선형 전압 조정기가 불량이에요!

Digi-Key에 흔하게 접수되는 불만사항 중 하나는 선형 전압 조정기를 구매하고 전화해서는 **“불량품을 받았다”**고 얘기하는 것입니다. 증상은 부품이 동작을 정지하거나(출력 전압이 나오지 않음) 또는 실제로 과열로 죽은 경우입니다.

사람들이 선형 전압 조정기와 관련하여 겪는 대부분의 문제는 전압 조정기의 불량 때문이 아닙니다. 문제는 이들이 어떻게 작동하는지에 대한 이해 부족에서 비롯됩니다. 선형 전압 조정기는 내부 패스 트랜지스터의 임피던스를 조정하여 필요한 출력 레벨에 도달할 때까지 입력의 초과 전압을 떨어뜨림으로써 출력 전압을 제어합니다. 이 전압 강하는 통과 전류와의 곱만큼 _열을 발생_시키며, 과열 상태를 방지하기 위해서는 이 열을 내부 실리콘 다이로부터 _반드시 제거_해야 합니다.

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일반적으로, 조정기의 출력 전압을 과도하게 많이 떨어뜨리려 하면 조정기가 발산할 수 있는 것보다 많은 열이 발생하고 이 때 문제가 발생합니다. 출력 전류와 입력 및 출력 전압 간의 차이 조합이 너무 높으면 적절한 크기의 방열판으로도 소자는 과열될 것입니다.

LDO가 125V 입력을 처리할 수 있고 700mA의 출력을 공급할 수 있다고 해서 이것을 동시에 처리할 수 있다는 것은 아닙니다.

예를 들어 최대 입력 전압(Vinmax)이 125V인 TL783를 살펴보겠습니다. 전압은 100V에서 95V로 떨어뜨리고 700mA의 최대 출력 전류를 사용하려 한다면, 대략 $5V\times700mA = 3.5W$의 열을 방열해야 할 필요가 있습니다; 방열판을 사용하면 꽤 합리적인 양입니다. 24V 부하에 전원을 공급하기 위해 100V 전압을 떨어뜨려 사용하려 한다면, $76V \times 700mA = 53.2W$를 제거해야만 하지만 TL783의 패키지로는 본질적으로 방열이 불가능합니다. 방열판을 사용하지 않고 100V에서 5V와 같이 비교적 높은 전압을 낮은 전압으로 떨어뜨리고 싶어 한다고 가정해 보겠습니다; 대략 0.95W 정도만 방열하면 되니 전류량을 10mA 내외로 제한하고 싶을 것입니다.

따라서, 전압 조정기가 너무 뜨거워져 예상대로 작동하지 않는다면 해결책은 다음 중 하나 또는 이상을 적용하는 것입니다:

  • 보다 효율적인 방열판을 사용하여 열 제거 능력을 향상
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  • 을 사용하여 공기 흐름을 증가
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  • 입력 전압을 낮춰 소자 내부 소모 전력을 감소

  • 이 상태를 감당할 수 있는 스위칭 레귤레이터 모듈과 같은 대체 방안을 모색
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아래는 주어진 입력과 출력 조건에서 방열 요구 사항 결정을 결정하기 위한 추가 정보에 대한 링크입니다.



영문 원본: My Linear Regulator is Defective!