1880 년대에 정류기의 식별과 고유성이 시작되었습니다. 정류기의 발전은 전력 전자 분야에서 다양한 접근 방식을 발명했습니다. 정류기에 사용 된 초기 다이오드는 1883 년에 설계되었습니다. 1900 년대 초기에 개척 된 진공 다이오드의 진화와 함께 정류기에 한계가 생겼습니다. 수은 아크 튜브의 수정으로 인해 정류기의 사용이 다양한 메가 와트 범위로 확장되었습니다. 그리고 정류기의 한 유형은 반파 정류기입니다.

진공 다이오드의 향상은 수은 아크 튜브의 진화를 보여 주며 이러한 수은 아크 튜브는 정류기 튜브라고 불립니다. 정류기의 개발과 함께 다른 많은 재료가 개척되었습니다. 따라서 이것은 정류기가 어떻게 진화하고 어떻게 발전했는지에 대한 간략한 설명입니다. 반파 정류기, 회로, 작동 원리 및 특성에 대해 명확하고 자세히 설명하겠습니다.

“2차 저역 통과 필터 계산기 ”

반파 정류기 란?

정류기는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 전자 장치입니다. 즉, 교류를 직류로 변환합니다. 정류기는 거의 모든 전자 장치에 사용됩니다. 주로 전원 전압을 DC 전압으로 변환하는 데 사용됩니다. 전원 공급 부분. DC 전압 공급을 사용하여 전자 장치가 작동합니다. 전도 기간에 따라 정류기는 Half Wave Rectifier와 전파 정류기

구성

전파 정류기와 비교할 때 HWR은 가장 쉬운 구성 정류기입니다. 단일 다이오드로만 장치를 구성 할 수 있습니다.

HWR 건설

반파 정류기는 다음 구성 요소로 구성됩니다.

교류 소스
부하 섹션의 저항
다이오드
강압 변압기

AC 소스

이 전류 소스는 전체 회로에 교류를 공급합니다. 이 AC 전류는 일반적으로 사인 신호로 표시됩니다.

강압 변압기

AC 전압을 높이거나 낮추기 위해 일반적으로 변압기가 사용됩니다. 여기서 강압 변압기를 사용하므로 AC 전압을 낮추고 승압 변압기를 사용하면 AC 전압을 최소 수준에서 높은 수준으로 향상시킵니다. HWR에서는 다이오드에 필요한 전압이 매우 적기 때문에 대부분 강압 변압기가 사용됩니다. 변압기를 사용하지 않을 경우 다량의 AC 전압으로 인해 다이오드가 손상 될 수 있습니다. 일부 상황에서는 승압 변압기를 사용할 수도 있습니다.

강압 장치에서 2 차 권선은 1 차 권선보다 최소 권선을 갖습니다. 이 때문에 강압 변압기는 1 차측에서 2 차측 권선으로 전압 레벨을 낮 춥니 다.

다이오드

반파 정류기에서 다이오드를 사용하면 한 방향으로 만 전류가 흐르고 다른 경로에서는 전류가 흐르지 않습니다.

저항기

지정된 레벨까지만 전류 흐름을 차단하는 장치입니다.

이것이 반파 정류기 건설 .

반파 정류기의 작동

양의 반주기 동안 다이오드는 포워딩 바이어스 상태에 있으며 전류를 RL (부하 저항)로 전도합니다. 부하에 걸쳐 전압이 발생하며 이는 양의 반주기의 입력 AC 신호와 동일합니다.

또는 네거티브 하프 사이클 동안 다이오드는 역 바이어스 상태에 있으며 다이오드를 통한 전류 흐름이 없습니다. AC 입력 전압 만 부하에 나타나며 이는 양의 반주기 동안 가능한 최종 결과입니다. 출력 전압은 DC 전압을 맥동시킵니다.

정류기 회로

단상 회로 또는 다상 회로는 정류기 회로 . 국내 애플리케이션의 경우 단상 저전력 정류기 회로가 사용되며 산업용 HVDC 애플리케이션에는 3 상 정류가 필요합니다. 가장 중요한 응용 프로그램 PN 접합 다이오드 정류이며 AC를 DC로 변환하는 과정입니다.

반파 정류

단상 반파 정류기에서는 AC 전압의 음 또는 양의 절반이 흐르고 AC 전압의 나머지 절반은 차단됩니다. 따라서 출력은 AC 파의 절반 만 수신합니다. 단상 반파 정류에는 단일 다이오드가 필요합니다. 3 개의 다이오드 3 상 전원의 경우. 반파 정류기는 전파 정류기보다 더 많은 양의 리플 콘텐츠를 생성하며 고조파를 제거하려면 훨씬 더 많은 필터링이 필요합니다.

단상 반파 정류기

사인파 입력 전압의 경우 이상적인 반파 정류기에 대한 무부하 출력 DC 전압은 다음과 같습니다.

Vrms = Vpeak / 2

Vdc = Vpeak / ᴨ

어디

Vdc, Vav – DC 출력 전압 또는 평균 출력 전압
Vpeak – 입력 위상 전압의 피크 값
Vrms – 제곱 평균값의 출력 전압

반파 정류기 작동

PN 접합 다이오드는 순방향 바이어스 상태에서만 전도됩니다. 반파 정류기는 PN 접합 다이오드와 동일한 원리 따라서 AC를 DC로 변환합니다. 반파 정류기 회로에서 부하 저항은 PN 접합 다이오드와 직렬로 연결됩니다. 교류는 반파 정류기의 입력입니다. 강압 변압기는 입력 전압과 결과 출력을 사용합니다. 변압기 부하 저항과 다이오드에 주어집니다.

HWR의 작동은 두 단계로 설명됩니다.

긍정적 인 반파 과정
네거티브 반파 과정

양의 반파

입력 AC 전압으로 60Hz의 주파수를 사용하면 강압 변압기가이를 최소 전압으로 감소시킵니다. 따라서 변압기의 2 차 권선에서 최소 전압이 생성됩니다. 2 차 권선의이 전압을 2 차 전압 (Vs)이라고합니다. 최소 전압은 입력 전압으로 다이오드에 공급됩니다.

입력 전압이 다이오드에 도달하면 양의 반주기에서 다이오드는 순방향 바이어스 상태로 이동하여 전류의 흐름을 허용하는 반면 음의 반주기에서는 다이오드가 음의 바이어스 상태로 이동합니다. 전류의 흐름을 방해합니다. 다이오드에 적용되는 입력 신호의 양극은 P-N 다이오드에 적용되는 순방향 DC 전압과 동일합니다. 마찬가지로 다이오드에 적용되는 입력 신호의 음의 쪽은 P-N 다이오드에 적용되는 역 DC 전압과 동일합니다.

따라서 다이오드는 순방향 바이어스 상태에서 전류를 전도하고 역 바이어스 상태에서 전류의 흐름을 방해하는 것으로 알려져 있습니다. 같은 방식으로, AC 회로에서 다이오드는 + ve 사이클 동안 전류 흐름을 허용하고 -ve 사이클시 전류 흐름을 차단합니다. + ve HWR에 도달하면 -ve 반주기를 완전히 방해하지 않으며 -ve 반주기의 몇 세그먼트를 허용하거나 최소한의 음 전류를 허용합니다. 이것은 다이오드에있는 소수 전하 캐리어로 인한 현재 세대입니다.

이 소수 전하 캐리어를 통한 전류 생성은 매우 적기 때문에 무시할 수 있습니다. -ve 반주기의이 최소 부분은 부하 섹션에서 관찰 할 수 없습니다. 실용적인 다이오드에서는 음의 전류가 '0'으로 간주됩니다.

부하 섹션의 저항은 다이오드에서 생성되는 DC 전류를 사용합니다. 따라서 저항은 DC 전압 / 전류가이 저항 (R)에서 계산되는 전기 부하 저항이라고합니다._엘). 전기적 출력은 전류를 이용하는 회로의 전기적 요인으로 간주됩니다. HWR에서 저항은 다이오드 생성 전류를 사용합니다. 이 때문에 저항을 부하 저항이라고합니다. R_엘HWR의 경우 다이오드에 의해 생성되는 추가 DC 전류의 제한 또는 제한에 사용됩니다.

따라서 반파 정류기의 출력 신호는 형태가 정현파 인 연속 + ve 반주기라는 결론을 내 렸습니다.

네거티브 반파

음의 방식으로 반파 정류기의 작동 및 구성은 양의 반파 정류기와 거의 동일합니다. 여기서 변경되는 유일한 시나리오는 다이오드 방향입니다.

입력 AC 전압으로 60Hz의 주파수를 사용하면 강압 변압기가이를 최소 전압으로 감소시킵니다. 따라서 변압기의 2 차 권선에서 최소 전압이 생성됩니다. 2 차 권선의이 전압을 2 차 전압 (Vs)이라고합니다. 최소 전압은 다이오드에 입력 전압으로 공급됩니다.

입력 전압이 다이오드에 도달하면 네거티브 하프 사이클에서 다이오드는 포워딩 바이어스 상태로 이동하여 전류 흐름을 허용하는 반면, 포지티브 하프 사이클에서는 다이오드가 네거티브 바이어스 상태로 이동합니다. 전류의 흐름을 방해합니다. 다이오드에 적용되는 입력 신호의 음의 측은 P-N 다이오드에 적용되는 순방향 DC 전압과 동일합니다. 마찬가지로 다이오드에 적용되는 입력 신호의 양극 쪽은 P-N 다이오드에 적용되는 역방향 DC 전압과 동일합니다.

따라서 다이오드는 역방향 바이어스 상태에서 전류를 전도하고 순방향 바이어스 상태에서 전류의 흐름을 방해하는 것으로 알려져 있습니다. 같은 방식으로, AC 회로에서 다이오드는 -ve 사이클 동안 전류 흐름을 허용하고 + ve 사이클시 전류 흐름을 차단합니다. -ve HWR에 도달하면 + ve 반주기를 완전히 방해하지 않으며 + ve 반주기의 몇 세그먼트를 허용하거나 최소 양의 전류를 허용합니다. 이것은 다이오드에있는 소수 전하 캐리어로 인한 현재 세대입니다.

이 소수 전하 캐리어를 통한 전류 생성은 매우 적기 때문에 무시할 수 있습니다. + ve 반주기의이 최소 부분은 부하 섹션에서 관찰 할 수 없습니다. 실제 다이오드에서는 양의 전류가 '0'으로 간주됩니다.

이상적인 다이오드에서 출력 섹션의 + ve 및 -ve 하프 사이클은 + ve 및 -ve 하프 사이클과 비슷해 보이지만 실제 시나리오에서 + ve 및 -ve 하프 사이클은 입력 사이클과 다소 다릅니다. 그리고 이것은 무시할 만합니다.

따라서 반파 정류기의 출력 신호는 형태가 정현파 인 연속 -ve 반주기라는 결론을 내 렸습니다. 따라서 반파 정류기의 출력은 연속 + ve 및 -ve 사인 신호이지만 순수한 DC 신호가 아니며 맥동 형태입니다.

반파 정류기의 작동

이 맥동 DC 값은 짧은 시간 동안 변경됩니다.

반파 정류기의 작동

양의 반주기 동안 상단의 2 차 권선이 하단에 대해 양의 값을 가질 때 다이오드는 포워딩 바이어스 상태에 있으며 전류를 전도합니다. 양의 반주기 동안 다이오드의 순방향 저항이 0이라고 가정하면 입력 전압이 부하 저항에 직접 적용됩니다. 출력 전압 및 출력 전류의 파형은 AC 입력 전압의 파형과 동일합니다.

음의 반주기 동안 하단의 2 차 권선이 상단에 대해 양의 값일 때 다이오드는 역 바이어스 상태에 있으며 전류를 전도하지 않습니다. 음의 반주기 동안 부하의 전압과 전류는 0으로 유지됩니다. 역전 류의 크기는 매우 작으며 무시됩니다. 따라서 음의 반주기 동안에는 전력이 공급되지 않습니다.

일련의 양의 반주기는 부하 저항에서 발생하는 출력 전압입니다. 출력은 맥동하는 DC 파이며 부하를 가로 질러야하는 부드러운 출력 파 필터를 사용합니다. 입력 파가 반주기이면 반파 정류기라고합니다.

3 상 반파 정류기 회로

3 상 반파 비 제어 정류기는 각각 위상에 연결된 3 개의 다이오드가 필요합니다. 3 상 정류기 회로는 DC 및 AC 연결 모두에서 높은 고조파 왜곡을 겪습니다. DC 측 출력 전압에는 사이클 당 3 개의 개별 펄스가 있습니다.

3 상 HWR은 주로 3 상 AC 전원을 3 상 DC 전원으로 변환하는 데 사용됩니다. 여기에서 다이오드 대신 제어되지 않는 스위치라고 불리는 스위치가 사용됩니다. 여기서 제어되지 않는 스위치는 스위치의 ON 및 OFF 시간을 조절하는 접근 방식이 없음을 의미합니다. 이 장치는 변압기의 2 차 권선에 항상 스타 연결이있는 3 상 변압기에 연결된 3 상 전원 공급 장치를 사용하여 구성됩니다.

여기서는 변압기의 2 차 권선에 부하를 다시 연결하기 위해 중립 점이 필요하기 때문에 스타 연결 만 따르므로 전력 흐름에 대한 복귀 방향을 제공합니다.

순수한 저항 부하를 제공하는 3 상 HWR의 일반적인 구성은 아래 그림과 같습니다. 구조 설계에서 변압기의 각 위상은 개별 AC 전원이라고합니다.

3 상 변압기를 통해 얻은 효율은 거의 96.8 %입니다. 3 상 HWR의 효율은 단상 HWR보다 높지만 3 상 전파 정류기의 성능보다 낮습니다.

삼상 HWR

반파 정류기 특성

다음 매개 변수에 대한 반파 정류기의 특성

PIV (피크 역 전압)

역 바이어스 상태에서 다이오드는 최대 전압으로 인해 견뎌야합니다. 음의 반주기 동안에는 부하를 통해 전류가 흐르지 않습니다. 따라서 부하 저항을 통한 전압 강하가 없기 때문에 다이오드 전체에 전체 전압이 나타납니다.

반파 정류기의 PIV = V_SMAX

이것이 반파 정류기의 PIV .

다이오드의 평균 및 피크 전류

변압기의 2 차측 전압이 정현파이고 피크 값이 V라고 가정합니다._SMAX. 반파 정류기에 주어지는 순간 전압은

Vs = V_SMAXwt없이

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부하 저항을 통해 흐르는 전류는

나는_MAX= V_SMAX/ (R_에프+ R_엘)

규제

조절은 완전 부하 전압과 관련하여 무부하 전압과 완전 부하 전압의 차이이며 전압 조절 비율은 다음과 같이 주어진다.

% Regulation = {(Vno-load – Vfull-load) / Vfull-load} * 100

능률

입력 AC와 출력 DC의 비율을 효율 (?)이라고합니다.

? = Pdc / Pac

“아날로그 신호는 어떻게 전송됩니까? ”

부하에 전달되는 DC 전원은

Pdc = I^두_dc아르 자형_엘= (나_MAX/ ᴨ)^두아르 자형_엘

변압기에 대한 입력 AC 전원,

Pac = 부하 저항의 전력 손실 + 접합 다이오드의 전력 손실

= 나^두_rms아르 자형_에프+ 나^두_rms아르 자형_엘= {나^두_MAX/ 4} [R_에프+ R_엘]

? = Pdc / Pac = 0.406 / {1 + R_에프/아르 자형_엘}

반파 정류기의 효율은 R 일 때 40.6 %입니다._에프무시됩니다.

리플 계수 (γ)

리플 콘텐츠는 출력 DC에 존재하는 AC 콘텐츠의 양으로 정의됩니다. 리플 계수가 적 으면 정류기 성능이 더 높아집니다. 리플 계수 값은 반파 정류기의 경우 1.21입니다.

HWR에 의해 생성 된 DC 전력은 정확한 DC 신호가 아니라 맥동하는 DC 신호이며, 맥동하는 DC 형태에는 리플이 존재합니다. 이러한 리플은 인덕터 및 커패시터와 같은 필터 장치를 사용하여 줄일 수 있습니다.

DC 신호의 리플 수를 계산하기 위해 계수가 사용되며 γ로 표시되는 리플 계수라고합니다. . 리플 계수가 높으면 확장 된 맥동 DC 파를 표시하는 반면 최소 리플 계수는 최소 맥동 DC 파를 보여줍니다.

γ 값이 매우 작 으면 출력 DC 전류가 순수 DC 신호와 거의 동일 함을 나타냅니다. 따라서 리플 계수가 낮을수록 DC 신호가 더 부드럽다 고 말할 수 있습니다.

수학적 형태에서이 리플 계수는 출력 전압의 DC 섹션에 대한 AC 섹션의 RMS 값의 비율로 표시됩니다.

리플 계수 = AC 섹션의 RMS 값 / DC 섹션의 RMS 값

나는^두= 나^두_dc+ 나^두₁+ 나^두_두+ 나^두₄= 나^두_dc+ 나^두_과

γ = 나는_과/ 나_dc= (나^두– 나^두_dc) / 나_dc= {(나는_rms/ 나^두_dc) / Idc = {(나_rms/나는^두_dc) -1} = k_에프^두-1)

여기서 kf – 폼 팩터

kf = Irms / Iavg = (Imax / 2) / (Imax / ᴨ) = ᴨ / 2 = 1.57

그래서, 씨 = (1.572-1) = 1.21

변압기 활용 계수 (TUF)

부하 및 변압기 2 차 AC 정격에 전달되는 AC 전력의 비율로 정의됩니다. 반파 정류기의 TUF는 약 0.287입니다.

커패시터 필터가있는 HWR

반파 정류기의 출력에 대해 위에서 논의한 일반적인 이론에 따르면 맥동 DC 신호입니다. 이것은 필터를 구현하지 않고 HWR이 작동 될 때 얻어지는 출력입니다. 필터는 맥동 DC 신호를 안정된 DC 신호로 변환하는 데 사용되는 장치입니다 (맥동 신호를 부드러운 신호로 변환). 이는 신호에서 발생하는 직류 리플을 억제함으로써 달성 할 수 있습니다.

이러한 장치는 이론적으로 필터없이 사용할 수 있지만 실제 응용 프로그램을 위해 구현되어야합니다. DC 장치에는 안정적인 신호가 필요하므로 실제 응용 프로그램에 사용하려면 맥동 신호를 부드러운 신호로 변환해야합니다. 이것이 실제 시나리오에서 HWR이 필터와 함께 사용되는 이유입니다. 필터 대신 인덕터 또는 커패시터를 사용할 수 있지만 커패시터가있는 HWR이 가장 일반적으로 사용되는 장치입니다.

아래 그림은 구성의 회로도를 설명합니다. 커패시터 필터가있는 반파 정류기 그리고 맥동하는 DC 신호를 어떻게 평활화하는지.

장점과 단점

전파 정류기와 비교할 때 반파 정류기는 응용 분야에서 많이 사용되지 않습니다. 이 장치에는 몇 가지 이점이 있지만. 그만큼 반파 정류기의 장점은 :

저렴 – 최소한의 구성 요소를 사용하기 때문에
단순함 – 회로의 설계가 완전히 단순하기 때문에
사용 용이성 – 구조가 쉽기 때문에 장치 활용도 매우 간소화됩니다.
적은 수의 구성 요소

그만큼 반파 정류기의 단점 아르:

부하 섹션에서 출력 전력은 기본 주파수 레벨이 입력 전압의 주파수 레벨과 유사한 DC 및 AC 구성 요소 모두에 포함됩니다. 또한 리플 팩터가 증가하여 노이즈가 커지고 일정한 DC 출력을 제공하기 위해 확장 된 필터링이 필요합니다.
입력 AC 전압의 반주기에만 전력이 공급되기 때문에 정류 성능이 최소화되고 출력 전력도 낮아집니다.
반파 정류기는 최소한의 변압기 사용률을 가짐
변압기 코어에서 DC 포화가 발생하여 자화 전류, 히스테리시스 손실 및 고조파 발생이 발생합니다.
반파 정류기에서 전달 된 DC 전력량은 일반적인 전력 공급량도 생성하기에 충분하지 않습니다. 이것은 배터리 충전과 같은 몇 가지 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.

응용

메인 반파 정류기 적용 DC 전원에서 AC 전원을 얻는 것입니다. 정류기는 주로 거의 모든 전자 장치에서 전원 공급 장치의 내부 회로에 사용됩니다. 전원 공급 장치에서 정류기는 일반적으로 변압기, 평활 필터 및 전압 조정기로 구성된 직렬 방식으로 배치됩니다. HWR의 다른 응용 프로그램은 다음과 같습니다.

전원 공급 장치에 정류기를 구현하면 AC를 DC로 변환 할 수 있습니다. 브리지 정류기는 높은 수준의 AC 전압을 최소 DC 전압으로 변환 할 수있는 기능을 보유한 대규모 애플리케이션에 광범위하게 사용됩니다.
HWR을 구현하면 강압 또는 승압 변압기를 통해 필요한 수준의 DC 전압을 얻을 수 있습니다.
이 장치는 용접 인두에도 사용됩니다. 회로 유형 또한 모기 구충제에 사용되어 증기의 납을 밀어냅니다.
감지 목적으로 AM 라디오 장치에서 사용
점화 및 펄스 생성 회로로 사용
전압 증폭기 및 변조 장치에 구현됩니다.

이것은 모두에 관한 것입니다 반파 정류기 회로 그리고 그 특성으로 작업합니다. 이 기사에 제공된 정보가이 프로젝트를 더 잘 이해하는 데 도움이된다고 생각합니다. 또한이 기사에 관한 질문이나 구현에 대한 도움이 필요하면 전기 및 전자 프로젝트 , 아래 댓글 섹션에 댓글을 달아 주시기 바랍니다. 여기에 질문이 있습니다. 반파 정류기의 주요 기능은 무엇입니까?