필터가 있거나없는 반파 정류기 회로

교류를 직류로 변환하는 과정은 정류 입니다. 모든 오프라인 전원 공급 장치에는 AC 벽 콘센트 소스를 고전압 DC로 변환하거나 AC 벽 콘센트 소스를 저전압 DC로 스텝 다운하는 정류 블록이 있습니다. 추가 프로세스는 필터링, DC-DC 변환 등이 될 것이므로이 기사에서는 회로도를 사용하여 반파 정류기 의 모든 작동을 논의 할 것 입니다.

AC 전압의 특성은 50 / 60Hz 주파수에서 정현파입니다. 파형은 다음과 같습니다.

이제 정류 는 교류 (AC)의 음의 부분을 제거하여 부분적인 DC를 생성하는 과정입니다. 이것은 다이오드를 사용하여 달성 할 수 있습니다. 다이오드는 전류가 한 방향으로 만 흐르도록합니다. 이해를 돕기 위해 파형을 양의 반주기와 음의 반주기로 나눌 수 있습니다. 위의 전압이 다이오드를 통해 공급되면 양의 반주기에서만 전도가 발생합니다. 따라서 아래는 파형입니다.

반파 정류기의 작동:

Half wave Rectifier에서는 하나의 다이오드를 사용하여 AC 파의 음의 Half Cycle을 제거하고 Full Wave Rectifier에서는 4 개의 다이오드를 사용하여 AC의 음의 반주기를 양의 주기로 변환합니다. 이제 15Vrms의 낮은 진폭을 가진 AC 전압을 고려하고 단일 다이오드를 사용하여 DC 전압으로 정류 해 보겠습니다. 다이오드는 양의 반주기 동안 만 전도됩니다. 그러나 출력은 불연속 펄스 양의 DC 전압입니다. 리플이 적은 순수한 DC로 만들려면 추가로 필터링해야합니다. 명심해야 할 점은 DMM을 통해 측정하는 모든 전압, 전류는 본질적으로 rms입니다. 따라서 시뮬레이션에서도 동일하게 고려됩니다.

위의 출력 파형은 예상대로 불연속 펄스 DC 파형입니다. 파형을 부드럽게하거나 연속적으로 만들기 위해 출력에 커패시터 필터를 추가합니다. 병렬 커패시터의 작동은 출력에서 ​​일정한 전압을 유지하는 것입니다. 출력에 존재하는 리플의 양을 결정합니다.

1uF 커패시터 필터 사용:

아래 파형은 커패시턴스 값 즉, 전하 저장 용량에 따른 리플 감소를 보여줍니다.

출력 파형: 빨간색 – 1uF; 머스타드 그린 – 4.7uF; 파란색 – 10uF; 진한 녹색 – 47uF

커패시터로 작동:

양의 반주기 동안 다이오드는 순방향 바이어스되고 커패시터는 충전되고 부하가 공급됩니다. 음의 반주기 동안 다이오드는 역 바이어스되고 회로는 개방되어 커패시터가 저장된 에너지를 공급합니다. 에너지 저장 용량이 많을수록 출력 파형의 리플이 적습니다.

리플 계수는 이론적으로 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

커패시터 값에 대해 계산하여 위에서 얻은 파형과 비교해 보겠습니다.

R _부하 = 1kOhm; f = 50Hz; C _out = 1uF; 나는 _dc = 15mA

그 후,

위의 파형은 거의 동일한 11 볼트의 리플을가집니다. 그 차이는 더 높은 커패시터 값에서 보상됩니다. 게다가, 전파 정류기보다 낮은 반파 정류기의 주요 문제는 효율입니다. 일반적으로 효율 (ƞ) = 40 %.

브레드 보드의 실용적인 반파 정류기 회로:

반파 정류기 회로에 사용되는 구성 요소 는 다음과 같습니다.

1. 220V / 15V AC 강압 변압기.
2. 1N4007 – 다이오드
3. 저항기
4. 커패시터

여기서 rms 전압이 15V 인 경우 피크 전압은 최대 21V입니다. 따라서 사용되는 구성 요소는 25V 이상의 정격이어야합니다.

회로의 작동:

강압 변압기:

강압 변압기는 적층 철심 위에 감긴 1 차 권선과 2 차 권선으로 구성됩니다. 1 차의 턴 수는 2 차보다 높습니다. 각 권선은 별도의 인덕터 역할을합니다. 1 차 권선이 교류 소스를 통해 공급되면 권선이 여기되고 플럭스가 생성됩니다. 2 차 권선은 2 차 권선으로 EMF를 유도하는 1 차 권선에 의해 생성 된 교류 플럭스를 경험합니다. 이 유도 된 EMF는 연결된 외부 회로를 통해 흐릅니다. 권선의 권선비와 인덕턴스는 1 차측에서 생성 된 플럭스와 2 차측에서 유도되는 EMF의 양을 결정합니다. 아래에 사용 된 변압기에서

벽 콘센트의 230V AC 전원 공급 장치는 강압 변압기를 사용하여 15V AC rms로 강압됩니다. 그런 다음 전원은 아래와 같이 정류기 회로에 적용됩니다.

필터가없는 반파 정류기 회로:

불연속 파형의 평균 출력 전압은 DMM에서 볼 수 있기 때문에 부하 양단의 해당 전압은 6.5V입니다.

필터가있는 반파 정류기 회로:

아래와 같이 콘덴서 필터를 추가하면

1. C _out = 4.7uF의 경우 리플이 감소하여 평균 전압이 11.9V로 증가합니다.

2. C _out = 10uF의 경우 리플이 감소하여 평균 전압이 15.0V로 증가합니다.

3. C _out = 47uF의 경우 리플이 더 감소하여 평균 전압이 18.5V로 증가합니다.

4. C _out = 100uF의 경우, 이후 파형이 미세하게 부드러워지고 따라서 리플이 낮습니다. 평균 전압이 18.9V로 증가했습니다.