본문내용
1. 실험 목적 및 기기
1.1. 실험 목적
본 실험의 목적은 다양한 정류 회로들의 특성을 이해하고, 이론값과 실험값을 비교하여 정류기의 동작을 분석하는 것이다. 반파 정류회로, 전파 정류회로, 브리지 정류회로의 동작 특성과 장단점을 파악하고, 측정값과 이론값을 비교함으로써 정류기의 성능을 확인하고자 한다. 또한 RC 필터와 LC 필터의 리플 저감 효과를 확인하여 직류 전원 공급 장치 설계에 필요한 기초 지식을 습득하고자 한다.
출력 전압의 피크값, 직류 평균값, 리플 전압 및 주파수 등을 측정하고 계산된 이론값과 비교 분석함으로써 정류 회로에 대한 깊이 있는 이해를 도모하고자 한다. 이를 통해 다양한 정류 회로의 특성과 필터 회로의 중요성을 종합적으로 파악하여 직류 전원 공급 장치 설계에 활용할 수 있는 능력을 기르고자 한다.
1.2. 실험에 사용된 기기 및 부품
직류전원장치 1대, VOM 및 DMM 1대, 브레드보드, 2채널 오실로스코프 1대, 함수 발생기 1대, 2차 측 전압이 25.2V인 중간 탭을 갖는 변압기 1개(함수 발생기로 대체 가능), 1N4001, 1N4148 또는 대체용 실리콘 다이오드와 게르마늄 다이오드 4개, 1/2W: 680Ω, 1kΩ, 3.9kΩ, 10kΩ, 1W: 1kΩ, 5.6kΩ, 100kΩ, 점퍼선, 10㎌, 100㎌, 47㎌, 470㎌(정격전압 25V 이상) 커패시터가 실험에 사용되었다. []
실험에 필요한 다양한 전자 부품과 측정 장비가 제공되었으며, 이를 통해 정류 회로와 필터 회로의 특성을 종합적으로 분석할 수 있다. 변압기의 중간 탭과 다양한 용량의 커패시터는 정류 회로의 효율과 리플 감소를 평가하는 데 활용된다. 또한 함수 발생기와 오실로스코프를 이용하여 입력 신호와 출력 신호의 파형을 관찰할 수 있다. 이와 같은 실험 장비와 부품의 구성을 통해 정류 회로와 필터 회로의 동작 원리와 성능을 종합적으로 분석할 수 있을 것이다. [
2. 이론적 배경
2.1. 용량성 필터 회로
용량성 필터 회로는 정류기 출력의 맥동 전압을 억제하여 일정한 직류 전압을 얻기 위해 사용된다. 정류기 출력의 맥동 전압은 커패시터가 충전되고 방전되는 과정에서 발생한다.
커패시터가 충전되는 동안 다이오드는 순방향 바이어스되어 전류가 흐르며, 커패시터에 에너지가 저장된다. 이때 커패시터의 충전 시상수는 매우 작아 짧은 시간 내에 커패시터가 충전된다. 반면 커패시터가 방전될 때는 다이오드가 역방향 바이어스되어 회로가 개방되므로, 커패시터는 부하 저항을 통해 서서히 방전된다. 이때 커패시터의 방전 시상수는 충전 시상수보다 크다.
이와 같은 커패시터의 충전과 방전 과정을 통해 정류기 출력의 맥동 전압이 감소하게 된다. 커패시터의 용량이 클수록 방전 시간이 길어져 리플 전압이 감소한다. 하지만 커패시터의 용량이 지나치게 크면 회로의 응답 속도가 느려질 수 있다.
따라서 용량성 필터 회로 설계 시에는 리플 전압과 회로의 응답 속도 간의 적절한 균형을 고려해야 한다. 일반적으로 부하 전류가 크고 전압 변동이 작아야 할수록 큰 용량의 커패시터를 사용하는 것이 좋다.
2.2. 반파 정류기와 전파 정류기
반파 정류기는 전력 공급용 변압기와 부하 사이에 다이오드를 연결하여 간단히 구성된다. 2차 측의 교류 전압이 양의 반주기일 때 다이오드의 애노드가 양의 전위로 바이어스되어 다이오드가 도통된다. 이 때 부하 저항 양단에 2차 측 교류의 양의 반주기만이 걸리게 된다. 그러나 교류 전압이 음의 반주기일 때는 다이오드가 역방향 바이어스되어 전류가 흐르지 않기 때문에 부하 저항 양단에 아무런 전압도 나타나지 않는다.
반파 정류기의 피크 출력 전압은 2차 측 교류 전압의 피크값과 같지만, 이 회로는 입력 신호의 절반만을 이용하므로 직류 출력 전압은 입력 피크값의 약 0.318배에 불과하다. 또한 리플 성분이 크기 때문에 별도의 필터링이 필요하다.
이에 비해 전파 정류기는 중간탭을 갖는 변...
1
2
3
4
5
6
7
8