승압 스위칭 레귤레이터의 Boost 회로 원리

Boost 회로는 Step-up regulator에서 사용되며 전압을 승압 시킬 수 있다.

아래 회로에서 트랜지스터 Q는 몇 십 Hz에서 몇 백 Hz까지의 펄스로 On/Off 된다. Q가 On될 때는 전류는 L-Q로 흐르고 D로는 흐르지 않는다. 이 때 Q를 Off 시키면 인덕터 L을 전류를 계속 흘릴려는 성질이 있기 때문에 인덕터에 저장된 전류가 Q로는 흐르지 못하고 D를 통해 C로 흐른다. 이 때 인덕터는 전류 소스로 동작하고 C에 전하를 충전하면서 전압을 상승 시킨다. L에 저장된 전류가 소모될 때 쯤 다시 Q를 On 시켜 L에 전류를 흐르게 하고 일정 시간 후 다시 Q를 Off 시키면 다시 D로 전류가 흘려 C의 전압을 상승시킨다

출력 전압을 피드백 받아 Q를 On/Off 시키는 Duty를 변화 시켜 출력 전압을 일정하게 유지시킨다.

트랜지스터가 On 되었을 때 전류가 인덕터를 통해 흐르면 쇼트 되지 않을까 생각하기 쉽다. 하지만, 트랜지스터가 On 되면 인덕터를 통해 흐르는 전류는 0에서 부터 증가하기 시작하고 트랜지스터가 Off가 되면 전류는 다시 감소하기 시작한다. 그래서, 트랜지스터의 On 시간이 커지면 전류가 매우 커지는 위험이 있다. 그래서, 입력 쪽에 전류 제한 회로를 달아야 한다. Step-up Regulator IC에는 이러한 기능이 내장되어 있다.

Q가 Off일 때만 출력 쪽으로 전류가 흐르기 때문에 입력전류와 출력전류의 비는 입력전압과 출력전압의 비의 역이 된다. 즉, 입력 12V, 출력 24V이라면 입력 2A, 출력 1A가 되고 24W로 에너지는 보존된다.

Boost Circuit

Step-down Regulator 회로