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 전원공급장치 (Power Supplies)
일반적으로는 회로에 공급되는 전압, 전류원을 말합니다.
전자기기에서 말하는 전원장치는 밧데리를 이용한 전지전원이나 교류를 직류로 전환하거나 자가 발전을 이용하여 직류전원을 공급하는 직류공급장치를 뜻합니다.
 
 AC-DC converter
전력회사에서 공급하는 상용전원은 교류로서 직류를 사용하는 전자기기는 상용전원을 이용 하기위해 별도의 변환장치가 필요합니다. 저희가 생산하는 AC-DC converter는 이러한 역할을 수행하는 장치의 통칭으로 그 종류가 다양합니다. AC-DC converter의 구동에는 여러 종류의 방식들이 이용됩니다만 전력변환에서는 크게 선형제어(Linear)방식과 단속제어(Switching)방식이 이용됩니다.
 
 SMPS (Switching Mode Power Supplies)
전원공급장치의 전력제어를 하는 한 방법으로 주파수제어나 펄스폭제어를 통해 전력변환효율이 상대적으로 높은 방식입니다. Linear Converter에 비해 여러 장,단점이 있으나 최근에는 많은 기술발전으로 그 격차가 줄어들고 있어 예전보다 사용도가 크게 넓어지고 있습니다. 스위칭 방식의 최대 장점은 경제성으로써 출력용량이 커짐에 따라 비례적으로 운영비와 장치비에서 리니어방식과는 현격한 차이를 보여줍니다.

Linear Converter
Switching Converter

전력변환

낮다(50%미만)

높다(60%이상)

외형

크다

작다

응답속도

빠르다

느리다

사용부품

적다

많다

출력노이즈

작다 (수십mV미만)

크다 (출력전압의 1%)

방사노이즈

상용주파수대역

전대역에서 발생

제품신뢰도

높다

보통

제품적용

저전력에 적합(10W미만)

모든 전력대에서 경제적임


스위칭전원은 출력노이즈와 방사노이즈가 크고 상대적으로 많은 부품의 사용에 따른 신뢰도가 최대 단점이지만 저희는 최적화된 부품과 안전기준을 준수하며 엄격한 출하검사로 단점들을 줄여가고 있습니다.
 
 정전압, 정전류회로
정전압 : 출력전압을 연속적으로 감시하여 부하량에 관계없이 일정한 전압을 출력하는 회로
정전류 : 출력전류가 과도하게 흐르는 것을 막기 위해 제한하는 회로

저희가 생산하는 모든 제품은 정전압, 전류제한회로를 내장한 안정화전원으로써 사용자 부하를 보호합니다.
 
 전원장치의 효율
전원장치는 부득이하게 전력 손실이 발생하는데 입력전력과 출력전력을 대비하여 전원 장치의 변환효율을 얻을 수 있습니다. 이때 발생한 손실은 대부분 열로 바뀌어 나타납니다.

여기서 출력전력은 제품마다 고정되어 있고 입력전력을 얻으려면,

또한 효율은 제조업체에서 측정치를 제공합니다. SMPS의 효율과는 별개로 입력 전류치는 역률을 고려해야 하며 전단에 설치되는 개폐기등의 선정시 반영 되어야합니다. 저희 회사에서는 최저60%부터 90%대에 이르는 고효율 제품을 생산하고 있습니다.
 
 역 률
교류의 부하 또는 전원의 용량을 나타내는 단어로 피상전력S(VA)이 있는데 이는 교류전압과 전류의 위상차로 인해 유효분과 무효분이 발생합니다 이를 비율로 나타낸 것이 역률이고 쉽게 말하면 교류전력에서 실제로 일한 부분을 비율로 나타낸 것입니다. 역률은 스위칭 전원이 내부에 평활콘덴서나 입력 필터를 사용하기 때문에 필연적으로 발생하며 보통 그 값은 0.5~0.7정도이다.

단상피상전력S(VA) = V×I
3상 피상전력S(VA) = V×I
유효전력(W )= V×I×COSθ

※ COSθ값이 1인 경우 역률은 최대치가 된다.

저항성부하(R)는 전압과 전류가 동위상으로 COSθ값이 1이되며 유도성부하(L)는 전류가 느리며 용량성부하(C)에서는 전류가 빨라 COSθ값이 0이됩니다. 값이 0인 경우 아무리 부하가 늘어도 유효전력은 발생하지 않습니다. 허나 이것은 학문적인 수식일뿐 실제 사용부하는 R,L,C성분이 혼합된 경우가 일반적이며 COSθ값은 0 < COSθ > 1 사이에서 결정됩니다. 여기서 역률이 0.5라 하면 피상전력에 대한 실사용전력이 절반이라는 뜻이며 나머지 절반은 다시 공급자에게 돌아가게 됩니다. 이 과정에서 전송손실이 발생하며 전송설비 또한 실제 사용량보다 크게 설계해야하는 부담이 발생합니다. 이는 사회적 손실로써 그 손실을 줄이기 위한 규제가 생기기 시작하여 일부에서 시행되고 있습니다.
 
 PFC (Power Factor Correction)
역률보정회로라고 부르며 역률에 의한 전송손실을 줄이기 위해 전압과 전류의 위상차를 줄이는 회로입니다. 개선된 역률은 0.9~0.99까지 올라갑니다. 간단한 방법으로는 입력단에 쵸크코일을 넣는 방법이 있으나 보다 효율적인 PWM(펄스폭제어)을 이용해 입력전압에 따라 duty비를 가변시켜 역률을 개선시키는 방법을 이용합니다. 하지만 소비자는 이를 위해 더 비싼 비용을 지불 해야하며 PFC회로 자체도 추가적인 효율저하가 발생하므로 무엇이 더 이로운가는 아직도 갑론을박입니다.
 
 절연형과 비절연형
전원장치에서는 고주파 트랜스포머의 유무에 따라서 절연형과 비절연형으로 나누는데 이는 입력원(1차측)과 출력원(2차측)이 전기적으로 가지게 되는 특징이며 구동방식과도 연관이 있습니다. 특히 비절연형은 과도동작이나 전기적 파손시 부하나 다른기기에 영향을 주기도합니다. 하지만 상대적으로 높은 효율과 적은 부품수로 저전력이나 낮은 단가를 원하는 부분에 주로 이용되며 절연형은 1,2차간 회로를 분리함으로써 보다 안전한 사용을 확보할 수 있습니다.

비절연형 : 1차전원이 스위칭소자 → 인덕터 → 환류다이오드를 통해 2차출력을 하고 GND는 직결상태 이므로 전기적으로 통전상태이다. (BUCK방식, BOOST방식, BUCK BOOST방식, CUK방식)
절연형 : 1차와 2차가 트랜스포머와 광전소자등을 통한 전기절연이 이루어져 수백㏁ 이상의 저항값 을 가지고 있어 절연상태이다. (RCC방식, FLYBACK방식, FORWARD방식, HALF BRIDGE방식, FULL BRIDGE방식)

비절연형은 직류입력이나 저전압입력에 유리하며 스위칭소자의 파손시 1차전압이 2차측에 넘어갈 우려가 있어 안전상 교류상용전원에 쓰기에는 부적절하며 당사의 모든 제품은 절연형 SMPS로 소비자와 제품의 안전을 우선 합니다.
 
 제품수명
전원장치의 수명은 일반적으로 FAN(20.000시간)과 전해콘덴서(2000시간)가 결정하게 됩니다. 특히 전해콘덴서는 사용온도에 따라 큰 차이가 납니다. 저희는 전원장치 전용 저임피던스 105℃콘덴서를 사용하며 사용온도 70℃를 기준으로 약 2.5년을 수명으로 간주하며 운영조건에 따라서 기대수명을 10년으로 추정하고 있습니다.