SMPS(Switching Mode Power Supply)란?

[김진호 베드로(새벽샛별)]

SMPS란?

2012.02.11. 14:35

SMPS(Switching Mode Power Supply)는 대부분의 전자통신기기에 폭넓게 이용되고 있는 직류안정화 전원공급 장치입니다.

직류안정화란? 정전압회로 등을 통해 깨끗하고, 안정된 직류를 공급해주는 장치를 말합니다.

스위칭주파수란? 전류나 전압을 쪼개어 스위칭 소자를 이용하여 이루어지는데 이때 주기적으로 빠르게 On/Off 해서 필터에 인가되는 전압이 나오다 안 나오다 하는 펄스가 되도록 하는 것입니다. On시간이 길면 출력되는 DC전압이 높아지는 것이고 반대로 On 시간이 짧아지면 출력되는 DC전압이 낮아집니다. 이때에 스위칭 하는 주파수를 스위칭주파수라 합니다. 반도체소자의 스위칭특성을 이용하여 전력의 흐름을 제어함으로써 고효율, 소형 및 경량화에 장점이 있습니다.

SMPS는 스위칭주파수를 높여 커패시터나 인덕터와 같은 에너지축적용 소자를 소형화함으로써 소형/경량화를 이룰 수 있습니다. 이를 위해서는 스위칭 손실과 인덕터 손실 등 전력손실을 최소화하면서 고속의 스위칭이 가능한 반도체소자의 개발이 필요합니다. 또한, SMPS설계 및 사용 시에는 스위칭 시 발생하는 열로 인해 전원회로 자체의 성능이 저하되는 Thermal DeRating과 스위칭 시 발생하는 Surge 및 Noise 문제도 고려하여야 합니다.

AC-DC→스위칭→트랜스 권수에 따라서 승압/강압→정류→필터→DC전압

DC-DC→DC전압으로 승압 혹은 강압하는 SMPS(Switching Mode Power Supply)

보통 스위칭하는 소자는 FET를 많이 사용하는데 용량이 클수록 IGBT를 많이 사용합니다. IGBT의 입력 특성은 FET와 같고 출력은 TR특성과 같은 FET와 TR의 장점만을 사용하는 대용량 소자이며 AC-DC, DC-DC에도 많이 사용되고 있습니다.

SMPS 장점 : 스위칭주파수를 높여 효율을 극대화 하고 소형, 경량으로 대용량의 파워서플라이를 만들 수 있으며 효율이 높고 소형경량이며 입력전압 범위가 큽니다.

SMPS 단점 : 설계 또는 제품마다 차이는 있지만 스위칭에 따른 노이즈 발생이 있습니다. 또한 On/Off를 반복하는 관계로 정밀한 기기나 잡음에 영향을 많이 받는 제품에서는 피해야 할 듯합니다.

SMPS란.hwp