[전자회로][전원회로][정류(Rectification)]

정류 (Rectification)

교류에너지(AC)를 직류에너지(DC)로 변환(convert)하는 과정을 정류라 하며 이런 장치를 정류기라 한다.

(AC to DC)

보통 다이오드를 사용하여 단방향성을 갖게 하고, 캐패시터 평활회로를 거쳐 직류 출력을 얻게 된다.

정류 과정

그 과정을 세분화하면 아래처럼 여러 단계가 있다.

교류 입력 전압 ->        AC Mains

변압기 회로 -> Transformer

정류 회로 -> Rectifier

평활 회로 -> Smoothing circuit

정전압 회로 -> Regulator

직류 출력 전압 Regulated DC

변압기 (Transformer) 

유도성 전기 전도체를 통해 전기 에너지를 한 회로에서 다른 회로로 전달하는 장치이다.

변압기 용도를 간단히 알아보면

① 하나의 회로에서 다른 회로에로 에너지의 전달.

② 전압 크기를 바꿔주어 전압 변성기로 불리운다. (승압,강압)

③ 직류 차단 및 교류 통과시켜준다. (회로의 분리)

④두 회로 간의 임피던스 변환을 한다. 정합을 통한 최대전력전달하거나 부하 경감을 목적으로 한다.

변압기는 다음과 같은 한계가 있다.

① 주파수를 바꿀 수 없다.

② 직류에는 동작을 하지 않는다.

③ 권선비(N1 : N2)가 고정되어있는 시불변 소자이다.

다이오드 정류기(Diode Rectifier)

반파 정류 회로 (half-wave rectifier circuit) 

가장 단순한 정류회로이다.

가정에 공급되는 AC전류는 방향성(플러스와 마이너스)은 1초에 60번(60Hz) 변한다.

전류의 방향성을 구분하려 플러스와 마이너스 기호를 사용한다.

다이오드의 역할은 전류의 방향성을 한쪽만 유지하는 것이다.

다이오드는 순방향 바이어스일 때는 전류를 흐르게 하며,

역방향 바이어스일 때는 극히 적은 전류만 흐르게 해 무시할 수 있다.

반파 정류회로에서 다이오드 및 부하 R을 흐르는 전류는 아래와 같다.

출력전류 i(t)의 평균값

출력전류 i(t)의 실효값

전파 정류 회로 (full-wave rectifier circuit)

교류 전압의 극성에 관계없이 항상 같은 방향의 전류가 흐로도록 하는 정류이다.

1. 중심탭 변압기 전파 정류기

교류 입력 전원의 양(+)의 반주기 동안: D1은  순바이어스, D2는 역바이어스로 D1을 거쳐 전류 i1이 흐른다.

교류 입력 전원의 음(-)의 반주기 동안: D1은  역바이어스, D2는 순바이어스로 D2을 거쳐 전류 i2이 흐른다.

i1 i2는 모두 부하 RL을 거쳐 흐르므로 부하 전류 i = i1+ i2

2 브리지 회로 전파 정류기

동작

입력 전원의 양(+)의 반주기 동안: D2, D4는 순바이어스, D1, D3는 역바이어스로 D2, D4, 부하 RL을 거쳐 전류가 흐른다.

입력 전원의 음(-)의 반주기 동안: D1, D3는 순바이어스, D2, D4는 역바이어스로 D1, D3, 부하 RL을 거쳐 전류가 흐른다.

특징

전원 변압기의 2차 코일에 중간탭이 필요 없다.

각 정류 소자에 대한 PIV는 2차 전압의 최대값 Vm밖에 안되어 고압 정류 회로에 적합하다.