[회로설계 - 기초이론] 전원 레귤레이터 종류 와 개념 (쉽게 파악하기)

1. 레귤레이터(Regulator)의 개념
전자회로설계 시 반드시 빠지지 않고 등장하는 것이 바로 전압 변환을 해주는 레귤레이터이다.
보통 레귤레이터는 출력 전압을 조정하는 adjustable 레귤레이터와 고정된 전압을 변환하는 고정 레귤레이터가 있다.
예를 들면 DC 12V를 -> 5V로 변환하여 회로에 사용할 시 레귤레이터를 통해 변환하여 전원을 사용.

MIC69303 레귤레이터 예시

* 이해를 돕기 위해 위의 회로를 이용하여 간단한 설명을 해드리면...
위의 IC는 레귤레이터 중 MIC69303이라는 레귤레이터이다.
해당 레귤레이터는 Data sheet의 spec 대로 Vin pin에 해당 전압 범위에 해당하는 전압을 입력해주고, 7 번핀 (ADJ = adjustable)의 두 저항 R30, R31의 값을 이용하여 출력 전압을 원하는 대로 조정할 수 있다.
사진의 밑에 VOUT 공식이 있는데, R1은 R30, R2는 R31임을 참고하면 되겠다. 

2. 레귤레이터의(Regulator) 종류
1) 리니어 레귤레이터 (Linear Regulator)
기본적으로 Input, Output, GND로 구성.
출력이 ADJ 인 경우 피드백을 위해 FB 추가
동작은 OPAMP를 사용환 귀환(Feed back) 루프 회로
* 루프 회로 : 입력 및 부하가 변동하여 출력이 변해도 내부 opamp 가 귀환 전압과 기준 전압을 비교하여 그 차가 0이 되도록 TR을 조정하여 Vout을 일정하게 유지해주는 회로

 

2) 스위칭 레귤레이터 (Switching Regulator)
Input에 따라 (DC 인지 AC인지에 따라) DCDC, ACDC 컨버터로 나뉨.
출력 전압을 제어하는 동작 모드로서 PWM(펄스폭 변조)와 PFM(펄스 주파수 변조)가 있음.
PWM : 스위칭 주기(주파수)가 일정하여 ON과 OFF 시간에 따라 조정하여 안정화하는 모드.
PFM : ON 또는 OFF 시간이 일정하여 주파수를 변경하는 방법 
동작 : DC 전압을 스위칭을 통해 시간 분할한 후 Inductor와 cap을 통해 평활하여 원하는 DC로 변환 출력

3) LDO 레귤레이터 (Low Dropout Regulator)
입력 전압에 비해 출력 전압의 전압강하가 적을 때 사용하는 레귤레이터
일반 레귤레이터는 입력이 출력보다 2~3V 높아야 제대로 동작하지만, LDO는 Common Emitter 방식으로 Emitter, Collector 간 포화 전압 약 0.2~0.3V 만 높으면 되므로 입력이 일반 레귤레이터보다 낮아도 사용 가능.
* Common Emitter : 입력이 Base 단자, 출력이 Collector로 되도록 구성. 
아래 회로와 같이 Emitter 단자가 GND로 접지되어 입력과 출력에 공통 단자 역할을 하므로 공통 이미터 증폭기라 부른다. 자세한 설명은 추후에 다루기로 하겠다.
                               

오늘은 레귤레이터의 개념과 종류에 대해 알아보았습니다. 
항상 더 좋은 자료 공유를 위해 노력하겠습니다. 
긴 글 읽어주셔서 감사합니다.