Voltage Doubler II

조회 수: 2923, 2015-08-21 23:27:27(2012-12-01)

 

 

입력 AC 전압에 2개의 반파 정류회로(D1/C1, D2/C2)가 직열로 연결돼서 DC 전압을 만드러 줍니다. 이 DC 전압은 무 부하시는 입력전압의 Peak to Peak 값 Ei x 1.414 x 2 가 되어Ei 가 130VAC 면 368VDC 가 됍니다.

C1, C2 가 충분히 충전 안된 상태에서 Load 가 걸리면 상황은 확 달라집니다. Circuit Impedance와 Load 크기에 따라서 전압강하가 크게 생깁니다. 반 이상 감소 할수도 있습니다. 동작 원리를 모르고 보면 전압이 제멋대로 내려가는것 같습니다. 이런 회로는 못쓴다는 결론이 납니다.

처음 AC 가 “ON”이 돼면 첫 충전 전류는 Capacitor 양단 전압이“0”여서 short 와 같은 상태에서 시작합니다. 큰 In rush Surge 전류가 흐릅니다. AC Power 공급 용량이 작으면 집안 전기가 껍벅 합니다. 저는 이 Surge Current 를 SMPS에서 제가 고안한 회로를 정착해서 해결 했는데 이 회로를 다른 큰 회사가 Copy 해서 한때 분쟁이 있었던 기역이 납니다.

이 Surge current 통로에 있는 부품들의 Stress 감쇄용 Surge suppressor 를 삽입 합니다. 위 회로 에서 Rt 가 이 역활을 합니다.

C1, C2의 값은 충분히 충전 돼서 Load 에서 Power를 빼써도 전압 강하가 거의 안 생기도록 합니다. 여기서

6LR8 Amp 에서 C1,C2=400uF가 적절한 것 같습니다.

Rt = 20 ohm 일때 65 ohm/800uF 의 RC 일단 Filter 로 만족할 만한 결과 가 나왔습니다.

C1, C2는 여기에 흐르는 충전 전류가 고 전류 Pulse(i)여서 내부 저항 (ESR)에 의해서 ixixR = W 의 열이 발생 합니다. 이 Pluse 전류를 Capacitor 규격표에서는 Ripple Current 라고 합니다. Ripple Current 허용치가 큰 Capacitor를 찾아야 합니다. SMPS 개발초기에는 Ripple 규정도 없고 그저 용량하고 전압만 보고 Capacitor 선택을 했습니다

Rt 는 Hum 이 안들리는 상태에서 필요한 B 전압을 유지 하면서 가능한 한 큰 저항으로 정합니다(20-40ohm). Inductor 를 쓰면 더 좋지만 약간의 열을 감안하고 Power Resistor를 사용합니다.

D1, D2 에는 Peak 전압 이 걸립니다. 한쪽 Rectifier의 Leakage Current 가 커지는 상황까지 고려 한다면 Reverse voltage 허용치를 600V 로 잡고 전류도 잠간이지만 Surge Current가 (Rt 가 작으면) 상당히 클수가 있어서 6A 정도로 잡는 것이 좋습니다.

Rectifier의 Trr (Reverse recovery time)은 문제가 안되기 때문에 High Speed Rectifier 는 필요 없습니다만 Ripple current에 고차의 고조파가 포함되여 있어서 사용해도 좋습니다.

 

위의 그림에서 C1, C2는 Standard 규격인 200V 로 하는것이 여유도 있고 좋겠습니다.

여기 Doubler 전원이 좋은 예 입니다.
모든 부품이 제 구실을 해야하고 그 규격/동작도 종합적으로 조정이 돼야 합니다. 서로 Compromise 해서 설계자가 최종 설계치를 정합니다. 설계 잘됀것도 있고 못됀것도 있습니다. 신 제품에서는 설계가 나뿌면 회사가 망할수도 있습니다.

Trans 용량 사용부품 성능 이 제각각 이고 - 특히 전원회로 에서는 입력 Sine 파의 Distortion이 심할수가 있습니다.
"피크 실효 평균" 이런 수치 파형 모양도 모르는데 설명은 의미가 없습니다. 

Voltage Doubler 는 아주 간단한 회로지만 공부할 것이 많습니다. 
모든 구성 부품의 동작 파형 부터 공부하십시요.   각 부품 전압 전류 파형에 많은 "답"이 있습니다. 
동작 파형을 올려 주십시요. 파형을보고 질문 답변 드리겠습니다.

그때 까지  기다려 주십시요.