AC-DC전원공급기는 AC 어댑터로 많이 알려져 있습니다. 손바닥 크기의 플라스틱 케이스로 포장되어 벽의 콘센트에 플러그로 꽂는 제품은 우리가 일상생활에서 많이 볼 수 있습니다. 대표적으로 컴퓨터, 전자 키보드, 게임기 등에 많이 사용됩니다.
역할
AC-DC전원공급기는 우리가 주변에서 많이 볼 수 있는 어댑터라고 불리우는 제품과 동일하며 교류 전압(AC)을 직류 전압(DC)으로 변환하는 장치입니다. 어떤 역할을 하는지 이 글에서 알아보겠습니다. 우리가 일상에서 사용하는 전기는 대부분 교류 전압(AC)입니다. 콘센트에서 꺼내는 전기, 전력선을 통해 전달되는 전기 모두 교류 전압입니다.
집안에서 사용되는 컴퓨터나 스테레오 기기나 냉장고 텔레비전 처럼 크기가 큰 가전 제품들은 장치 내부에 전원공급기가 있어서 벽의 콘센트에 직접 연결하여 사용할 수 있습니다. 하지만 작은 전자 기기들, 특히 작은 디지털 기기들은 외부에 따로 연결 가능한 전원공급기를 사용합니다. 이 때 벽의 콘센트에 직접 연결하는 작은 플라스틱 상자 모양의 외부 전원공급기를 사용하는데, 이것이 AC-DC 전원 공급기 이며 AC 어댑터라고 부릅니다.
이처럼 교류 전압을 사용하는 전력망과 직류 전압을 사용하는 전자 기기 사이에서는 전압의 종류가 일치하지 않습니다. 이 때 AC-DC 전원공급기가 중요한 역할을 합니다. AC-DC 전원공급기는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 전자 기기가 사용할 수 있게 해주는 역할을 합니다. 이를 통해 전력망과 전자 기기 사이의 전압 차이를 해결하고, 전자 기기가 안정적으로 작동할 수 있도록 돕습니다.
AC-DC전원공급기(AC어댑터) 종류
AC-DC 전원 공급기는 전력 변환의 방식과 출력 전압의 특성 등에 따라 여러 종류로 분류됩니다. 네가지 분류를 아래와 같이 정리합니다. 선형 전원 공급기 (Linear Power Supply)는 변압기를 사용해 입력 AC 전압을 낮춘 후, 직류 전압으로 변환합니다. 선형 전원 공급기는 설계가 간단하고, 출력 전압의 노이즈가 적은 편입니다. 하지만 크기가 크고, 효율이 낮아 발열이 많이 발생합니다.
스위칭 전원 공급기 (Switching Power Supply)는 우리가 실생활에서 자주 쓰이는 제품입니다. 특히 노트북에 들어가는 것이 스위칭 전원 공급기 이다. 높은 주파수로 스위칭하는 트랜지스터를 사용해 AC를 DC로 변환합니다. 스위칭 전원 공급기는 크기가 작고, 효율이 높아 발열이 적습니다. 하지만 설계가 복잡하고, 출력 전압에 노이즈가 발생할 수 있습니다. 조정 가능한 전원 공급기 (Adjustable Power Supply)는 출력 DC 전압의 크기를 사용자가 조절할 수 있습니다. 선형 전원 공급기와 가변전압조정기가 결합된 것입니다. 다중 출력 전원 공급기 (Multiple Output Power Supply)는 여러 개의 독립적인 DC 출력을 제공합니다. 각 출력은 서로 다른 전압을 가질 수 있으며, 여러 기기를 동시에 구동하는데 사용됩니다.
AC어댑터 구성요소
AC-DC전원공급기의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다. 전원 공급기 내의 입력 필터는 AC 전원의 노이즈를 제거하고, 전원 공급기로 들어오는 전류의 급격한 변화를 완화합니다. 또한 전원 공급기 내의 변압기는 입력 전압을 원하는 수준으로 변환합니다. 스위칭 전원 공급기에서는 높은 주파수에서 작동하는 변압기를 사용합니다.
전원 공급기 내부의 정류 회로는 변환된 AC 전압을 DC 전압으로 바꿉니다. 대부분의 전원 공급기에서는 전압을 양방향으로 정류하는 풀브리지 정류회로를 사용합니다. 또한 필터 캐패시터는 정류된 DC 전압에서 AC 성분을 제거해 전압을 더욱 안정화시킵니다.
전압 레귤레이터는 출력 DC 전압을 일정하게 유지합니다. 출력 전압의 변동을 감지하고, 이를 보정하여 항상 일정한 전압을 제공합니다. 전원공급기 내의 보호 회로는 과전류, 과전압, 과열 등의 상황에서 전원 공급기와 연결된 기기를 보호합니다. 이처럼 AC-DC 전원공급기는 여러가지 모듈로 구성되어 있습니다.
사용시 주의 사항
사용시 주의해야 할 사항으로는 다음과 같습니다. 고압에 의한 감전을 조심하여야 합니다. 전원 공급기 내부의 커패시터는 벽에서 플러그를 제거한 이후에도 한동안 전압을 유지할 수 있기 때문에 전원공급기를 개방하여 만질 경우에는 장갑을 끼고 작업을 하도록 합니다.
커패시터 불량으로 발생할 수 있는 문제도 염두에 두어야 합니다. 스위칭 전원공급기의 내부의 전해 커패시터가 불량인 경우에 전원 공급기 사용에 문제가 발생할 수 있습니다. 전기 잡음이 들리기 시작하면 전원공급기에 손상이 왔다는 신호 입니다. 전원 공급기 내부의 전해 커패시터 는 시간이 흐름에 따라서 서서히 손상이 되면서 전기 잡음을 발생 시킬 수 있습니다.