계산 원리
입력 전력은 입력 전압과 입력 전류의 곱입니다. 출력 전력도 같은 방식으로 구하고, 두 값의 비가 효율, 차이가 손실입니다.
Pin = Vin × IinPout = Vout × Ioutη = Pout / Pin × 100 (%)Ploss = Pin − Pout
사용 예
12 V, 1 A를 입력하고 5 V, 2 A를 출력하면 입력 전력은 12 W, 출력 전력은 10 W입니다. 효율은 83.3 %이고 손실은 2.00 W입니다. 이 손실은 부품 발열로 바뀌므로 열 설계의 출발점이 됩니다.
설계 팁
- 효율은 부하마다 다릅니다. 배터리 제품은 가벼운 부하와 대기 상태의 효율이 사용 시간에 더 큰 영향을 줍니다.
- 손실 전력에 열저항을 곱하면 온도 상승을 대략 추정할 수 있습니다. 앞의 LDO 계산과 같은 방식입니다.
- 스위칭 컨버터의 전류는 맥동이 큽니다. 평균값을 제대로 얻으려면 전력 분석기나 충분한 대역의 프로브를 쓰고, 접지 연결을 짧게 하세요.
- 효율을 비교할 때는 입력 전압, 온도, 부하 조건을 같게 맞춰야 공정한 비교가 됩니다.
주의사항
- 평균(DC) 값 기준의 계산입니다. 전류가 맥동하면 측정 방법에 따라 결과가 달라집니다.
- 효율이 100 %를 넘으면 전류 방향, 프로브 위치, 측정 시점의 문제일 가능성이 큽니다. 측정 설정을 다시 확인하세요.
- 제어 IC나 게이트 드라이브의 자체 소비 전력이 입력 전력에 포함되었는지에 따라 효율 해석이 달라집니다.
자주 묻는 질문
효율 측정 시 어떤 값을 써야 하나요?
입력 전압과 전류, 출력 전압과 전류를 같은 시점의 평균값으로 측정하세요. 맥동이 큰 전류는 대역이 충분한 프로브나 전력 분석기를 쓰는 것이 정확합니다.
효율이 100 %를 넘으면 어떻게 하나요?
물리적으로 불가능하므로 측정 오류입니다. 전류 프로브 방향이 반대인지, 전압 측정 지점이 부하 쪽인지, 입력과 출력의 측정 시간이 맞는지 확인하세요.
효율과 손실 중 무엇을 기준으로 설계해야 하나요?
열 설계에는 손실(W)이, 배터리 수명에는 입력 전력과 효율이 중요합니다. 같은 출력이라도 효율이 높으면 손실이 줄어 발열과 열저항 요구가 함께 낮아집니다.