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전압 증배기의 마법: 저전압을 고전압으로 바꾸는 방법?
현대 전자기기에서 전압 변환은 가장 중요한 기술 중 하나입니다. 휴대전화, 컴퓨터 또는 기타 소형 기기 등 전압 증배기는 어디에나 사용됩니다. 이 놀라운 회로는 저전압 직류를 필요한 고전압으로 변환할 수 있는데, 이는 효율적일 뿐만 아니라 다양한 장치의 에너지 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다. 이 글에서는 전압 증배기의 작동 원리와 다양한 응용 분야에 대해 자세히 살펴보고, 독자들이 전압 증배기의 비밀을 이해하도록 돕습니다.
전압 증배기의 기본 원리
전압 증배기는 커패시터를 충전하고 그 전하를 특정한 방식으로 전환함으로써 이상적으로는 입력 전압의 두 배에 해당하는 출력 전압을 생성할 수 있는 전자 회로입니다. 가장 간단한 전압 증배기는 정류기와 비슷한데, 정류기는 AC 전압을 증폭된 DC 전압으로 변환합니다. 이는 주로 입력 AC 전압에 따라 작동하는 다이오드의 스위칭 동작에 의존합니다.
전압 증배기는 전압 증배기의 한 유형이며, 여러 개의 증배기 회로를 중첩하여 출력 전압을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
일반적인 전압 증배기 회로
빌라드 서킷
빌라드 회로는 폴 우르시치 빌라드가 발명했습니다. 구조가 간단하고 커패시터와 다이오드로만 구성되어 있습니다. 이 회로는 간단하고 유연하다는 장점이 있지만, 출력의 변동 성능이 좋지 않습니다. 이 회로의 주요 기능은 교류의 음극 반주기를 0으로 평탄화하여 마지막 양극 반주기를 개선할 필요가 없이 여전히 고전압을 생성할 수 있게 하는 것입니다. 이 구조는 전자레인지의 음전압 전원 공급에 널리 사용됩니다.
그라이나허 서킷
그라이나허 회로는 빌라드 회로에 비해 상당히 개선되어, 추가 부품을 추가했음에도 불구하고 리플이 훨씬 낮습니다. 이 구조에서 빌라드 셀은 피크 검출기에 연결되어 대부분의 변동을 제거하면서 전류의 피크 전압을 먼저 저장할 수 있습니다. 이는 이 설계에 비해 상당한 개선입니다.
그라이나허 회로는 특히 흑백 또는 컬러 텔레비전에서 고전압이 필요한 부품에 전원을 공급하기 위해 텔레비전과 같은 장비에 사용됩니다.
델론 서킷
델론 회로는 브리지 토폴로지를 사용하므로 전파 전압 배가기라고 합니다. 이 디자인은 한때 디스플레이 기술에서 매우 일반적이었으며, 특히 오래된 디스플레이에서 생산 비용을 해결하기 위해 다른 전원 공급 방법을 대체하기 위해 고전압 전원 공급 장치와 전압 증배기가 필요했습니다.
스위치드 커패시터 회로의 응용
스위치드 커패시터 회로는 DC 전원의 전압을 사전 스위칭 회로를 통해 AC 전압으로 변환한 후 이를 곱합니다. 이 시스템은 저전압 배터리 구동 애플리케이션에 특히 중요합니다. 왜냐하면 많은 통합 장치에 배터리가 제공하는 것보다 높은 공급 전압이 필요하기 때문입니다.
외부 클록에서 스위칭 장치를 구동함으로써 생성 및 증폭 단계에서 더 효율적인 스위치드 커패시터 회로를 동시에 처리할 수 있습니다.
딕슨 차지 펌프
딕슨 충전 펌프는 여러 개의 다이오드와 커패시터를 연결하여 전압을 높이고 클록 펄스 열을 사용하여 커패시터를 구동합니다. 이러한 설계는 특히 집적 회로에서 인기가 있으며, 교류와 직류 간의 경계가 모호해져 장치에 필요한 고전압을 제공하기가 더 쉬워졌습니다.
교차 결합 스위치드 커패시터
이 기술은 특히 매우 낮은 전압 응용 분야에 적합합니다. 예를 들어, 블루투스 장치와 같은 무선 장치는 전원을 공급하기 위해 작은 배터리를 사용합니다. 이러한 회로는 다이오드 문제가 발생하지 않으므로 출력 손실이 더 작습니다.
전압 증배기 구동의 과제디지털 회로의 세계에서 실용적인 기술적 과제는 간단한 설계 개념과 함께 나타나는 경우가 많습니다. 성능이 뛰어난 전압 증배기조차도 구성 요소의 전압 강하로 인해 출력이 영향을 받을 수 있습니다. 리튬 배터리를 예로 들면, 입력 전압이 비교적 너무 낮으면 달성할 수 있는 전압 향상도 제한됩니다.
결론전압 배가 기술을 사용하면 특히 현대 디지털 환경의 애플리케이션에서 보다 유연한 전원 공급 옵션을 만들 수 있습니다. 그러나 이 과정에는 여전히 기술적 과제가 있어 추가적인 탐색과 연구가 필요합니다. 이 기술은 미래에 우리의 생활방식과 전기 사용 습관에 어떤 영향을 미칠까요?
