전원 공급 장치 라인 및 로드 조정, 캐스케이딩 고려 사항

전원 공급 장치가 안정적인 출력을 유지하려면 입력 전압, 연결된 디바이스 또는 로드의 변화에 관계없이 지정된 출력을 유지할 수 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 라인 조정도는 입력 전압의 변화에 따라 출력 전압을 유지하는 전원 공급 장치의 능력을 나타냅니다. 이는 전원 공급 장치의 입력 소스가 불안정하거나 전원 공급 장치가 라인 조정되지 않아 큰 출력 스윙을 유발할 수 있는 상황에서 특히 중요합니다.

DC 전원 공급 장치는 AC 입력 전원을 원하는 DC 출력 레벨로 변환합니다. 일부 DC 전원 공급 장치에서는 원하는 출력 레벨을 얻기 위해 보조 전원 공급 장치의 추가 전원이 필요합니다. 라인 조정도는 보조 전원 공급 장치를 필요로 하는 전원 공급 장치에서는 흔히 명시되지만 다른 경우에는 아닙니다. 따라서 어떤 전원 공급 장치에 라인 조정도 스펙이 공개되어 있지 않더라도 놀라지 마십시오.

라인 조정도는 입력 전압에 대한 전원 공급 장치의 안정성과 관련이 있습니다. 로드 조정도는 전원 공급 장치가 로드의 변화에도 일정한 출력 레벨을 유지하는 능력입니다. 예를 들어, 10W 전원 공급 장치가 정전압 모드에서 10V를 출력하도록 설정된 경우, 출력 전류가 1mA든지, 1A든지 10V를 유지해야 합니다. 로드 조정도는 전원 공급 장치의 전체 출력 기능에서 출력이 얼마나 변할 것으로 예상되는지 측정한 것입니다. 또는 정전류 모드에서 부하 조정도는 전압 강하의 변화에 대한 출력 전류의 변화량을 나타냅니다.

앞서 언급한 바와 같이, 다양한 로드 조건이 프로그램 가능 DC 전원 공급 장치가 예상대로 작동할지 여부에 영향을 미칠 수 있습니다. 용량성, 유도성 및 역전류 로드에 전원을 공급할 때는 주의해야 합니다. 부적절하게 사용하면 출력 신호에서 링잉이 발생하거나 전원 공급 장치가 손상될 수 있습니다. 전원 공급 장치 신호의 링잉은 전원 공급 장치가 전류의 급격한 변화로 인한 과도 상태에서 복구를 시도할 때 출력 전압이 원치 않게 진동하는 것입니다. 링잉은 시스템의 안정화 능력에 영향을 미치며, 이는 측정 시간을 증가시키며, 진동 피크가 충분히 높은 경우 심지어 연결된 회로를 손상시킬 수도 있습니다. 아래에서 다양한 로드 조건에 대한 일반적 지침을 찾을 수 있습니다. 그러나 확실하지 않은 경우, 자세한 내용은 전원 공급 장치 설명서를 참조하십시오.

^{그림 1. 과도 응답은 불안정하거나 너무 느린 경우 측정 시간과 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다.}

용량성 로드

일반적으로 전원 공급 장치는 용량성 로드를 구동할 때 안정적인 상태를 유지하지만, 특정 로드는 디바이스의 과도 응답 상태에서 링잉이 발생시킬 수 있습니다. 전원 공급 장치의 슬루율은 시간에 따른 출력 전압의 최대 변화율이며, 이는 과도 응답과 직접적으로 연관됩니다. 전원 공급 장치를 사용하여 커패시터를 구동하는 경우, 슬루율은 아래와 같이 출력 전류 한계값을 총 로드 커패시턴스로 나눈 값으로 제한됩니다.

슬루율 공식을 사용하면, 로드 커패시턴스가 클수록 출력 전압의 변화가 느려진다는 것을 알 수 있습니다. 과도 응답이 너무 느린 경우 정확한 측정을 수행하기 전에 시스템이 안정화될 때까지 기다려야 하므로 측정 시간에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 슬루율이 너무 높으면 링잉이 발생할 수 있습니다. 또한 커패시터는 일반적으로 다른 로드 조건에서 링잉을 감쇠하는 데 사용됩니다.

유도성 로드

전원 공급 장치는 일반적으로 정전압 모드에서 유도성 로드를 구동할 때 안정적인 상태를 유지합니다. 유도성 로드가 정전류 모드, 특히 더 높은 전류 범위에서 작동하는 전원 공급 장치에 의해 구동되는 경우, 전원 공급 장치가 불안정해질 수 있습니다. 이러한 상황에서 출력 커패시턴스를 증가시키면 시스템의 안정성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

일부 전원 공급 장치에는 사용자가 프로그램할 수 있는 출력 커패시턴스 옵션이 있어, 링잉 가능성을 줄이기 위해 더 높은 커패시턴스 설정을 선택할 수 있습니다. 또는 로드에 병렬로 외부 커패시턴스를 제공하여 링잉을 감소시킬 수 있습니다. 유도성 로드를 구동할 때 링잉을 줄이는 데 사용되는 일반적인 커패시터 값은 0.1-10µF입니다. 그러나 이전 섹션에서 설명한 것처럼 커패시턴스가 클수록 출력 응답은 느려집니다. 따라서 링잉의 영향을 줄이는 데 필요한 최소 커패시턴스를 사용해야 합니다. 일반적으로 회로가 원하지 않는 전압 레벨을 받는 시간을 제한하기 위해, 출력 전압이 과도 상태에서 최대한 빨리 복구되는 것이 좋습니다. 시스템이 안정적인 출력 레벨로 빨리 돌아갈수록 더 빨리 측정을 수행할 수 있으므로 전체 테스트 시간이 단축됩니다. 자세한 내용은 전원 공급 장치 설명서를 참조하십시오.

역전류 로드

경우에 따라 활성 로드가 전원 공급 장치에 역전류를 흘릴 수 있습니다. 사분면 작동용으로 설계되지 않은 전원 공급 장치는 출력 터미널에 역전류가 인가되면 손상될 수 있습니다. 역전류로 인해 전원 공급 장치가 조정되지 않은 모드로 전환될 수 있습니다. 역전류를 피하려면 블리드오프 로드를 사용하여 디바이스의 출력을 미리 로드하면 됩니다. 이상적으로, 블리드오프 로드는 활성 로드가 전원 공급 장치에 전달할 수 있는 것과 같은 양의 전류를 디바이스에서 끌어와야 합니다. 

그림 2. 블리드오프 로드를 사용하여 역전류로 인해 발생할 수 있는 손상으로부터 전원 공급 장치를 보호합니다.

예를 들어, 전원 공급 장치가 정전압 모드에서 작동하고 30mA의 역전류를 생성할 수 있는 활성 부하에 10V를 공급한다고 가정합니다. 이 경우, 병렬 저항은 전원 공급 장치 출력을 미리 로드하는 블리드오프 로드 역할을 합니다. 이 블리드오프 저항의 값은 전원 공급 장치 출력에서 나오는 전류가 활성 로드에서 생성되는 역전류보다 크거나 같아야 합니다. 10V를 30mA로 나누면 333Ω의 프리로드 저항을 사용하여 역전류를 효과적으로 막고 전원 공급 장치의 손상을 방지할 수 있습니다.

과부하 보호 기능이 있는 하드웨어 선택하기

이전 섹션에서 설명한 것처럼, 장비와 테스트 환경의 로드 조건을 이해하는 것이 중요하지만, 어떤 일이 발생할 경우에 투자한 장비를 보호하는 데 도움이 되는 하드웨어를 선택할 수도 있습니다. NI PXI 프로그램 가능 전원 공급 장치에는 채널 출력 보호, 보조 전원 입력 보호, 과열 보호와 같은 기능이 포함되어 있습니다.

출력 전압과 전류는 다중 채널 전원 공급 장치 또는 여러 전원 공급 장치의 출력을 캐스케이딩하여 증가시킬 수 있습니다. 때때로 어플리케이션은 전원 공급 장치의 단일 채널이 출력할 수 있는 것보다 더 많은 전압 또는 전류를 필요로 합니다. 전원 공급 장치 채널을 캐스케이딩하면 출력의 전압 및 전류 기능을 확장할 수 있지만, 올바르게 수행하지 않으면 쉽게 전원 공급 장치를 손상시키거나 사용자를 다치게 할 수 있으므로 매우 주의해야 합니다. 

전원 공급 장치 채널 캐스케이딩을 통한 전압 출력 증가

전원 공급 장치가 절연 출력을 제공하거나 여러 개의 절연 전원 공급 장치를 사용할 수 있는 경우, 채널을 캐스케이딩하여 최대 전압 출력 범위를 쉽게 확장할 수 있습니다. 단일 전원 공급 장치 또는 여러 전원 공급 장치에서 여러 개의 절연된 채널을 캐스케이딩하려면 그림 3과 같이 채널을 직렬로 연결하십시오. 로드에 공급되는 결과 전압은 개별 채널 전압의 합과 같습니다.

^{그림 3. 절연된 전원 공급 장치 채널을 캐스케이딩하여 출력 전압을 높입니다.}

중요: 전원 공급 장치 채널을 캐스케이딩할 때는, 모든 핀과 디바이스 접지 사이의 전압이 지정된 최대 절연 전압보다 작아야 합니다. 예를 들어, 디바이스의 절연 사양에 각 채널이 접지로부터 최대 60VDC까지 절연된다고 명시되어 있는 경우, 각 핀과 접지 사이의 전압은 60VDC 미만이어야 합니다. 이 사양을 준수하지 않으면 디바이스가 손상되거나 사용자가 다칠 수 있습니다.

NI PXI 프로그램 가능 전원 공급 장치는 절연된 출력이 있는 채널을 제공하므로 여러 채널을 캐스케이딩하여 더 큰 출력 전압을 생성할 수 있습니다. 출력 채널 결합 방법에 대한 자세한 정보와 권장 사항은 설명서와 및 스펙 문서를 참조하십시오.

전원 공급 장치 채널 캐스케이딩을 통한 전류 출력 증가

전원 공급 장치가 절연 출력을 제공하거나 여러 개의 절연 전원 공급 장치를 사용할 수 있는 경우, 채널을 병렬로 연결하여 최대 전류 출력 범위를 쉽게 확장할 수 있습니다. 단일 전원 공급 장치 또는 여러 전원 공급 장치에서 여러 개의 절연된 채널을 캐스케이딩하여 전류 출력을 높이려면 그림 4와 같이 채널을 병렬로 연결하십시오. 전원 공급 장치가 로드에 공급하는 결과 전류는 개별 채널 전류의 합과 같습니다.

^{그림 4. 절연된 전원 공급 장치 채널을 캐스케이딩하여 출력 전류를 높입니다.}

• 라인 조정도는 입력 라인 전압의 변화에 따라 출력 전압을 유지하는 전원 공급 장치의 기능입니다.
• 로드 조정도는 전원 공급 장치 출력이 로드의 변화에 따라 일정하게 유지되는 능력입니다.
• 용량성, 유도성 및 역전류 로드에 전원을 공급할 때는 주의해야 합니다. 부적절하게 사용하면 출력 신호에서 링잉이 발생하거나 전원 공급 장치가 손상될 수 있습니다.
• 전원 공급 장치 신호의 링잉은 전원 공급 장치가 전류의 급격한 변화로 인해 발생하는 과도 상태에서 복구를 시도할 때, 출력 전압이 원하지 않게 진동하는 것입니다. 이로 인해 테스트 시간이 증가하거나 고전압 스파이크로 연결된 회로가 손상될 수 있습니다.
• 전원 공급 장치의 슬루율은 시간에 대한 출력 전압의 최대 변화율입니다.
• 유도성 로드가 정전류 모드에서 작동하는 전원 공급 장치에 의해 구동되는 경우, 출력 커패시턴스를 증가시키면 시스템의 안정성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.
• 역전류로 인해 전원 공급 장치가 조정되지 않은 모드로 전환되어 손상을 입을 수 있습니다. 블리드오프 로드를 사용하여 디바이스의 출력을 미리 로드하여 역전류를 피하십시오.
• 출력 전압과 전류는 다중 채널 전원 공급 장치 또는 여러 전원 공급 장치의 출력을 캐스케이딩하여 증가시킬 수 있습니다.
• 전원 공급 장치 채널을 캐스케이딩할 때는, 모든 핀과 디바이스 접지 사이의 전압이 지정된 최대 절연 전압보다 작아야 합니다.
• 캐리 전류는 이전에 닫힌 릴레이를 손상시키지 않고 통과할 수 있는 전류의 양을 나타냅니다. 반면에, 스위칭 전류는 연결되거나 끊어질 때 손상을 입히지 않고 스위치에 흐를 수 있는 최대 정격 전류입니다.