전파정류회로 출력전압 - jeonpajeonglyuhoelo chullyeogjeon-ab

반파정류기(Half Wave Rectifier)

이상적인 반파 정류기 회로

위의 그림은 반파정류기 회로입니다. 회로에 교류전원이 연결되면 정현파의 전압을 발생시킵니다. 이상적인 다이오드라면 전원전압이 양의 반 사이클일 때 다이오드는 순방향 바이어스가 되고 부하저항에 나타나게 됩니다. 이는 닫힌 스위치 처럼 동작하며 음의 반 사이클일 때 다이오드는 역방향 바이오스가 되어 부하저항에는 아무런 전압도 나타나지 않게 됩니다. 이는 열린 스위치 처럼 동작하게 됩니다.

교류 정현파

양의 반 사이클일 때 음의 반 사이클일 때

반파정류기에서 다이오드는 양의 반 사이클 동안 도전하고, 음의 반 사이클 동안에는 도전하지 않습니다. 때문에 회로가 음의 반 사이클을 없애 버리게 되고 이와 같은 파형을 반파신호(half-wave signal)라 합니다.

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이 반파전압으로 인해 전류가 한방향으로 흐르는 단방향 부하전류가 발생하게됩니다.

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반파신호

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이상적인 다이오드에서의 이상적인 반파 Vp(out) = Vp(in) 이 되며

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반파신호의 직류값은 Vdc = Vp / π , 출력주파수 fout = fin 가 됩니다.

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위의 경우는 이상적인 다이오드의 경우이고 실제 다이오드는 전위장벽 때문에 0.7V의 무릎전압이 존재합니다. 따라서 교류 전원전압이 0.7V가 될때까지 동작하지 않게 됩니다.

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그러므로 제2근사해석에 의한 반파 Vp(out) = Vp(in) - 0.7V 가 됩니다.

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전파정류기(Full Wave Rectifier)

전파 정류기

위의 그림은 전파정류기 회로입니다. 2개의 반파정류기가 연결되있고, 2차 권선에 접지된 중간 탭이 존재합니다. 이로 인해 각 반파정류기는 2차 전압의 반에 해당하는 입력전압을 갖습니다.

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다이오드 D1은 양의 반 사이클에서 도전하고, 다이오드 D2는 음의 반 사이클에서 도전합니다. 반파정류기와 달리 전파정류기는 전류가 양,음 두 반 사이클 동안 계속 흐르게 됩니다.

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양의 반 사이클일 때

음의 반 사이클일 때

중간탭 덕분에 각 다이오드는 같은 극성을 가지고 같은 방향으로 부하전류가 흐르게 되는 것입니다.

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전파신호는 반파신호보다 양의 사이클이 2배이므로 직류값도 2배가 됩니다.

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따라서 Vdc = 2Vp / π , 주파수 fout = 2fin 이 됩니다.

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전파정류기의 제2근사해석은 각 다이오드가 2차 전압의 절반에 해당하는 입력전압을 가지므로

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Vp(out) = 0.5Vp(in) - 0.7V 가 됩니다.

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전파신호

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브리지정류기는 전파출력전압이 나오므로 전파 정류기와 비슷합니다. 다이오드 D1과 D2는 양의 반 사이클에서 도전하고, D3와 D4는 음의 반 사이클에서 도전합니다.

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만약 양의 반 사이클이라면

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양의 반 사이클

D1과 D2는 순방향 바이어스가 되어 전류가 흐르고, D3와 D4는 역방향 바이어스가 되어 전류가 흐르지 않게됩니다.

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음의 반 사이클이라면

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음의 반 사이클

D3와 D4가 순방향 바이어스가 되어 전류가 흐르게됩니다.

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브리지정류기는 발생하는 출력이 전파출력과 같아 평균값, 주파수에 관한 수식은 전파정류기와 같습니다.

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Vdc = 2Vp / π

fout = 2fin

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다만 브리지 정류기는 전류가 흐르는 경로에 2개의 다이오드가 있어 제2근사해석으로 회로를 분석할 때의 출력전압은 Vp(out) = Vp(in) - 1.4V 가 됩니다.

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마지막으로 세 개의 정류기를 종합해보면 filtering 되지 않는 정류기인 경우 아래의 표와 같습니다.

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