스위칭 전원 이란 원리와 선택 방법 완전 가이드

스위칭 전원의 기초 지식부터 구조, 선택 포인트, 24V·12V의 응용 예 및 노이즈 대책까지 포괄적으로 해설합니다. 초보자~중급 엔지니어가 알고 싶어하는 정보가 가득합니다. 당사Unifive의 제품 소개 및 지원 체제도 확인해 보세요.

스위칭 전원장치란? 기본 원리와 활용 포인트를 알기 쉽게 해설

전기・전자기기의 설계 기술자 및 엔지니어에게 있어, 스위칭 전원장치는 고효율・소형화・저비용화를 실현하는 데 필수적인 존재입니다. 본 기사에서는 스위칭 전원의 기본적인 원리와 동작 원리, 애플리케이션별 선택 방법, 그리고 노이즈 대책과 안전 규격 등 꼭 알아두어야 할 포인트를 종합적으로 해설합니다. 초보부터 중급 엔지니어 및 전원설계가 처음인 분들도 알기 쉽도록 정리했으니 꼭 끝까지 읽어주세요.

스위칭 전원의 역사

스위칭 전원장치의 역사는 1800년대로 거슬러 올라갑니다.

세계 최초의 스위칭 전원을 개발한 것은 1958년에 IBM이라는 설이 있으며, 당시 IBM에 의해 설계된 전원은 진공관 기술에 기반을 두고 있었습니다. GM사는 같은 시기에 트랜지스터를 이용한 오실레이터 기술로 유사한 특허를 출원하였으며, 이 기술 혁신에 따라 장비 설계자의 선택 폭이 대폭 확대되었다고 알려져 있습니다. 1960년대는 우주, 통신, 전자, 컴퓨터 분야 전반에 걸쳐 매우 활발한 시대였지요.

스위칭 전원의 구조 및 동작 원리

＊스위칭 전원의 기본 블록도 예시

스위칭 전원장이란, 입력 측의 교류(AC)를 정류하여 직류(DC)로 변환한 후, 고주파 스위칭 소자(MOSFET 등)를 고속으로 온/오프함으로써 전압을 제어하는 전력 변환 장치입니다. 리니어 전원과 비교하여 다음과 같은 특징이 있습니다.

• 효율이 높다: 필요한 전력만을 공급하고 리플 및 발열을 억제하여, 효율적으로 동작합니다.
• 소형화: 고주파 스위칭을 통해 트랜스나 필터 부품을 소형화할 수 있어, 기판 공간을 절약할 수 있습니다.
• 넓은 입력 전압 지원: 제어 회로에 따라 100V~200V 계열까지 유연하게 대응이 가능합니다.

동작원리는 대략적으로 AC입력 → 정류 회로 → 고주파 스위칭 회로(PWM제어 등) → 절연 트랜스(필요 시) → 정류・평활 → 출력 이라는 흐름으로 진행됩니다. 제어 회로에서는 PWM(펄스 폭 변조)에 의해 출력 전압과 전류를 일정하게 유지하고, 과전압・과전류를 방지하는 보호 기능도 탑재된 제품이 다수 존재합니다.

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