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전원용 페라이트 재료의 개발동향

전문가 제언: ○ 전자기기의 전력을 변환시키는 회로방식은 리니어 레귤레이터(linear regulator)와 스위칭 레귤레이터(swtching regulator)로 나눈다. 이 중 리니어 방식은 회로구성이 비교적 간단하나 전압변환 효율이 50% 수준으로 비교적 나쁘다. 반면에 스위칭 방식은 회로구성이 복잡하지만 변환효율이 85% 이상으로 높다. 또 리니어 방식에 비해서 형상이 작으면서 가볍다.

○ 가정용 전자기기나 정보통신기기 등에 내장되는 전원회로는 대부분 스위칭 레귤레이터 방식이다. 이것을 보통 SMPS(Switching Mode Power Supply)라고 부른다. DC-DC 컨버터는 SMPS의 일종이고, 입력되는 직류전압을 승압 또는 감압하여 다른 직류전압으로 출력시키는 장치이다. 이것은 반도체 칩 외에 메인 트랜스포머(main transformer), 커패시터, 저항, 초크코일 등의 수동부품으로 구성된다. 이 중에서 메인 트랜스포머와 초크코일은 페라이트 코어를 이용하여 만든다.

○ 메인 트랜스는 파워 트랜스(power transformer)라고 부르기도 하며, 주로 MnZn계 페라이트를 자심재료로 이용한다. 파워 트랜스는 작동 중에 전기에너지의 일부가 열로 바뀌면서 발열하는 현상이 생긴다. 이것은 트랜스의 고유 특성 중 하나인 전력손실(power loss)이 높기 때문이다. 이 전력손실을 줄이려면 트랜스의 자심으로 사용하는 페라이트의 코어 로스를 낮추는 것이 매우 중요하다. 코어 로스를 낮추려면 재료의 고유저항을 높이는 것이 가장 효과적이다.

○ MnZn 페라이트 재료의 고유저항을 높이려면 소결체가 가급적 작은 결정입경이 균일하게 형성되도록 만들어야 한다. 이 기술은 페라이트 조성, 원료 분말의 입경, 첨가물의 종류, 소결온도, 소결밀도, 소결 중의 산소 농도 등, 다양한 공정 제어에 의해서 미세구조를 형성시키는 것이다. 일본의 TDK나 한국의 삼화전자공업(주) 등 세계적인 페라이트 제조사는 경쟁적으로 전원용 MnZn 페라이트의 자심손실을 낮추기 위한 노력을 멈추지 않고 있다.

저자: Katsushi Yasuhara
자료유형: 학술정보