리니어 레귤레이터 원리와 주의사항

리니어 레귤레이터(Linear Regulator)는 높은 전압을 낮은 전압으로 낮출 때 사용되는 IC이다. 거의 모든 전자회로에 리니어 레귤레이터 또는 스위칭 레귤레이터(Switching Regulator)가 사용된다. 리니어 레귤레이터는 변환 효율은 낮지만 구성회로가 간단하고 전압 안정성도 높아 스위칭 레큘레이터보다 많이 사용된다.

 

전자회로에서 전원은 매우 중요하다. 회로를 디버깅할때 보통 레귤레이터의 출력 전압이 안정한지를 가장 먼저 본다. 리니어 레귤레이터는 엄청나게 많이 사용되고 친숙하지만 그 구조를 자세히 알아 본적은 없다.

 

리니어 레귤레이터의 간략한 구조는 다음 그림과 같다.

     

 

출력전압의 분압과 레퍼런스 전압 Vref 를 비교하여 트랜지스터의 콜렉터와 에미터에 걸리는 전압을 조절한다. 따라서, 트랜지스터에 걸리는 전압과 출력전압의 합은 입력전압과 같다. 리니어 레귤레이터의 효율은 다음 식과 같이 매우 나쁘다. 스위칭 레귤레이터는 보통 95% 이상의 효율을 가진다.       

 

+10V를 +5V로 전압을 낮춘다면 효율이 50%가 되며 효율이 매우 나쁘다. Loss는 내부 트랜지스터에서 열로 소비되므로 리니어 레귤레이터는 방열 대책을 잘 세워야 하고 개발시 과열되는지 꼭 확인해 봐야 한다. SMD 타입의 리니어 레귤레이터는 IC 패턴의 면적을 넓혀 방열시켜야 한다.

 

리니어 레귤레이터는 피드백 제어 시스템이기 때문에 불안정해져서 출력이 진동할 가능성이 있다. 그래서, 입력과 출력측에 반드시 큰 용량의 전해 캐패서터를 달아야 한다. 권장하는 최소 캐패시터 용량은 리니어 레귤레이터의 데이터 시트에 나와 있다.