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2009.07.19
Lec1 | MIT 6.002 Circuits and Electronics
2009.05.31
SMPS(Swithing-mode Power Supply)

Lec1 | MIT 6.002 Circuits and Electronics

EECS/Circuit 2009. 7. 19. 20:34

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Posted by 치우삭풍

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SMPS(Swithing-mode Power Supply)

EECS/Circuit 2009. 5. 31. 17:12

SMPS란, Capacitor나 Inductor, Transformer와 같이 낮은 손실의 소자와 On & Off의 두 가지 상태가 존재하는 스위치를 사용하는 전력 공급기이다. [1] 다른 Linear Power Supply의 경우 연속적인 입력 신호를 통해 연속적인 DC 신호를 출력하지만 SMPS의 경우 불연속적인 Switching 신호를 연속적인 DC 신호로 변환하여 출력한다. (따라서 SMPS 방식은 Switching 기능을 하는 구형파의 duty cycle과 amplitude에 따라 그 전압이 바뀌게 된다. 즉 duty cycle이 길수록 Switch가 on되는 시간이 길어지고 그에 따라 흐르는 전류가 커지게 되므로 전압이 커지게 되는 것이다. amplitude가 변하여도 linear 방식과 같은 맥락에서 출력전압을 더 크게 할 수 있다. )

SMPS(Switching-Mode Power Supply)의 DC/DC 변환부를 구현하는 여러 방법 중 하나로 PWM(Pulse Width Modulation)을 이용한 Buck Converter가 있다. PWM란 Switching 신호의 한 펄스가 변하는 동안에 출력을 제어하는 SMPS의 전력 조정 방식을 말한다.[2] Buck Converter는 아래와 같이 Diode, Inductor, Capacitor, Resistor로 이루어진 회로로 Voltage Step-down Converter, Current Step-up Converter, Chopper, Direct Converter 등의 이름을 갖고 있다. 이 회로를 통해 PWM을 위한 구형파(Square Wave)를 Ripple이 매우 작은 정현파(Sine Wave)로 변환한다.

다음은 기본적인 Buck Converter방식의 SMPS이다. 전력용 MOSFET IRFZ34를 사용하였으며(BJT의 경우 Power BJT TIP41C) [9] 빠른 응답 속도와 작은 배리어 전압을 위해 쇼트키 배리어 다이오드를 사용[8]한다. 다이오드 오른쪽 회로는 LPF이며, L값과 C값을 조절함으로써 공진 주파수를 조절해 Band Width를 조정할 수 있다.