SMPS등 회로 수리시, 뻥 방지 전구(회로) (feat. Chatgpt and deepseek)

뻥방지 전구(과전류 보호 전구)의 원리

 

SMPS(스위칭 모드 전원 공급 장치) 등의 전기장비 수리 후 테스트할 때 뻥방지 전구를 사용하는 이유는, 수리된 회로에 단락(쇼트) 또는 과부하 문제가 있을 경우 전원 투입 시 즉시 퓨즈가 나가거나 부품이 파손되는 것을 방지하기 위해서입니다.

 

ㄴ 쇼트 등 비정상 상태라서 SMPS 저항값이 1옴일 때를 가정하면, SMPS에 과전류(220A)가 흐르게 됨.

ㄴ 파라미터 V_source = 220  # 공급 전압 220V, R_normal = 1000  # 정상 SMPS 저항(Ω) 1k옴,  R_fault = 1     # 비정상 SMPS 저항(Ω)

ㄴ 그래프는 단순 참고용으로, 실제 현실과 다릅니다. 

 

 

 

원리 및 동작 방식

1. 직렬 연결 방식

   • AC 입력 전원과 SMPS 회로 사이에 전구(백열전구)를 직렬로 연결합니다.
   • 만약 SMPS가 정상이라면, 전구는 거의 빛나지 않고 미세한 발열만 합니다.
   • 만약 쇼트(단락)나 과부하가 있다면, 전구의 필라멘트가 밝게 빛나며 SMPS로 흐르는 전류를 제한합니다.

2. 전류 제한 역할

   • 뻥방지 전구는 전류가 지나치게 많아지면 저항이 급격히 증가하는 성질을 가집니다.
   • 백열전구의 필라멘트는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 성질을 가지므로, 과전류가 흐르면 순간적으로 저항이 증가하여 전류를 제한합니다.
   • 결과적으로 퓨즈가 끊어지거나 부품이 폭발하는 것을 방지할 수 있습니다.

3. 이상 여부 판별

   • 전구가 꺼져 있다면 → 정상 동작 (SMPS가 부하를 정상적으로 공급)
   • 전구가 순간 깜빡이고 꺼짐 → 정상 (정류 콘덴서 충전 후 정상 동작)
   • 전구가 계속 켜져 있음 → 쇼트 가능성 높음 (SMPS 1차측에서 이상 발생)
   • 전구가 매우 밝게 빛남 → 심각한 쇼트 (전원 투입 시 과전류 상태)

 

ㄴ 직렬 연결이기 때문에

ㄴ 전압 : 전체 회로에 걸리는 전압은 220V = 전구에 걸리는 전압 + SMPS에 걸리는 전압

ㄴ 전류 : 전구와 SMPS 회로에는 동일한 전류가 흐름. 

ㄴ 그래프는 단순 참고용으로, 실제 현실과 다릅니다. 

 

 

사용하는 전구의 종류

• 일반적으로 100W~200W 백열전구를 사용합니다.
• LED 전구는 이런 특성이 없기 때문에 사용할 수 없습니다.
• 전구의 전력(W)이 높을수록 저항값이 낮아져 초기 테스트 시 주의해야 합니다.

 

 

SMPS 수리 후 뻥방지 전구 테스트 절차

1. SMPS의 1차측 입력선(AC 전원선)과 직렬로 백열전구를 연결
2. 전원을 켜고 전구의 밝기를 확인
3. 전구가 순간 깜빡이고 꺼지면 → 정상 작동
4. 전구가 계속 밝게 켜지면 → 쇼트나 이상 부품 확인 필요
5. 정상 작동을 확인한 후, 전구를 제거하고 직접 AC 입력 테스트 진행

 

 

장점

• 과전류로 인한 1차 회로 손상을 방지
• 퓨즈가 연속적으로 끊어지는 것을 막음
• 쇼트 여부를 빠르게 판단 가능
• 간단한 부품(백열전구)만으로 테스트 가능

 

 

한계점

• 전구의 저항 특성상 일부 회로에서는 오작동할 가능성 있음
• 고출력 SMPS 테스트 시 너무 낮은 전구 전력 사용 시 동작 불안정. (장비 정상이어도 전구에 불이 켜짐)
• 전구를 지나친 의존하면 근본적인 수리 문제를 놓칠 수도 있음
• 전구와 장비가 전압을 나눠 가지기 때문에 220V에서 정상 운영이 되는지 확인하려면 전구를 반드시 제거하고 테스트를 해야 정확함. 

 

 

💡 결론:
뻥방지 전구는 SMPS 수리 후 초기 테스트에 유용한 도구이며, 쇼트 및 과부하를 빠르게 진단하는 역할을 합니다. 하지만, 전구를 통한 테스트만으로 모든 문제가 해결되지는 않으므로, 이후 오실로스코프 및 멀티미터를 활용한 추가 점검이 필요합니다.

 

 

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 한글 폰트 설정 (Windows 환경)
plt.rc('font', family='Malgun Gothic')  # 맑은 고딕 사용
plt.rc('axes', unicode_minus=False)  # 마이너스 기호 깨짐 방지

# 공통 파라미터
V_source = 220  # 공급 전압 220V
R_normal = 1000  # 정상 SMPS 저항(Ω)
R_fault = 1     # 비정상 SMPS 저항(Ω)
R_bulb_normal = 50   # 정상 작동시 전구 저항(Ω)
R_bulb_fault = 200   # 과전류시 전구 저항(Ω)

# 시나리오 1: 뻥방지 전구 없을 때
def scenario1():
    I_normal = V_source / R_normal
    I_fault = V_source / R_fault
    
    plt.figure(figsize=(10,6))
    bars = plt.bar(['정상 상태', '비정상 상태'], 
                 [I_normal, I_fault], 
                 color=['green', 'red'])
    
    plt.ylabel('전류 (A)', fontsize=12)
    plt.title('뻥방지 전구 없을 때 전류 비교', fontsize=14)
    plt.ylim(0, 25)
    
    # 주석 추가
    for bar, label, resistance in zip(bars, ['정상', '비정상'], [R_normal, R_fault]):
        height = bar.get_height()
        plt.text(bar.get_x() + bar.get_width()/2., height,
                f'{height:.2f}A\nR={resistance}Ω',
                ha='center', va='bottom')
    
    plt.grid(axis='y', linestyle='--')
    plt.show()

# 시나리오 2: 뻥방지 전구 있을 때
def scenario2():
    # 정상 상태 계산
    I_normal = V_source / (R_normal + R_bulb_normal)
    V_smps_normal = I_normal * R_normal
    V_bulb_normal = I_normal * R_bulb_normal
    
    # 비정상 상태 계산
    I_fault = V_source / (R_fault + R_bulb_fault)
    V_smps_fault = I_fault * R_fault
    V_bulb_fault = I_fault * R_bulb_fault
    
    # 그래프 생성
    fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(1, 2, figsize=(14,6))
    
    # 전압 분배 비교 (스택형 막대 그래프)
    labels = ['정상', '비정상']
    smps_voltages = [V_smps_normal, V_smps_fault]
    bulb_voltages = [V_bulb_normal, V_bulb_fault]
    
    ax1.bar(labels, smps_voltages, color='blue', label='SMPS 전압')
    ax1.bar(labels, bulb_voltages, color='orange', bottom=smps_voltages, label='전구 전압')
    ax1.set_title('전압 분배 비교')
    ax1.set_ylabel('전압 (V)')
    ax1.legend()
    
    # 각 전압 수치 표시
    for i in range(len(labels)):
        ax1.text(i, smps_voltages[i] / 2, f'{smps_voltages[i]:.2f}V', ha='center', color='white', fontsize=10)
        ax1.text(i, smps_voltages[i] + bulb_voltages[i] / 2, f'{bulb_voltages[i]:.2f}V', ha='center', color='white', fontsize=10)
    
    # 전류 비교
    ax2.plot(labels, [I_normal, I_fault], 
            marker='o', linestyle='--', color='green')
    ax2.set_title('전류 흐름 비교')
    ax2.set_ylabel('전류 (A)')
    ax2.grid(True)
    
    # 전류 값 및 저항 값 표시
    for i, (val, resistance) in enumerate(zip([I_normal, I_fault], [(R_normal + R_bulb_normal), (R_fault + R_bulb_fault)])):
        ax2.text(i, val+0.05, f'{val:.2f}A\nR={resistance}Ω', ha='center')
    
    plt.suptitle('뻥방지 전구 있을 때 동작 특성', fontsize=14)
    plt.tight_layout()
    plt.show()

# 그래프 생성
scenario1()
scenario2()