에서는 문제가 발생하는데 이런 경우는 역회복시간이 짧은 fast recovery diode나 schottky barrier diode를 사용하여야 한다.』 고속 동작에 유리하다. 따Artificial 3- Intelligence System라서 저전압, 대전류 정류를 할 때는 효율향상을 위해 쇼트키 다이오드를 많이 사용한다.


예를 들어 5V 10A SMPS 일 때 이를 정류하기 위해 일반 실리콘 다이오드를 사용한다면 대략 10~12W 의 전력이 정류용 다이오드에서 소모된다. 그에 비해 쇼트키는 약 4~5W 정도면 되므로 훨씬 효율이 올라가게 된다. 단점은 역전압이 비교적 낮다는 것입니다. 보통100V 이상은 없다. 또한 역누설전류가 비교적 많다. 구체적으로 하는 일은 일반 다이오드와같다.

단지 고속, 대전류에 유리하다는 것이다.

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