레귤레이터란?

 

 

레귤레이터란?

 

 

레귤레이터의 개념 정의

- 일정한 전압을 출력해주는 IC, 흔들리는 전압을 정전압화시켜 일정한 출력전압을 출력합니다.

- 일반적으로 입력전압을 낮추어서 원하는 전압을 얻는데 사용합니다.

- 회로의 안정적인 동작을 보장하고, 민감한 전자 부품을 전압 변동으로부터 보호합니다.

리니어 레귤레이터

 

1. 리니어 레귤레이터 (Linear Regulator)

- 3단자 레귤레이터 또는 Dropper등으로 불립니다.

기본적으로 입력, 출력, GND핀으로 구성되며, 출력이 가변일 경우 출력전압의 귀환이 필요하므로 피드백 핀이 추가됩니다.

- 직접적으로 전압을 떨어뜨리는 방식이며, 입력전원을 낮추는 방식만 가능합니다.

- 전압변환 과정에서 열이 많이 발생하여, 방열판을 사용합니다.

이러한 열로 전력효율이 낮은 단점이 있지만, 구성회로가 간단하고 안정성도 높아 많이 사용합니다.

 

2. 리니어 레귤레이터 동작

- 연속적으로 출력전압으로부터 기준전압과 귀환전압을 비교하여 안정화하기 때문에 출력을 안정시킬 수 있습니다.

용량은 각 레귤레이터의 데이터시트를 참조합니다.

- 리니어 레귤레이터는 피드백 제어시스템이기 때문에 입력과 출력에 반드시 권장하는 커패시터를 달아줘야 합니다.

- 레귤레이터마다 출력 공식이 다르기 때문에 데이터시트를 참조하여 저항을 선정합니다.

 

3. 리니어 레귤레이터 공식

효율 : η = (Vout​/Vin​​)×100%,  발열량 : P = (Vin​ − Vout​)×Iout​​

 

 

LDO 레귤레이터

레귤레이터란?

- LDO 레귤레이터는 Low Dropout Regulator의 약자로 입력 전압과 출력 전압 간의 차이가 작은 상황에서도

안정적인 전압을 유지할 수 있는 선형 전압 레귤레이터입니다.

- LDO 레귤레이터 역시 리니어 레귤레이터에 속합니다. 특징으로 낮은 입출력의 전위차에도 동작할 수 있습니다.

- 낮은 전위차에서도 동작함으로 에너지 손실이 적어 발열등을 억제하는 설계가 가능합니다.

 

스위칭 레귤레이터

레귤레이터란?

1. 스위칭 레귤레이터

- 스위치 소자의 ON/OFF 반복을 통해 원하는 출력전압을 만들어내는 소자입니다.

- 리니어와 다르게 강압과 승압이 모두 가능합니다. 핀이 많으며, 이에 따라 회로도 복잡합니다.

- 핀이 많고, 회로도가 복잡하며, 노이즈가 많습니다.

- 스위칭에 의해 제어하기 때문에 전력손실이 적고 효율이 높습니다.

 

2. 스위칭 레귤레이터 동작원리

- 설정전압이 될때까지 스위치 소자를 ON하여 전력을 공급합니다.

설정 전압이 되면, 스위치 소자를 OFF하여 입력전력을 소비하지 않습니다. 이 동작을 고속 반복하여 출력전압을 제어합니다.

- ON/OFF제어는 듀티 사이클로 인해 전력이 평균화 됩니다.

 

3. 스위칭 레귤레이터 예시

PWM 동작으로 설명하자면, S1=ON / S2=OFF일 때 VIN을 공급하는 시간을 25%, S1=OFF / S2=ON일 때 0V (GND) 상태를 75% 펄스 주기로 하여, 그 펄스를 평균화하면 25%의 DC가 됩니다. VIN이 10V일 경우, Vo는 25%인 2.5V가 됩니다.

 

 

 

레귤레이터 비교

 

구분	리니어 레귤레이터	스위칭 레귤레이터
효율	낮음(50~80%)	높음(80~95%)
발열	많음	적음
회로복잡도	간단	복잡
노이즈	적음	많음

 

---

 

 

 

 

TEL (062-226-1777, 010-9891-7244), E-mail (ipmes@ipmes.co.kr)

임베디드 시스템 | PCB 설계 제작 | 펌웨어 개발 | 신호처리 | 응용프로그램