DC/DC 정보 사전

사용자를 위한 유용한 도움말

RECOM의 DC/DC 정보 사전은 다양한 DC/DC 컨버터 토폴로지, 피드백 루프(아날로그 및 디지털), 테스트 및 측정, 보호, 필터링, 안전, 신뢰성, 정전류 구동기 및 DC/DC 응용 제품에 대해 세부적으로 소개합니다. 이 책은 기술적인 내용을 다루며 엔지니어, 설계자 및 학생들을 대상으로 합니다.

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축적된 제조 경험

25년 전에 처음으로 DC/DC 컨버터를 소개했을 때는 기술적 자료가 적었고 준수할 국제 표준도 거의 없었습니다. 고객에게 실질적인 응용 제품 정보를 알려야 하는 필요에 의해 당사는 당사에서 처음 발행된 제품 카탈로그에 몇 가지 간단한 응용 예제를 부록으로 추가했습니다. 이 안내 자료는 해가 거듭됨에 따라 당사의 전문성이 더해지면서 점점 많아졌습니다. 기본적인 내용들을 다루고 있긴 하지만 고객층에 잘 전달되어 현재는 당사 웹사이트를 통해 70페이지에 달하는 응용 예제 패키지를 다운로드할 수 있게 되었습니다.

지난 몇 년간 아날로그 기술은 반도체 기술의 진보와 고집적 디지털 전자 기기로의 전환으로 많은 설계 실험실, 대학교 및 기술 대학에서 그 지식 기반이 축소되어 왔습니다. 이에 따라 아날로그 회로 설계에 대한 실질적인 노하우가 부족한 상황이 종종 발생하는데, 특히 응용 기술, 테스트 및 측정, 필터링 및 소음 제거에 대한 이해의 측면에서 이러한 현상이 더욱 두드러집니다. 그러므로 이 영역의 전문가로서 당사는 하드웨어 설계자 및 학생들이 참조할 수 있도록 포괄적인 내용을 수록한 기술 핸드북 제작의 필요성 느끼게 되었습니다.

저자 소개

RECOM의 기술 이사인 Steve Roberts 씨는 여러 해 동안 고객의 질문에 대답하고 디자인-인을 지원하고 세미나에 발표자로 참여하고 다양한 기사를 작성하고 YouTube 동영상을 만드는 일에 전념해 왔습니다.

모든 AC/DC 또는 DC/DC 컨버터 모듈의 기능은 다음 요구 사항 중 하나 이상을 충족하기 위한 것입니다.
  • 1차 전력 공급 장치에 2차 로드 정합
  • 1차 회로와 2차 회로 사이의 전기적 분리 제공
  • 결함의 영향, 단락 회로 또는 과열에 대한 보호 제공
  • 안전, 성능 또는 EMC 법안 준수 간소화

DC/DC 정보 사전: 1장

전력 조정에 대한 소개

전력 조정에 대한 소개

그림 1.1: 3핀 선형 조정기 제품 구성도 및 핀아웃

현대식 AC/DC 및 DC/DC 컨버터는 효과적인 전력 변환을 제공하여 제어되고 안전하며 잘 규정된 DC 전원 공급 장치를 다양한 전자 기기, 장치 및 시스템에 전달하도록 설계됩니다. 변압기, 정류기 및 선형 조정기가 전력 변환의 주요 기술이었던 것이 그리 오래 전 일은 아니지만 LED가 서서히 조명 전구를 교체함에 따라 DC/DC 컨버터가 점진적으로 선형 조정기를 없애고 있으며 1차측 스위칭 컨트롤러가 50Hz 본선 변압기를 대체하고 있습니다.

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콘텐츠 요약
  • 1.1 선형 조정기
  • 1.2 스위칭 조정기

DC/DC 정보 사전: 2장

피드백 루프

피드백 루프

그림 2.9: 저조파 불안정 파형

DC/DC 전력 변환 설계의 가장 중요한 설계 범주의 일부는 피드백 루프 보정에 포함된 계산 및 방법론입니다. 피드백 루프 파라미터가 제대로 계산되지 않으면 컨버터가 불안정하거나 통제 오류가 나타날 수 있습니다. DC/DC 변환기에서 피드백 루프의 기능은 고정 값에서 출력을 유지하는 것인데, 이는 참조 값에만 종속적입니다. 즉, 부하, 입력 전압 및 환경 변수와는 관련이 없습니다.

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콘텐츠 요약
  • 2.1소개
  • 2.2 개방형 루프 설계
  • 2.3 폐쇄형 루프 설계
  • 2.4 피드백 루프 보정
  • 2.5 경사 보정
  • 2.6 아날로그 및 디지털 피드백 시스템에 루프 안정성 분석

DC/DC 정보 사전: 3장

규격서 파라미터의 이해

규격서 파라미터에 대한 이해

그림 3.1: 측정 기준 설정

모든 유명 제조업체들은 제품의 최소 기본 운영 파라미터, 전체적인 크기 및 핀 연결에 관한 세부 정보가 포함된 기술서를 제공하지만, 하나의 DC/DC 변환기를 다른 변환기와 비교하려면 종종 간단한 숫자 비교 이상의 이해가 필요합니다.

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콘텐츠 요약
  • 3.1 측정 방법 – DC 특성
  • 3.2 측정 방법 – AC 특성
  • 3.3 열 파라미터의 이해

DC/DC 정보 사전: 4장

DC/DC 컨버터 보호

DC/DC 컨버터 보호

그림 4.2: 계열 다이오드 역극성 보호

서문에서 언급했듯이, DC/DC 컨버터의 기능 중 하나는 응용 제품을 보호하는 것입니다. 가장 간단한 수준에서 이 보호 기능은 부하를 기본 전원 공급 장치에 정합시키고 출력 전압을 입력 과전압 및 저전압으로부터 안정화하는 것으로 구성되지만 DC/DC 컨버터 또한 시스템 결함 보호를 보장하는 데 매우 중요한 요소입니다. 예를 들어, 출력 과부하 제한 및 단락 회로 보호만이 컨버터를 중지하는 것은 아닙니다.

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콘텐츠 요약
  • 4.1 소개
  • 4.2 역극성 보호
  • 4.3 입력 퓨즈
  • 4.4 출력 과전압 보호
  • 4.5 입력 과전압 보호
  • 4.6 전압 강하 및 장해
  • 4.7 유입 전류 제한
  • 4.8 부하 제한
  • 4.9 저전압 차단

DC/DC 정보 사전: 5장

입력 및 출력 필터링

입력 및 출력 필터링

그림 5.1: DC/DC 컨버터가 생성하는 간섭 구조

모든 DC/DC 변환기는 내부 공진기로부터의 각 펄스 에너지로 출력 커패시터를 충전하고 방전하기 때문에 출력 리플 전압을 갖습니다. 이 출력 리플은 토폴로지에 따라 기본 공진 주파수와 같거나 두배의 주파수를 가지며 일반적으로 100kHz ~ 200kHz 영역에 있습니다. 이 리플 전압에 적재된 스위칭 전압 스파이크는 훨씬 높은 주파수, 일반적으로 MHz 범위를 갖습니다.

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콘텐츠 요약
  • 5.1 소개
  • 5.2 후면 리플 전류
  • 5.3 출력 필터링
  • 5.4 전체 필터링

DC/DC 정보 사전: 6장

안전

안전

그림 6.4: 공간거리/연면거리

다양한 안전 표준 및 규정의 주요 목적은 전기적 충격, 위험한 에너지, 화재 및 연기, 신체적 상해, 방사선 및 화학적 위험물 등으로부터 보호 수준을 정의하여 상해, 인명 손실, 자산 손실을 방지하는 것입니다. '위험' 및 '위험물'은 종종 혼용됩니다.

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콘텐츠 요약
  • 6.1 전기 충격
  • 6.2 유해 에너지
  • 6.3 고유 안전성
  • 6.4 본질 안전
  • 6.5 부상 위험
  • 6.6 안전을 위한 설계
  • 6.7 의료 안전

DC/DC 정보 사전: 7장

신뢰성

신뢰성

공식 7.1: 고장률 계산

전기의 사용과 함께 이러한 장치가 얼마 동안 제대로 작동하는지를 사용자가 아는 것은 매우 중요한 일이 되어 왔습니다. 아무도 미래를 알지 못하므로 부품, 조립품 또는 장치의 안정성을 예측하는 통계적 방법이 개발되어 왔습니다.

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콘텐츠 요약
  • 7.1 신뢰성 예측
  • 7.2 환경적 스트레스 요인
  • 7.3 MTBF 수치 활용
  • 7.4 검증된 MTBF
  • 7.5 MTBF 및 온도
  • 7.6 신뢰성을 위한 설계
  • 7.7 PCB 레이아웃 안정성 고려사항
  • 7.8 커패시터 신뢰성
  • 7.9 반도체 신뢰성
  • 7.10 ESD
  • 7.11 인덕터

DC/DC 정보 사전: 8장

LED 특성

LED 특성

그림 8.4: LED 스트링

전쟁에서 가장 중요한 원칙은 '자신의 적을 아는 것'입니다. 무접점 조명(SSL)도 같은 원리입니다. LED가 어떻게 작동하는지 모르면 성공적인 응용 제품을 개발하는 데 한계가 있습니다. LED는 비선형 장치입니다. LED에 저전압이 적용되면 LED는 전도되지 않습니다.

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콘텐츠 요약
  • 8.1 정전류를 통해 LED 구동
  • 8.2 일부 DC 정전류원
  • 8.3 스트링에 LED 연결
  • 8.4 병렬에 LED 스트링 연결
  • 8.5 병렬 스트링에 LED 전류 밸런싱
  • 8.6 병렬 스트링 또는 그리드 어레이 – 어느 것이 더 나을까요?
  • 8.7 LED 조광
  • 8.8 열 부하경감
  • 8.9 온도 부하경감
  • 8.10 휘도 보정
  • 8.11 RCD 구동기를 활용하는 몇몇 회로 아이디어

DC/DC 정보 사전: 9장

DC/DC 응용 제품 아이디어

DC/DC 응용 제품 아이디어

그림 9.5: 배터리 건강 모니터에 사용된 연속 컨버터

다양한 응용 분야에서 DC/DC 컨버터를 필요로 합니다. 이러한 응용 분야가 너무 많기 때문에 2020년까지 전 세계 시장 규모가 350억 달러를 초과할 것으로 예상하고 있습니다. 그렇지만 대부분의 회로 설계자에게 DC/DC 컨버터는 '블랙 박스'이며 인덕터 또는 트랜지스터와 같은 다른 부품처럼 기능을 수행하는 부품입니다.

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콘텐츠 요약
  • 9.1 소개
  • 9.2 극성 반전
  • 9.3 전력 배율기
  • 9.4 스위칭 조정기 및 DC/DC 컨버터 결합
  • 9.5 컨버터 연결
  • 9.6 절연 향상
  • 9.7 5V 레일 정리
  • 9.8 CTRL 핀 활용
  • 9.9 Vadj. 활용 핀

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