SMPS 교육 Flyback Converter[스위칭모드전원공급기 자려식 플라이백 컨버터]

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저는 전자회로의 심장부라고 할 수 있는 전원공급장치에 대해 교육하겠습니다. 왜 전원공급장치가 심장부냐면, 그 어떤 회로라도 기본적으로 전원이 안정적으로 공급되어야지만 신뢰성있는 동작을 할 수 있기 때문입니다. 오늘은 교류를 직류로 바꾸는 여러가지 토폴로지 중에서도 자려식 플라이백에 대해 교육하도록 하겠습니다. 교육의 편의를 위해 존칭은 생략하도록 하겠습니다. 타려식이 IC에서 발생하는 구형파를 이용하여 트랜지스터를 스위칭하는 방식인데 반하여, 자려식은 IC를 사용하지 않고, 트랜스를 이용하여 트랜지스터를 스위칭하는 방식이다. 자려식은 간단하고 저가격이기 때문에 소형 전원에는 이 방식을 사용하고 있다.
우선, 220Vac를 공급받고, 노멀모드 노이즈를 제거하는 X-CAP, 그 사이에 고주파가 상용전원에 들어가지 않도록 하는 라인필터, 그 뒤에 공통모드 노이즈를 제거하는 Y-CAP, 그리고 교류를 맥류로 바꾸는 브릿지 다이오드가 있고, 그 뒤에는 전압을 충전하도록 전해 캐패시터가 붙음으로써, 정류회로가 되었다. 여기서 교류를 직류로 바꾸는 것에 성공했지만, 전압이 높기 때문에 전자회로에는 사용하지 못한다.

<중 략>

- 트랜스 설계방법 플라이백 방식은 1차권선의 인덕턴스에 에너지를 저장하므로, 저장하고자 하는 에너지의 크기에 따라 자화 인덕턴스 값을 조절해야 하는데, 이것은 변압기의 코어에 설치하는 갭으로 조절할 수 있다. 코어는 갭을 설치할 수 있는 EE코어로 한다. 여기서, 갭이 커질수록 인덕턴스 값은 줄어든다. 하지만, 갭을 설치하면 자속이 누설되어 권선 간의 결합도를 저하시키는 누설인덕턴스가 증가한다. 누설인덕턴스도 전류를 에너지로 저장하므로, 전류의 변화가 일어나면, 출력 전압의 안정도가 떨어지게 된다.
또한 트랜지스터가 ON상태에서 OFF로 변할 때, 트랜스에는 역기전력 VL이 발생하고, 이것은 Tr1의 컬렉터 전압에 더해지기 때문에, 트랜지스터의 내압을 초과할 수 있다. 그렇기 때문에, RCD 스너버 회로를 부가해서, 전압이 Tr1에 인가되지 않도록 보호해야 한다. 이것은 다이오드로 정류경로를 만들고, C로 저장한 뒤, R에서 역기전력을 소비시키는 방식이다.

참고 자료

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