AC/DC 컨버터 전기설계 (KC인증)

*SMPS 를 이용한 고속 스위칭 컨버터 설계

AC/DC 컨버터는 직류전원을 사용하는 모든 전기기기, LED Controller, 가전기기 제어용 내부 PCB에 결합되어 광범위한영역에 활용되고 있습니다.

현대에 있어서는 AC/DC 컨버터 및 PCB 의 과열, 오동작, EMC/EMI 를 방지하기 위한 Engineering 이 중요하다고 할 수 있습니다.

가정및 사무기기에서 상용화되어 사용하고 있는 전기기기에서는 각 국가에서 시험 및 인증을 거쳐 시판을 허용하고 있습니다.

대표적인 예로 FCC(미국인증), CE(유럽인증), IECEE(국제인증), KC(국내인증)을 들 수 있습니다. 

KC 인증을 거치기 위해서는 KC 규정을 준수한 시험을 거쳐 이를 인증 받아야 하는데 KC인증에 기준이 중국, 미국, 유럽 보다 상당히 까다롭기 때문에

시험중 약간의 과열이나 노이즈 등이 있을시에도 KC인증 부적합을 받는 사례가 많이 있습니다.

특히 해외 인증 을 받고 Test를 거친  전동기, 가전기기등을 수입하여 판매하시려는 경우 KC인증에 대한 부적합을 받아 당황하기는 사례가 많이 있습니다. 

KC인증 도중 시험기준에 미달한다는 이유로 부적합을 받은 경우 일부 부품에 대하여 KC인증을 받은 부품소자로 변경하거나 일부부품소자를 추가하여

 Noise filter, 과열에 대한 방지를 보강하여 KC인증을 받도록 하여야 인증을 통과하여 국내에서 성능이 인증받고 기능이 현대적이며 소비자가 만족할만한 

가격의 제품을 수입하여 판매할 수 있게 됩니다. 

*AC/DC 컨버터 블록다이어그램 (개념도)

플러그를 통하여 220[VAC] Plus line ,Minus line ,Neutral line 이 입력되어 스위치를 거쳐 Protect Circuit Board 에 전원이 입력되게 됩니다. 

메인 전원이 입력되는 부에 메인 퓨즈를 거쳐 단락 또는 통상전류의 2~3배이상의 과부하 전류가 흐를때 퓨자가 순간적으로 끊어져 사고로 인한

제어회로 기기 및 사고의 확산을 방지하게 됩니다. 

그후 EMI/RFI 회로를 거쳐 리엑터등에 의한 자기장이 주위의 전자파 간섭장해를 일으키는 것을 방지하고 원격수신부에서 발생하는 전자파 간섭장해를 방지하는

역할을 수행하여 회로의 오동작이나 주변기기의 간섭을 최소화 시킵니다.

다시 정류기(Bridge diode 소자)를 거쳐 직류로 변화 시키며 일정이상 과전류가 생겼을때 과열현상을 감지하여 부하로 과전류가 흐르지 않게 하는 Inrush limiting 

소자를 사용하여 부하쪽으로 일정이상의 과전류가 흐르지 않도록 제어하는 역할을 수행하게 됩니다. 

inrush limiting 소자와 브릿지 다이오드를 거친 전류는 약간의 리플 전압을 가지고 있는 전류로서 벌크필터 커패시터를 거쳐 리플 전압을 제거하여 Noise를 감소시킵니다.

SMPS 정류회로의 경우 고속스위칭 소자의 ON/OFF 제어를 거쳐 부하에 디지털 신호를 주게 됩니다. 

SMPS 회로의 노이즈 및 과열부분에 있어서 국내 KC인증을 거칠시 부적합 사례가 발생하는 원인이 되므로 회로의 특성에 맞는 커패시터 및 리액터, IC 주변기기의 

회로선정 이 중요 하다고 할 수 있겠습니다.

고속스위칭 소자를 선정하는 이유는 가정용으로 상용화된 60[HZ]에 주파수 영역에서 노이즈 없는 선명한 디지털 신호 대역으로 바꾸기 위한 목적이 있습니다.

또한 고주파수 대역대를 사용하는 정밀 기계에의한 제어를 이용할 때에도 필수적인데요 Insulation 전압을 넘는 전압에서만 Gate 가 open 되어 전압이 도통되며

Bipolar 극성의 특징을 이용하여 고속스위칭하기 때문에 고주파수 영역을 제어 할수 있습니다.

하지만 고속제어하는 SMPS가 ON/OFF되는 동안에도 의도된 System 의 오차 범위에 해당하는 약간의 시간적 지연현상이 발생할 수 있기 때문에 오실레이터 

를 사용하여 시간의 지연값만큼 정교하게 보상해 주는 기능을 수행할수 있습니다. 

KC전기전자 컨버터 및 SMPS 전기설계 대행

*SMPS 를 이용한  전원 공급부 개념도

선형 소자 저항 및 MOSFET, Transistor 등을 통하여 발생시키는 디지털 제어 소자의 노이즈를 최소화 하여 정확한 PWM 파형을 발생시키고

PCB Lay out, TR 이 인덕터 에 의한 발을 최소화 시켜 효율을 올리고 노이즈를 검출하여 귀환 회로 및 전력소자 에 의한 게이트 에 일정 전입인가시 

Drain-Source 간에 흐르는 전류에 의하여 활성화가 되며 2차측과 Isolator 로 고립된 회로에 의하여 2차측 인덕터에 의하여 발생한 노이즈가 귀환되어

Oscillator 에 의하여 발생된 파형에 의하여 High pulse 시 변압기 또는 리액터 및 병렬 커패시터를 통하여 정전압을 공급하다가 Low pulse 시

리액터에 전류가 일정한상태에서 변하지 않으려는 특성과 커패시터에서 일정전압이 축적되어 변하지 않으려는 상태를 유지하여 정전압을 부하에 공급하는 구조로

정류기에 의하여 불완전하게 변환된 상태로 Source에 일정 이상의 전압이 인가되면 Drain과 Source간에 전류가흐르게 되어 High puse시 부하에 일정전압을 

Low pulse시 커패시터 및 리액터에 축적된 전압이 다이오드 순방향 bias 를 통하여 부하에 공급되어 일정전압을 유지하는 구조로 

교류전압을 받은후 Noise를 최소화 하여 정형화된 DC전압을 부하에 공급하는 목적으로 설계됨.