기초전자공학실험-반파 및 전파 정류

문서 내 토픽

• 1. 반파 정류

  반파 정류는 교류 전압을 인가하였을 경우 전압이 양(+)의 주기일 때는 그대로 출력시키고 음(-)의 주기일 때는 차단시킴으로써 그래프의 양(+)의 파형만이 나타나도록 만드는 것이다. 다이오드나 정류관을 사용하여 주기적으로 바뀌는 전류 방향 가운데 한쪽으로 흐르는 전류만을 통과시키고 그것과 반대 방향으로 흐르는 전류는 통과시키지 않는 정류 방법이다. 일반적으로 단일 다이오드를 갖는 회로에서 정류되는 반파신호는 Vm의 최대값의 31.8%와 같은 평균치 또는 동등한 DC 값을 가진다.

• 2. 전파 정류

  전파 정류는 교류 전압의 양과 음 모든 극을 이용하여 정류하는 회로이다. 브릿지(bridge) 회로는 입력되는 전압과 출력되는 전압이 동일하며, 다이오드를 4개에 브릿지 형태로 구성되어 있다. 양의 전압일 때, 왼쪽 다이오드와 오른쪽 저항이 열리고 나머지 회로로 전류가 흐르며, 음의 전압일 때, 오른쪽 다이오드와 왼쪽 저항이 개방회로가 되어 나머지 전류가 흐른다. 전파 정류의 평균값은 반파 정류의 평균값보다 2배 크다.

• 3. 중심-탭 전파 정류

  중심-탭 전파 정류회로는 2개의 다이오드와 변압기를 두 부분으로 나누어 신호가 걸리도록 하는 중심 - 탭 변압기로 구성된다. 전파 중심 - 탭 구조에서는 각 방향마다 한 개씩의 다이오드를 쓰지만, 전류가 흐를 시 역방향 다이오드에 두 배의 전위차가 생겨난다. 반파 정류기의 역전압은 1Vm이며, 전파 정류기의 역전압은 2Vm이다.

• 4. PIV (Peak Inverse Voltage)

  PIV(Peak Inverse Voltage)는 다이오드에 걸리는 역전압 허용 전압을 말한다. 반파 정류 회로에서 필요로 하는 PIV 정격은 인가된 전압의 피크값 이상이어야 한다. 전파 정류 회로에서는 PIV가 2배 더 크다.

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• 1. 반파 정류

  반파 정류는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 가장 기본적인 정류 방식입니다. 이 방식은 단순하고 구현이 쉽지만, 출력 전압이 입력 전압의 절반 수준에 불과하고 리플 전압이 크다는 단점이 있습니다. 따라서 전력 효율이 낮고 전압 안정성이 떨어집니다. 하지만 저비용으로 구현할 수 있어 소규모 전원 공급 장치나 단순한 전자 회로에서 널리 사용됩니다. 반파 정류는 기본적인 정류 방식이지만, 전파 정류나 중심-탭 전파 정류와 같은 더 발전된 정류 방식이 등장하면서 점차 그 활용도가 줄어들고 있습니다.

• 2. 전파 정류

  전파 정류는 반파 정류에 비해 출력 전압이 높고 리플 전압이 작아 전력 효율이 높습니다. 전파 정류는 입력 전압의 양의 반주기와 음의 반주기를 모두 활용하여 직류 전압을 생성합니다. 이를 위해 다이오드 브리지 회로를 사용하며, 이 회로는 4개의 다이오드로 구성됩니다. 전파 정류는 반파 정류에 비해 복잡하지만, 전력 변환 효율이 높고 출력 전압이 안정적이어서 전원 공급 장치, 전동기 구동 회로, 전자 기기 등 다양한 분야에서 널리 사용됩니다. 따라서 전파 정류는 반파 정류에 비해 더 발전된 정류 방식이라고 할 수 있습니다.

• 3. 중심-탭 전파 정류

  중심-탭 전파 정류는 전파 정류 방식의 변형으로, 변압기의 중심-탭을 이용하여 정류 회로를 구성합니다. 이 방식은 전파 정류와 마찬가지로 입력 전압의 양의 반주기와 음의 반주기를 모두 활용하여 직류 전압을 생성합니다. 하지만 전파 정류에 비해 다이오드 개수가 절반으로 줄어들어 회로가 더 간단해집니다. 또한 변압기의 중심-탭을 이용하므로 출력 전압이 입력 전압의 절반 수준이 됩니다. 중심-탭 전파 정류는 전파 정류에 비해 회로가 간단하고 비용이 저렴하지만, 출력 전압이 낮다는 단점이 있습니다. 따라서 출력 전압이 높지 않아도 되는 저전력 응용 분야에서 주로 사용됩니다.

• 4. PIV (Peak Inverse Voltage)

  PIV(Peak Inverse Voltage)는 정류 회로에서 다이오드가 견딜 수 있는 최대 역방향 전압을 의미합니다. 정류 회로에서 다이오드는 정방향으로 전류를 흐르게 하고 역방향으로는 전류가 흐르지 않도록 하는 역할을 합니다. 하지만 역방향으로 가해지는 전압이 다이오드의 PIV 값을 초과하면 다이오드가 파괴될 수 있습니다. 따라서 정류 회로를 설계할 때는 다이오드의 PIV 값을 고려하여 적절한 다이오드를 선택해야 합니다. PIV 값은 정류 회로의 입력 전압, 부하 특성, 정류 방식 등에 따라 달라지므로 이를 고려하여 안전 여유를 두고 다이오드를 선택하는 것이 중요합니다. 이를 통해 정류 회로의 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있습니다.