SMPS란? 원리 및 방식

 

 

 

안녕하세요. 취업한 공대누나입니다.

오늘은 제가 직접적으로 개발해본 적은 없지만

중요한 것중 하나인 SMPS에 대해서 이야기 해보려고 합니다.

 

 

1. SMPS란?

 

이미지 출처 : 디바이스마트

 

Switching Mod Power Supply의 약자입니다.

파워 서플라이인데 스위칭 회로를 이용하는 것입니다.

교류 전원을 입력으로 받아서 스위칭 회로를 거쳐 직류 전원이 됩니다.

그리고 이를 이용해서 다른 제품에 직류 전원을 공급하게 됩니다.

 

 

간단하게 이미지로 표현하면 위와 같이 구성되는데요.

전자 제품은 교류 전원으로 직접 구동되는 것도 있지만 

내부를 구성하고 있는 회로들은 대부분 낮은 직류 전압을 필요로 합니다. (3.3V, 5V 등)

이때 우리가 사용할 수 있는 것이 SMPS입니다.

 

 

220VAC를 받아서 SMPS에 입력으로 넣어주면 제가 원하는 출력이 나오게 됩니다.

(물론 자신이 원하는 SMPS 출력이 나오도록 구매를 하던가 설계를 해야합니다.)

1채널만 출력해주는 SMPS도 있고 다 채널을 출력해주는 SMPS도 있으니

필요한 전압에 맞게 잘 선택하시면 됩니다.

 

 

자 그렇다면, 스위칭을 한다는 말은 정확히 무엇을 말하는 걸까요?

FET나 IGBT등을 사용하여 On/Off를 반복하여 펄스가 되도록 만듭니다.

스위칭 소자(FET, IGBT등)을 이용해서 코일에 공급하는 전원을 끊었다 연결했다가를 반복하면서

우리가 원하는 전압을 만들어 내는 것입니다.

간단하게는 On시간이 길어지면 출력되는 DC 전압이 높아지고

On 시간이 짧아지면 DC 전압이 낮아지게 됩니다.

이것을 정류하여 직류 전원을 출력할 수 있도록 한 것입니다.

 

이렇듯 스위칭을 이용하게 되면 스위칭에 의해서 노이즈가 발생할 수 있는데요.

이러한 부분을 잡아주는 것도 기술력이 됩니다.

 

 

2. SMPS의 방식

 

이러한 방식들에 대한 디테일한 부분들은 천천히 포스팅을 진행할 예정입니다.

우선 크게 비절연형 방식과 절연형 방식으로 나눌 수 있습니다.

 

1) 비 절연형 방식

- Buck (Step-Down) 방식

- Boost (Step-Up) 방식

- Buck-Boost (Step-Down)방식

 

2) 절연형 방식

- Fly-back

소용량에 적당하며, 효율이 낮은 편입니다.

리플이 많은 편이지만, 회로가 간단하다는 장점이 있습니다.

- Forward

중용량 및 대용량까지 적용이 가능합니다.

- Push-pull

출력 용량을 높일 수 있고 입력 전원 전압이 낮을 때 유리합니다.

-Bridge

Half-bridge와 Full-bridge 두 가지가 있습니다.

대용량에 적합합니다.

 

 

 

저도 SMPS를 직접적으로 설계해 본 경험은 없습니다.

하지만 장비에는 들어가니 스펙에 맞는 것을 찾아 구매해서 사용하곤 합니다.

전자, 전기 계열중에서도 전문적이며 어려운 분야로 알고 있습니다.

기회가 되면 개발해보는 것도 위험하지만 재미있을 것 같습니다.