ACDC 전원 공급 장치 기술, 응용 분야 및 미래 동향

전력 공급이 없는 세상을 상상해보세요. 우리의 스마트폰, 컴퓨터, 심지어 전기차도 작동을 멈추고, 현대 문명을 멈출 것입니다.이 소박한 전자 부품은 우리의 디지털 존재에 필요한 중요한 인프라입니다.이 문서에서는 AC/DC 전력 변환 시스템의 작동 원칙, 기술 진화 및 미래 경향을 검토합니다.

전원 공급 장치 (power supply) 는 들어오는 전류 (일반적으로 전력망에서 나오는 전류) 를 연결된 장비가 필요로 하는 정확한 전압 및 전류 값으로 변환하는 전기 장치이다.그 주요 기능은 안정적인, 입력 전압 변동 및 다른 외부 장애를 보상하는 동시에 단일 또는 복수의 부하에 제어 된 전력.

전원 공급 장치는 두 가지 주요 구성으로 존재합니다: 외부 장치 (랩톱 충전기와 같이) 및 내부 모듈 (데스크톱 컴퓨터에서 발견됩니다).그들은 또한 규제 (입수 변동에도 불구하고 일정한 출력을 유지) 및 규제되지 않은 유형 (출력이 입력 변화에 따라 변동) 으로 나뉘어 있습니다..

직류 (DC) 는 일반적으로 배터리, 태양전지 또는 AC/DC 변환기에 의해 생성되는 한 방향으로 지속적으로 흐른다. 대부분의 전자 장치는 DC 전력으로 작동한다.교류 (AC) 는 주기적으로 방향 을 역전 하고 전력 전달 네트워크 의 척추 를 형성 한다.

가정은 AC 전력을 받지만 장치는 DC를 필요로 하기 때문에 변환이 필수적입니다. AC/DC 전력 공급은 그리드 전압을 장치와 호환되는 DC 전원으로 변환함으로써 이 격차를 극복합니다.

• 피크 전압/전류:최대 파형 진폭
• 주파수:1초에 완료된 사이클 (헤르츠로 측정)
• 루트 평균 제곱 (RMS):효과적 전압/전류 값 (순수한 시노 파도에 Vpeak/√2)
• 단계:파동형 사이의 각차 (세 단계 시스템에서 중요한)

변압 전력은 변환 효율성으로 인해 전송 네트워크를 지배합니다. 발전 시설은 일반적으로 40kV 전기를 생산합니다.손실을 최소화하기 위해 장거리 전송에 150-800kV까지 증가했습니다.지역 변압 기구들은 소비자용으로 120V 또는 240V로 최종 변환하기 전에 이것을 4-35kV로 줄입니다.

이 전압 변환 사슬은 동전 시스템에서는 실용적이지 않은 것으로 밝혀졌습니다. 왜냐하면 기존 트랜스포머는 전류 전력에 독점적인 현상인 교류 자기장에 의존하기 때문입니다.

전통적인 선형 AC/DC 변환기는 수정 및 필터링 전에 입력 전압을 줄이기 위해 변환기를 사용합니다. 신뢰할 수 있지만 이러한 설계는 상당한 한계에 직면합니다.

• 부피가 큰 저주파 트랜스포머
• 열 분산으로 인한 비효율적 전압 조절
• 고전력 애플리케이션에 제한된 확장성

현대 스위칭 전원 공급 장치는 고주파 작동 (일반적으로 50kHz-1MHz) 을 통해 변환 기술을 혁신했습니다. 이러한 시스템은:

1. 직접 AC 입력을 수정하고 필터링
2. 고주파 펄스로 DC를 쪼개라
3. 콤팩트 고주파 트랜스포머를 사용하여 전압을 변환
4. 출력을 다시 수정하고 필터링

주거 지역은 일반적으로 단일 단계 전력을 사용합니다 (한 개의 라이브 전도기 + 중성), 산업 응용 프로그램은 3 단계 시스템을 사용합니다 (120 ° 단계 분리를 가진 3 개의 전도기).3단계 구성은 우수한 전력 전송 효율과 안정성을 제공합니다, 무거운 산업 부하와 EV의 빠른 충전 (120kW+ 대 7kW 단일 단계).

전 세계 전압 표준은 크게 다릅니다.

현대적 응용 프로그램은 점점 더 컴팩트하고 효율적인 전원 공급 장치가 변수 부하에서도 성능을 유지할 수 있습니다. 스위치 변환기가 현재 디자인을 지배하는 동안,현재 진행 중인 연구는:

• 더 높은 효율을 위한 광대역 반도체 (SiC/GaN)
• 첨단 디지털 제어 시스템
• 더 큰 크기를 줄이기 위한 통합 자석
• 범용 입력 전압 호환성

이 기술 발전은 전력 밀도와 변환 효율의 경계를 계속 밀어내고 새로운 세대의 전자 장치와 에너지 시스템을 가능하게합니다.