먼저 알아둘 용어
TL431·캐소드·애노드 — TL431은 기준 입력을 이용해 캐소드에서 애노드로 흐르는 전류를 조절하는 션트(shunt) 조정기입니다. 지정 전압과 최소 조절 전류를 만족해야 의도한 동작 범위를 사용할 수 있습니다.
광커플러(optocoupler)·CTR(Current Transfer Ratio) — 광커플러는 LED의 빛으로 반대편 출력 소자를 제어합니다. CTR은 정해진 조건의 출력 전류/LED 전류 비로 전류·온도·노화에 따라 달라집니다.
전류·전압 기호 — IK는 TL431 캐소드 전류, ILED는 LED 전류, IR은 LED 병렬 저항의 전류입니다. VF는 LED 양단 전압, VKA는 TL431 캐소드−애노드 전압입니다.
보상망 — 피드백(feedback) 루프(loop)의 주파수 응답과 안정성을 정하는 저항·커패시터(capacitor) 등입니다. 바이어스(bias)를 보충하는 저항 하나와 루프의 안정성 설계는 구분합니다.
작동 원리
TL431은 충분한 캐소드 전류와 전압이 있어야 규정된 전압 조절 동작을 할 수 있습니다. 광커플러가 요구하는 LED 전류가 작을 때 LED만 직렬로 놓으면 TL431 전류가 부족할 수 있습니다. LED 병렬 저항은 빛으로 전달하지 않는 바이어스 전류를 더합니다. 따라서 캐소드 전류와 LED 전류를 같다고 계산하면 루프 동작을 잘못 예측합니다.
적용 순서
- 해당 TL431 등급의 최소 조절 전류와 광커플러의 최소 CTR 조건을 확인합니다. 전형값만으로 최저 LED 전류를 정하지 않습니다.
- 전류 경로를 나누어 IK=ILED+IR로 기록합니다. LED 전압이 VF라면 우회 저항 전류는 대략 VF/R입니다.
- 필요한 추가 바이어스가 0.8 mA, 그 운전점의 LED 전압이 1.2 V라고 가정하면 병렬 저항은 1.2/0.0008=1.5 kΩ입니다. 이는 설명용 계산이며 최악 조건의 LED 전압과 최소 IK, 전류 공급 여유 및 저항 손실을 대조해 실제 값을 정합니다.
- 최소 출력·최대 출력·무부하·부하 급변에서 LED 전류, TL431의 VKA·IK, 출력 파형을 확인하고 보상망을 함께 검토합니다.
적용 조건과 한계
병렬 저항을 넣는 것만으로 루프가 안정해지지는 않습니다. 공급 전압 여유, LED 순방향 전압, TL431 최소 전압, 광커플러 CTR의 온도·노화 변화가 모두 관련됩니다. TL431과 TL432는 같은 기능이어도 패키지(package)에 따라 핀(pin) 배치가 다릅니다.
확인과 기록
광커플러 출력이 부족한 것인지 TL431 바이어스가 부족한 것인지 전류를 따로 재어 구분합니다. 저항 삭제·변경 전후의 무부하 및 과도 응답을 비교하고 안정성을 확인한 조건만 기록합니다.
작업 순서를 다시 확인합니다
