8월28일에서 310

선형 전원 공급 장치

전자 제품의 세계에서 전원 공급 장치는 모든 것이 원활하고 올바르게 작동하는 장치입니다.사용 가능한 다양한 유형 중 선형 전원 공급 장치는 소음이 거의없는 꾸준하고 안정적인 전기 흐름을 제공하는 것으로 알려져 있습니다.이 기사에서는 선형 전원 공급 장치가 어떻게 작동하는지, 어떤 부품으로 만들어 졌는지, 가장 유용한 위치를 설명합니다.우리는 또한 다른 유형의 전원 공급 장치와 비교하여, 더 새롭고 에너지 효율적인 옵션을 사용할 수 있지만 특정 상황에서 여전히 선택된 이유를 이해하는 데 도움이됩니다.

목록

그림 1 : 선형 전원 공급 장치

선형 전원 공급 장치는 무엇입니까?

선형 전원 공급 장치는 저항을 지속적으로 조정하여 꾸준하고 일관된 전압 출력을 제공하는 전원 장치의 한 유형입니다.이 방법은 빠른 스위칭을 사용하지 않으므로 다양한 전자 장치에 깨끗하고 신뢰할 수있는 전력을 전달하는 데 더 간단하고 이상적입니다.

프로세스는 출력 전압을 지속적으로 점검하는 피드백 시스템으로 시작합니다.이 전압은 정확도를 보장하는 회로 인 차동 증폭기를 사용하여 설정된 기준 전압과 비교됩니다.출력 전압이 기준과 다른 경우 앰프는 차이를 수정하기위한 신호를 생성합니다.이 신호는 트랜지스터 또는 필드 효과 트랜지스터 (FET) 일 수있는 패스 요소라는 부분을 제어합니다.패스 요소는 가변 저항처럼 작동하여 저항을 조정하여 전압을 올바른 레벨로 유지합니다.

예를 들어, 입력 전압이 증가하면 출력 전압이 상승하는 것을 방지하기 위해 패스 요소가 저항을 증가시킵니다.한편, 입력 전압이 감소하면 패스 요소가 저항을 낮추어 더 많은 전류를 허용하여 출력 전압이 안정적으로 유지되도록합니다.

이 연속 조정은 입력 전압 또는 하중이 변경되는 경우에도 전원 공급 장치가 일관된 전압을 전달하도록합니다.선형 전원 공급 장치의 단순성으로 인해 신뢰할 수없고 전기 노이즈가 거의 생성되므로 안정적인 전원이 필요한 장치에 도움이됩니다.그러나 추가 에너지가 열로 방출되기 때문에 이러한 유형의 전원 공급 장치는 일반적으로 덜 효율적입니다. 즉, 더 큰 냉각 시스템이 필요하고 더 많은 전력을 사용할 수 있습니다.

선형 전원 공급 장치의 구성 요소

그림 2 : 선형 전원 공급 장치의 구성 요소

전원 공급 장치 입력 변압기

선형 전원 공급 장치에서 변압기는 메인의 AC 전원과 상호 작용하는 첫 번째 구성 요소입니다.주요 직업은 전압을 변경하십시오 장치의 요구에 따라 장치를 낮추거나 (더 일반적이라는) 장치에 적합한 레벨로.변압기는 전원 공급 장치를 전원과 분리하여 전기 위험의 위험을 줄임으로써 보호를 제공합니다.고급 전력 애플리케이션에서 변압기는 상당히 클 수있어 전원 공급 장치의 전체 크기와 무게를 증가시킵니다.전원 공급 장치 설계 방식에 따라 변압기에는 하나 이상의 2 차 권선 다른 출력 전압을 생성합니다.

정류기

변압기가 전압을 조정하면 AC 전력을 정류기에 의해 수행하는 DC 전원으로 변환해야합니다.정류기는 전원 공급 장치의 중요한 부분이며 다른 설정으로 제공됩니다. 반파 정류 단일 다이오드를 사용하여 AC 사이클의 절반 만 DC로 변환하여 효율성이 떨어지고 출력에서 ​​더 많은 변동을 생성하여 부드럽게하기가 더 어렵습니다. 전파 정류 보다 효율적이고 AC 사이클의 두 절반을 사용합니다.이것은 중앙 탭 변압기와 2 개의 다이오드 또는 4 개의 다이오드를 사용하는 브리지 정류기 설정으로 수행 할 수 있습니다.브리지 정류기는 더 효율적이기 때문에 현대 디자인에서 더 일반적으로 사용됩니다.최신 정류기는 일반적으로 사용합니다 반도체 다이오드 PN 접합 다이오드 또는 쇼트 키 다이오드처럼.Schottky Diodes는 전류가 통과 할 때 전압이 줄어들기 때문에 종종 선택됩니다. 이는 전류가 더 효율적으로 만들어 지지만, 일부 전류가 누출되어 분해되기 전에 더 낮은 전압 임계 값을 가질 수 있습니다.

커패시터 스무딩

정류기가 AC를 DC로 변환 한 후, 출력은 완벽하게 매끄럽지 않으며 대부분의 전자 회로에서 바람직하지 않은 전압의 변동을 포함합니다.스무딩 커패시터가 도움이됩니다 이러한 변동조차도 정류 파형의 높은 지점 동안 충전하고 파형이 떨어질 때 충전을 릴리스합니다.이것은 도움이됩니다 DC 전압을 더 안정적으로 유지하십시오.커패시터는 변동을 크게 줄이지 만 완전히 제거하지는 않습니다.이러한 변동을 줄이는 커패시터의 능력은 크기와 하중이 요구하는 전류의 양에 따라 다릅니다.

전압 조절기

전압 조절기는 선형 전원 공급 장치의 주요 구성 요소이며, 입력 전압 또는 하중이 변경 되더라도 출력 전압이 꾸준히 유지되도록합니다.선형 조정기에는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 션트 레귤레이터 및 시리즈 레귤레이터.

션트 레귤레이터는 덜 일반적이며 부하에 가변 구성 요소를 배치하여 출력 전압을 안정적으로 유지하기 위해 추가 전류를 흡수합니다.이 유형의 레귤레이터는 전압의 정확한 제어가 필요할 때 사용됩니다.효율이 낮기 때문에 일반적으로 특정 상황에서만 사용됩니다.

시리즈 레귤레이터는 가장 널리 사용되는 선형 레귤레이터 유형입니다.이 설정에서, 가변 저항은 부하와 직렬로 배치되며, 제어 회로는 저항을 조정하여 원하는 출력 전압을 유지합니다.시리즈 레귤레이터의 단순성과 효과는 많은 선형 전원 공급 장치 설계에 인기있는 선택입니다.비교적 간단한 디자인으로 우수한 전압 제어를 제공하여 광범위한 용도에 적합합니다.

선형 전원 공급 장치의 장점과 단점

장점

선형 전원 공급 장치에는 특히 안정성과 조용한 작동이 필요한 상황에서 몇 가지 이점이 있습니다.주요 이점 중 하나는 그들이 창조한다는 것입니다 소음이 거의 없습니다.전류를 빠르게 켜고 끄는 전원 공급 장치와 달리 선형 전원 공급 장치는 전류가 꾸준히 유지됩니다.이러한 빠른 스위칭 부족은 전자기 간섭이 많지 않아 오디오 시스템, 의료 장비 및 정확한 측정이 필요한기구와 같은 섬세한 전자 장치에 적합한 선택이됩니다.

또 다른 이점은 그들의 것입니다 신뢰할 수있는 성능.선형 전원 공급 장치는 오랫동안 주변에 있었으며 기술은 잘 알려져 있고 신뢰할 수 있습니다.그들은 수년 동안 사용되어 왔기 때문에 그들의 성능은 일관되고 잘 이해됩니다.엔지니어와 디자이너는 이러한 소모품을 지속적으로 작동시킬 수 있으며, 이는 신뢰성이 필수적 인 상황에서 매우 도움이됩니다.

단점

그러나 선형 전원 공급 장치는 주로 에너지와 크기를 얼마나 잘 사용하는지에있어 몇 가지 단점이 있습니다.가장 큰 단점 중 하나는 그들의 것입니다 낮은 효율성.이 공급품은 일반적으로 입력 에너지의 약 50% 만 효과적으로 사용하며 나머지 절반은 일반적으로 열로 낭비됩니다.이 낮은 효율은 공급이 많은 에너지를 제거하여 전압을 제어하여 많은 에너지를 낭비하기 때문에 발생합니다.

이 낭비 에너지는 또 다른 문제로 이어집니다. 열 생성 .사용되지 않는 에너지는 열을 생성하며, 이는 전원 공급 장치와 연결된 장치가 손상되지 않도록 관리해야합니다.이것은 종종 방열판이나 냉각 팬과 같은 추가 부품을 추가하여 설계를 더욱 복잡하게 만들고 비용을 증가시킬 수 있습니다.

마지막으로 선형 전원 공급 장치가 있습니다 더 크고 무겁습니다 전원 공급 장치를 전환하는 것보다.전압과 추가 부품을 줄이기 위해 큰 변압기가 필요하므로 열을 관리하여 이러한 전원 공급 장치를 부피가 크게 만듭니다.이것은 휴대용 또는 소형 장치와 같이 공간과 무게가 중요한 상황에서 큰 단점이 될 수 있습니다.

선형 전원 공급 장치의 응용

그림 3 : 선형 전원 공급 장치의 응용

선형 전원 공급 장치는 스위칭 상대만큼 에너지 효율적이지 않지만 정상적이고 소음이없는 전력 출력이 필요한 특정 상황에 대해 종종 선택됩니다.이 전원 공급 장치는 전원 공급 장치를 스위칭과 함께 제공 할 수있는 중단없이 안정적이고 깨끗한 전력이 필요한 환경에서 특히 유용합니다.

시청각 장비에서 선형 전원 공급 장치는 고품질 오디오 앰프 및 민감한 오디오 장치에 매우 유용합니다.그들은 매끄럽고 꾸준한 전압 출력을 제공하여 음질을 그대로 유지하는 데 중요합니다.전원 공급 장치를 전환하면 때때로 오디오 신호를 방해 할 수있는 소음과 스파이크를 도입하여 사운드 왜곡 또는 원치 않는 간섭을 초래할 수 있습니다.이로 인해 선형 전원 공급 장치는 음질을 순수하고 명확하게 유지하는 것이 중요한 고급 오디오 시스템에서 선호됩니다.

실험실 장비에서는 일관되고 정확한 전력을 갖는 것이 매우 중요합니다.꾸준하고 정확한 전압 출력을 제공하는 데 사용되는 실험실 전원 공급 장치와 같은 장치는 종종 선형 조절에 의존합니다.선형 전원 공급 장치가 제공하는 안정성은 전압이 일관성을 유지하도록 보장하며, 이는 작은 변화조차도 잘못된 결과를 초래할 수있는 실험 및 테스트 환경에서 매우 중요합니다.이 전원 공급 장치는 깨끗하고 소음이없는 전력을 제공하도록 설계되었으며, 이는 높은 수준의 정확도가 필요한 민감한 측정 및 실험에 필요합니다.

선형 전원 공급 장치는 소음이 최소화 된 일관된 전압을 제공하도록 설계되었으므로 전력의 품질이 장치의 작동 방식에 직접적인 영향을 미치는 상황에 적합합니다.전원 공급 장치만큼 에너지 효율적이지는 않지만 안정적이고 깨끗한 전력을 제공하는 능력은 특정한 소음에 민감한 응용 분야에서 특히 유용합니다.시청각 및 실험실 장비에서의 사용은 이러한 환경에서 성능과 정확성을 유지하는 데 전력 품질이 어떻게 중요한 역할을하는지 보여줍니다.

다른 전원 공급 장치 유형과 비교

선형 전원 공급 장치는 전기 에너지를 한 형태에서 다른 형태로 변경하는 데 사용되며, 일반적으로 교대 전류 (AC)를 직류 (DC)로 바꿉니다.각각 고유 한 특성을 가진 여러 유형의 전원 공급 장치가 있습니다.

그림 4 : 규제되지 않은 선형 전원 공급 장치

규제되지 않은 선형 전원 공급 장치가 가장 기본적인 유형입니다.AC를 DC로 변환하지만 전압을 안정적으로 유지하기위한 추가 기능이 없습니다.이는 입력 전압이 변경되거나 사용중인 전력량 (부하)이 변경되면 출력 전압이 변경 될 수 있음을 의미합니다.입력 전압이 증가하면 출력 전압도 증가하고 부하가 증가하면 출력 전압이 떨어질 수 있습니다.이 때문에 이러한 전원 공급 장치는 제대로 작동하기 위해 안정적인 전압이 필요한 장치에 이상적이지 않습니다.

그림 5 : Ferroresonant 전원 공급 장치

Ferroresonant 전원 공급 장치는 출력 전압을 안정적으로 유지하기 위해 자기장과 관련된 특수 기술을 사용합니다.그들은 변압기와 공진 회로의 조합으로이를 수행합니다.변압기의 자기 특성은 입력 전압 또는 하중이 변경 되더라도 꾸준한 출력 전압을 유지하는 데 도움이됩니다.이 전원 공급 장치는 또한 갑작스런 전력 스파이크에 대한 내장 보호 기능이있어 전원 공급 장치가 안정적이지 않은 곳에서 신뢰할 수 있습니다.그러나 일반적으로 크고 무겁기 때문에 크기와 체중이 중요한 상황에서는 단점이 될 수 있습니다.

그림 6 : 스위치 모드 전원 공급 장치 (SMP)

스위치 모드 전원 공급 장치 (SMP)는 선형 전원 공급 장치보다 효율적으로 설계되었습니다.트랜지스터와 같은 전자 스위치를 사용하여 입력 전원을 켜고 끄는 데 빠르게 전환하여 작동합니다.이 방법을 사용하면 전력을보다 효율적으로 변환 할 수 있으므로 열이 적고 작고 가벼워 질 수 있습니다.그러나 고속 스위칭으로 인해 SMP는 전기 노이즈를 생성하여 근처의 다른 전자 장치를 방해 할 수 있습니다.SMP는 또한 디자인이 더 복잡하며 무언가 잘못되면 고치기가 더 어려울 수 있습니다.

결론

선형 전원 공급 장치는 꾸준하고 소음이없는 전원 공급 장치가 매우 필요한 상황에서 여전히 선택입니다.단순한 디자인과 신뢰할 수있는 성능은 오디오 장비 및 실험실 테스트와 같은 영역에서 가장 좋아합니다.그러나 에너지 효율과 크기 측면에서 트레이드 오프가 있으므로 사용하는 것에 대해 생각하는 것이 중요합니다.선형 전원 공급 장치를 다른 유형과 비교할 때, 항상 가장 에너지 절약 옵션이 아닐 수도 있지만 깨끗하고 일관된 전력을 제공하는 능력은 오늘날의 기술 세계에서 여전히 유용하다는 것을 의미합니다.이러한 차이를 이해함으로써 특정 요구에 맞는 적절한 전원 공급 장치를 선택할 때 더 나은 결정을 내릴 수 있습니다.

자주 묻는 질문 [FAQ]

1. 선형 전원 공급 장치는 어디에 사용됩니까?

선형 전원 공급 장치는 일반적으로 안정적이고 저음 전력이 매우 필요한 환경에서 일반적으로 사용됩니다.여기에는 고품질의 오디오 장비, 의료 기기, 실험실 기기 및 정밀 측정 도구가 포함되어 있으며, 전기 소음도 장비의 작동 또는 정확성을 방해 할 수 있습니다.

2. 선형 전원 공급 장치의 효율은 얼마입니까?

선형 전원 공급 장치의 효율은 일반적으로 약 50% 이하입니다.이는 전원 공급 장치가 과량의 에너지를 열로 소비하여 전압을 조절하여 에너지 손실이 심각하기 때문입니다.

3. 선형 전원 공급 장치의 장점과 단점은 무엇입니까?

선형 전원 공급 장치의 주요 장점은 민감한 전자 제품에 이상적인 깨끗하고 안정적이며 저음 전원을 제공하는 능력입니다.단점에는 낮은 효율, 열 소산의 필요성으로 인한 큰 크기, 추가 에너지는 열로 낭비됩니다.

4. 선형 전압 조절기의 단점은 무엇입니까?

선형 전압 조절기의 단점은 열로 많은 전력을 낭비하고 전압을 높일 수 없기 때문에 낮은 효율을 포함하여 입력 수준에서 전압 만 줄일 수 있습니다.또한 생성 된 열을 관리하기 위해 큰 방열판 또는 냉각 시스템이 필요하여 부피가 큰 열을 만들 수 있습니다.

5. 가장 효율적인 유형의 전원 공급 장치는 무엇입니까?

가장 효율적인 유형의 전원 공급 장치는 스위치 모드 전원 공급 장치 (SMP)입니다.고주파 스위칭을 사용하여 전력을 최소한의 에너지 손실로 변환하여 선형 전원 공급 장치에 비해 훨씬 높은 효율을 얻습니다.