Ch. 17 Voltage Regulators

Ch. 17 Voltage Regulators

Yun SeopYuBasic Switching Regulators

전압 반전형 (Voltage-Inverter): 벅-부스트 컨버터(buck-boost converter)

출력전압이 입력전압의 극성과 반대로 출력


반전형 스위칭 전압조정기 동작 #1

Q1 ON 초기에 인덕터 양단에 VL =VIN – VINCE(sat) 전압 유도자장에 에너지 축적 다이오드 OFF 캐패시터 C는 충전되지 않음(단, Q1 OFF될 때까지 인덕터 전압은 초기 최대값에서 감소)



Q1 OFF 인덕터 자계 감소하며 인덕터 양단 전압 극성반전 다이오드 ON 캐패시터 C는 충전 (극성 -)



-VOUT 감소하려고 하면 VFB 감소하려고 함 연산증폭기 입력V+(=VFB) - V-(=VZ) 감소 VPWM 펄스 폭 감소 VL 감소량 감소 : C충전량 증가 -VOUT 감소에 대한 보상으로 증가



-VOUT 증가하려고 하면 VFB 증가하려고 함 연산증폭기 입력V+(=VFB) - V-(=VZ) 증가 VPWM 펄스 폭 증가 VL 감소량 증가 : C 충전량 감소 -VOUT 증가에 대한 보상으로 감소

Yun SeopYuIntegrated Circuit Voltage Regulator

집적회로 전압조정기 (Integrated Circuit voltage Regulator)

선형 및 스위칭 전압조정기는 집적회로(integrated-circuit: IC) 형태로 이용


고정된 양(+)의 선형 전압조정기 (Fixed positive linear voltage regulator)

78XX 계열: 고정된 양(+)의 출력을 제공하는 3단자 IC


고정된 음(-)의 선형 전압조정기 (Fixed negative linear voltage regulator)

79XX 계열: 고정된 음(-)의 출력을 제공하는 3단자 IC


조정 가능한 양(+)의 선형 전압조정기 (Adjustable positive linear voltage regulator)

LM317: 조정 가능한 양(+)의 출력전압을 제공하는 3단자 전압조정기 예

R1과 R2: 출력전압 조정

VOUT: 1.2 ~ 37 V 변화 가능

부하전류: 1.5A 이상 가능


조정 가능한 양(+)의 선형 전압조정기 동작VREF: 일정한 기준 전압 1.25V 유지

IADJ : 조정 단자에 흐르는 일정한 전류 50 μA

IREF: R2 값에 관계없이 R1에 흐르는 일정한 전류


예제 17-6: IADJ=50 μA 가정할 때, 전압조정기의 최소 및 죄대 출력전압?

IADJ


조정 가능한 음(-)의 선형 전압조정기 (Adjustable negativelinear voltage regulator)

LM337: 조정 가능한 음(-)의 출력전압을 제공하는 3단자 전압조정기 예

R1과 R2: 출력전압 조정

VOUT: -1.2 ~ -37 V 변화 가능


스위칭 전압조정기승압용 ADP1612/ADP1613

PWM으로 동작(주파수: 650 kHz 혹은 1.3 MHZ)

94%이상의 고효율

<효율 대 전류 특성 그래프>


스위칭 전압조정기강압용 ADP2300/ADP2301

ADP2300: 스위칭 동작주파수 700 kHz

ADP2301: 스위칭동작주파수 1.4 MHZ)

88~91%의 일정 효율(전류 0.2 A이상에서)

입력전압: 3 ~ 20V 출력전압: 입력전압의 0.8 ~ 0.85배

<효율 대 전류 특성 그래프>

Yun SeopYuIntegrated Circuit Voltage Regulator Configuration

외부 통과 트랜지스터(External pass transistor)외부 통과 트랜지스터: 소비전력 증가

예) 78XX 계열


예제 17-7: 최대 전류 700mA Rext?


예제 17-8: 7824 전압조정기에 외부트랜지스터의 최소정격전력?

입력전압 = 30V, 부하저항: 10Ω, 최대전류 700mA

안정성 여유분을 고려하면 15W 이상 선택


전류제한(Current limiting)전류제한: 과잉전류로부터 보호

예) 78XX 계열


전류제한(Current limiting)전류제한: 과잉전류로부터 보호

예) 78XX 계열


전류조정기(Current regulator)전류조정기: 가변하는 부하에 일정한 전류를 공급할 필요가 있는응용분야의 경우에 전류원

R1: 전류 조절 저항

VOUT : 일정한 전압 제공

IG: 접지 단자 전류(출력전류에 비해 무시가능)


예제 17-9: 1 ~ 10Ω 조정 가능한 가변 부하에 IL = 0.5 A의일정 전류 공급하는 7805 전장조정기의 R1?

IG: 무시

Yun SeopYuApplication activity: Variable DC Power Supply

Variable output power supply

출력전압 Vout : +9 ~ +30 V (variable)

최대 부하 전류 IL(max) : 250mA


Variable output power supply

LM7809


시뮬레이션

Yun SeopYu

58

Homework

All Examples

Selected Problems(P.886-889):7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,21,22,25,26

Yun SeopYu

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