글쓴이 : SOONDORI
테스트를 위해 DC 19V를 출력하는 장치가 필요한데… 어떻게 할까? 과거 DIY안테나 자작시 급히 만들었던 ‘우격다짐 전원공급기’의 부품들을 떼어내고 회로를 다시 꾸며 적당한 플라스틱 함체에 조립해 넣기로 했다.
■ 초간단 가변전압회로
온갖 곳을 뒤져 부품들을 끌어 모으고 형편되는대로 즉응적인 레이아웃을 잡아간다. 220V쪽에 휴즈-홀더를 배치하면 좋겠지만… 없다.
초 저렴, 초 간단 가변형 전원회로는 다음과 같다. 전기 에너지는 트랜스포머(AC 220V → AC 20V) → Bridge Diode(정류 후 약 DC 28V) → 트랜지스터 베이스 전류를 컨트롤하는 회로(R1은 트랜지스터의 최소 동작전압/전류를 결정) → R3 기본부하(출력) 순으로 흐른다.
[ 10.0V ~ 27V @ 100K오움 가변. 다른 부하에서는 달라질 수 있는 값? ]
TRANS FORMER : 0~20V 탭을 사용.
D1 : Bridge Diode, 3~5A급 Anything, Transistor : 2SD1047 또는 중출력 이상 Anything.
VR : 바이어스 저항. 가변저항으로 50K오움.
R1 : LED 전류 제한저항. 약 30V ÷ 0.02A(평균적인 LED 전류) = 3.3K오움 병렬 = 1.515K.
R2 : 바이어스 저항으로 가변저항이 0오움이 될 때를 고려, 3.3K오움 병렬 = 1.515K.
R3 : Off상태에서 C1 등 회로의 전력이 천천히 방전된다. 일종의 최소 기본부하. 적당히… 100K오움.
C1 : 별도 계산식이 있으나 적당히… 470uF/63V
C2 : 일종의 옵션으로 없어도 무방. 연결하면 둔감하게 반응한다.
C3 : 노이즈 제거를 위한 100pF~ 0.1uF
피드-백없이 일방적으로 트랜지스터 콜렉터 전류량(I)을 조절하고 특정한 부하(일종의 저항, R)에 대해 어떤 전압(V = I × R) 만들어내는 회로이므로 부하조건, 온도변화 등 변수에 따라 그때그때 전압이 달라질 수 있다. 단, 잠시 테스트용으로 쓸 것이고 적당히 맞추면 되니까 별문제 없다. 어쨌든, 약점은 약점이다. 그래서 테스터로 현재 전압을 확인해가며 쓸 수 있도록 Check+, Check- 두 단자를 배치하였다. 물론, 나중에는 아예 전압계를 내장할 수도 있을 것이고 가변형 IC 레듈레이터를 사용할 수도 있을 것.
(220V 전원라인의 고정에 유의. 방열판은 무시. 트랜지스터 허용전류 규격이 워낙에 크고 테스트 전류량은 불과 수 10mA 수준일 뿐이다)
(최종 마감 전에 고정을 위해 이곳 저곳 돼지본드를 살짝 살짝…)
(입력부도 그렇고… 특히 실험 중 우연히 출력부가 단락될 경우를 대비하여 0.5A 소용량 휴즈라도 붙여 놓는 게 좋기는 하겠다)
대체적으로 정상작동 중이고 분명히 가변은 되지만 스코프로 관측을 해보니 전원변동 등 외란에 의한 출력전압 변동폭이 생각보다 크다. 가변저항 접점이 불량한 것인지? AC 전압에 문제가 있는 것인지? 아무튼 현재 조건으로 민감한 모터 제어부에 이런 품질의 전원을 쓸 수는 없겠다.
(가변저항을 여러 번 돌려 임시로 조치를 취하고 또 시간이 좀 더 흐른 후) 현재 조건은… 18.XV 또는 기타 전압에서 꽤나 안정적인 상태를 유지하고 있다. 그렇다면 오디오 신호제어용 가변저항(소전류)의 문제일 가능성이 있다.
이후 간단한 개선작업을 진행. 접점편 저항불량을 고려 VR을 20K오움 짜리, 조금 더 사이즈(=접점 전류용량 증대를 기대)로 변경하고 일반저항 3K오움을 덧대었다. R2를 1K오움으로 변경, C4 330uF를 병렬연결, C2에 0.015uF를 적용. C3는 그냥 놔둠. 이상은 널뛰기 현상을 제거하려는 “혹시나?” 차원의 수정일뿐 심각한 의미는 없다.
어쨌든 이 조건에서 디지털 테스터의 Min/Max 기능을 이용해서 전압변동이 있는지(아나로그는 반응이 느리다), 장시간 켜 놓고 발열이 없는지, 온도변화에 따른 극심한 전압변동이 있는지, 끄고 켜고를 반복하면서 기타 특이점이 있는 지를 확인하였다. 20여 분 동안의 테스트에서 Min 18.9XXV, Max 19.3XX(약 +2%), AVG 19.00X 수준의 변동뿐. 이제 쓸만한 걸까?
■ 간단하지만 조금 더 정밀한 대안회로
대안은 1) 제너다이오드를 사용하여 TR 베이스 전압을 안정화시키는 방법, 2) LM317 레귤레이터 IC를 써서 더 간단하게 회로를 구성하는 방법 두 가지가 있다.
(이 제너다이오드를 트랜지스터 베이스쪽에 붙이는 방법은 Constant Voltage를 얻어 최대한 안정화를 시키겠다는 것. 다만 첫 회로가 완전히 엉뚱한 것은 아니므로 이상동작의 원인을 파악한 후 재작업하는 게 좋겠다. 만능기판 재작업은 힘들기도 하고… 열심히 만든 게 꽤 아깝다)
The LM117 and LM317-N series of adjustable 3-pin positive voltage regulators are capable of supplying in excess of 1.5 A over a 1.25-V to 37-V output range and a wide temperature range.
(입력전압 28V 이상에 유의. C2에 전해콘덴서를 쓸 경우는 100uF로, C1은 없어도 된다. LM317은 몇 백 원 짜리 IC. 자체 소모전력이 크므로 대형 방열판 필수. 그 외 LM2941 등 LDO 즉, Low Drop Out Regulator로 통칭되는 것이 아주 많이 있다. 데이터 시트 : http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm117.pdf)
안타깝게도 부품이 없기 때문에 상황을 봐서… 훗날 재작업하기로 한다.
