인버터는 직류전압을 교류전압으로 바꾸는것을 말합니다. 교류전압을 직류전압으로 바꾸는것을 컨버터라고 생각하시면 되겠습니다. 큰 직류전압을 작은 직류전압으로 바꾸는것 또한 컨버터라고합니다. 보통 전압을 승압하면 인터버 다운하면 컨버터라고 대부분알고계실것입니다. 보통 인버터회로를 보면 전용IC를 이용해서 고효율 저소비전력으로 회로를 작동하게끔하기위해서 많은 발전을 해왔을것입니다. 하지만 전용ic를 써도 부속이 많이 들어가있습니다.하지만 인버터에 기본회로만 알면 생각외로 간단히 만들수도있고 만들다보면 인버터회로를 이해하는데 기초지식과 경험이 많이 쌓일것이라고 봅니다. 보통 회로하나를 만들기위해서 인터넷이나 종로 청계천 이런곳에서 구매하는경우가 많은데요 왠만하면 집엥서 못쓰는 전기제품이 있으면 그곳에서 구해서 쓰는것이 좋을듯합니다.비용절감차원에서 말이에요. 파워서플라이나 혹은 전원용아답타나 큰전압을 다루는 회로기판이나 등등 많은곳에 부품들을 구할수도있습니다. 정 힘드시면 그냥 인터넷으로 구해추천합니다. 가장 단시간내에 만들수있는 인버터회로입니다.
위 회로는 1.5v건전지2개를 이용해서 소형트랜스를 스위칭하여 승압된 100v 정도의 전압으로 네온램프를 점등합니다. 네온램프는 70v이상의 전압이 있어야 점등할 수 있는 조건이 됩니다.R2는 네온램프 안정용 저항기로 100k옴~1M옴을 사용하는데 조금 밝은 빛을 내도록하고 싶으시면 낮은값의 저항을 사용하면됩니다. 기본발진회로를 통해 트랜스로 전원이 들어가는데 트랜스는OPT(출력용)1.2k옴:8옴을 사용하면됩니다. 제가 어렸을때 위 회로를 이용해서 레모나케이스에 집어놓고 스위치달고 친구들 놀릴려고 출력부분을 위장을해서 들고있으라고 하면서 딴짓한적 많은데요 출력부분을 만지면 꽤 큰 전압이 흐르는것을 확인하면서 놀리면서 놀았던 기억이 납니다. 다시 위회로로 돌아와서 회로를 보면 전원이 제일 먼저들어가는곳이 트랜스부분입니다. 전원이 양갈래로 갈라지면서 트랜지스터 컬렉터로 들어가고 저항을 통해서 트랜지스터 베이스로 전원이 들어가는걸 볼수있습니다. 저번에 얘기한적있는데 전원이 트랜지스터를 거치게 되면 교류전압성분이 나온다고 한적이 있습니다.그 성분이 계속 트랜지스터를 돌면서 발진을 일으킵니다. 발진이란 용어는 인터넷에 잘 나와있으닌까 확인해보세요. 교류전압은 플러스 마이너스 전압이 왔다갔다합니다. 그러면서 트랜스에 1차권선쪽에 진동을 일으키는데요 진동으로 인해서 2차권선쪽에 전기가 생깁니다. 위 회로처럼 2차권선쪽에는 전압을 정류하는것이 아무것도 없기때문에 저항을 거처 네온에 빛을 내도록합니다.여기서 더 나아가보겠습니다.
위 회로는 트랜지스터를 2개를 합쳐서 전류증폭률을 곱으로 만들게 하는건데 저렇게 두개를 합치면 꽤 큰 증폭률을 갖는 트랜지스터가 됩니다.위 회로에 Q1,Q2의 트랜지스터의 전류증폭률이 각각 Hfe=100이라고 하면 Ic=(hfe1 * hfe2)*ib로 10000배의 전류증폭률을 가지게 됩니다. 여기에서 Ib는 수mA의 매우 작은 전류이므로 무시하면 실질적으로 Hfe1*Hfe2인 하나의 트랜지스터로 동작하게 되는것입니다. 따라서 매우 작은 수 mA전류로 큰 부하의 전력제어가 가능하게 됩니다. 데이터시트에 Hfe를 보시고 다른 트랜지스터와 비교를 해보면 어떤 트랜지스터가 적합한지를 결정을 할수있을것입니다. 이제 조금더 나아가보겠습니다. 트랜지스터를 저렇게 합쳐놓은것을 달링턴트랜지스터라고 합니다. 트랜지스터 중에서 저렇게 합쳐놓은것들도 있습니다. 그럼 조금더 나아가서 푸시풀 방식에 인버터회로를 한번 보겠습니다.
인버터 회로는 얼마나 큰 전력을 안정되게 부하에 공급하는가가 성능 판단의 기준이 됩니다.인버터회로를 완성ㅇ하면 여러가지 부하에 연결해보고 싶지만 과부하가 걸리는경우 트랜지스터가 과열되거나 파괴됩니다. 보통 형광등같은경우 20W에서30W 수준이고 백열전구는 50W,60W100W의 전구를 번갈아가면서 장착하여 회로에 무리가 가지 않는선에서 사용하는게 좋을듯합니다. 실험 부하를 보다 세분화 하자면 5W전구를 2개를 병렬연결하면 10W가되고 3개연결하면 15W가 됩니다.형광등은 10W~20W의 형광등으로 주변에서 쉽게 구할수있지만 깨질 위험이 있으므로 합판이나 원래의 소켓을 이용해서 형광등 길이만큼 절단하거나 장착해주고 노출전극은 절연테이프나 글루건으로 절연시켜서 실험을 하는게 좋을것같습니다. 좀더 큰 출력이 필요한 인버터회로라면 트랜지스터보단 IRF740,IRF540과 같은 MOSFET를 쓰면 됩니다. FET 2개를 사용한 푸시풀방식으로 전구를 점등시켰을때 그렇게 큰차이는 없으나 트랜지스터에는 열이 많이 발생였고 FET를 사용한회로는 열이 적게 발생하였습니다. 전원을 12V에서 24V로 했을때 밝기차이는 두배정도 납니다. 실제로 만들어보시면 어쨋든 열이 많이 나닌까 FET같은 경우는 꼭 방열판을 붙여서 실험하면 좋을것같습니다.
이번 인버터회로는 단일 IC로 구성한 승압회로로 간단하게 회로를 완성할수있습니다. TR구동회로는 앞에서 다룬 회로들과 같고 양방향 출력이 가능한 전용IC를 사용한것입니다. 이4047,74121 IC가 입수가 되는 사람이라면 한번 만들어보시길바랍니다.
승압회로
4047IC 특징이라면 발진회로의 출력을 인버터에 부가해서 출력과 부출력을 만들어 사용했는데 IC4047 은 이들 신호가 동시에 출력됩니다. 회로도에 배터리 전원에서 D3의 정류다이오드를 통과해서 4047에 전원이 역접속 되는 것을 방지하고 있지만 그대로 7805레귤레이터 정전압IC사용을 하는게 좋겠습니다. 회로실험하다보면 트랜스에서 발생하는 역기전력에 의해서 IC가 충격을 받아 손상될 수도 있습니다. 꼭 정전압IC를 사용하길 바랍니다.
4047필배열과 내부 블록도입니다.
최근에는 백열전구 대신에 전구식 형광램프로 대체되고 있는데 적은 소비전력으로 밝은 빛을 얻을 수 있는 것이 큰장점입니다. 상용제품에서는 밝기에 따라 10W,20W,25W,40W 등 회로가 달라지는데 부품의 용량만 증가될뿐이고 기본회로는 거의 같습니다. 램프종류에 따라 MOS FET를 많이 사용하는 것을 볼수있는데 IRF830,IRF840,IRF730등이 구하기가 속편합니다.
대략36W인버터 회로120W정도되는 인버터 회로
큰 출력이 필요한 인버터 회로에는 승압트랜스 스위칭을 위해서 어김없이 IRF740,IRF540같은 MOSFET를 쓰게 되는데 트랜지스터 방식의 회로보다 고효율이 되고 대전력 콘트롤에 유리하기 때문에 많이 쓰입니다. 위 회로랑 실제 회로도랑은 약간에 차이는 있으나 기본적인건 다 똑같다고 생각하시면 좋겠습니다. FET2개를 사용한 푸시풀방식으로 전구를 점등시켰을때는 큰 차이는 없으나 트랜지스터로 구동했을때는 열이 많이 발생하였고 FET를 사용한 회로에서는 그나마 열이 적게 발생하였습니다. 전원 역시 DC12V와 DC24V로 했을때 2배정도의 밝기 차이가 있겠습니다.
