안정화 전원

안정화 전원(regulated power supply)은 내장형 회로이다. 이것은 비정류 교류(AC)를 일정한 직류로 변환한다. 정류기의 도움으로 AC 전원을 DC로 변환한다. 이 기능은 특정 전원 공급 제한 내에서 작동해야 하는 회로 또는 장치에 안정적인 전압(또는 드물게 전류)을 공급하는 것이다. 안정화 전원으로부터의 출력은 교류이거나 단방향일 수 있지만, 거의 항상 직류이다. 사용되는 안정화 유형은 다양한 부하 조건에서 출력이 특정 한계 내에 유지되도록 하는 것으로 제한될 수 있으며, 자체 공급원의 변동에 대한 보상을 포함할 수도 있다. 후자가 오늘날 훨씬 더 일반적이다.

응용
 D.C. 가변 벤치 전원 
섬네일|전류 (왼쪽) 및 전압 (오른쪽)을 표시하는 디지털 디스플레이와 3개의 바나나 단자 (+, 접지, -)를 갖춘 D.C. 가변 벤치 전원 공급 장치. 다른 전원 공급 장치는 지시자와 단자에 대해 반대 순서를 사용하고, 지시자에 대해 두 가지 다른 색상을 사용할 수 있다.

벤치 전원 공급 장치는 일반적으로 BE(벤치 테스트) 전자 회로에 유용한 다양한 출력 전압을 공급할 수 있는 전원 공급 장치를 의미하며, 출력 전압의 연속적인 변화가 가능하거나 일부 사전 설정된 전압만 공급할 수 있다. 일부는 전류/전압 제한의 여러 선택 가능한 범위를 가지며, 이는 반비례하는 경향이 있다.

실험실("랩") 전원 공급 장치는 일반적으로 정확한 벤치 전원 공급 장치를 의미하며, 균형 또는 트래킹 전원 공급 장치는 회로에 양수 및 음수 전원 레일이 모두 필요할 때 사용되는 트윈 공급 장치를 의미한다.

 유형 
가변 벤치 전원 공급 장치는 선형 (변압기 먼저) 및 스위치 모드 파워 서플라이 (풀 브리지 정류기 먼저) 둘 다 존재하며, 각각 다른 장점과 단점을 가지고 있다:

 선형 
선형 유형은 노이즈(또는 "리플 전압")가 매우 적고 외부 전자기 및 무선 주파수 간섭(EMI, RFI)에 덜 취약하여 오디오 장비 및 라디오 관련 응용 분야와 섬세한 회로에 전원을 공급하는 데 선호된다. 선형 전원 공급 장치는 또한 고장날 수 있는 부품이 적어 수명이 길어지며, 더 빠른 지나가는 반응을 가진다. 선형 가변 벤치 전원 공급 장치는 1980년대까지 거슬러 올라가 더 오래 존재했다. 선형 전원 공급 장치는 전압을 조절할 때 일반적으로 변압기 탭 간의 조절로 인해 딸깍거리는 소리를 낸다. 이는 변압기 2차측의 선택된 섹션을 사용자가 선택한 출력 전압에 최대한 가깝게 위로 넓히거나 좁혀 열로 낭비되는 에너지를 줄이기 위함이다.

 스위칭 
스위치 모드 전원 공급 장치는 유사한 정격 전력에서 더 가볍고, 효율적이며, 더 작아서 고전력 응용 분야에 적합하다. 더 높은 효율은 동일한 출력 전력에서 더 적은 열 발생을 의미하며, 따라서 에너지 낭비와 필요한 냉각이 줄어든다. 또한, 일반적으로 약 110에서 240볼트의 더 넓은 주전원 입력 전압 범위에서 작동할 수 있으며, 이는 범위의 한쪽 끝에서 약 20볼트 섹션이 아닌 국제적으로 작동할 수 있음을 의미한다. 유사한 스위칭 기술은 휴대 전화, 랩톱 컴퓨터, 전기자전거를 포함한 배터리 구동 장치를 충전하는 AC 어댑터에 사용된다.

 기타 
일부 고전류 전원 공급 장치는 고전류 작동을 위한 후면 출력 단자를 가지고 있다. 이 단자들은 그러한 전류를 지원하기 위해 더 크고, 일반적으로 초기에는 플라스틱 캡으로 덮여 있다. 이 단자들은 적절한 크기의 악어 클램프에 연결할 수 있다.

 기능 및 제어 
전면 패널에는 일반적으로 "C.V." (정전압) 및 "C.C." (정전류)용 LED 표시기가 있다. 부하가 요구하는 전류가 사용자가 설정한 한도를 초과하면, 전원 공급 장치는 전류 한도를 초과하는 것을 방지하기 위해 전압을 낮춤으로써 자동으로 후자 모드로 전환된다.

제어는 전원 공급 장치 모델마다 다르다. 많은 모델에는 전압 및 전류 설정을 위한 회전식 노브가 있으며, 각각 일반적으로 "거친" 노브와 "미세" 노브가 있다. 전자는 전체 범위에 걸쳐 매개변수를 조정하는 반면, 후자는 작은 주변 범위 내에서 조정을 용이하게 한다. 일부 모델에는 전류에 대한 "미세" 노브가 없는데, 이는 주어진 전압에서 소비되는 전류가 부하에 의해 결정되므로 정밀하게 조절할 필요성이 덜하기 때문이다.

일부, 특히 고급 모델에는 전체 장치를 켜거나 끌 필요 없이 출력 전원을 전환하는 버튼, 전압/전류 조합을 위한 바로가기 메모리, 사용자가 지정한 전류 한도에 도달했을 때 자동으로 전원을 차단하는 옵션("과전류 보호"), 외부 전압이 출력을 초과할 경우 전원을 차단하는 과전압 보호, 더 많은 자릿수(세 자리 대신 네 자리 또는 다섯 자리)를 가진 표시 디스플레이, 아날로그 전압 제어 대신 디지털 전압 제어, 우발적인 조정을 방지하기 위한 전원 설정 잠금 기능과 같은 추가 기능이 장착되어 있다. 출력 전압/전류 측정기 외에, 일부는 실시간으로 두 값의 곱을 나타내는 전력량 측정기와 USB 충전 포트가 장착되어 있다.

많은 모델에는 운반을 위한 상단 손잡이가 있다. 냉각을 위해 히트 싱크, 선풍기, 또는 둘 다 사용될 수 있다. 히트 싱크는 외부에 또는 내부에 장착될 수 있다. 히트 싱크는 소음이 없지만, 선풍기는 냉각에 더 효과적이다. 선풍기 속도는 온도 또는 출력 전류에 따라 조절될 수 있는데, 전자는 유휴 상태 또는 간헐적인 전력 출력 시 더 빨리 냉각되고, 후자는 출력되는 전류량을 음향적으로 피드백해 준다.

일부 전원 공급 장치에는 두 개의 출력 채널이 있다. 이들은 학교에서 사용될 수 있는데, 다채널 장치가 하드웨어를 공유하기 때문에 두 개의 별도 장치보다 비용이 적게 드는 경향이 있기 때문이다. 고급형 장치는 두 채널을 직렬 회로에 내부적으로 연결하여 전압 한도를 두 배로 만들 수 있다. 일부 전원 공급 장치에는 세 번째 보조 출력 채널이 있는데, 이는 일반적으로 전력이 덜하다. 이는 일반적으로 오른쪽 가장자리 또는 중앙에 위치한다.

외부 전압을 측정하기 위한 통합 전압계 패널이 장착된 벤치 전원 공급 장치 유닛은 1990년대 또는 그 이전부터 존재했지만, 휴대용 멀티미터의 등장으로 그 기능은 쓸모없게 되었다.

 기타 응용 분야 
섬네일|이러한 고정 전압 전원 공급 장치와 AC 어댑터는 주어진 정전압에서 물리적 공간당 고전류를 지원하는 것을 목표로 최적화된다. 범위가 아닌 특정 전압에 최적화되어 있기 때문에, 유사한 출력 전력 지원에서 더 작고 컴팩트한 경향이 있다.
 휴대 전화 전원 어댑터
 가전제품의 안정화 전원
 다양한 증폭기 및 발진기

 토폴로지 및 기술 
안정화 전원이 발명된 이래로 많은 토폴로지가 사용되었다. 초기 기술에는 철-수소 저항, 공진 변압기, 비선형 저항, 부하 저항, 네온 안정기 튜브, 진동 접점 레귤레이터 등이 포함되었다.

현대의 안정화 전원은 대부분 변압기, 실리콘 다이오드 브리지 정류기, 축전기 및 전압 조정기 IC를 사용한다. 여기에는 여러 전압 라인, 가변 레귤레이터, 전원 제어 라인, 개별 회로 등과 같은 변형이 있다. 스위치 모드 레귤레이터 전원에는 인덕터도 포함된다.

때로는 안정화 전원이 훨씬 더 복잡할 수 있다. 1980년대 TV의 예시 전원은 주 전원과 라인 출력 스테이지 간의 양방향 상호 작용을 사용하여 작동했으며, 다양한 안정화 수준으로 다양한 출력 전압을 생성했다. 어떤 스테이지도 다른 스테이지 없이 시작할 수 없었기 때문에, 전원에는 시스템을 작동시키기 위한 킥스타트 시스템도 포함되어 있었다. 전원은 또한 TV 전원 회로의 전압을 모니터링하여 이러한 전압이 사양을 벗어나면 종료되었다. 특수 응용 분야의 경우, 전원은 훨씬 더 복잡해질 수 있다.

 각주 

분류:전력 제어