DC-DC｜기초편
리니어 레귤레이터의 동작 원리
2018.03.30
키 포인트
・에러 앰프를 사용한 귀환 루프 제어로 리니어 레귤레이터의 출력을 안정화한다.
그림 1 : 일반적인 리니어 레귤레이터
리니어 레귤레이터는 기본적으로 입력, 출력, GND 핀으로 구성되어 있으며, 출력이 가변인 경우 출력전압을 귀환시키기 위한 귀환 (피드백) 핀이 추가됩니다. (그림 1 참조)
그림 2는 리니어 레귤레이터의 내부 회로의 개요입니다. 기본적으로 에러 앰프 (오차 검출용 OP Amp), 기준전압원, 출력 트랜지스터로 구성되어 있습니다. 출력 트랜지스터는 Pch MOSFET뿐만 아니라, Nch MOSFET, 바이폴라 PNP, NPN 트랜지스터도 사용됩니다.
그림 2 : 내부 회로 개요
동작은 완전한 아날로그입니다. OP Amp를 사용한 기본적인 제어회로의 일종인 귀환 (피드백) 루프 회로입니다. 입력 및 부하가 변동하여 출력전압이 변하기 시작해도, 에러 앰프가 연속적으로 레귤레이터의 출력전압에서의 귀환 전압과 기준전압을 비교하여 차분이 제로가 되도록 파워 트랜지스터를 조정하여, VO를 일정하게 유지합니다. 이것이 귀환 루프 제어에 의한 안정화 (레귤레이션)입니다.
구체적으로는 앞서 기술한 바와 같이, 에러 앰프의 비반전 단자의 전압은 항상 VREF와 같아지려는 성질이 있으므로, R2에 흐르는 전류는 일정해집니다. R1과 R2에 흐르는 전류는 VREF ÷ R2로 구하므로, Vo는 이 때의 전류 × (R1＋R2)가 됩니다. 이는 옴의 법칙에 기초한 것으로, 하기의 식으로 나타냅니다.
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리니어 레귤레이터와 스위칭 레귤레이터의 기초
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