서론
작성일 : 2023년 02월 08일 (Wednesday)
전자제품은 동작하기 위해서는 필연적으로 전원이 필요하다. 이 때 제품마다 정격전력 및 정격전압이 보통 정해져 있다. 우리가 가정에서 사용하는 전기는 교류로 단상 3선식 220V인데, 전자제품의 정격은 220V가 아닌 경우도 존재한다. 이 경우, 우리는 이런 경우 별도의 충전기를 사용하게 되는데, 이 충전기 안에는 전압조정장치가 들어간다. 오늘 다룰 스위칭 레귤레이터가 그 전압조정장치 중 하나이다. 스위칭 레귤레이터는 우리가 사용하는 대부분의 전자제품 내부에도 들어가는 회로로 전자제품에 있어서 아주 기초적인 회로라고 할 수 있다.
전압조정장치
전압조정장치에 스위칭 레귤레이터만 존재하는 것은 아니다. 조금 더 고전적이지만 확실하게 전압을 조정할 수 있는 리니어 레귤레이터도 존재한다.
리니어 레귤레이터
리니어 레귤레이터는 저항 분압의 특성을 이용해서 특정 전압으로 제어하는 회로로 아래와 같은 구조로 되어 있다. 아래 회로를 천천히 뜯어보면, 전압원이 하나 존재하고, 노이즈 제거를 위해서 입력단과 출력단에 각각 하나씩 병렬로 연결되어 있다. 그리고 제어기가 존재해서 제어기가 특정 전압으로 제어될 수 있도록 가변저항의 크기를 제어한다. 회로는 아주 간단하지만, 사실 전원의 전력이 일정하다고 가정할 때, 분압을 위해 사용되는 가변저항에 필요없는 전력이 소모되므로 효율이 좋지 못하고 전류가 많이 흐를 경우 열 발생이 심하므로 대전력 장치에는 사용이 불가능하다는 한계가 존재한다. 그래서 일반적으로 사용되지는 않고, 선형성(신호의 안정성)이 필요한 분야인 정밀 측정 등의 회로에 사용된다.
스위칭 레귤레이터
스위칭 레귤레이터는 일반적으로 리니어 레귤레이터보다 효율이 높다. 리니어 레귤레이터가 전압조정을 위해서 일부 전력을 저항으로 태워버리는 방식을 사용했다면, 스위칭 레귤레이터는 LC공진과 스위칭을 통해 전압을 조정하기 때문이다. 리니어 레귤레이터는 저항으로 잉여 전력을 태워버리는 것이기 때문에 효율도 낮고 온도도 쉽게 상승한다는 치명적인 단점이 존재하기에 스위칭 레귤레이터는 비교적 온도 상승이 적다. 그리고 입력전압 대비 높은 출력전압을 달성할 수 있다는 점에서 엄청난 매력을 가지고 있다.
자세한 내용은 다음 글, 토폴로지 포스트을 참고하자.
