[ 전원 설계 ] Soft-Start circuit design , RC 전압 조절 / RC 시간 상수

 

Digital schematic (디지털 회로 )에 R(resistor/저항)과 C(capcitor/캐패시터)을 이용하여 Soft-Start를 구성할 수 있다.

Soft-Start는 어떠한 경우에 사용하는가?

전원/ 모터 / 오디오/ PWM

- 전류가 급격히 증가하는 것을 방지

- 초기 충전시 큰 전류가 흐르는 것을 제한

- RC 시간 상수를 이용하여 power sequence 조절

- 시스템의 수명 연장

 

RC 시간 상수와 시간에 따라 전압의 변화  대해서 알라 보자.

RC 시간 상수

주의! RC 시간 상수 값은 캐패시터의 전압이 최종 값 약 63%에 도달하는데 필요한 시간을 나타낸 것! 

공식 : τ=R1 ×C1

τ = Tau (Seconds)

 

시간에 따라 전압의 변화 ( 캐패시터 충전 될 때 전압 V(t) )

V(t) = V max ( 1- e ^(-t/RC))

 t=  시간

e= 자연 상수 (약 2.71828)

 

엑셀 대입 :  =D1*(1-EXP(-E2/C2))

D1 = V max

E2 = Time (Seconds)

C2 = Tau (Seconds)

EXP = e= 자연 상수 (약 2.71828)

R (Ohms)	C (Farads)	Tau (Seconds)	V max	Time (Seconds)	V(t)
50000	0.0001	5	5	3	2.25594182
(50kΩ)	(100µF)	50kΩ*100µF			5V*(1-EXP(-3/5))

 

 

시뮬레이션을 이용하여 시험을 진행해 보자.

TINA를 이용해서 시험

VM1과 VM2를 RC를 이용하여서  sequence를 조절할 수 있다. 

캐패시터는 Steady State에서는 DC 전압에 대한 무한대 저항으로 취급 즉 개방회로입니다.

그렇기에 VM2는 5V를 출력합니다.

 

RC 시간 상수 : τ=50KΩ×100 µF= 5초

즉 약:3.15V까지 도달하는 데 걸리는 시간 5초 (최대 전압의 약 63%)

 

TINA를 이용한 시험

TINA 자료 출처 : https://www.ti.com/

관련 자료

디지키에서 RC 시간 상수  계산기를 지원한다.

디지키 : RC 시간 상수  계산기

 

사진 및 자료 출처 : https://www.digikey.kr/ko/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-time-constant

 

 

결론: RC 시간 상수를 이용하여 power sequence 조절하여 안정적인 전압을 공급할 수 있다.