다양한 전자회로의 동작 원리와 설계 노하우를 소개해 드립니다.

프롤로그 7
집필 목적 7
책을 통해 8
책을 읽기 전 9
개정 이력 10


1. 리니어 파워 서플라이 11
1-1. 양파 트랜스포머를 활용한 LM7805 회로 12
▷ 생각거리 - 다이오드의 사양과 선정 13
1-2. 레귤레이터 Current Boost 회로 15
1-3. 레귤레이터 Current Boost / Short Circuit 보호 회로 17
1-4. 레귤레이터 입력측 저항 연결 회로 18
1-5. LM7815 / LM7915 양전원 회로 19
1-6. LM317 / LM337 양전원 회로 20
1-7. 안정성을 더한 LM317 / LM337 양전원 회로 22
▷ LM317 / LM337 출력 전류 증가시키기 23
1-8. 제너 다이오드를 활용한 양전원 회로 (시리즈 레귤레이터) 24
1-9. 가변 음양 트래킹 레귤레이터 25
1-10. 트랜스리스 전원회로(키트) 27
1-11. 30V 3~5A 리니어 파워 서플라이 ① 29
1-12. 30V 3~5A 리니어 파워 서플라이 ② 30



2. 스위칭 모드 파워 서플라이 32
2-1. LM2576 을 이용한 스텝 다운 컨버터 33
2-2. ICL7660을 이용한 차지-펌프 방식의 음전압 컨버터 37
2-3. MC34063을 활용한 5V 500mA 벅 컨버터 39
2-4. 60Hz 트랜스포머를 활용한 300-500W 인버터 41
2-5. 40W 36V 플라이백 LED SMPS 43
▷ 생각거리 – LED 를 정전류 방식으로 구동하는 이유 44
2-6. 5V 100W 타려식 플라이백 컨버터 46
2-7. 12V 100W 타려식 플라이백 컨버터 48
2-8. 5.5V 3A 타려식 플라이백 컨버터 49
2-9. TL494를 활용한 200W 부스트 컨버터 50
2-10. 24V 부스트 컨버터 (키트) 51
▷ 48V 부스트 컨버터 53
2-11. 12V 100W 포워드 컨버터 54
▷ SMPS PCB 설계 – 전원 분리 56
▷ SMPS PCB 설계 – 피드백 라인 57


3. 오디오 관련 회로 모음 58
3-1. 밸런스 입력 회로 (Balanced-Input) 59
3-2. 스피커 보호 회로 ① 61
▷ 생각거리 – 릴레이 코일 사양 및 직렬 저항 선정 62
3-3. 프리 앰프 : 밸런스 입력 / 밸런스 출력 65
3-4. 간단한 파워앰프용 양전원 회로 67
3-5. 안정성을 더한 양전원 회로 68
3-6. 스피커 보호 회로 ② 69
3-7. 바이어스 조절 AB급 파워 앰프 71
3-8. 기본 믹서 회로 – 위상 반전 72
▷ 생각거리 – 사용하지 않는 OPAMP의 핀 처리 73
3-9. 기본 믹서 회로 – 위상 비반전 75


4. 다양한 전자회로 모음 77
4-1. 동작 후 일정 시간이 지나면 OFF 하는 조명 제어 회로 78
▷ 생각거리 – 회로 동작이 이해가 되지 않을 때 79
4-2. 슈미트 트리거를 이용한 사인파-사각파 변환 회로 81
4-3. 600Ω 임피던스 매칭 시스템에서의 T형 감쇠기 83
4-4. 50Ω 임피던스 매칭 시스템에서의 π형 감쇠기 85
4-5. 60V 10A 전자 부하 (키트) 86
▷ 400V 1A 전자 부하 89
4-6. 비교기를 활용한 돌입전류 제한 회로 90
▷ 돌입 전류가 발생하는 원인 92
4-7. 비교기를 활용한 보호 회로 / 팬∙부저 동작 회로 93
4-8 신호 전력 증폭 회로 (Current Boost) 95
4-9 다이악 / 트라이악 활용 AC 전력 제어 회로 98
4-10 전용 IC를 활용한 LED 전압 디스플레이 회로 101

5. 마치는 글 103

※ 집필 목적

회로 설계자로 자리매김하기 위한 공부를 하면서 어려움이 많았습니다. 취업을 하기 전에는 막연히 대학교 서적에 그려져 있는 회로들을 이용해 공부했는데 많은 내용들이 이론적인 부분에 치우쳐 있었습니다. 실무에 당장 도움을 받을 수 있는 책을 찾기에는 어려움이 있었습니다. 다행히도 일부 전자회로 모음집과 같은 서적이 있었기에 설계 능력이 없던 당시에는 똑같이 따라서 만들며 공부할 수 있었습니다. 하지만 출판이 된 지 오래되거나, 일제 서적을 번역한 서적이라 구할 수 없는 부품들이 많아 공부를 할 수 없던 회로 역시 많았습니다.

하드웨어, 특히 회로 공부라는 것이 신기하게도 회로만 쳐다볼 때는 풀리지 않던 문제들이, 아무 생각없이 납땜하다 보면 이해가 되는 경우도 있고 파형을 찍다 보면 알게 되는 경우도 있습니다. 그래서 1차적으로는 많은 회로를 보며 공부하고 관심이 생기고 전문성을 더하고 싶은 분야에 대해서는 직접 설계하는 연습을 하는 것이 좋습니다. 여기서 재미까지 느낄 수 있는 분야가 있다면 정말 금상첨화일 것입니다.

각종 산업용 장비나 가전제품, 계측기 등과 같은 수많은 제품 내 전자회로에서 실제로 사용되고 있는 회로들을 소개함으로써 실무적인 도움을 드리기 위해 책을 썼습니다. 추가로 가능하다면 독자들이 관심있는 회로에 대해서 따라서 만들 수 있도록 했습니다. 단종된 부품은 사용하지 않았으며 각종 온라인 전자부품 쇼핑몰 등에서 쉽게 구할 수 있는 부품으로 선정 및 설계했습니다. 일부 인용한 회로에서 단종된 부품을 사용한 경우는 사용 가능한 부품으로 대체했습니다. 또한 회로를 단순히 소개하는 것에서 그치지 않고 동작 원리나 설계 시 고려해야 하는 부분들을 같이 다루었습니다.

전원회로를 전문으로 다루고 있기 때문에 지면의 많은 부분이 전원회로와 관련된 내용이지만, 전원회로는 각종 수동 소자를 기본으로 다이오드, TR, FET는 물론 OPAMP, PWM IC, 각종 보호 소자 등이 포함되므로 회로 공부를 하기에 최고입니다. 또한 회로 설계에서 그치는 것이 아니라 적절한 방열 조건이 없다면 무의미한 회로가 되기 때문에 방열 설계도 생각해주어야 하고, 다른 회로에 비해 큰 부품과 노이즈 특성으로 인해 PCB 설계까지도 함께 고려해야 합니다. 따라서 이러한 부분을 책을 읽으며 함께 고민해 보신다면 많은 도움을 받으실 수 있을 것이라 확신합니다.

※ 책을 통해

책을 통해 독자는 다양한 회로들을 접함과 동시에 동작 원리를 이해할 수 있습니다. 학부 시절 이론 서적에서 공부하던 각종 부품들과 회로가 실제 회로에서는 어떻게 적용 되는 지를 알 수 있으며, 그 과정에서 부품을 선정하는 방법과 설계 시 고려 요소에 대해 생각해볼 수 있습니다. 각종 전자 제품이나 계측기, 우리 생활에서 쉽게 찾아볼 수 있는 가전제품들 혹은 산업용 장비에서 주로 사용되고 있는 회로들을 소개했습니다. 따라서 대학생 혹은 취준생의 입장에서 널리 사용되는 부품들을 공부해볼 수 있는 계기가 될 것입니다.

관심이 가는 회로라면 부품을 구매하여 직접 제작해 테스트할 수 있습니다. 특히 이 과정을 통해 회로를 깊숙하게 이해하고 내 것으로 만들 수 있습니다. 사실상 회로를 똑같이 제작해보는 일은 어려울 수 있기 때문에, 여기서 더 나아가 자신이 가지고 있는 부품이나 실험 환경에 맞추어 조금씩 변형해 설계해본다면 더 큰 도움이 될 것입니다.

또한 시뮬레이션을 위한 회로가 아니라 전원을 인가해 동작시킬 수 있는 회로를 그려보는 연습을 할 수 있습니다. 각종 CAD 프로그램의 시뮬레이션을 위해 회로를 설계해보는 것도 좋지만, 시뮬레이션 특성 상 전원회로는 구성하지 않고 SYMBOL 로써 대체하는 경우가 많습니다. 또한 각종 소자의 정격을 고려하지 않고 단순히 용량 값만을 생각하게 되는 경우도 많습니다. 회로를 그려보는 연습을 할 때에는 다른 무엇보다도 동작하는 것에 중점을 두는 것이 좋고, 제작하여 테스트를 해보면 자신이 어느 부분에서 실수를 했는지 알게 됩니다. 저항의 정격을 고려하지 못했다는지, 캐패시터의 용량이나 내압 선정에 문제가 있다던지, IC의 핀 기능을 제대로 이해하지 못했을 수도 있습니다.

꼭 눈으로 보는 것에 그치지 말고 회로를 조금씩 변형해서 설계해보고, 제작해서 테스트를 해보셨으면 좋겠습니다.

※ 이런 분께 추천드립니다.

# 아날로그 관련 회로 및 부품의 동작 원리 이해에 어려움을 느끼시는 분

# 다양한 전자 부품 및 회로를 이해하고 직접 설계하는 능력을 기르고 싶으신 분

# 회로 설계 개발자 및 전력 전자 관련 분야로 취업을 희망하시는 분

# 직무 스킬을 향상시키기 위해 노력하고 있는 현직 개발자

# 단순한 납땜으로 끝내지 않고 DIY 를 하며 전자 회로에 대한 이해도를 높이고 싶으신 분

※ 전문가 소개

# 전원회로 설계를 주제로 블로그와 유튜브를 운영하고 있습니다.

# 전원회로를 전문 개발하고 있습니다.

# 주요 키워드

- 회로 및 PCB 설계

- FET / SMPS / MCU 연계 전력 제어

# 주요 개발 실적

- 보일러 제어기

- 정수기 SMPS 및 제어기

- 각종 SMPS : 20W 저전력 컨트롤러용, 600W 부스트 컨버터, 2kW 2 스위치 포워드 컨버터 등 다수

- 17kV 고압 전기 집진 제어 시스템