PFC(Power Factor Correction)

일반적인 스위칭 컨버터를 사용하는 Power Supply의 경우, 교류 입력 전원을 1차 회로이 직류 전원으로 정류시키는 정류 회로가 필요한데, 이때 정류 회로에 순시 정전 대응이나 입력 전원이 리플을 감소시켜 스위칭 소자에 부담을 줄이기 위해 캐패시턴스값이 큰 평활 컨덴서를 사용한다. 그러나 이 컨덴서의 캐새시턴스 값이 커질수록 순간 충전량이 커지게 되어 1차 직류 전원에 과량의 프키 전류가 불연속적으로 유입된다. 이 피크 전류는 전압을 왜곡하고 전류의 고조파 성분을 일으키며 역률도 떠어뜨린다. 이와 같은 고조파 전류에 대하여 국제사회에서는 국제 표준 규격인 IEC100-3-2를 제정하였고, EU에서는 2001년 1월이후부터 70w이상의 가전용 전원장치에 대해서 PFC를 의무화 하고 있다. 이러한 PFC회루 구현 방식은 크게 Active PFC와 Passive PFC로 분류된다.

Active PFC와 Passive PFC와의 비교

* Active PFC
PFC를 구현하는 스위친 번버터 기술의 하나인 Boost-up(승압형)방식을 사용하여 IC, FET, Diode등과 같은 능동소자를 사용하는 PFC형태를 지칭한다. 역률을 이론상 95%이상으로 개선되며 모든 범위에서 AC입력이 가능 (90VAC~260VAC)하고, 총고조파 성분 왜율이 줄어드는 등의 장점을 가지지만 EMI 필터 용량이 증가하고 입력 전원부 회로가 복잡해지며 단가가 높은 단점이 있다.

* Passive PFC
입력 전원부에 간단하게 철심형 인덕터와 같은 수동 소자를 사용하고 1차 직류 전원부의 이렉턴스 성분으로 간단히 구현한 PFC를 지칭한다. 기존 입력 전원부를 크게 변경하지 않고도 사용할 수 있다는 장점이 있지만 역률이 60~80%로 낮고, 115VAC/230VAC 입력을 바꿔줘야 하며, 인덕턴스와 리엑턴스 사이의 오차로 생기는 고조파 성분을 제어하기 어려운 단점이 있다. 따라서 115VAC전원을 공급할 때 저누언 공급장치의 전원부에서 유해성 전자파 노이즈가 나타날 가능성이 있다.

DC 출력 전압 안정도 (DC Output VolatageRegualtion)

DC 출력 전압 안정도는 크게 AC입력 전원변동 (90VAC~260VAC)에 대한 DC 출력 공급 전압의 안정도 (Load Regulation)로 나눌 수 있다.이 출력 전압 안정도는 시스템 설계 사양에 따라 결정되는 것이지만 ATX/ATX12V 전원 공급 장치는 기본적으로 각 출력 전압의 ±5%내지 ±10% 이내의 범웨에 들도록 해야 한다. (예: +5V/±5%→+4.75V~+5.25V) 만약 이 범위에서 벗어나는 전압이 시스템에 공급될 경우 시스템에 치명적인 오류를 일으킬 수 이쓰며 올바른 동작을 보장할 수 없게 되므로 이 척도는 시스템 안정에 중요하다.

DC 출력 리플 전압과 노이즈 (DC Output Ripple Voltage & Noise)

일반적으로 이플(Ripple)이란 원하는 직류성분에 완전히 평활되지 않은 교류 성분이 중첩되어 나타나는 전압 또는 전류의 Peak-to-Peak 값으로 정의한다. ATX/ATX12V와 같은 일반적인 스위칭 컨버터의 경우 교류 입력전원단으로부터 유입된 낮은 주파수의 전원 리플 성븐과 수십~수백KHz의 고주파 스위칭에 의한 리플과 임펄스성 노이즈 성분이 각각 DC출력에서 나타나게 된다. 이 피플과 임펄스성 노이즈 성분읜 평활 회로를 통해서 적절한 임피던스 정합이 이루어 허용 레벨 이하로 제거될 수 있지만, 만약 이렇나 평활 회로를 거치지 않는 허용치 이상의 출력 리플성분이 시스템으로 유입될 경우 논리 소자의 로직이 불안정해지고 시스템이 오동작을 하게 된다. 일반적으로 DC출력 리플과 노이즈 (전압으로 측정, 단위 mVp-p)는 교류 전원에 의한 것을 제외한 스위칭 컨버터 자체의 것으로 표기하고 이다.