스위칭 전원 이란 구조와 선택 방법 완전 가이드

스위칭 전원의 기초 지식부터 구조, 선택 포인트, 24V·12V의 응용 예 및 노이즈 대책까지 포괄적으로 해설. 초보자부터 중급 엔지니어가 알고 싶은 정보가 가득합니다. 당사 Unifive의 제품 소개와 지원 체계도 확인해 주세요.

스위칭 전원 공급 장치란? 기본 원리와 활용 포인트를 알기 쉽게 해설

전기·전자 기기의 설계 기술자 및 엔지니어에게 있어 스위칭 전원 공급 장치는 고효율·소형화·저비용화를 실현하는 데 있어 빼놓을 수 없는 존재입니다. 본 기사에서는 스위칭 전원의 기본적인 구조 및 동작 원리, 용도에 따른 선택 방법, 그리고 노이즈 대책 및 안전 규격 등 꼭 알아두어야 할 포인트를 종합적으로 설명합니다. 초보~중견 엔지니어나 전원 설계가 처음인 분들도 쉽게 이해할 수 있도록 정리했으니, 꼭 끝까지 읽어보시기 바랍니다.

스위칭 전원의 역사

스위칭 전원의 역사는 1800년대로 거슬러 올라갑니다.

세계 최초로 스위칭 전원을 개발한 것은 1958년 IBM이라는 설도 있으며, 당시 IBM에서 설계된 스위칭 전원은 진공관 기술을 기반으로 한 것이었습니다. 같은 시기 GM에서도 트랜지스터 진동을 이용한 유사한 특허를 출원하였고, 이 기술혁신은 기기 설계자들에게 획기적인 선택 폭을 제공했다고 알려져 있습니다. 1960년대는 우주, 통신 분야를 비롯해 전자, 컴퓨터 분야까지 매우 활발한 시대였습니다.

스위칭 전원의 구조와 동작 원리

*스위칭 전원의 기본 블록도 예시

스위칭 전원은 입력 쪽의 교류(AC)를 정류하여 직류(DC)로 변환하고, 그 후 고주파 스위칭 소자(MOSFET 등)를 고속으로 온·오프하여 전압을 제어하는 전력 변환 장치입니다. 리니어 파워 서플라이와 비교하여 다음과 같은 특징이 있습니다.

• 효율이 높음: 스위칭 동작으로 필요한 전력만 공급하기 때문에 리플 및 발열이 억제되어 효율적으로 작동합니다.
• 소형화 가능: 고주파 스위칭에 의해 트랜스, 필터 부품을 소형화할 수 있어 기판 공간을 절약할 수 있습니다.
• 넓은 입력 전압 대응: 제어 회로에 따라 100V계부터 200V계까지 유연하게 대응할 수 있는 제품이 많습니다.

동작 원리는 대략적으로 AC 입력 → 정류 회로 → 고주파 스위칭 회로(PWM 제어 등) → 절연 트랜스(필요에 따라) → 정류·평활 → 출력의 흐름으로 진행됩니다. 제어 회로에서는 PWM(펄스 폭 변조)에 의해 출력 전압과 전류를 일정하게 유지하며, 과전압·과전류 방지를 위한 보호 기능을 탑재한 제품도 다수 존재합니다.

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