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벤치탑 전원공급장치 이해하기

저자: Paul Denisowski, 테스트 및 계측 장비 전문가

올바른 동작을 위해서는 DC 전원공급장치 및 기본 기능에 대한 기본적 이해가 필요합니다. 아래에서는 벤치탑 DC 전원공급장치에 대한 일반적 기술 정보를 소개하고 최신 테스트 및 계측 애플리케이션에서 전원공급장치의 가장 중요한 기능, 파라미터, 특징에 대해 설명합니다.

대부분의 전자기기는 DC(Direct Current)로 전원을 공급하기 때문에 최신 전자기기의 거의 모든 설계, 테스트, 디버깅에 DC 전원 또는 "공급장치"가 필요합니다. 설정이 불가능한 고정형 DC 전원을 사용할 수도 있지만 이러한 목적에는 일반적으로 벤치탑 또는 벤치 전원공급장치를 사용합니다.

다양한 모델과 구성의 벤치탑 DC 전원공급장치가 있으며 대부분의 전원 공급장치는 몇 가지 공통 요구사항이 있습니다.

1. 가변 고정밀 출력:

  • 최대 약 30V 전압
  • 최대 약 10A 전류

2. 고품질 벤치 전원공급장치 출력: 저노이즈 및 "리플"

3. 부하 임피던스의 급격한 변화 이후 빠른 복구 시간

4. 독립적으로 또는 결합하여 사용할 수 있는 복수의 채널

벤치탑 전원공급장치의 기본 사양

전원공급장치의 가장 기본적인 사양은 최대 출력 전압(볼트 단위), 최대 출력 전류(암페어 단위), 최대 출력(와트 단위)입니다. 이러한 사양은 일반적으로 채널별로 지정됩니다.

예를 들어 이 채널의 최대 전압은 30V, 최대 전류는 10A, 최대 출력은 160W입니다. 최대 출력은 최대 전압에 최대 전류 값을 곱한 값보다 작아야 합니다. 그러므로 채널의 최대 출력은 300W가 아닌 160W입니다.

벤치 DC 전원공급장치에서 지원하는 전압과 전류의 조합은 "경감 곡선(Derating curve)"을 이용해 표시하는 경우가 많습니다. 공급장치는 이 곡선과 같거나 미만인 전압 또는 전류의 조합(컬러 영역)을 지원합니다.

경감 곡선은 일반적으로 전원공급장치 사양 또는 매뉴얼에 표시되어 있으며 제조사 웹사이트에서도 확인할 수 있습니다.

경감 곡선(Derating curve)에 대한 자세한 내용은여기를 참조하십시오.

벤치탑 DC 전원공급장치에서 전압 및 전류 구성

벤치 전원공급장치에서는 두 가지 항목, 즉, 적절한 출력 전류 한도출력 전압을 구성합니다. 출력 전류는 부하 저항의 함수이며 출력 전력은 출력 전압에 출력 전류를 곱한 값입니다.

공급장치의 출력 전압은 일반적으로 일정하게 유지되지만 출력 전압이 동적으로 달라지거나 변동하는 경우가 있습니다. 이러한 경우는 일반적으로 Ramp, Arbitrary 시퀀스외부 소스를 사용하는 경우에 나타납니다.

Ramp 출력

이름에서 알 수 있듯이, "Ramp"는 출력 전압의 지속적 상승 또는 "증가"를 말합니다. 출력 전압은 0에서 시작한 다음 사용자 정의 증가 시간 동안 정의된 전압으로 상승하며, 그 이후 전압은 일정하게 유지됩니다.

Arbitrary 출력

0에서 정의된 값으로 선형으로 증가하는 Ramp와 달리, Arbitrary 시퀀스는 DC 전원공급장치를 이산적 전압 레벨 또는 전류 임계값 사이에서 전환합니다. 이러한 레벨에는 각각 사용자 정의값과 지속시간이 있으며 시퀀스를 여러 번 반복할 수 있습니다. 시퀀스를 전원공급장치 자체에 직접 정의할 수도 있지만 외부에서 만든 파일을 공급장치에 로드하는 경우가 많습니다.

아날로그/변조 출력

일부 공급장치에서는 외부 입력 전압을 사용해 채널 전력을 조절할 수 있습니다. 이 "아날로그" 또는 "변조" 입력은 별도의 커넥터를 사용해 공급장치로 공급합니다. 출력 전압(경우에 따라 출력 전류 한도)은 이 아날로그 입력으로 조절 또는 조정합니다. 이와 같은 방식으로 아래 사인파와 같은 "변조된" 출력 전압 파형을 만들 수 있습니다.

리드백 기능

출력 유형과 상관없이, 많은 벤치탑 전원공급장치는 전압과 전류의 두 가지 값을 표시합니다. 첫 번째 값 세트는 사용자가 입력한 값입니다. 두 번째 값 세트는 공급장치의 현재 출력에 대해 측정 또는 감지된 값입니다. 이 기능을 보통 "리드백"이라고 합니다.

정상 작동 상태에서 리드백 전압값은 구성된 값과 가까워야 합니다. 부하 저항에 따라 공급장치에서 흐르는 전류의 양이 달라지므로 전류 리드백 값은 부하 저항에 따라 달라집니다. 사용자가 입력한 "전류" 값은 상한 또는 최대값임을 기억해야 합니다. 이 값에 따라 공급장치가 일정 전류를 "강제" 출력할 수 없습니다.

리드백은 단순히 값을 표시하는 것 외에도 세 가지 영역, 즉, 원격 감지, 보호 기능, 정전압 또는 정전류 모드 결정에 사용되고 있습니다.

원격 감지

전원공급장치의 리드 케이블은 저항이 0 이상이므로 부하에 적용된 표시 전압이 감소할 수 있습니다. 대부분은 무시할 수 있는 사항이지만 부하 저항이 작거나 전류가 높은 경우에는 수치가 커질 수 있습니다.

원격 감지를 사용하면 벤치 DC 전원공급장치에서 공급 리드로 인한 전압 강하를 극복할 수 있습니다. 여기에서 원격 감지에 대해 자세히 알아보십시오.

보호 기능

보호 기능은 과도한 전압, 즉, "과전압"또는 과도한 전류, 즉, "과전류"그리고 과도한 출력, 즉, "과출력"으로부터 부하를 보호하기 위해 설계되었습니다.세 가지 기능 모두 임계값이 초과되면 공급 출력을 비활성화합니다. 보호가 활성화될 때 일부 시각적 및/또는 청각적으로 표시되는 경우가 많습니다. 대부분의 경우에는 공급 출력을 수동으로 재시작해야 합니다.

보호 기능은 일반적으로 각 채널별로 구성하고 활성화/비활성화하지만 과전류 보호가 다른 채널과 연결될 가능성도 있습니다. 즉, 한 채널의 "전자 퓨즈"가 꺼지는 경우 여기에 연결된 모든 채널이 함께 비활성화됩니다. 또한 높지만 지속시간이 짧은 돌입 전류로 인해 출력이 비활성화되는 것을 방지하기 위해 과전류 보호가 시작될 때 지연이 있을 수 있습니다.

마지막으로, 공급장치 자체는 공급장치의 내부 온도가 과열될 경우 공급장치를 끄는 과열 방지 기능이 있을 수 있습니다.

정전압 및 정전류 모드

리드백의 세 번째 주 용도는 "정전압" 및 "정전류" 모드와 관련됩니다. 부하 저항이 감소할 때 예기치 않게 극히 높은 전류가 발생할 수 있습니다. 높은 전류는 부하를 손상 또는 파괴하는 경우가 많으므로 이러한 상황이 발생하지 않도록 예방하는 것이 중요합니다.

이 문제를 방지하는 한 가지 방법은 전류가 임계값 아래로 감소하도록 전압을 줄이는 것입니다. 이 작동 모드를 "정전류 모드"라고 합니다.

정전압 및 정전류에 대한 자세한 내용은여기를 참조하십시오.

요약

  • 벤치탑 DC 전원공급장치는 대부분의 전자기기 설계, 테스트, 디버깅에서 보편적으로 사용됩니다.
  • 모든 벤치 전원공급장치의 주요 사양은 채널 수와 최대 출력 전압, 전류, 전력입니다.
  • 또한 매우 깔끔한 고품질 출력과 정밀도/정확도가 우수한 공급장치를 선택하는 것이 중요합니다.
  • 대부분의 경우 DC 전원공급장치의 출력은 일정하지만 많은 공급장치가 Ramp 및 Arbitrary 파형과 같은 가변 출력을 발생하는 방법을 지원합니다.
  • 리드백은 측정된 출력값을 표시하며 원격 감지, 다양한 보호 유형, 정전압과 정전류 모드 간 전환과 같은 기능을 구현합니다.
  • 일부 벤치탑 전원공급장치에는 직렬 및 병렬 작동, 전자 부하기로 작동하는 기능, 배터리 시뮬레이션과 같은 추가 기능이 탑재되어 있습니다.

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