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AC-DC컨버터 전원회로의 출력에 직접 연결하면 단락이나 감전의 위험이 있게 되므로 AC-DC컨버터 전원 공급단자는 케이스에 단자만을 마련해 두고 스위칭회로측에서 악어클립을 이용해서 전원을 공급 받도록해야 안전합니다. 앙ㄱ어클립을 연결한다는 것은 전원을 공급을 받는 것이므로 AC-DC컨버터 전원회로 즉의 스위치를 OFF한 상태에서 악어클릭을 연결하고 스위치를 ON하는 것이 안전 합니다.이 정류회로는 AC220V 상용전원을 입력하도록 제작돼 있지만 AC12V,AC15V,AC24V등의 낮은 교류전압을 출력하는 전원트랜스에 연결하여 사용하더라도 정상 동작 합니다. 단지 출력전압이  DC17V,DC21V,DC34V로 나올 뿐입니다. 

SMPS동작 실험에 관련된 회로및 설명

위 회로는 SMPS의 기본 동작을 경험하기 위한 실험회로 발진주파수와 듀티비를 변경 할 수 있는데 기본적으로 PWM신호로 LED의 밝기를 조절하거나 모터의 회전속도를 변경하는 것과 같은 것입니다. SMPS는 일정한 전압과 전류를 공급하는 것이 목적이므로 스위칭 트랜지스터 성능과 펄스트랜스의 결합 상태에 따라서 효율 및 손실이 증감하게 됩니다. 주파수와 듀티비가 트랜스에 공진하게 되면 구동 전류가 급격히 낮아져 일정하게 되고 출력전력은 증가 하게됩니다.회로에 사용된 펄스트랜스는 컴퓨터용 파워서플라이에 사용되는 것으로 AC22V전원을 스위칭하여 DDC12V,DC5V 전원을 얻을 수있는 트랜스 이다.트랜지스터 역시 같은 SMPS에서 입수한 것으로 내압이600V이상이고 10A이상의 전류용량을 가지며 트랜스 구동정류를 높이기 위해서 2개의 TR로 달링턴회로를 구성하였습니다. Q1의TR은 C1815로 소출력용이라도 상관 없으나 트랜스 부하가 크기때문에 쉽게 손상될수있어 Q2의 TR과 같은 종류를 사용하였습니다. 위 회로는 DC전원에 사용되는 LED 랩프 모터등의 PWM동작 실험에도 응용이 되므로 모듈식으로 잘 만들어 두면 좋겠습니다.

발진주파수와 듀티비를 조절하다보면 펄스트랜스가 공진하면서 2차 권선에 큰 전압과 전류의 증가를 가져옵니다. 위 이미지를 보면 전구를 2차권에 접속해보면 필라멘트가 빛나는것을 볼수있으며 2차권선의 위치 및 공진주파수에 따라서 더 밝은 빛을 볼수 있으며 전구가 가장 밝게 정등하는 전극엔 정류회로를 연결하면 됩니다.

펄스트랜스의 출력은 고속스위칭에 고주파이므로 고주파 정류회로가 필요합니다. 회로는 일반 정류회로와 같지만 고주파용 쇼트키다이오드를 사용하며 스위칭회로 특성상 리플전류를 감소 시키기 위해서 초크코일과 전해콘덴서가 사용됩니다. 위 회로의 출력 상태를 확인하기 위해서 DC12V의 3~5W의 전구를 사용햇는데 발진주파수와 듀티비를 조절하여 최적의 출력 상태가 되는 지점을 찾으면 됩니다. 정류회로는 전파정류회로라는 것도 있습니다. 회로는 비슷한데 듀얼 쇼트키다이오드라는 부속이 하나 더 들어갑니다. 회로 구성은 간단합니다.

스위칭 회로는 리플이 많이 발생하닌까 고주파정류회로에 위 회로처럼 초크코일과 콘데서를 추가하여 잔류 리플을 한번더 제거해 주면 좋습니다. 더미저항R은 무부하시 회로에 미약한 전류가 흐르도록하여 부하 접속시 전원변동이 적고 콘덴서가 급격한 방전을 하지 못하도록 하기 위해서 꼭 필요합니다. 전원회로마다 다르지만 보통 10K옴정도 사용하면됩니다.

SMPS(switch mode power supply)는 교류전압을 직류로 변환하고 파워 스위칭 트랜지스 또는 파워mos fet를 이용하여 펄스트랜스를 수10khz 이상으로 스위칭하여 구형파 형태의 전원으로 만들고 이것을 정류해서 직류전원을 출력 하도록 구성한 전원장치이며 PWM(pulse width modulation(펄스폭변조))제어를 통해서 안정된 전원이 공급되도록 정전압 및 보호회로로 구성돼 있습니다.SMPS를 제작할 때 가장 곤란한 부분은 역시 적합한 파워 스위칭트랜지스터와 펄스트랜스의 입수 그리고 인덕터 및 콘덴서를 선정하는 것인데 이것은 설계자들에게도 쉽지 않은것이며 회로 계산값과 실제 적용에 있어서 많은 오차가 있고 고정밀 측정기를 필요로합니다. 그러나 비슷한 입출력 전압 및 전류용량을 가진 SMPS가 있다면 부품으로 용량이나 사용법을 알 수 있으며 부품의 재활용도 가능하므로 여러개 준비하면 만들때 좋습니다. 일단은 단순하게 구성되는 스위칭회로를 제작 실험해 보면서 회로 동작 원리를 이해하고 정전압 및 보호뢰로등을 부가해 보는 것입니다.SMPS를 이해하기 위해서는 스위칭 레귤레이터IC에 의한 트랜스 레스 DC-DC컨버터 회로를 이해하고 만들어보는것도 좋습니다. 

SMPS는 AC-DC변환 및 DC-DC변환 스위치 회로로 구성되는데 스위치회로를 안정적으로 구동하기 위해서는 AC전원의 노이즈를 차단하기 위한 라인필터와 콘덴서들이 필요하고 돌입전류 방지 및 과전류에 대한 대책으로 바리스터(TNR)와 더미스터(NTC)가 추가 됩니다.하지만 스위칭회로의 잡음이나 리플이 많아 다른 전자기기에 영향을 주어 오동작을 유발 시킬수있으므로 이에대한 기술적인 대책이 필요하며 사용되는 부품도 많아자게 됩니다. 스위칭전원장치의 기본원리를 잠시 얘기해본다면 일반 정류회로와 비슷하나 펄스폭변조회로(PWM)와 스위칭 트랜지스터가 고주파용 팔스트랜스에 연결되어 있음을 알수있습니다. 출력전압을 OPAMP의 입력에 걸어 전압의 변위를 감지하고 이 신호를 포토커플러를 이용하여PWM회로에 보내어 TR의 스위칭을 컨트롤하여 항상 최적의 전압이 나올수있도록 합니다.

상용 제품에서는  비용 관계로 최소한의 정격부품들을 사용하고 브리지다이오드 대신 일반 정류다이오드를 사용하기도 합니다.소전류를 취급하는 아답터에서는 일부 부품을 생략하기도 하지만 앞으로 우리가 만들어갈 회로는 여러 부하에 공통으로 사용될 전원이므로 여유를 두어 전력 용량이 큰 부품을 사용하는것이 좋겠습니다. 만들때 무엇보다도 중요한것은 AC220V의 전원입력을 그대로 입력 받는 회로도이므로 절연에 신경을 써주셔야합니다. 위 회로는 전원공급을 차단하더라도 전해콘덴서에는 고전압이 축적되어있닌까 전극에 접촉되는 경우 감전의 위험도 있습니다.이와같이 콘덴서에 전기가 축적되어있을지 모르는상황이라면 수십옴 저항기를 쇼트시켜서 콘덴서를 방전시키면 좋겠습니다.