산업기술
산업 제조
일반적으로 전자 장치에는 전원 공급 시스템에서 AC에서 DC로 변환할 수 있는 정류 회로가 있습니다. 이 회로는 배터리 충전기와 같은 저전력 장치에서 정류에서 생성된 저전압을 정류하는 데 사용됩니다.
정류 회로를 이해하려면 정류 프로세스에 대해 배워야 합니다. 정류는 AC의 음의 비트를 주 전원에서 양의 DC 전압으로 변경하는 역할을 합니다. 이상적인 시스템을 설정할 때 올바른 정류기가 필요합니다. 따라서 시스템을 설정하려면 정류기와 다이오드 구성을 이해하는 것이 중요합니다.
(전자 부품)
정류기는 주 전압의 교류를 단방향 직류로 변환하는 전기 장치입니다. 주 전원 AC 전압을 전력망에서 DC 전압으로 변경하여 가장 간단하게 작동합니다. 가장 중요한 것은 우리가 의존하는 많은 가전 제품에 DC가 필요하다는 것입니다.
정류기라는 용어는 장치가 전류의 방향 흐름을 직선화하기 때문입니다. 정류기 출력을 평활화하기 위해 전자 필터를 사용하는 것이 증가하는 추세입니다. 결과적으로 현대의 실리콘 반도체 정류기는 셀레늄 기반 정류기, 기계적 정류기, 산화구리 정류기 및 진공관 정류기의 퇴장을 초래했습니다.
기계적 및 진공관 정류기(음극선관에 사용됨)는 높은 내부 저항으로 인해 비효율적이었습니다. 그러나 산화구리 및 셀레늄 기반 정류기는 SCR(Silicon Controlled Rectifier)보다 순시 전압 내성이 우수합니다. 이는 실리콘 다이오드에 비해 큰 이점입니다.
(다이오드 브리지 및 커패시터가 있는 DC 전원으로의 변압기 AC 전원)
단상 및 3상 정류기 모두에서 반파 정류 및 전파 정류를 경험합니다.
단상 정류기에는 AC 전원의 1상 주전원 입력이 있습니다. 구조는 매우 간단합니다. 시스템 유형에 따라 1개, 2개 또는 4개의 다이오드가 필요합니다.
단상 AC의 경우 높은 리플 계수가 생성됩니다. 이는 다이오드가 단상 변압기의 2차 권선에 연결되기 때문입니다. 또한 정류를 위해 변압기 2차 코일의 단상만을 사용합니다.
반면에 3상 정류기에서는 구조에 3개 또는 6개의 다이오드가 필요합니다. 감소된 리플 전압은 모든 다이오드가 변압기 2차 권선의 각 위상에 연결될 때 발생합니다. 또한 높은 변압기 활용률을 생성합니다.
단상 정류기의 장점
3상 정류기의 장점
단상 정류기의 단점
(다이오드)
반파 정류에서 , 정류기는 맥동 입력 신호의 절반을 완전히 차단합니다. 그런 다음 모든 전체 주기에서 절반만 공급합니다. AC 전원 공급 장치의 절반이 낭비된다는 의미입니다.
반파 정류에는 단일 다이오드 단상 전원 또는 3상 전원에서 3개가 필요합니다. 정류 전압의 평균 레벨은 입력 전압 레벨의 절반입니다. 그러나 양의 전압은 입력 전압과 동일한 피크 AC 입력 전압 레벨을 갖습니다.
반파장 정류기를 설계하는 방법에는 두 가지가 있습니다. 예를 들어, 첫 번째 모델에서 AC 전원은 출력의 음극 단자와 직접 연결됩니다. 다음 디자인에는 출력의 양극 단자에 직접 연결된 교류 전원이 있습니다.
장점
마지막으로 공급 변압기가 필요하지 않습니다.
이 정류기는 손실되거나 차단된 음의 입력 AC 소스 신호를 반전시킵니다. 결과적으로 출력 신호의 평균값을 향상시킵니다. 또한 하프 브리지 정류기가 수행할 수 없는 기능인 입력 AC 전압 파형 주파수를 두 배로 늘립니다. 그리고 생성된 파형에서 입력 피크와 출력 피크가 동일합니다.
전파 정류기를 설계할 때 일반적으로 사용되는 두 가지 방법은 다음과 같습니다. 센터 탭 변압기 및 다이오드 브리지 회로. 또한 활성 레귤레이터로 작동하여 대부분의 전류가 부하 회로로 흐르도록 합니다.
폼 팩터:
폼 팩터는 DC 출력 전류에 대한 전류의 RMS 값의 비율입니다.
FormFactor=현재 DC 출력 전류의 RMS 값 Form Factor=현재 DC 출력 전류의 RMS 값.
전파 정류기의 폼 팩터는 1.11입니다.
(반파정류회로 그림)
브리지 정류기는 주 AC 입력을 DC 출력으로 정류하는 AC-DC 변환기입니다. 브리지 회로는 전기 장치 및 전자 부품에 DC 전압을 공급하는 전원 공급 장치에 사용되는 정류기입니다. 간단한 브리지 정류기는 일반적으로 부하 저항기를 사용합니다. 결과적으로 이를 통해 흐르는 전류가 음수 및 양수 반 사이클 모두에서 동일함을 보장합니다. 브리지 정류기는 전자 전원 공급 장치의 가장 일반적인 부품 중 하나입니다.
브리지 정류기 배열에는 다이오드 브리지라고도 하는 4개의 인접한 다이오드가 있습니다. 피크 역 전압은 음의 반주기에서 역 바이어스로 연결될 때 다이오드에서 기록된 가장 높은 전압입니다. 양의 반주기 동안 두 개의 다이오드가 전도 지점에 있습니다. 나머지 쌍은 브리지 정류의 비전도 위치에 있습니다. 정류기 출력 기록은 부하 저항에서 발생합니다.
브리지 정류기가 좋습니다. 첫 번째 AC 사이클에서 다이오드 D2 및 D4는 순방향 바이어스되어 전도됩니다. D2의 양극에는 양의 전압이 있고 D4의 음극 단자에는 음의 전압이 있습니다. 신호의 전반부는 이 두 다이오드를 통과합니다. 사이클의 후반부 동안 다이오드 D1 및 D3은 순방향 바이어스되어 전도됩니다. 전반적인 효과는 AC의 두 절반이 통과할 수 있다는 것입니다. 그 후 음의 반이 반전되어 양수가 됩니다.
(브리지 정류기)
제어되지 않는 정류기
제어되지 않는 정류기라는 이름은 특정 AC 공급 장치에 고정 DC 출력 전압을 제공하는 정류기 유형을 나타냅니다. 제어되지 않는 정류기는 다이오드만 사용하며 둘 중 하나일 수 있습니다. 전파 제어 또는 반파 제어 정류기. 그러나 다이오드는 켜거나 끌 수 밖에 없기 때문에 효율성이 떨어집니다.
제어된 정류기
이 회로는 사이리스터를 사용하여 AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 부하에 대한 전원 공급을 제어합니다. 반파 제어 정류기는 단일 SCR(실리콘 제어 정류기)로 구성됩니다. 그들은 제어되지 않는 정류기와 동일한 디자인을 가지고 있지만 대신 SCR을 사용합니다. 반파 제어 정류기는 일정한 전력 제어를 제공하므로 전력 낭비를 제한합니다.
정류기 회로의 작동 원리
정류기 회로는 단순히 AC 전원을 DC 전원으로 전환하여 작동합니다. 이는 시스템 전체에 걸쳐 인터록된 다이오드로 구성되어 전자가 전원 장치에 순방향으로만 이동하도록 합니다. AC가 정류기 회로를 통해 흐를 때 다이오드는 AC 소스에서 음의 전압 스윙을 제거합니다. 따라서 양의 전압만 남게 됩니다. 단순 다이오드는 전류가 한 방향으로만 흐르도록 하여 역방향으로 흐르는 전류를 차단합니다.
이 이미지는 정류기 다이오드의 AC 전압 파형을 보여줍니다. 전류 파형에는 전압 기간이 없을 뿐만 아니라 짧은 전압 증가 사이에 교대 간격이 있습니다. 양의 전압만 있기 때문에 직류입니다.
(다이오드 브리지 다이어그램)
전기 장치의 정류 회로를 설계할 때 고려해야 할 예방 조치가 있습니다. 명확히 하기 위해 정류기 설계 선택에 영향을 미칠 가장 중요한 예방 조치에 대해 논의합니다.
양의 반주기 동안 양극과 음극에 나타나는 전압은 양입니다. 이것은 다이오드가 순방향 바이어스됨을 의미합니다. 회로가 이상적인 다이오드에 연결되고 정격 전력이 일정하다고 가정합니다. 피크 전압은 Vm이며 전압 강하가 없는 피크 전압 값이라고 합니다.
그러나 특정 다이오드의 전압 강하를 0.7V(전압 강하)의 실리콘 다이오드로 고려해야 합니다. 인가된 입력 전압이 임계 전압(0.7V)을 초과할 때만 순방향 바이어스됩니다. 따라서 회로가 전도를 시작합니다.
피크 전압 =Vm – 0.7V(전압 강하)
양극과 음극에 나타나는 전압이 음이기 때문에 음의 반주기와 다릅니다. 정류기 회로의 다이오드는 역 바이어스되어 개방 스위치로 작동합니다. 전류가 흐르지 않게 합니다. 그 결과 출력에서 전압이 0이 됩니다.
또한 음의 반주기에서는 사용된 다이오드를 고려한 후에도 다이오드 양단의 전압이 음이 됩니다. 출력에서의 판독값이 여전히 0V임을 의미합니다.
주전원 전압은 일반적으로 많은 전력을 전달합니다. 회로를 통해 이동하는 동안 전류 전위의 부분적 전력 손실을 전압 강하라고 합니다.
VD=( 2*L*R*I) / 1000
일반적으로 이것은 다이오드 내에서 전압 강하 및 저항이 발생함에 따라 정류 프로세스에서 손실되는 열입니다. 따라서 회로에 사용되는 특정 다이오드의 전압 강하에 대한 지식이 중요합니다.
Pheat (Power Loss) =Pmax (시스템의 최대 출력 전력) / Eff (정류 모듈의 효율) – Pmax (시스템의 최대 출력 전력.
PIV는 다이오드가 역 바이어스에서 견딜 수 있는 최대 전압을 나타냅니다. 따라서 초과하면 다이오드가 고장날 수 있습니다. 피크 역 전압은 입력 전압과 같습니다.
피크 역 전압(PIV) =최대 2Vs =2Vsmax .
평활 커패시터는 신호 공급의 변동을 고르게 하는 시스템입니다. 그들은 주로 정류기 또는 전원 공급 장치 전압 후에 적용됩니다. 하프 사이클 동안 커패시터가 충전 및 방전될 때 부드러운 전환이 생성됩니다. 충전 과정은 전류가 양의 반 주기를 통해 흐를 때 발생합니다.
평활 커패시터는 다이오드에서 불완전한 출력 리플을 개선하는 데 도움이 됩니다. 따라서 평활 커패시터는 다이오드에 병렬로 연결되어 부하 회로에 일정한 전압을 유지합니다.
부하 배치는 전파 브리지 정류기의 출력에 걸쳐 떨어집니다. 그런 다음 커패시터는 DC 출력을 증가시킵니다. 결과적으로 평활 커패시터는 정류기의 리플 출력을 보다 평활한 DC 출력으로 변환합니다.
리플 전압은 평활 콘덴서 값에 반비례합니다. 두 값은
에 의해 관련됩니다.V리플 =나는로드 /(fxC)
또는 일정한 DC 공급을 위해 전압 조정기 집적 회로를 사용할 수 있습니다.
5uF 평활 커패시터를 통한 전하 및 커패시턴스는 회로 내 연결에 따라 다릅니다. 등가 커패시턴스는 병렬 연결의 커패시터에 대해 회로에 연결된 모든 커패시터의 합입니다.
마찬가지로 50uF 평활 커패시터에도 동일한 원리가 적용됩니다. 병렬 회로 연결의 전압은 모든 커패시터에서 동일합니다. 그러나 50uF는 5uF 커패시터에 비해 더 강력한 평활 커패시터를 만듭니다.
(콘덴서 이미지)
이 기사에서는 정류기 회로를 사용하는 다양한 장치를 설정했습니다. 한 애플리케이션은 전압 조정기이고 다른 일반적인 용도로는 무선 신호에 사용되는 전원 공급 장치 구성 요소 및 진폭 변조 감지기(AMD)가 있습니다. 이 장치는 한때 초기 라디오 수신기에서 수정 탐지기로 일반적으로 알려졌습니다.
이 기사가 정류기 회로에 대한 모든 질문에 답하기를 바랍니다. 정류기 회로를 만드는 기본 구성 요소에 대해서는 언제든지 당사에 문의하십시오. 귀하의 프로젝트에 도움이 되기를 기대합니다.
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