반파 및 전파정류 회로

소개글

반파 및 전파정류 회로에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

VT = 0.7 (Si)
VT = 0.3 (Ge)
2) 전파 정류 회로
다이오드를 사용하여 교류의 +, - 어느 반 사이클에 대해서도 정류를 하고, 부하에 직류 전류를 흘리도록 한 회로. 중간 탭이 있는 트랜스 필요하다.
물론 반파정류회로의 정류파형과 전파정류회로의 파형이 어떤 모양이라는 것은 알수 있다. 여기서 이론상이라는 것은 DIODE에 의한 손실(흔히 CUT IN또는 CUT OUT전압이라 함)을 고려하지 않는 것이고, 실제는 이 전압을 고려해야 한다는 것이다. 부하전류가 비교적 적은 경우는 약 0.6~0.7V 정도이고, 전류가 많은 경우 약 1V정도입니다.(실리콘다이오드인 경우) 따라서 만약 10Vrms라면 14.14Vpeak 최대값으로 나오지만 실제로는 약 13.xxVpeak가 나온다. 그리고 또한가지 이론과 실제의 차이는 다이오드 역회복 시간에 의한 것인데recovery time 이라 한다. 즉 순방향으로 전류가 흐르다가 전압이 반대로 걸리면 바로 차단이 되지 않고 다이오드 내부의 잉여전자에 의해 잠시 역으로 전류가 흐르게 된다. 물론 일반 60hz 파형에서는 거의문제가 없지만 수십~수백khz정류에서는 문제가 발생하는데 이런 경우는 역회복 시간이 짧은 fast recovery diode나 schottky barrier diode를 사용하여야 한다.

1. 이상적인 다이오드라 함은 1.0V이상이면 무조건 통하고, 반대면 전류가 0이고,스위칭 속도는 무한대이다. 하지만 실제다이오드는 실리콘의 경우 약0.7V 이상 게르마늄이나 쇼트키의 경우 0.3~0.4V 이상되어야 흐르고, 역방향인 경우 누설전류가 흐르고, 속도도 유한하다.
2. 실리콘 다이오드의 경우 역방향 전류는 보통 수~수십nA 정도입니다. 일반 계측기로 측정하기에는 너무 작죠. 하지만 게르마늄이나 쇼트키 다이오드는 비교적 역전류가 커기 때문에(수uA) 측정 가능하다.
3. 멀티미터에서 저항측정렌지또는 다이오드전용측정렌지가 있는경우 측정이 가능합니다. 순방향일 때는 낮은 저항값을 표시하고, 역방향일때는 무한대로 지시하므로 하지만 일부 멀티미터기의 경우 저항측정시 낮은 전압(0.4V이하)로 측정하는 경우가 있는데 이런 경우는 측정이 불가능하다.
4. 반파회로의 경우 스코프상에서는 최대값을 측정할 수 있지만 멀티메터기의 경우는 보통 내부의 바늘또는 콘덴서 등에 의해 평균치로 측정이 된다. 따라서 멀티메터기의 경우는 반파를 측정하면 훨씬 낮은 전압으로 측정된다.
5. 다이오드 순방향전압(0.7~0.9V)때문이죠. 만약 브릿지 다이오드로 정류했다면최대 전압은 이론상값보다 약 1.4~1.8V 정도 빼주어야 한다. 왜야 하면 브릿지 다이오드정류방식은 다이오드 2개를 통과해야 하기 때문이다. 그외 반파정류또는 트랜스 센터탭을 이용한 양파정류는 0.7~0.9V만 빼주면 된다.

(1) 전파 정류 회로
● 다이오드를 사용하여 교류의 +, - 어느 반 사이클에대해서도 정류를 하고, 부하에 직류 전류를 흘리도록한 회로.
● 중간 탭이 있는 트랜스 필요
● 입력전압 (+) 반주기 = D1은 통전, D2는 OFF
(-) 반주기 = D2은 통전, D1는 OFF
● 맥동율 = 0.482
● 정류효율 => η = 81.2 [%]
다이오드로 반파정류를 하게 되변 질문자께서 출력이0 이라고 표시한 부분(연두색 부분) 은 실제로 0 이 아니고.. 다이오드의 문턱전압값 약 0.7볼트 정도 된다.


그래서 이상적인 반파 정류는 제가 외에 다시 그린 검은색 부분이지만 실제로 다이오드를 사용하므로 다이오드의 문턱 전압만큼 위로 올라가서 정류가 되기 때문에..실제로 길게 나타나는 것이다.
전파정류는 변압기에서 임의의 출력전압이 같은 전원 즉 0V,10V,20V인 3가닦의 전선 중 0V와 20V에 정류기를 접속하여 정류하는 방법이다. 반파에서는 다이오드 한개만 있으면 되지만 여기서는 2개가 필요하다. 양쪽 두 가닥의 전선에는 같은 극성을 가진 다이오드 한 개씩 2개를 접속한다. 그리고 반대쪽은 같이 묶어 출력단자로 한다. 그리고 가운데 10V단자는 정류기의 반대되는 극성이 출력된다. 10V 단자를 중심으로 0V 단자와 20V 단자에 같은 극성이 교번하여 인가되므로 같은 극성이 2번 출력된다. 따라서 60Hz의 주파수 전원을 정류하였다면 출력파형은 120개의 굴골(파형)이나온다.
다이오드 특성이 순방향에서 0.6V 이상에서 급격히 흐르는 특성이 있다. 그리고 다이오드에도 내부 저항이 있다. 만약 다이오드와 1kohm을 달았다면 전류는 거의 5mA가 흐르고 다이오드가 0.6V정도 잡아먹으니 저항 양단에 측정하면 4.4v (5-0.6v)가 된다. 만약 1킬로로 달지 않고 극단적으로 무지 무지 큰 저항을 달았다면 전류는 무지무지 작아진다(I=V/R). 다이오드에도 내부 저항이 있으니 역으로 다이오드 양단에 0.6 이하가 된다.
그러면 전류가 흐르지 않는 현상이 발생하죠. 즉 저항 크게하면 점점 파형은 줄어드는 현상이 발생합니다

(2) 전파정류회로(Full-wave rectification circuit)
전파정류회로에는 중간탭이 있는 변압기를 이용하는 방법과 브리지 다이오드를 이용하는 정류회로가 있다.
아래 그림과 같이 중간탭 변압기와 2개의 다이오드를 사용하여 전파정류회로를 구성하게 되면 양(+)의 반주기와 음(-)의 반주기에 각각 다이오드 D1, D2가 교대로 동작하여 전파정류파형을 부하측에서 얻을 수 있다.



(a) 변압기의 중간탭을 이용한 전파정류회로


(b) 입력-출력파형
변압기의 중간탭을 이용한 전파정류회로
여기서 vi1(t) = vi2(t) = Vm sinωt라고 했을 때 입력파형과 출력파형을 그림2-2 (b)에 나타내고 있다.
이상적인 다이오드일 경우 전파정류를 사용하면 정류된 출력전압의 평균값 Vave은 다음과 같이 구할 수 있다.
전파정류의 평균값은 반파정류의 평균값보다 2배 크다. 또한 출력전압의 주파수는 입력전압의 주파수의 2배이고, 최대값은 입력전압과 출력전압이 같다. 하지만 실제 출력전압의 최대값 Vm을 얻기 위하여 변압기의 2차측 출력전압의 최대값은 2Vm이 되어야만 한다는 점이다.

키워드

반파정류회로(Half-wave rectification circuit) ,   반파 정류회로의 구성,   전파 정류 회로 ,   전파정류회로(Full-wave rectification circuit)