출처: 알리 바지, 코네티컷 대학교 전기 공학학과, 스토스, CT.
DC 전원 공급 장치는 일반적으로 DC 또는 단방향 전압 및 전류를 공급하는 장치로 간주됩니다. 배터리는 이러한 전원 공급 장치 중 하나이지만 수명과 비용 면에서 제한됩니다. 단방향 전력을 제공하는 또 다른 방법은 정류기를 사용하여 AC 라인 전력을 DC 전원으로 변환하는 것입니다.
정류기는 한 방향으로 전류를 전달하고 다른 방향으로 차단하여 AC를 DC로 변환할 수 있는 장치입니다. 정류기는 전자 회로에서 중요하며, 이는 특정 임계값 전방 전압을 극복한 후에만 특정 방향으로 전류를 허용하기 때문에 중요합니다. 정류기는 다이오드, 실리콘 컨트롤러 정류기 또는 다른 유형의 실리콘 P-N 접합부일 수 있습니다. 다이오드는 양극과 음극의 두 단자가 있으며, 현재는 양극에서 음극으로 흐릅니다. 정류기 회로는 양극성 인 AC 전압과 전류를 DC 전압 및 전류를 쉽게 필터링 할 수있는 단극성 전압 및 전류로 변경하는 하나 이상의 다이오드를 사용합니다.
다이오드 정류기는 한 방향으로 전류를 통과하고 다른 방향으로 차단하는 2단 반도체 장치입니다. 현재양극에서 음극으로 전달되지만 음극에서 양극으로 전달되지는 않습니다. 일반적으로 차단 방향(양극에 음극)에 일부 누설 전류가 있지만 매우 낮습니다. 따라서 다이오드는 음극에서 양극에 걸쳐 특정 전압 레벨을 차단해야 하므로 다이오드는 전류 운반 기능과 전압 차단 기능에 대해 평가됩니다. 다이오드 단자 전체의 전압이 전압 차단 등급을 초과하면 다이오드는 고장 지역에서 작동하며 현재의 두 가지 방법을 모두 중단합니다. 다이오드가 한 방향으로 전류를 전달한다는 사실은 AC를 DC로 변환할 수 있는 정류 기능으로 이어집니다.
하프 웨이브 정류기(그림.1 및 도 2)는 AC 입력 전압의 절반만 출력에 전달하며, 제로 출력 전압을 제공하여 음수 반쪽을 차단합니다. 전파 정류기(도 3 및 도 4)는 음의 반의 극성을 뒤집어 양수 반쪽을 통과하는 것 외에도 양성이 된다. 이러한 정류기의 출력은 매끄럽지 않지만 전류가 한 방향으로만 흐르기 때문에 정의 DC 출력에 의해 결정됩니다. 그러나 이러한 출력 파형은 일반적으로 생성된 출력 전압을 원활하게 하기 위해 필터링됩니다.
이 실험의 목적은 다른 부하 유형에 대한 하프 웨이브 및 풀 웨이브 단일 위상 정류기 작업을 연구하는 것입니다. 다이오드 전류가 0에 도달하면 정류가 다이오드의 턴오프 특성과 함께 관찰됩니다. 전기 분해 커패시터를 사용하여 DC 출력 전압을 필터링하는 것도 연구됩니다.
주의: 이 실험 중에 활력을 불어넣는 동안 회로의 일부를 만지지 마십시오. AC 소스는 기능 발생기가 소스일 때 도 1 과 2에 도시된 바와 같이 접지됩니다. VARIAC를 접지하지 마십시오.
1. AC 소스 설정
이 실험의 경우 두 개의 AC 소스가 사용됩니다. 60Hz의 저주파및 10V 피크 부비동 출력 및 1kHz 주파수를 갖춘 기능 발생기의 가변 변압기(VARIAC).
하프 웨이브 정류기
2. 고주파 입력을 가진 저항 하중
그림 1: 저항 하중이 있는 하프 웨이브 정류기
3. 고주파 입력을 가진 저항 유도 부하
그림 2: R-L 부하가 있는 하프 웨이브 정류기
4. 저주파 입력을 가진 저항 하중
풀 웨이브 정류기
5. 저항 하중
그림 3. 저항 하중이 있는 풀 웨이브 정류기.
6. 필터링 커패시터와 저항 부하
그림 4. 저항 하중 및 정전 용량 필터링이 있는 풀 웨이브 정류기
다이오드 정류기가 한 방향으로 전류를 통과할 수 있기 때문에 반파 정류에 결합된 저항 하중은 입력 AC 전압의 양수 반사이클만 볼 수 있을 것으로 예상된다. 풀 브릿지 정류기를 사용하면 입력 양수 및 음수 하프 사이클이 양수로 정류되지만 커패시터를 추가하면 대부분의 전압 잔물결을 필터링하고 깨끗한 DC 전압을 제공합니다.
인덕터가 부하와 함께 연이어 추가되면 다이오드 해제가 지연될 것으로 예상됩니다. 이는 다음과 같이 설명할 수 있습니다: 다이오드의 전류는 2개의 조건(공존하는 데 필요한) 1하에서 해제되고, 2) 다이오드(Anode-to-cathode 전압)를 가로지르는 전압은 턴온 임계값 보다 낮습니다. 인덕터가 부하와 연재되면 에너지를 저장하며 소스를 사용할 수 없거나 다이오드양극 측에서 음수로 변할 때 현재 소스역할을 합니다. 따라서 인덕터 전류는 인덕터 에너지가 소멸될 때까지 다이오드를 전방 편향으로 유지합니다. 입력 V =V0cos(ωt)로 기본 정류회로를 제어하는 필수 방정식 :
단일 다이오드 및 저항 부하:
다이오드 브리지 및 저항 하중: <V아웃>=2V0/π (2)
다이오드 브리지, 현재 소스 부하:
다이오드 정류기는 거의 모든 전원 공급 장치, 충전기, 가변 주파수 드라이브 및 많은 보호 회로에 있습니다. 대부분의 DC 전원 공급 장치 또는 조정 가능한 AC 전원 공급 장치는 다이오드 정류기를 사용하여 AC를 DC로 변환한 다음 AC 전원 공급 장치 및 가변 주파수 드라이브에서와 같이 필요한 경우 AC를 조정할 수 있습니다. 전력 전자 컨버터의 응용 분야는 전압 차단및 인덕터, 전기 기계 계주 및 모터 와인딩의 에너지를 프리휠링하는 데 일반적입니다. 다이오드 애플리케이션은 전력 전자 장치 응용 프로그램을 넘어 저전력 전자 장치, 통신 시스템 및 조명 애플리케이션으로 확장됩니다.
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