일렉

위 이미지와 같이 회로구성을 하면 구동전력이 큰 인버터회로를 만들수있습니다. 물론 트랜스 및 배터리 전류용량도 뒷받침 해주어야 합니다.MOS FET용으로 회로를 구성된 회로입니다.. 물론 방열기도 필수로 장착해야합니다.발진주파수는 대략 600hz정도되며 낮은 주파수의 스위칭 회로에서는 다일렁턴 회로구성보다는 FET로 하는것이 조금은 더 낫습니다.제 사이트안에 푸시풀로 구성된 인버터회로도 있으닌까 많은 도움이 되었으면 좋겠습니다.

인버터는 직류전압을 교류전압으로 바꾸는것을 말합니다. 교류전압을 직류전압으로 바꾸는것을 컨버터라고 생각하시면 되겠습니다. 큰 직류전압을 작은 직류전압으로 바꾸는것 또한 컨버터라고합니다. 보통 전압을 승압하면 인터버 다운하면 컨버터라고 대부분알고계실것입니다. 보통 인버터회로를 보면 전용IC를 이용해서 고효율 저소비전력으로 회로를 작동하게끔하기위해서 많은 발전을 해왔을것입니다. 하지만 전용ic를 써도 부속이 많이 들어가있습니다.하지만 인버터에 기본회로만 알면 생각외로 간단히 만들수도있고 만들다보면 인버터회로를 이해하는데 기초지식과 경험이 많이 쌓일것이라고 봅니다. 보통 회로하나를 만들기위해서 인터넷이나 종로 청계천 이런곳에서 구매하는경우가 많은데요 왠만하면 집엥서 못쓰는 전기제품이 있으면 그곳에서 구해서 쓰는것이 좋을듯합니다.비용절감차원에서 말이에요. 파워서플라이나 혹은 전원용아답타나 큰전압을 다루는 회로기판이나 등등 많은곳에 부품들을 구할수도있습니다. 정 힘드시면 그냥 인터넷으로 구해추천합니다. 가장 단시간내에 만들수있는 인버터회로입니다.

위 회로는 1.5v건전지2개를 이용해서 소형트랜스를 스위칭하여 승압된 100v 정도의 전압으로 네온램프를 점등합니다. 네온램프는 70v이상의 전압이 있어야 점등할 수 있는 조건이 됩니다.R2는 네온램프 안정용 저항기로 100k옴~1M옴을 사용하는데 조금 밝은 빛을 내도록하고 싶으시면 낮은값의 저항을 사용하면됩니다. 기본발진회로를 통해 트랜스로 전원이 들어가는데 트랜스는OPT(출력용)1.2k옴:8옴을 사용하면됩니다. 제가 어렸을때 위 회로를 이용해서 레모나케이스에 집어놓고 스위치달고 친구들 놀릴려고 출력부분을 위장을해서 들고있으라고 하면서 딴짓한적 많은데요 출력부분을 만지면 꽤 큰 전압이 흐르는것을 확인하면서 놀리면서 놀았던 기억이 납니다. 다시 위회로로 돌아와서 회로를 보면 전원이 제일 먼저들어가는곳이 트랜스부분입니다. 전원이 양갈래로 갈라지면서 트랜지스터 컬렉터로 들어가고 저항을 통해서 트랜지스터 베이스로 전원이 들어가는걸 볼수있습니다. 저번에 얘기한적있는데 전원이 트랜지스터를 거치게 되면 교류전압성분이 나온다고 한적이 있습니다.그 성분이 계속 트랜지스터를 돌면서 발진을 일으킵니다. 발진이란 용어는 인터넷에 잘 나와있으닌까 확인해보세요. 교류전압은 플러스 마이너스 전압이 왔다갔다합니다. 그러면서 트랜스에 1차권선쪽에 진동을 일으키는데요 진동으로 인해서 2차권선쪽에 전기가 생깁니다. 위 회로처럼 2차권선쪽에는 전압을 정류하는것이 아무것도 없기때문에 저항을 거처 네온에 빛을 내도록합니다.여기서 더 나아가보겠습니다.

위 회로는 트랜지스터를 2개를 합쳐서 전류증폭률을 곱으로 만들게 하는건데 저렇게 두개를 합치면 꽤 큰 증폭률을 갖는 트랜지스터가 됩니다.위 회로에 Q1,Q2의 트랜지스터의 전류증폭률이 각각 Hfe=100이라고 하면 Ic=(hfe1 * hfe2)*ib로 10000배의 전류증폭률을 가지게 됩니다. 여기에서 Ib는 수mA의 매우 작은 전류이므로 무시하면 실질적으로 Hfe1*Hfe2인 하나의 트랜지스터로 동작하게 되는것입니다. 따라서 매우 작은 수 mA전류로 큰 부하의 전력제어가 가능하게 됩니다. 데이터시트에 Hfe를 보시고 다른 트랜지스터와 비교를 해보면 어떤 트랜지스터가 적합한지를 결정을 할수있을것입니다. 이제 조금더 나아가보겠습니다. 트랜지스터를 저렇게 합쳐놓은것을 달링턴트랜지스터라고 합니다. 트랜지스터 중에서 저렇게 합쳐놓은것들도 있습니다. 그럼 조금더 나아가서 푸시풀 방식에 인버터회로를 한번 보겠습니다.

인버터 회로는 얼마나 큰 전력을 안정되게 부하에 공급하는가가 성능 판단의 기준이 됩니다.인버터회로를 완성ㅇ하면 여러가지 부하에 연결해보고 싶지만 과부하가 걸리는경우 트랜지스터가 과열되거나 파괴됩니다. 보통 형광등같은경우 20W에서30W 수준이고 백열전구는 50W,60W100W의 전구를 번갈아가면서 장착하여 회로에 무리가 가지 않는선에서 사용하는게 좋을듯합니다. 실험 부하를 보다 세분화 하자면 5W전구를 2개를 병렬연결하면 10W가되고 3개연결하면 15W가 됩니다.형광등은 10W~20W의 형광등으로 주변에서 쉽게 구할수있지만 깨질 위험이 있으므로 합판이나 원래의 소켓을 이용해서 형광등 길이만큼 절단하거나 장착해주고 노출전극은 절연테이프나 글루건으로 절연시켜서 실험을 하는게 좋을것같습니다. 좀더 큰 출력이 필요한 인버터회로라면 트랜지스터보단 IRF740,IRF540과 같은 MOSFET를 쓰면 됩니다. FET 2개를 사용한 푸시풀방식으로 전구를 점등시켰을때 그렇게 큰차이는 없으나 트랜지스터에는 열이 많이 발생였고 FET를 사용한회로는 열이 적게 발생하였습니다. 전원을 12V에서 24V로 했을때 밝기차이는 두배정도 납니다. 실제로 만들어보시면 어쨋든 열이 많이 나닌까 FET같은 경우는 꼭 방열판을 붙여서 실험하면 좋을것같습니다.

이번 인버터회로는 단일 IC로 구성한 승압회로로 간단하게 회로를 완성할수있습니다. TR구동회로는 앞에서 다룬 회로들과 같고 양방향 출력이 가능한 전용IC를 사용한것입니다. 이4047,74121 IC가 입수가 되는 사람이라면 한번 만들어보시길바랍니다.

4047IC 특징이라면 발진회로의 출력을 인버터에 부가해서 출력과 부출력을 만들어 사용했는데 IC4047 은 이들 신호가 동시에 출력됩니다. 회로도에 배터리 전원에서 D3의 정류다이오드를 통과해서 4047에 전원이 역접속 되는 것을 방지하고 있지만 그대로 7805레귤레이터 정전압IC사용을 하는게 좋겠습니다. 회로실험하다보면 트랜스에서 발생하는 역기전력에 의해서 IC가 충격을 받아 손상될 수도 있습니다. 꼭 정전압IC를 사용하길 바랍니다.

최근에는 백열전구 대신에 전구식 형광램프로 대체되고 있는데 적은 소비전력으로 밝은 빛을 얻을 수 있는 것이 큰장점입니다. 상용제품에서는 밝기에 따라 10W,20W,25W,40W 등 회로가 달라지는데 부품의 용량만 증가될뿐이고 기본회로는 거의 같습니다. 램프종류에 따라 MOS FET를 많이 사용하는 것을 볼수있는데 IRF830,IRF840,IRF730등이 구하기가 속편합니다. 

큰 출력이 필요한 인버터 회로에는 승압트랜스 스위칭을 위해서 어김없이 IRF740,IRF540같은 MOSFET를 쓰게 되는데 트랜지스터 방식의 회로보다 고효율이 되고 대전력 콘트롤에 유리하기 때문에 많이 쓰입니다. 위 회로랑 실제 회로도랑은 약간에 차이는 있으나 기본적인건 다 똑같다고 생각하시면 좋겠습니다. FET2개를 사용한 푸시풀방식으로 전구를 점등시켰을때는 큰 차이는 없으나 트랜지스터로 구동했을때는 열이 많이 발생하였고 FET를 사용한 회로에서는 그나마 열이 적게 발생하였습니다. 전원 역시 DC12V와 DC24V로 했을때 2배정도의 밝기 차이가 있겠습니다. 

배전압이라는것은 낮은 1차전압으로 부족한 전기를 두배 세배 네배로 전기를 점프시키는것을 말합니다.파리잡는 파리채나 혹은 전기 충격기에 이런 배전압회로를 많이 씁니다. 전기충격기를 예를 들자면 1차전압을 최대한 올려서놓고 배전압회로를 갖다붙여서 전기를 점프시켜 만듭니다. 물론 들어가는 부품은 일반 모기채같은거만들때쓰이는부품하고는 좀 틀립니다. 같은종류의 부품이라고 해도 더 멋있는 부품들이 많습니다. 하나씩만들다보면 어떤부품들이 있는지 많이 알게 됩니다. 그리고 승압된 전원과 배전압을 합치면 아주아주 높은 전압을 얻을수는 있지만 상대적으로 전류는 많이 감소하게 되므로 승압회로와 배전압회로를 적절하게 맞추어 만드는것 또한 중요합니다.

위 두 이미지는 배전압회로인데요 맨위에 회로는 짝수배압회로(다이오드가 짝수)이고 밑에 이미지는 홀수배압회로입니다. 그리고 짝수배전압회로를 전파배전압회로라고 하고 홀수배전압회를 반파배전압회로라고도 합니다. 그냥 부르기 나름이고 특별히 구분해서 쓰는것 같진않는거 같습니다.일단 고압을 다루는거닌까 콘덴서는 내압이 높아야하구요 다이오는 패스트리커버리 다이오드를 쓰면 좋습니다. 물론 다이오드도 내압이 높은걸 쓰는것이 좋습니다.

인버터 기본회로에 저렇게 배전압회로를 연결하면 고전압회로가 완성됩니다. 다이오드와 콘덴서를 합쳐서 단수를 늘리면 얼마든지 높은 고압을 얻을수는 있는데 실제는 12단 내외가 적절한 한계치일것입니다. 어떤 방식으로든 배전압회로를 사용하면 단수가 증가할수록 고압은 높아지나 전류용량은 마니 작아지게 되어있습니다.아주아주 높은 전압을 필요로하면 1차전원에서 전기를 마니 높이는게 어쩌면 더 나을수도있습니다. 위회로에서 네온램프를 빼버리고 두 부분을 접지시킬려고하면 어느정도 거리에서 아크가 발생합니다. 방전소리와 코로나를 발생하는데 이쁩니다. 냄새는 오존냄새가 납니다. 단 자외선 불빛은 가까이서 너무 장시간 주시하지 않도록 하는것이 좋습니다.

위 회로는 인버터회로와 배전압회로를 합친것입니다. 항상 고압을 다룰때는 꼭 접촉에 조심하세요. 후덜덜합니다.

마지막으로 막스 제네레타회로 까지만 하겠습니다.

막스제네레타라고 많이 들어보셨을겁니다. 이것또한 인버터에 기본회로에 배전압회로를 합쳐진겁니다.  단지 인버터회로와 배전압회로 사이에 트리거회로가 하나 들어가는것뿐입니다. 이거 만들때 조심할것이 코로나의 방전거리가 워낙 크다보닌까 배전압회로는 위 이미지처럼 리드선끼리 묶는것이 좋습니다.나무판대기나 아크릴판같은것을 이용해서 전극노출이 되지 않도록하는것이 좋습니다.

막스제네레타 기본틀 구성입니다. 다시 말씀드리지만 정말 위험하닌까 조심해서 실험하시길바랍니다.ㅠㅠ 저항값은 100k옴에서1M옴 저항용량은 1/4W~2W의 탄소피막저항을 사용합니다. 예를들어 입력전압이 4Kv~6Kv정도라면 100K옴 1/4W나 1M옴1/4W를 사용하면 되나 6Kv이상의 고압을 사용한다면 1M옴/2W의 저항기를 사용하도록하세요.콘덴서의 용량은 472(0.0047)내압은 4kv의 것을 사용하면됩니다. 437(0.047)이나 103(0.01)의 용량을 사용하면 약간 굵고 유연한 코로나를 볼수있으며 102(0.001),222(0.0022)를 사용하면 코로나는 실처럼 가늘어집니다. 

막스 홈에 보면 저항을 직렬로 먼저 이어주고 세라믹콘덴서 다리를 이용해서 저항단자에 1회감고 나머지 여유분의 리드를 이용하여 방전갭을 만듭니다. 콘덴서의 리드를 잘라서 틀을 잡은 후에 하나씩 납땜하여 방전갭의 간격을 맞추어 나가도록합니다.방전갭 간격은 5mm 정도면 됩니다. 방전갭이 뾰족하면 가까운 다른 전극에 코로나를 방전시킬수있으므로 끝부분을 유선형으로 굽혀서 약간은 둥글게 만들어줍니다.

위 회로에 특이한 점은 크세논램프의 방전시작 전압으로 ct에 충전된 전하를 방전시켜 트리거코일을 기동하여 높은 고압을 방전갭에 쏘아주고 있는데 Rt와Ct의 충방전 주기에 따라서 코로나 방전 주기를 변경할수있습니다. 충방전 주기를 빠르게하고 싶다면 작은용량의 콘덴서로 교체하면 됩니다. 크세논램프와 트리거코일은 플래쉬카메라나 사이키조명에서 구할수있습니다. Rb저항은 1M옴~100k옴 저항을 사용하는데 100K옴 저항을 사용하면 고압발생 강도가 증가합니다. 동일한 저항을 직렬연결하거나 병렬연결하면 출력을 제어할수있습니다.

원리는 이렇습니다.

고압이 인가되면 Rt를 통하여 Ct에 충전되고 Rb를통해서 R1`R24 그리고 Hc1~Hc13까지 충전됩니다.Ct에 충전된 전압이 크세논램프의 방전 시작 전압에 도달하면 크세논램프가 점등하면서 트리거 코일1차권선에 Ct의 충전전하를 방전시킵니다.트리거 코일 1차권선 전압은 2차권선에 매우 높은 고압을 발생시켜 첫번째 방전갭을 턴온시키면서 HC1에 충전된 전하가 방전되면서 계속 점화하여 나갑니다.