정류기 회로

교정이란 무엇입니까?

이제 가장 널리 사용되는 다이오드 애플리케이션인 정류를 살펴보겠습니다. . 간단히 정의하면 정류는 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는 것입니다. 이것은 단방향 전하의 흐름만을 허용하는 장치를 포함합니다. 우리가 보았듯이 이것이 바로 반도체 다이오드가 하는 일입니다. 가장 간단한 종류의 정류기 회로는 반파입니다. 정류기. AC 파형의 절반만 부하로 전달됩니다. (아래 그림)

반파 정류 회로.

반파 정류

대부분의 전력 애플리케이션의 경우 반파장 정류로는 작업에 충분하지 않습니다. 정류기 출력 파형의 고조파 성분은 매우 커서 필터링하기 어렵습니다. 또한 AC 전원은 전체 주기마다 절반만 부하에 전원을 공급하므로 용량의 절반이 사용되지 않습니다. 그러나 반파 정류는 저항성 부하에 대한 전력을 줄이는 매우 간단한 방법입니다. 일부 2위치 램프 조광기 스위치는 "전체" 밝기를 위해 램프 필라멘트에 전체 AC 전원을 인가한 다음 더 적은 광 출력을 위해 반파 정류합니다. (아래 그림)

반파장 정류기 적용:2단계 램프 조광기.

"Dim" 스위치 위치에서 백열 램프는 전파 AC에서 작동하는 일반적으로 받는 전력의 약 절반을 받습니다. 반파장 정류 전력 펄스는 필라멘트가 가열 및 냉각 시간을 갖는 것보다 훨씬 빠르기 때문에 램프가 깜박이지 않습니다. 대신 필라멘트가 정상보다 낮은 온도에서 작동하여 더 적은 광 출력을 제공합니다.

전력을 느리게 응답하는 부하 장치에 빠르게 "펄싱"하여 전송되는 전력을 제어하는 ​​이 원리는 산업 전자 분야에서 일반적입니다. 제어 장치(이 경우 다이오드)는 주어진 시간에 완전히 전도되거나 완전히 비 전도되기 때문에 부하 전력을 제어하는 ​​동안 열 에너지를 거의 발산하지 않으므로 이 전력 제어 방법을 매우 에너지 효율적으로 만듭니다. 이 회로는 아마도 부하에 전력을 공급하는 가장 조잡한 방법이지만 개념 증명 응용 프로그램으로 충분합니다.

전파 정류기

둘 모두를 최대한 활용하기 위해 AC 전원을 수정해야 하는 경우 사인파의 반주기에서 다른 정류기 회로 구성을 사용해야 합니다. 이러한 회로를 전파라고 합니다. 정류기. center-tap이라고 하는 전파 정류기의 한 종류 아래 그림과 같이 중앙 탭이 있는 2차 권선과 2개의 다이오드가 있는 변압기를 사용하는 설계입니다.

전파 정류기, 중앙 탭 디자인.

양의 반주기

이 회로의 작동은 한 번에 한 반 주기로 쉽게 이해할 수 있습니다. 소스 전압 극성이 위쪽이 양극(+)이고 아래쪽이 음극(-)인 첫 번째 반주기를 고려합니다. 이때 상단 다이오드만 전도됩니다. 하단 다이오드는 전류를 차단하고 부하는 사인파의 전반부를 "보고" 위쪽은 양수이고 아래쪽은 음수입니다. 아래 그림과 같이 이 반주기 동안 변압기의 2차 권선의 상단 절반에만 전류가 흐르게 됩니다.

전파장 중앙 탭 정류기:2차 권선의 상단 절반은 입력의 양의 반 주기 동안 전도되어 부하에 양의 반 주기를 전달합니다.

음의 반주기

다음 반주기 동안 AC 극성이 바뀝니다. 이제 다른 다이오드와 변압기의 2차 권선의 나머지 절반은 전류를 전달하는 반면 이전에 마지막 반주기 동안 전류를 전달했던 회로 부분은 유휴 상태로 유지됩니다. 부하는 여전히 이전과 동일한 극성인 사인파의 절반을 "보는" 것입니다. 위쪽은 양극이고 아래쪽은 음극입니다. (아래 그림)

전파 센터 탭 정류기:음의 입력 반주기 동안 2차 권선의 아래쪽 절반이 전도되어 부하에 양의 반주기를 전달합니다.

전파 정류기 설계의 단점

이 전파 정류기 설계의 한 가지 단점은 중앙 탭이 있는 2차 권선이 있는 변압기가 필요하다는 것입니다. 해당 회로가 고전력 회로인 경우 적합한 변압기의 크기와 비용이 상당합니다. 결과적으로 중앙 탭 정류기 설계는 저전력 애플리케이션에서만 볼 수 있습니다.

기타 구성

부하에서 전파 중앙 탭 정류기 극성은 다이오드의 방향을 변경하여 반전될 수 있습니다. 또한 역 다이오드는 기존의 포지티브 출력 정류기와 병렬로 연결할 수 있습니다. 결과는 아래 그림의 이중 극성 전파 센터 탭 정류기입니다. 다이오드 자체의 연결은 브리지와 동일한 구성입니다.

이중 극성 전파 센터 탭 정류기

전파 브리지 정류기

더 인기 있는 전파 정류기 설계가 또 있으며 4다이오드 브리지 구성을 중심으로 구축됩니다. 분명한 이유로 이 디자인을 전파 브리지라고 합니다. . (아래 그림)

전파 브리지 정류기.

전파 브리지 정류기 회로의 전류 방향은 AC 소스 파형의 양의 반주기에 대한 아래 그림과 음의 반주기의 경우 아래 그림과 같습니다. 입력의 극성에 관계없이 전류는 부하를 통해 같은 방향으로 흐릅니다. 즉, 소스의 음의 반주기는 부하에서 양의 반주기입니다.

전류 흐름은 두 극성에 대해 직렬로 연결된 두 개의 다이오드를 통해 흐릅니다. 따라서 다이오드에서 소스 전압의 두 다이오드 강하가 손실됩니다(Si의 경우 0.7·2=1.4V). 이것은 전파 센터 탭 설계에 비해 단점입니다. 이 단점은 매우 낮은 전압 전원 공급 장치에서만 문제입니다.

전파 브리지 정류기:양의 반주기에 대한 전류 흐름.

전파 브리지 정류기:음의 반주기에 대한 전류 흐름.

대체 전파 브리지 정류기 회로도

전파 브리지 정류기 회로에서 다이오드의 적절한 레이아웃을 기억하는 것은 전자공학을 처음 배우는 학생에게 종종 좌절감을 줄 수 있습니다. 나는 이 회로의 대안적 표현이 기억하고 이해하기 더 쉽다는 것을 발견했습니다. 모든 다이오드가 동일한 방향을 "가리키는" 수평 자세로 그려지는 것을 제외하고는 정확히 동일한 회로입니다. (아래 그림)

전파 브리지 정류기의 대체 레이아웃 스타일입니다.

대체 레이아웃을 사용한 다상 버전

브리지 정류기 회로에 대해 이 레이아웃을 기억하는 것의 한 가지 이점은 아래 그림에서 다상 버전으로 쉽게 확장된다는 것입니다.

3상 전파 브리지 정류기 회로.

각 3상 라인은 한 쌍의 다이오드 사이를 연결합니다. 하나는 부하의 양극(+) 쪽에 전력을 라우팅하고 다른 하나는 전력을 부하의 음극(-) 쪽에 라우팅합니다.

3상 이상의 다상 시스템은 브리지 정류기 방식에 쉽게 수용됩니다. 아래 그림의 6상 브리지 정류기 회로를 예로 들어 보겠습니다.

6상 전파 브리지 정류기 회로.

다상 AC가 정류되면 위상 변이 펄스가 서로 중첩되어 단상 AC의 정류로 생성되는 것보다 훨씬 "매끄러운"(AC 함량이 적음) DC 출력을 생성합니다. 이것은 필터링 부품의 물리적 크기가 엄청나게 크지만 저잡음 DC 전력을 얻어야 하는 고전력 정류기 회로에서 결정적인 이점입니다. 아래 그림의 다이어그램은 3상 AC의 전파 정류를 보여줍니다.

3상 AC 및 3상 전파 정류기 출력

리플 전압

단상 또는 다상 정류의 경우 정류기의 DC 출력과 혼합된 AC 전압의 양을 리플 전압이라고 합니다. . 대부분의 경우 "순수" DC가 원하는 목표이므로 리플 전압은 바람직하지 않습니다. 전력 수준이 너무 크지 않은 경우 필터링 네트워크를 사용하여 출력 전압의 리플 양을 줄일 수 있습니다.

1-펄스, 2-펄스 및 6-펄스 단위

때때로 정류 방법은 360 ^o 마다 출력되는 DC "펄스" 수를 계산하여 참조됩니다. 전기 "회전"의. 단상 반파장 정류기 회로를 1펄스라고 합니다. 하나의 완전한 사이클(360 ^o ) 동안 단일 펄스를 생성하기 때문에 정류기 ) AC 파형. 단상 전파 정류기(설계, 센터 탭 또는 브리지에 관계 없음)를 2펄스라고 합니다. 하나의 AC 사이클의 시간 동안 2개의 DC 펄스를 출력하기 때문입니다. 3상 전파 정류기는 6펄스라고 합니다. 단위.

정류기 회로 단계

현대 전기 공학 규칙은 위상의 3필드 표기법을 사용하여 정류기 회로의 기능을 추가로 설명합니다. , 방법 , 및 펄스 수 . 단상, 반파장 정류기 회로에는 1Ph1W1P(1상, 1방향, 1펄스)라는 다소 모호한 지정이 지정되어 있습니다. 즉, AC 공급 전압이 단상이고 AC 공급 라인의 각 위상에 흐르는 전류 한 방향(방향)으로만 이동하고 360 ^o 마다 DC의 단일 펄스가 생성됩니다. 전기 회전의.

단상, 전파, 중앙 탭 정류기 회로는 이 표기법 시스템에서 1Ph1W2P로 지정됩니다. 1상, 각 권선의 반쪽에서 전류의 단방향 또는 방향, 사이클당 2펄스 또는 출력 전압입니다.

단상 전파 브리지 정류기는 1Ph2W2P로 지정됩니다. 중앙 탭 설계와 동일하지만 전류를 제외하고 둘 다 갈 수 있습니다. 한 방향이 아닌 AC 라인을 통한 방법.

앞서 보여드린 3상 브리지 정류기 회로를 3Ph2W6P 정류기라고 합니다.

정류기 회로에서 위상 수의 2배보다 많은 펄스를 얻을 수 있습니까?

이 질문에 대한 대답은 예입니다. 특히 다상 회로에서 그렇습니다. 변압기의 창의적인 사용을 통해 전파 정류기 세트를 병렬로 연결하여 3상 AC에 대해 6개 이상의 DC 펄스를 생성할 수 있습니다. 30 ^o 권선 구성이 동일한 유형이 아닐 때 위상 변이가 3상 변압기의 1차에서 2차로 도입됩니다.

즉, Y-Δ 또는 Δ-Y에 연결된 변압기는 이 30 ^o 을 나타냅니다. Y-Y 또는 Δ-Δ에 연결된 변압기는 위상 편이가 되지 않습니다. 이 현상은 Y-Y에 연결된 하나의 변압기가 브리지 정류기에 공급되고 Y-Δ에 연결된 다른 변압기가 두 번째 브리지 정류기에 공급되도록 한 다음 두 정류기의 DC 출력을 병렬로 연결하여 이용할 수 있습니다. (아래 그림)

2개의 정류기 출력의 리플 전압 파형이 30 ^o 위상 편이되어 있기 때문에 서로 중첩되면 개별적으로 고려되는 정류기 출력보다 리플이 적습니다. 360 ^o 당 12펄스 6개 대신:

다상 정류 회로:3상 2-way 12펄스(3Ph2W12P)

검토:

<울>

수정 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는 것입니다.

반파 정류기는 AC 전압 파형의 절반 주기만 부하에 적용하여 부하에 하나의 비교대 극성이 발생하도록 하는 회로입니다. 부하에 전달된 DC는 크게 "맥동"합니다.

전파 정류기는 AC 전압 파형의 두 반주기를 동일한 극성의 끊어지지 않은 일련의 전압 펄스로 변환하는 회로입니다. 부하에 전달된 DC는 그다지 "맥동"하지 않습니다.

다상 교류 전류는 정류될 때 훨씬 "매끄러운" DC 파형을 제공합니다(더 적은 리플 전압) 정류된 단상 AC보다.

관련 워크시트:

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다이오드 수정 워크시트