초보자를 위한 전원 공급 장치, 2부

728x90

초보자를 위한 전원 공급 장치, 2부

초보자와 비전자 공학 엔지니어를 위한 전원 공급 장치에 대한 비디오 튜토리얼 시리즈 2부에서는 조정되지 않은 전원 공급 장치를 테스트하고 사용하는 방법을 소개합니다.

초보자를 위한 전원 공급 장치, 2부

전원 공급 장치 초보자를 위한 비디오 튜토리얼 시리즈 1부에서는 값비싼 장비에 많은 비용을 들이지 않고도 전원 공급 장치를 테스트하고 수정하고 사용할 수 있도록 설정하는 방법을 설명했습니다. 여기 비디오 튜토리얼 시리즈 2부에서는 조정되지 않은 전원 공급 장치를 테스트하고 사용하는 방법을 살펴봅니다 .

자세한 내용은 2부 비디오 튜토리얼을 시청하세요!

 

비디오 튜토리얼의 다음 내용

시간: 0:00s 안녕하세요. 저는 전원 공급 장치를 전문으로 하는 전자 엔지니어 Chris Richardson입니다. 이것은 반드시 전자 엔지니어 교육을 받지는 않은 전원 공급 장치 매니아를 위한 일련의 웹 세미나 중 두 번째 부분입니다.

시리즈의 1부에서는 테스트를 시작하는 데 필요한 기본 공급 장치에 대해 설명했습니다. 이제 출력을 적극적으로 제어하지 않는 일부 전원 공급 장치를 살펴보겠습니다. 규제되지 않은 공급 장치인 이러한 유형의 공급 장치는 규제된 전원 공급 장치를 만드는 데 점점 더 저렴해지기 때문에 점점 덜 일반적이지만, 여전히 오래된 비규제 공급 장치로부터 많은 것을 배울 수 있습니다.

규제되지 않은 전원 공급 장치 의제

 

시간: 0:31s 이 비디오에서 우리는 조정되지 않은 전원 공급 장치를 어디에서 여전히 찾을 수 있는지 알아볼 것입니다 . 그러나 실제로 발견하는 경우는 점점 더 드물어지고 있습니다. 그런 다음 거주 지역에 따라 50Hz 또는 60Hz의 AC(교류) 라인 주파수에서 작동하는 변압기를 기반으로 하는 대부분의 공급 장치의 핵심을 살펴보겠습니다.

변압기는 교류(AC) 또는 전압을 사용하고 교류 또는 전압을 더 많이 사용하므로 거의 모든 공급 장치를 정류해야 합니다. 즉, AC가 DC(직류)로 전환됩니다.

 전력제품

Analog Devices, Texas Instruments, ON Semiconductor, Fairchild, ST Microelectronics, Linear Technology, Molex, Bourns 등을 포함한 주요 제조업체의 Arrow.com 에서 다양한 전력 제품 및 액세서리를 쇼핑하세요 . 배터리, 전력선 필터, 전원 관리 구성 요소, 전원 공급 장치 및 기타 액세서리를 온라인으로 쇼핑하세요. 귀하의 설계에 딱 맞는 전력 제품을 찾으려면 카테고리, 제조업체 및 ROHS 규정을 기준으로 필터링하세요.

특성상 조정되지 않은 전원 공급 장치는 출력 전류가 변경됨에 따라 출력 전압도 변경될 수 있으므로 일부 실제 공급 장치에서 이를 테스트해 보겠습니다. 그럼 모든 전원 공급 장치의 보편적인 과제인 열에 대해 알아 보겠습니다!

시간: 1:11s 여기에 3개의 전원 공급 장치가 있습니다. 첫 번째는 전화기에서 구해졌고, 다음은 다른 전화기에서 구해졌습니다. 첫 번째는 비조정 라인 트랜스포머 기반 전원 공급 장치이고 두 번째는 스위칭 전원 공급 장치입니다. 첫 번째는 500mA에서 6.5V이고 두 번째는 600mA에서 6.5V입니다. 차이점을 알 수 있지만 가장 큰 것은 무게입니다.

변압기 또는 라인 변압기 기반 전원 공급 장치와 표준 전원 공급 장치의 차이점을 알고 싶다면 그것이 얼마나 무거운지 확인하면 됩니다. 첫 번째 장치의 무게는 220g이며 물리적으로 더 작고 스위칭 조정기를 기반으로 실제로 더 많은 전력을 제공하는 장치의 무게는 55g에 불과합니다. 마지막은 제가 직접 만든 비조정 전원 공급 장치로 무게는 338g으로 훨씬 더 무겁습니다.

시간: 2:15s 여기서는 조정되지 않은 개별 전원 공급 장치를 테스트할 준비를 하고 있습니다. 하지만 그 전에 전기 안전에 관해 매우 중요한 사항을 말씀드리고 싶습니다. 여기 AC 입력에는 "접지"가 있고 거기에는 황동 탭이 있으며 오실로스코프나 대부분의 실험실 장비로 테스트할 때마다 음극 연결, 오실로스코프에서 볼 수 있는 은도 접지입니다. 사실 여기에 연결이 있습니다.

그래서 거기에 팁을 연결하고 여기서 테스트 기능을 사용할 것이므로 탭을 터치하면 전기 접지가 충분합니다. 제가 이렇게 말하는 이유는 오실로스코프를 어느 쪽에도 연결할 수 없기 때문입니다. AC 입력의 경우 기본적으로 접지를 라인 또는 중성선으로 단락시킵니다. 차동 회로 차단기가 작동하거나 프로브 전체에 많은 전압이나 전류가 발생하여 오실로스코프를 통과하여 무언가가 손상될 수 있습니다.

시간: 3:17s 주목해야 할 또 다른 중요한 점은 다이오드 브리지의 양쪽을 테스트하려는 경우 이 오실로스코프와 두 개의 표준 비절연 프로브로는 불가능하다는 것입니다. 다이오드 브리지의 다른 쪽 끝에 있는 다른 프로브를 단락시키게 됩니다.

규제되지 않은 전원 공급 장치를 찾을 수 있는 곳

시간: 3:36s 당신이 양심적이고 환경 친화적인 사람이라면 오래되고 불필요한 전자 제품을 재활용 센터로 가져갈 것입니다. 하지만 아직 재활용하지 못한 오래된 전자제품이 담긴 가방이나 상자가 어딘가에 남아 있을 수도 있습니다. 거기에서 벽면 어댑터를 찾아 가장 무거운 것을 찾으세요.

규제되지 않은 전원 공급 장치 전압

시간: 3:52s 여기에는 조정되지 않은 전원 공급 장치 설정이 있고 두 개의 멀티미터가 있습니다. 이 파란색은 입력 전압을 측정하고, 주황색은 변압기 출력 단자의 출력 전압을 측정합니다. 안전에 관한 중요한 참고 사항은 이 멀티미터가 최대 750V AC rms까지 올라가고 두 번째 멀티미터는 최대 250V AC rms까지 안전하므로 아무것도 파괴하지 않는다는 것입니다.

 

따라서 스위치를 "ON"으로 전환하면 입력에서 약 230V(다시 AC rms)가 되고 장치에는 24V AC라고 표시되지만 실제로는 27V를 얻었지만 이는 정상입니다. 12볼트 암페어 정격으로 로드하면 24볼트에 가까워야 합니다.

50/60Hz 변압기 – 볼트, 암페어 및 볼트 암페어

시간: 4:49s 일반적으로 주파수가 낮을수록 주어진 전력 레벨에 대한 변압기의 크기가 커집니다. 따라서 50 또는 60Hz 변압기는 이러한 낮은 주파수에서 작동하려면 훨씬 더 많은 인덕턴스가 필요하기 때문에 크고 무겁습니다.

 테스트 및 측정

Arrow.com은 Rigol Technologies, Mueller Electric, Pomona, TDK, SKS 및 B&K Precision을 포함한 업계 최고의 제조업체의 다양한 테스트 및 측정 제품과 액세서리를 제공합니다. 벤치 전원 공급 장치, 오실로스코프, 신호 발생기, 테스트 클립, 리드 및 프로브를 포함한 모든 전기 테스트 장비 및 측정 액세서리를 온라인으로 쇼핑하세요. 제조업체, 제품 카테고리, 세부 사양별로 필터링하여 프로젝트에 가장 적합한 테스트 및 측정 도구를 찾으세요.

이에 비해 이 웨비나 시리즈의 4부와 5부에서 설명할 스위칭 전원 공급 장치는 1,000배에서 거의 10만 배 더 높게 작동하므로 변압기가 훨씬 더 작고 가벼우며, 아, 그리고 더 저렴합니다.

시간: 5:16s 동일한 실험을 다시 수행하지만 이번에는 오실로스코프 프로브가 실제 DC 출력 전압을 테스트합니다. 여기 멀티미터에서 약 38V가 표시됩니다. 제가 한 작업은 오실로스코프를 사용하여 구간당 단 2V의 AC 결합 모드로 전환한 것입니다. 여기에서 볼 수 있듯이 매우 매끄러우며 이는 부하가 없기 때문입니다.

이제 조정되지 않은 전원 공급 장치는 이 330Ω 전력 저항기에 의해 로드됩니다. 따라서 양극 출력에서 ​​저항으로 이동한 다음 파란색 멀티미터로 이동합니다. 이것은 실제로 DC 전류를 측정하고 있으며 93mA를 볼 수 있습니다. 다른 멀티미터는 DC 출력 전압(31.6V)을 측정하고 있으며 파란색 멀티미터에서 전압이 다시 부하로 반환됩니다.

멀티미터 판독값

이제 회로에 부하가 걸리기 때문에 주목해야 할 또 다른 중요한 점은 실제로 약간의 잔물결을 볼 수 있다는 것입니다. 확대해야 했고 이제 이것은 구간당 500mV이지만 로드된 케이스와 로드되지 않은 케이스의 차이를 확실히 볼 수 있습니다.

비규제 전원 공급 장치 정류기

시간: 6:14s 거의 모든 현대 전자 장치는 DC, 직류로 작동하므로 라인 변압기의 AC 출력을 DC로 변환하기 위해 정류기가 사용됩니다. 일반적으로 마이크로칩이나 전자제품을 파괴하는 세 가지 요소가 있습니다.

시간: 6:28s 너무 많은 전압이 첫 번째이자 가장 일반적이며, 양의 전압을 사용해야 하는 곳에 음의 전압이 연결되는 것이 두 번째 원인이며 여기에 정류기가 들어갑니다. 세 번째 사망 원인은 열이며 이에 대해 논의하겠습니다. 이 웹 세미나가 끝날 무렵, 그리고 나머지 모든 웹 세미나가 끝날 무렵에도 마찬가지입니다.

개별 다이오드 및 다이오드 브리지에는 역방향으로 처리할 수 있는 피크 또는 DC 전압에 대한 정격 전압이 제공되며 DC 또는 RMS 전류에 대한 전류 정격이 제공됩니다. 대부분의 경우 전압을 조금이라도 초과하면 다이오드가 거의 즉시 파괴되는 반면, 전류가 너무 많으면 열이 너무 많이 발생합니다. 이로 인해 장치가 파손될 수 있지만 일반적으로 시간이 더 오래 걸립니다.

여기에는 조정되지 않은 개별 부품 전원 공급 장치가 있지만 이제 다이오드 브리지가 회로에서 제거되고 여기에서는 이 단일 정류기 다이오드로 대체되었습니다. 무부하 시 출력은 여전히 ​​약 38V이며, 무부하 상태에서 출력 전압이 매우 원활하다는 것을 알 수 있습니다.

홀드업 커패시터 – 잔물결 완화

시간: 7:25s AC가 DC로 정류된 후에도 출력 전압 측면에서 여전히 많은 기복이 있으며 부하를 더 많이 적용할수록 상황은 더욱 악화됩니다. 정류된 AC를 대부분의 전자 장치에 직접 적용하면 산발적으로 작동하며 최악의 경우 출력 전압의 피크가 쉽게 너무 높아 과전압을 유발할 수 있으므로 전자 장치가 파손될 수 있습니다.

일반적으로 수백 마이크로패럿 또는 밀리파드인 대형 커패시터는 정류된 AC가 원하는 출력 전압보다 높을 때 전하를 흡수한 다음 정류된 AC가 원하는 출력 전압보다 낮을 때 해당 전하를 부하에 공급합니다. 커패시턴스가 충분하면 출력이 매우 부드러워 보이기 시작합니다.

시간: 8:02s 여기에 다시 반파 정류기 회로가 있지만 이번에는 330Ω 전력 부하가 연결되어 있습니다. 90mA 바로 아래에 전압이 약 30V이고 가장 중요한 것은 상당한 차이를 볼 수 있다는 것입니다. 이제 출력 전압에서 리플이 훨씬 더 커졌습니다.

출력 전압과 출력 전류 비교

시간: 8:20초 정류 및 평활화 후에도 점점 더 많은 부하 전류가 유입됨에 따라 여전히 출력 전압의 드루프 또는 손실이 있습니다. 이것이 바로 벽면 어댑터 외부에 "500mA에서 6.5V"라고 표시되어 있는 이유입니다. 해당 전류에서 해당 전압을 갖는 것으로 테스트되었지만 평균 출력 전압은 더 낮은 부하에서는 상승하고 더 높은 부하에서는 싱크되기 때문입니다. 이 어댑터로 전원을 공급받는 모든 장치는 일정하게 일정한 전류를 끌어오거나 해당 전압의 변화를 견딜 수 있어야 합니다.

시간: 8:48s ​​여기 이 실험에서 제가 하고 있는 일은 변압기가 수행할 수 있는 최대 볼트 암페어에서 변압기를 테스트하는 것입니다. 그래서 지금은 볼 수 없지만 뒷면에 최대 12볼트암페어(12VA)라고 적혀 있습니다. 우리는 그것을 라인에 연결하면 230V rms가 된다는 것을 알고 있습니다.

따라서 12VA를 230V로 나눈 값은 약 52mA(0.052A)이며 이는 여기서 일정한 선형 전류 소스라고 부르는 가변 부하 유형에 가장 가깝습니다. 이에 대한 자세한 내용은 5부에서 확인할 수 있습니다. 시리즈이므로 요점을 설명하기 위해 조금 앞서 나갔습니다.

최대 로드 시 여기에는 약 25.5V가 있으며, 최대 로드 시 출력에 더 많은 리플이 있음을 확인할 수 있습니다.

규제되지 않은 전원 공급 장치 리플

이 리플은 더 많은 출력 커패시턴스를 가짐으로써 줄일 수 있지만 최대 부하에서 2차 전압으로 나열된 약 24V가 대략적으로 정확하다는 것을 알 수 있습니다.

열 – 허용되는 정도

시간: 9:43s 우리의 기본 비조정 전원 공급 장치는 변압기, 일부 정류기 다이오드 및 전체 커패시터 부하로 구성되었으며 이 세 가지 구성 요소 중 커패시터는 열에 가장 민감합니다.

필요한 모든 커패시턴스를 얻기 위해 사용되는 커패시터 유형은 거의 항상 알루미늄 전해질입니다. 내부에는 전해질이라고 불리는 액체나 젤이 들어 있으며 시간이 지나면 증발합니다. 일단 사라지면 커패시터는 더 이상 커패시터가 아니며 단지 저항일 뿐입니다. 이제 커패시터의 공기가 더 뜨거워지고 전류가 통과하면서 커패시터가 더 많이 가열될수록 사용 가능한 수명이 짧아집니다.

많은 전자제품 애호가들은 "리캡핑(re-capping)"이라는 용어에 익숙하며 이는 전자제품 부품을 절약하고 건조된 알루미늄 전해 커패시터를 모두 교체하는 것을 의미합니다.

시간: 10:25s 마지막으로 할 작업 중 하나는 개별 반조정 전원 공급 장치의 다양한 구성 요소가 얼마나 뜨거워지는지 테스트하는 것입니다. 그래서 제가 한 일은 그것을 최대 부하에 연결하는 것이었습니다. 이전 테스트에서는 입력 전류를 관찰하여 12V 암페어를 소비하는지 확인했습니다.

이제 출력 전류를 관찰하고 있습니다. 약 320mA입니다. 전압이 대략 공칭 전압인 25.5V를 따르고 있음을 알 수 있습니다. ATX 전원 공급 장치 의 용도가 무엇인지 궁금하다면 저는 연구실로 전환했습니다. 저는 지금 이 DC 팬을 작동하는 데 이를 사용하고 있습니다.

시간: 11:01s 이제 실제 전원 공급 장치에 공기를 불어넣는 것이 아니라 부하에 공기를 불어넣고 있습니다. 부하는 기본적으로 선형 레귤레이터에 연결된 10회전 정밀 전위차계로 전류원을 제공하지만 여기서 소비하는 와트는 일반적으로 사용할 수 있는 것보다 훨씬 높으므로 공기가 이 부분을 시원하게 유지합니다.

여기 내 열전대가 있고 팁은 지금 자유 공기 중에 놓여 있습니다. 여기 내 집 안은 거의 섭씨 30도에 달하는 매우 더운 날입니다. 그래서 제가 하려는 것은 여기 팁을 잡고 다양한 구성 요소의 상단에 접촉시키는 것입니다. 예를 들어 실제 변압기 상단은 33.5도 정도이므로 최대 부하에서는 그다지 뜨거워지지 않습니다.

규제되지 않은 전원 공급 장치 온도

그러나 훨씬 더 흥미로운 점은 알루미늄 전해 커패시터를 살펴보는 것이며 해당 장치의 온도는 약 32oC입니다. 따라서 전반적으로 이 전원 공급 장치는 전혀 가열되지 않습니다. 두 가지 중요한 구성 요소는 주변 공기 온도보다 2~3도, 4도 정도 높을 뿐 아니라 변압기에 표시된 최대 온도인 40oC 보다 낮습니다.

시간: 12:23s 이 전원 공급 장치에는 온도를 측정하고 싶은 구성 요소가 하나 더 있는데, 바로 여기에서 보고 있는 다이오드 브리지입니다. 다시 말하지만 주변 온도는 약 30oC입니다 .

여기에서 온도 테스트를 할 때 여기에 보이는 파란색과 검은색 전선이 230V AC에 연결되어 있으므로 매우 주의해야 합니다. 그래서 나는 그것을 내 손으로 단락시키고 싶지 않습니다. 부품에 팁을 아주 조심스럽게 올려놓으면 거의 39oC , 거의 40oC 에 도달하는 것을 볼 수 있습니다 . 즉 이것이 회로에서 가장 뜨거운 부품입니다.

시간: 13:01s 이것으로 비EE용 전원 공급 장치의 2부를 마칩니다. 조정된 선형 전원 공급 장치를 살펴볼 3부에서 계속 지켜봐 주시기 바랍니다.

저와 Electronics-Tutorials.ws를 대신하여 초보자를 위한 전원 공급 장치에 대한 비디오 튜토리얼을 시청해 주셔서 감사드리며, 3부에서 다시 뵙기를 바랍니다.

비디오 튜토리얼 전사를 마칩니다.

다음 링크를 따라 초보자를 위한 전원 공급 장치 에 대한 자세한 정보와 규제되지 않은 전원 공급 장치에 대한 또 다른 유용한 튜토리얼을 찾을 수 있습니다 .

초보자를 위한 전원 공급 장치에 대한 비디오 튜토리얼 3부에서는 선형 전원 공급 장치를 사용하는 방법을 살펴보고 직렬 및 션트 선형 조정기가 출력을 더 잘 제어하는 ​​방법을 살펴보겠습니다.