[세미나?] 3. LM2575의 Diode, Inductor, Capacitor 선정방법.

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  LM2575 스펙에 헤드라인처럼 간략하게 설명하였다.
 

1-A SIMPLE STEP-DOWN SWITCHING VOLTAGE REGULATOR

  첫째로 Regulator라는 것은,
외부의 변화(입력전압의 변동, 온도, 걸리는 Load의 변동)에 상관없이 똑같은 전압과 전류를 공급하는 장치를 말한다. 
그것은 Linear방식과 Switching 방식이 있다.

Linear방식은 Output Voltage 이상으로는 열로 소모해서 맞추는 방법이고,
Switching방식은 필요한 Voltage만큼만 쓰게되고 나머지는 차단하는 방법이다.

교육의 목적에 따라 실제 사용되는 것에 대한 고찰이므로 간단한 예로 설명하고 넘어간다.

수조 안에 히터가 있다. 이 수조는 적정한 온도를 유지해야 하는데, 이 때 온도를 제어하려면 어떻게 해야할까?

1. 중간에 저항을 달아서 전류를 제어하는 방법과  (Linear)
2. 히터를 ON/OFF해서 제어하는 방법이 있다. (Switching)

 1번 방법은 Linear한 제어가 가능하겠지만 저항에서 불필요한 저항이 발생한다.
 이와 달리 2번 방법은 열손실을 없겠지만, ON/OFF하는 순간 약간의 충격과 같은 것이 있다.

 그림을 보면 이해하기 쉬울 것이다.

Linear

Switching

 


  둘째로 Step-down은 Output-Voltage가 Input-Voltage보다 낮게나오는 것을 Step-down이라고 한다.

  종합해보면 1-A SIMPLE STEP-DOWN SWITCHING VOLTAGE REGULATOR가 어떤 것인지 알 수 있다. 
이상으로 기초 내용을 알아보았고, 이 LM2575 라는 것을 이용하여 트레이서에 사용한다.
  로봇에서 전원부를 보면 Diode, Capacitor, Inductor와 함께 구성되어 있는데, 왜 이렇게 구성하는 지 알아본다.

  Diode를 선정하기 위하여, LM2575의 Switching Frequency가 52kHz임을 확인한다.
  Switching speed가 빠르고 forward voltage drops가 적은 Schottky diode를 이용한다.
  우리는 1N5819를 쓰고 있다. (자세한 건 다음시간에 나온다.)

  Inductor를 선정하는 법에는 스펙에서 아주 상냥하게 그래프로 알기 쉽게 알려주고 있다.

  위의 그래프에 따르면, MAX Input Voltage가 50V, MAX Load Current 가 1A이므로 L330라 적혀있는 면적에 들어가 있다.
( 참고로 우리는 330uH을 쓰고 있다.)

  Capacitor는 두 개를 쓰고 있다. Input Capacitor와 Output Capacitor.
  Input Capacitor는 안정성의 목적으로 bypass capacitor로 쓰인다. 스펙에서는 (electrolytic, CIN ³ 47 uF)라고 나와있고 Test Circuit에는 100uF를 썼다. 임피던스와 noise의 관계에서 noise는 임피던스가 작은 쪽으로 흘러가게되고, 임피던스는 주파수가 높을수록 Capacitance가 클수록 작아지므로 100uF보다 큰 용량을 써도 상관 없다.
  Output Capacitor는 단순히 100uF과 470uF사이에서 적당히 잡아서 쓰라고 하고 있지만, Adj version에서의 식을 이용해서 구해본다.

  Vout은 5V라 하고, Vin은 50V고, L은 330uH를 대입해보면 236uF가 나온다. ripple voltage를 생각해서 330uF쓰면 된다.
  
  이상 이제 전원부에 구성을 왜 그렇게 했는지 알 수 있다.


  참고출저 http://www.interq.or.jp/japan/se-inoue/e_ckt22.htm#1

추가로, 전원부 회로에서 인덕터의 역할은 전류의 평활이다.