전자회로는 DC 전원으로 동작한다
모든 전자기기는 기기의 동작을 위하여 상용 전원인 교류 110V/220V 전압이나 배터리를 통한 전원 공급이 필요하다. 그리고 이러한 전자 기기들은 3.3V나 5V, 12V 등의 안정화된 직류 전원을 필요로 한다.
상용 전원을 통하여 전원 공급을 받는 전자 기기들은 전원 트랜스에 의해 필요한 값으로 전압을 변환하고 정류하여 직류 전압을 만들어 회로에 사용한다. 그러나 정류만 한 직류 전원에서는 입력 전압이 변화하거나 트랜스나 정류 다이오드의 전압 강하 등으로 전압의 안정도와 정밀도가 좋지 않기 때문에 기기의 성능을 충분히 발휘 할 수 없다.
전압 변동의 원인
상용 전원 전압의 변동
발전소 등에 충분한 비용을 사용하여 전원 계통이 매우 우수한 국가들이라도 상용 전원의 변동은 존재한다. 대부분이 ±5% 내외의 적은 변동이지만, 일부 개발중인 국가들은 전압 강하의 폭이 10~20V 이상으로 매우 크다.
전원 트랜스 전압 강하
트랜스의 크기에 따라 다르지만, 구리선을 수백 회 이상 권선하고 있기 때문에 전선의 저항에 따라 전압 강하가 발생한다. 또한 트랜스의 1차측과 2차측 사이의 누설 인덕턴스가 직렬로 삽입되기 때문에 이것에 따른 전압 강하도 발생 한다.
정류 다이오드의 전압 강하
정류용으로 많이 사용되는 브리지 다이오드는 흐르는 전류에 따라 순방향의 전압 강하가 발생한다
리플 전압
상용 전원의 교류 전압은 정현파이기 때문에 전해 커패시터로 평활하더라도 충전 및 방전에 의한 리플 전압이 발생한다. 이것은 전파 정류의 경우 주파수의 2배의 전압 변동으로 나타난다. 또한 부하의 변동이 발생할 경우 전해 커패시터의 충전 및 방전의 불균형으로 더 큰 리플 전압 변동이 발생한다.
전자회로에는 정격 전압이 필요하다
IC등의 반도체는 물론 모터와 릴레이 등 모든 전자 부품에는 사용이 권장되는 정격 전압과 동작을 보장하는 최대 전압이 규정되어 있다. 따라서 이 전압값을 넘으면 전자 부품이 설계대로 동작하지 않거나, 수명이 짧아지거나, 파손이 될 수 있다.
예를들어 대부분의 TTL IC의 정격 전압은 5V로, 동작을 보증하는 전압은 4.5 ~ 5.5V, 최대 전압은 6~7V로 되어 있다. 게다가 OPAMP등의 신호 증폭 회로에서는 전압의 변동이 신호의 변동이나 노이즈로 되어 버린다. 그 결과 설계된 정밀도나 안정성을 얻을 수 없다.
이와 같이 전원 전압의 변동은 기기의 성능과 신뢰성 측면에서 해결해야 되는 문제이다. 따라서 회로 설계를 통해 전원 안정화가 필요하다.