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디지털회로 전원의 고장분석

전문가 제언: ○ 본고에서는 디지털회로 전원에서 많이 발생하는 발열, 전압오차, 발진 현상 등에 대한 대표적인 사례를 모아 그 원인 파악 및 대책에 대해 시리즈 레귤레이터와 스위칭 레귤레이터로 나누어 고찰했다.

○ 시리즈 레귤레이터에서는 입출력 전압 차이 최소화, 출력전류 및 전압설정용 저항값의 최적화, 패키지 및 기판 방열패턴의 사이즈 확보, 출력 과부하 및 단락보호 회로 설계 등에 유의해야 한다. 스위칭 레귤레이터에서는 인덕터의 과포화 방지, 스위칭 소자의 적절한 선정 및 구동 능력 향상, 다이오드의 순방향 포화전압 저감, 듀티비에 대한 마진 부여, 배선저항 감소, 적절한 보호회로 설계 등을 통하여 발열방지에 의한 효율 향상과 전압 오차를 제거해야 한다.

○ 세라믹 콘덴서의 작은 등가직렬저항 보상, 레귤레이터 IC와 콘덴서의 근거리 배치, 온도에 대하여 정전용량 변화가 작은 B특성을 갖는 세라믹 콘덴서의 사용, 제어 IC에 설치된 위상보상 설정 단자에서의 회로정수 조정 등을 통해 전원회로의 발진을 방지할 필요가 있다.

○ 미래의 전원은 기존전력계통과 태양광, 풍력발전 등 분산전원의 연계가 급증하고 디지털 부하가 확대되면서 높은 신뢰도와 안정성이 있는 고품질의 전원을 요구하고 있다. 이에 따라 미국과 EU 등을 중심으로 전 세계적으로 분산전원을 통합하고 정보통신과 전력전자 기술을 연계한 통합운영, 고장 예측, 계통운영 최적화, 자동복구 등의 지능형 첨단배전망을 구현하는 연구개발 프로젝트가 활발하게 진행되고 있다.

○ 효율이 높고 전력소모가 작고 친환경적이며 다양한 분야로 응용할 수 있다는 장점 때문에 그 수요가 확산되고 있는 디지털회로 전원 관련 산업은 국내에서도 녹색경제정책 및 에너지절약이라는 도입 필요성과 함께 급격한 성장이 기대되고 있다. 또한 DC전원에 포함되는 노이즈를 제거할 때 인덕터를 직렬로, 주파수 특성이 좋은 세라믹이나 탄탈 등을 병렬로 연결하며 스위칭 레귤레이터회로나 모터 등에서 프리휠링(Freewheeling) 다이오드를 사용하여 효율을 높일 필요가 있다.

저자: Madoka Takagi
자료유형: 학술정보