전원공급장치(SMPS)/파워서플라이DC형 교육자료

전원공급장치(SMPS)/파워서플라이DC형 교육자료

 

SMPS는 전원공급 장치로

산업용,의료기기,LED파워 등 많은곳에서

사용되고 있는 제품으로

과부하시 입력전원 차단 기능이 있어 더욱 안전한 제품이랍니다.

SMPS의 기능

 

휴즈

회로에 과전류나 과전압 인가시 끈어져 회로를 보호합니다.

과전류나 과전압이 들어오는 경우는 극히 드물며 휴즈가 끈어지는 증상은 브릿지 정류의 쇼트일 경우가 대부분입니다..

즉 220볼트의 전류가 (브릿지 소트시)브릿지를 지나 회로로 들어가지 않코

회로의 합선으로 부하가 휴즈에 걸리는 것입니다.

 

릴레이

휴즈 옆 파랑색 네모 / 220볼트 교류 전원을 온 오프하는 기능.

 

라인필터

그 옆 구리선이 감겨 있는 것은 위에 분도 설명 하셧듯이 라인 필터 입니다.

혹시 티브이를 보면서 드라이기를 작동하면 티브이 화면에 줄이 생기는 증상을 보신적이 있으실 겁니다.

드라이기서 발생하는 노이즈가 전선을 타고 티브이에 영향을 주는 것입니다.

즉 싸구려 드라이기에는 라인 필터가 없다는 얘기죠..ㅎㅎ

회로에서 나가는 노이즈 차단 기능 입니다.

 

브릿지 정류회로

4핀 세워져있는 검정색 부품.

 

평활콘덴서

그 옆 제일 큰 콘덴서는 평활 콘덴서 입니다.

콘덴서의 충방전으로 평활 즉 꾸불꾸불한 직류를 바르게 펴 주는 역활 임.

충전지라 보시면 되겠습니다.

브릿지를 지나 직류화 되었지만 모자라는 부분을 콘덴서의 방전으로 완전한 직류화를 시키는 것입니다.

 

분합저항

그 옆 파랑색 저항 4개는 기동 회로로 보입니다. 스위칭소자(제일 왼쪽 방열판에 붙어있는)FET의 기동. 즉 스타트 전류를 흘려주는 라인 입니다.

별도의 발진회로가 없는 것으로 보이므로 교류가 입력 될는 것 같습니다.

(보통 교류에 다이오드를 추가하여 판파 정류해 스타트 전류로 사용 합니다

위 사진 제일 왼쪽 위 파랑색 저항 옆 검정색 부품이 식별이 안 되는데 다이오드가 아닌가 싶습니다...안 보이네요..ㅎㅎ)

220볼트가 스타트 전류(VCC)로 인가 되면 스위칭소자는 폭발하므로 전압을 줄이기 위해 사용하는 저항 입니다. (VCC 전압은 보통 차이는 있으나 10V~15V내외 입니다.)

1개의 높은 저항을 사용해도 되지 않을까 하는 생각이 들것입니다.

하지만 1개의 높은저항이 혼자 버티는 것보다는 데미지를 나누어서 저항을 보호 하고자 4개정도로 나누어 사용 합니다. 따라서 분합저항이라 합니다.

 

스위칭소자

스위칭소자(FET,TR)는 브릿지를 지난 DC310V의 전류를 트렌스에 흘렷다 끈었다

하는 역활을 합니다.VCC에 "H"시 스위칭을 ON하여 트랜스에 전류를 흘리며 "L"스 스위칭이 OFF됩니다.

스위칭 오프시 역기전력이 발생하여 반대쪽으로 전류가 흐릅니다.

파도를 생각해보세요..

바닷가에 파도가 밀려왔다. 다시 밀려가는 현상으로 보시면 이해 됩니다.

트렌스에 전류를 흘려다 안 흘려따 함으로서 트랜스 2차즉에 전류를 유기해

트랜스 권선비에 따라 필요한 볼트의 전압을 만들어 내는 것 입니다.

또한 스위칭 "온"시 흘려 유기되는 전류와 "오프"시 반대로 흐르는 전류의 유기로 트랜스 2차측은 교류가 발생 합니다.

이 교류를 직류화 하기위해 다시 다이오드와 콘덴서를 거쳐 직류화 시킴.

사진 아랫쪽의 여러개의 콘덴서가 그 역활을 하는것 같습니다.

 

PTC

위 사진의 노랑색부품으로 오른쪽위 2개, 오른쪽아래 코너 1개 분합저항 사이1개가 보입니다.

PTC는 온도가 상승하면 저항값이 커져 전류의 흐름을 차단해 회로를 보호하는 정온도 특성 부품입니다.

요즘 전원회로는 스위칭 IC속에 보호회로(OVP,OCP,UVLO,TSD,등등)내장으로 PTC는 1~2개 정도 사용하는데 위 사진 샤쉬는 좀 옛날것 같습니다.

 

포토커플러

위에분 설명과 같이 트렌스2차즉의 전압이 잘나오나 안나오나 피드백해주는 역활을 합니다.

회로마다 틀리지만 보통 기준전압을 설정 (포토커플러 오른쪽 위에서 2번재 제너 다이오드가 기준전압을 설정 합니다.)

상기 회로는 어떤 원리인지는 보르겟으나 보통..그 기준전압보다 높은 전압이 들어오면

(즉 2차즉전압상승시) 포토커플러 오른쪽에 상승된 전류가 흘러 발광 다이오드가 발광하여 포토커플러 왼쪽 티알의 스위칭을 발리하여 전류를 상승시켜 스위칭소자의 전압을 떨어트려

스위칭소자는 트랜스의 전류를 작게 흘려 2차즉 전압을 떨어트려 일정전압을 유지 시키는 원리 입니다.

 

도립전류 제한 저항

위 사진상으론 위치가 좀 이상하긴하지만. 제일 큰 저항이 보이실 겁니다. (오른쪽 아래 콘덴서 사이에 있는 파랑색)

도립전류 제한 저항은 러쉬전류제한 저항이라고도 하며 브릿지 정류 뒷단, 평활콘덴서 앞단에 위치 합니다(회로도 상) 최초 전원코드를 꼽을때 발생되는 과전류로 부터 브릿지 정류회로를 보호하는 역활을 합니다.

물로 얘기하자면 갑자기 많은 물이 들어오지 못 하도록 미리 물길을 좁혀 놓는 것입니다.

이 저항은 최초 전원코드 꼽을시 데미지를 많이 입고 그 데미지로 저항에 불이 붙는 것을 방지하기 위해 시멘트 저항을 사용 함.

스위칭소가가 쇼트시 스위칭을 하지 않코 무조껀 전류를 흘려 도립전류 저항에 과 부하가 걸려 저항이 터지는 경우가 많습니다.메인 휴즈는 나가지 않코 도립전류 제한 저항이 터지면 스위칭소자의 쇼트 여부를 점검 하셔아 됩니다.

회로도 없이 판독하기가 어려워 상기 내용이 다소 상의 할수 있습니다.그 점 양해해 주시고 많이 도움이 되었으면 합니다.

 

 

위의 그림을 보면서 굵직한 것만 설명드리겠습니다.

우선 오른쪽 위가 1차전압이 들어오는 곳입니다. 퓨즈가 있고, L,C로 구성된 필터가 있습니다. 이필터는 외부에서 들어오는 노이즈를 제거하기보다는 내부에서 발생하는 스위칭 노이즈를 제거하기 위한 필터입니다.

그런다음 브릿지 다이오드를 통해 콘덴서(가운데 위의 검고 큰)에 고압DC가 충전됩니다. 왼쪽히트싱크에 붙어 있는 것이 스위칭 소자(FET나 TR)이고 파란색 트랜스가 고주파페라이트 트랜스입니다.

대략적으로 보면 출력이 40~50W정도되고, 별도의 발진용 IC가 없는 것으로 보아 RCC로 구성된 회로인것 같네요. 트랜스를 통해 나온 2차신호는 쇼트키 다이오드(아래 히트싱크에 나란히 붙은 소자중 하나, 나머지는 아마 24V 레귤레이터 IC인것같음)정류되어 5V,24V 로 나오게 됩니다.

출력전압과 반고정저항(오른쪽 하단)과 LM431(오른하단 반고정밑의 TR처럼 생긴것)정전압IC 를 이용해 출력전압을 제어하게되는데 여기서 발생하는 오차전압(출력전압과 기준전압사이에 발생하는 오차전압)은 왼쪽 하단의 포토커플러(흰색의 다리 4개,6개짜리)를 통해 1차 스위칭 신호의 DUTY를 변화시켠 출력전압이 항상 일정하게 유지해 줍니다.

포토커플러를 사용하는 이유는 2차전압에 대한 오차를 1차로 넘겨줘야 하는데 전기적으로는 절연을 시켜야 하기 때문에 빛을 이용해 그 오차전압을 넘겨주기 위함입니다.

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SMPS설명 : SMPS(Switching Mode Power Supply)는 220교류전원을 바로 직류로 정류해서 대략 320볼트정도의 직류전원으로 만듭니다.

이것을 특수하게 설계된 트랜스에 아주 잘게 썰어넣습니다(???). 이 썰어넣는 과정을 쵸퍼라고 하는데, 트랜지스터 같은 소자로 스위칭을 하게 되는 거죠.

트랜스 2차측에서는 1차측에서 쵸핑하는 것으로 유도기전력을 얻게되는데, 이 값이 다소 불안하므로, 2차측의 전압을 측정하여 1차측의 스위칭동작을 제어하게 됩니다.

SMPS에 최소 전류값이 있는 이유 : 안정된 발진을 위해서죠. SMPS의 경우 출력전압과 내부의 기준전압을 서로 비교하여 PWM의 DUTY를 제어함으로써 출력전압을 일정하게 만드는데, 이때 DUTY의 최소폭에 대한 제한이 있기 때문이죠. 즉 최소폭이 너무 넓기때문.

 

특 징

- 스위치에 의한 AC 입력 선택가능

- 보호: 쇼트서킷(합선)/과부하/과전압/이상온도

- 내장 DC팬에 의한 방열

- 5초간 300VAC의 입력 서지를 견딤

- 내장FAN ON/OFF 제어기능

- LED 전원표시등

- 100% 전부하 통전 테스트

- 정전류 제한회로 내장

- 낮은 비용, 고품질 제품