다이오드 정류회로 실험

본 내용은 " 핵심이 보이는 전자회로실험 다이오드 정류회로 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.09.20

문서 내 토픽

• 1. 반파 정류회로

  반파 정류회로는 입력되는 정현파의 한 반주기만을 통과시키는 회로이다. 시뮬레이션 결과에서 입력전압 첨두값 10V에 대해 출력전압 첨두값은 4.35V이며, 다이오드의 커트-인 전압은 0.65V이다. 양의 반주기는 정류되고 음의 반주기는 차단되어 맥동하는 직류 출력을 생성한다. 진폭이 작은 신호의 경우 다이오드의 순방향 전압강으로 인해 출력이 제한될 수 있다.

• 2. 전파 정류회로

  전파 정류회로는 중앙 탭 변압기와 다이오드를 이용하여 입력 신호의 양쪽 반주기를 모두 정류하는 회로이다. 변압기 2차측 전압 VA, VB가 각각 5V일 때 전파 정류된 출력전압 첨두값은 4.35V이다. 다이오드의 커트-인 전압은 0.65V이며, 출력전압의 맥류 크기는 커패시터 용량에 따라 달라진다.

• 3. 평활 커패시터의 역할

  평활 커패시터 CF는 정류회로의 출력전압에서 맥류를 감소시키는 역할을 한다. 실험 결과에 따르면 커패시터 용량이 10μF, 22μF, 33μF, 47μF, 56μF로 증가함에 따라 출력전압의 맥류 크기가 1.843V에서 각각 1.340V, 753.88mV, 586.35mV, 418.82mV, 376.94mV로 감소한다. 커패시터 크기가 클수록 출력전압이 DC전압처럼 평탄해진다.

• 4. 다이오드의 특성

  다이오드는 순방향 바이어스 시 커트-인 전압(약 0.65V)을 가지며, 역방향 바이어스 시 높은 역방향 전압을 견딘다. 반파 정류회로에서 다이오드 양단에 걸리는 역방향 전압의 첨두값은 5.65V이다. 입력 신호의 진폭이 작을 때는 다이오드의 순방향 전압강이 상대적으로 크게 작용하여 출력 신호가 제한될 수 있다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 반파 정류회로

  반파 정류회로는 교류 신호의 절반만을 직류로 변환하는 기본적인 정류 방식입니다. 단일 다이오드를 사용하여 구조가 간단하고 비용이 저렴하다는 장점이 있습니다. 그러나 출력 전압의 평균값이 낮고 맥동이 심하다는 단점이 있어, 실제 응용에서는 제한적입니다. 특히 전력 효율이 약 40% 정도로 낮아 고전력 응용보다는 저전력 회로나 교육용으로 주로 사용됩니다. 반파 정류회로의 이해는 전자공학의 기초를 다지는 데 중요한 역할을 합니다.

• 2. 전파 정류회로

  전파 정류회로는 교류 신호의 전체 주기를 직류로 변환하여 반파 정류회로보다 훨씬 효율적입니다. 브릿지 정류회로 방식을 사용하면 4개의 다이오드로 높은 출력 전압과 낮은 맥동을 얻을 수 있습니다. 전력 효율이 약 81%로 반파 방식보다 우수하여 실제 전자기기에서 광범위하게 사용됩니다. 다만 다이오드 개수가 많아 비용이 증가하고 회로 복잡도가 높아집니다. 현대 전자기기의 전원 공급 장치에서 필수적인 기술입니다.

• 3. 평활 커패시터의 역할

  평활 커패시터는 정류회로의 출력에서 발생하는 맥동을 제거하여 안정적인 직류 전압을 제공합니다. 커패시터는 충방전 특성을 이용하여 전압 변동을 최소화하고 출력 전압을 거의 일정하게 유지합니다. 용량이 클수록 맥동이 작아지지만, 과도한 용량은 회로 크기와 비용을 증가시킵니다. 평활 커패시터 없이는 정류된 전압이 여전히 큰 맥동을 가져 대부분의 전자기기가 정상 작동하지 못합니다. 따라서 전원 공급 회로에서 매우 중요한 부품입니다.

• 4. 다이오드의 특성

  다이오드는 반도체 소자로서 한 방향으로만 전류를 흐르게 하는 정류 특성을 가집니다. 순방향 바이어스 시 낮은 저항으로 전류가 흐르고, 역방향 바이어스 시 높은 저항으로 전류를 차단합니다. 다이오드의 순방향 전압강하는 일반적으로 0.6~0.7V이며, 이는 정류회로 설계 시 고려해야 할 중요한 요소입니다. 역방향 항복 전압을 초과하면 다이오드가 손상될 수 있으므로 주의가 필요합니다. 다이오드의 이러한 특성은 정류, 검파, 보호 등 다양한 전자회로에서 활용됩니다.