기초전자실험 4장_반파 및 전파 정류

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문서 내 토픽

1. 반파 정류

반파 정류 회로의 출력 직류 전압을 계산하고 측정하였다. 반파 정류 회로에서 다이오드 양단에 걸리는 최대 전압은 인가된 정현파 신호의 피크 값과 동일하다. 반파 정류 신호의 직류 값은 피크 값 Vm의 31.8%이다. 실험 결과 이론값과 측정값이 약 13% 차이가 났다.
2. 전파 정류

전파 정류 회로의 출력 직류 전압을 계산하고 측정하였다. 전파 정류 신호의 직류 값은 피크 값 Vm의 63.6%이다. 브리지 방식 전파 정류 회로와 중앙-탭 변압기 구조의 전파 정류 회로를 구성하여 실험하였다. 실험 결과 이론값과 측정값이 약 10% 차이가 났다.
3. 정류 회로 특성

반파 정류와 전파 정류 회로의 출력 파형을 비교하였다. 반파 정류 회로는 입력 신호의 반을 제거하여 직류 값을 얻지만, 전파 정류 회로는 입력 신호의 모든 영역을 활용하여 직류 값을 얻는다. 또한 브리지 방식과 중앙-탭 방식 전파 정류 회로의 특성을 비교하였다.
4. 다이오드 특성

다이오드의 순방향 바이어스 천이전압 VT가 입력 신호의 피크 값에 비해 크지 않은 경우 VT가 직류 값에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한 다이오드의 방향을 반대로 연결하여 출력 파형의 변화를 관찰하였다.
5. PIV (Peak Inverse Voltage)

정류 시스템에서 PIV (Peak Inverse Voltage)는 다이오드가 제너 항복 영역에 들어가기 전에 견딜 수 있는 최대 역방향 바이어스 전압이다. 반파 정류 회로와 브리지 정류 회로에서 PIV는 인가된 정현파 신호의 피크 값과 동일하지만, 중심-탭 변압기 구조에서는 인가된 신호의 피크 값의 두 배이다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 반파 정류

반파 정류는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 가장 기본적인 정류 회로입니다. 이 회로는 다이오드를 사용하여 교류 전압의 한 반 주기만을 통과시키고 나머지 반 주기는 차단합니다. 이를 통해 직류 전압을 얻을 수 있습니다. 반파 정류 회로는 구조가 간단하고 구현이 쉽다는 장점이 있지만, 출력 전압이 교류 전압의 절반 수준에 불과하고 리플 전압이 크다는 단점이 있습니다. 따라서 보다 안정적인 직류 전압이 필요한 경우에는 전파 정류 회로를 사용하는 것이 더 적합합니다.
2. 전파 정류

전파 정류는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 보다 발전된 정류 회로입니다. 이 회로는 4개의 다이오드를 사용하여 교류 전압의 양의 반 주기와 음의 반 주기 모두를 통과시켜 직류 전압을 얻습니다. 전파 정류 회로는 반파 정류 회로에 비해 출력 전압이 높고 리플 전압이 작다는 장점이 있습니다. 또한 출력 전압의 변동이 작아 보다 안정적인 직류 전압을 얻을 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 전파 정류 회로는 전원 공급 장치, 전력 변환 장치 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
3. 정류 회로 특성

정류 회로의 특성은 크게 출력 전압, 리플 전압, 효율 등으로 나눌 수 있습니다. 출력 전압은 정류 회로의 가장 중요한 특성으로, 입력 교류 전압의 크기와 정류 방식에 따라 달라집니다. 리플 전압은 정류 출력 전압의 맥동 정도를 나타내며, 이는 필터 회로의 설계에 따라 결정됩니다. 효율은 입력 전력 대비 출력 전력의 비율로, 정류 회로의 손실 특성을 나타냅니다. 이러한 정류 회로의 특성은 각 응용 분야의 요구사항에 맞추어 최적화되어야 합니다. 예를 들어 전원 공급 장치에서는 출력 전압과 리플 전압이, 전력 변환 장치에서는 효율이 중요한 설계 요소가 됩니다.
4. 다이오드 특성

다이오드는 정류 회로의 핵심 소자로, 다이오드의 특성이 정류 회로의 성능을 크게 좌우합니다. 다이오드의 주요 특성으로는 순방향 전압 강하, 역방향 저항, 스위칭 속도 등이 있습니다. 순방향 전압 강하는 다이오드가 도통될 때 발생하는 전압 강하로, 이는 다이오드의 내부 저항에 의해 결정됩니다. 역방향 저항은 다이오드가 차단될 때의 저항 특성으로, 이는 다이오드의 절연 특성을 나타냅니다. 스위칭 속도는 다이오드의 턴온/턴오프 시간을 나타내며, 이는 정류 회로의 동작 주파수에 영향을 미칩니다. 이러한 다이오드 특성은 정류 회로의 설계 시 고려되어야 하며, 응용 분야에 따라 최적의 다이오드를 선택해야 합니다.
5. PIV (Peak Inverse Voltage)

PIV(Peak Inverse Voltage)는 정류 회로에서 다이오드가 견딜 수 있는 최대 역방향 전압을 의미합니다. 정류 회로에서 다이오드는 교류 전압의 한 반 주기 동안 역방향 바이어스를 받게 되는데, 이때 다이오드에 인가되는 최대 역방향 전압이 PIV입니다. PIV 값은 다이오드의 구조와 재질에 따라 달라지며, 정류 회로의 설계 시 반드시 고려되어야 합니다. 만약 PIV 값을 초과하는 전압이 다이오드에 인가되면 다이오드가 파괴될 수 있기 때문입니다. 따라서 정류 회로를 설계할 때는 입력 전압의 크기와 파형을 고려하여 적절한 PIV 값을 가진 다이오드를 선택해야 합니다.