실험3예비보고서. 다이오드 응용 회로- 정류기, 리미터 Report 실험3예비보고서. 다이오드 응용 회로- 정류기, 리미터실험3예비보고서. 다이오드 응용 회로- 정류기, 리미터전자회로 설계 및 실험Ⅰ 예비보고서(실험3. 다이오드 응용 회로- 정류기, 리미터)1.실험목적 반파 정류기의 출력 파형을 관찰 및 측정한다. 전파 정류기의 출력 파형을 관찰 및 측정한다. 전파 브리지 정류기의 입력 및 출력 파형을 관찰 및 측정한다. 직렬 접속된 다이오드 리미터의 입력 파형과 출력 파형의 관계를 이해한다. 병렬 접속된 다이오드 리미터의 입력 파형과 출력 파형의 관계를 이해한다. 순방향 및 역방향 바이어스된 다이오드 리미터의 출력 파형을 관측한다.2.기초이론 실리콘 정류기이상적인 정류기는 순방향 바이어스 되었을 때 저항이 0인 닫힌 스위치로서 작용하고, 역방향 바이어스 되었을 때 저항이 무한대인 열린 스위치로서 작용한다. 즉, 다이오드는 양극이 음극에 대해 양의 전압을 가지면 스위치가 켜지고, 양극이 음극에 대해 음의 전압을 가지면 스위치가 RJ진다. 이와 같은 이상적인 다이오드는 결코 실현될 수 dqjt지만, 실리콘 정류기는...전자회로 설계 및 실험Ⅰ 예비보고서(실험3. 다이오드 응용 회로- 정류기, 리미터)1.실험목적 반파 정류기의 출력 파형을 관찰 및 측정한다. 전파 정류기의 출력 파형을 관찰 및 측정한다. 전파 브리지 정류기의 입력 및 출력 파형을 관찰 및 측정한다. 직렬 접속된 다이오드 리미터의 입력 파형과 출력 파형의 관계를 이해한다. 병렬 접속된 다이오드 리미터의 입력 파형과 출력 파형의 관계를 이해한다. 순방향 및 역방향 바이어스된 다이오드 리미터의 출력 파형을 관측한다.2.기초이론 실리콘 정류기이상적인 정류기는 순방향 바이어스 되었을 때 저항이 0인 닫힌 스위치로서 작용하고, 역방향 바이어스 되었을 때 저항이 무한대인 열린 스위치로서 작용한다. 즉, 다이오드는 양극이 음극에 대해 양의 전압을 가지면 스위치가 켜지고, 양극이 음극에 대해 음의 전압을 가지면 스위치가 RJ진다. 이와 같은 이상적인 다이오드는 결코 실현될 수 dqjt지만, 실리콘 정류기는 이상적인 다이오드에 가깝다.그림 3-1은 실리콘 정류기의 전압-전류 특성을 보여준다. 순방향 바이어스일 때, 정류기는 극히 낮은 순방향 저항을 나타낸다. 그림3-1에서 다이오드의 양단 전압이 0.6V일 때 0.2A의 전류가 흐르고, EK라서 순방향 저항은 =0.8/0.8=1의 저항을 나타내게 된다. 이와 같이 다이오드를 통해 흐르는 전류가 증가함에 따라 순방향 저항은 감소하게 된다. 이제 역방향 특성을 살펴보자. 300V에서 역방향 전류는 0.4A 이고, 역저항은 다음 식과 같이 되고. 500V에서는 아래 식처럼 된다. 일반적으로 다이오드 제조자에 의해 제공되는 정류기 특성 중 중요한것을 열가하면 다음과 같다. 1. 첨두 역전압 : 정류기가 브레이크다운되지 않고 양단에 인가될 수 있는 최대 역바이어스 전압 2. 최대 정현파 전압 입력(실효값) 3. 특정 온도에서 저항 부하시 반파 정류된 순방향 전류의 평균값 4. 특정 온도에서 첨두 순환 순방향 전류 5. 특정 전류 및 온도에서 최대 순방향 전압 6. 최대 역방향 전압에서 최대 역방향 전류 7. 동작 및 저장 온도정류기가 안전하게 처리할 수 있는 최대 전류, 최대 역방향 바이어스, 그리고 최대 입력 전압 등과 같은 실리콘 정류기의 특성들은 정류기의 구조와 크기에 의해 결정된다. 현재 실리콘 정류기는 200mA에서 1000A까지의 부하 전류를 전달할 수 있으며, PIV 정격이 100에서 1000V이상인 것 등 종류가 매우 다양하다. 반파 정류그림 3-3의 회로는 다이오드 정류기를 나타낸다. 6.3Vrms 정현파 전압이 직렬 접속된 다이오드 D1과 부하저항 Rl에 인가된다. 입력 전압 Vin은 매 1/120초마다 극성이 변하는 교류 전압이다. (+)반주기 동안은 양극이 음극에 대해 양의 전압이 되어 전류가 흐르게 되고, (-)반주기 동안은 양극이 음극에 대해 음의 전압이 되어 전류가 흐르지 않게 된다.다이오드를 통해 흐르는 전류는 직렬 접속된 부하 저항 Rl 양단에 전압 강하를 일으킬 것이다. 그런데 전류의 변화는 입력 전압의 변화를 쫓아가기 때문에 (+)반주기만이 Rl양단의 출력 전압 Vout으로 나타날 것이다. 그림 3-4는 Vin과 Vout 파형을 보여준다. 출력 전압 Vout은 더 이상 교류 전압이 아니고, 맥동하는 직류 전압이라는 것에 주목하라.다이오드 정류기의 내부 순방향 저항 Rd.on은 매우 작아 Rl 양단에 최대 출력 Vout을 만든다. 이 저항값은 사용된 다이오드의 종류에 따라 다른데, 반도체 다이오드의 전류 정격이 높으면 높을수록, 다이오드 정류기의 내부 저항이 작다. 정류기 양단의 전압 강하는 보통 약 0.7V까지로 제한된다. 그러므로 끼 양단의 전압 Vout의 파형은 입력 전압 Vin과 유사한 (+)반파이나, 그 크기는 Vin보다는 작게 된다. 이와 같이 1사이클의 입력 중 반주기 동안만 다이오드가 전류를 통과시키는(도통하는) 과정을 반파 정류라 부른다. 전파 정류그림 3-5는 중간 탭이 달린 2차 코일을 갖는 변압기 T1을 이용한 전파 정류기 회로를 나타낸다. 2차 전압 AC와 BC는 각각 정류기 다이오드 D1과 D2에 가해진다. 두 전압의 극성은 항상 반대이다. 부하 저항 Rl은 D1과 D2의 음극 및 2차 코일의 중간 탭에 접속된다. 출력 전압은 끼의 양단에 나타난다. 만약 Vin의 1사이클 동안 어느 순간에 점 A가 C에 비해 높은 전압값을 가지면, 점 B는 C에 대해서 음의 전압값을 가지게 된다. 반대로 점 A가 C에 대해 낮은 전압값을 가지게 되면, 점 B는 C에 대해 양의 전압값을 가지게 된다. 그림 3-6은 각 다이오드에 걸리는 유효 전압을 나타낸다. 그림에서 볼 수 있는 바와 같이, 임의의 순간에 있어서 각 다이오드의 양극에 인가되는 전압은 크기는 갇고, 극성은 반대가 되게 된다.A가 C에 대해 양일 때, D1의 양극은 음극에 대해 양으로 된다. 그러므로 D1은 켜지고 D2는 꺼지게 된다. 다음, (-)반주기에서는 B는 C에 대해 양이 되므로, D2의 양극은 그것의 음극에 대해 양으로 되게 된다. 따라서 D2는 켜지고, D1은 꺼지게 된다.두 다이오드의 음극이 부하 저항 Rl에 공콩으로 접속되어 있기 때문에, Rl 양단의 출력 전압은 D1과 D2의 출력이 더해져서, 출력 파형은 반파 정류기와는 다른 맥동하는 직류 전압이 된다. 커패시터 입력 필터그림 3-7(a)의 회로를 생각해 보자. 전해 커패시터 C1이 그림 3-5에 나타낸 회로의 부하 저항 Rl에 병렬로 추가되었다. 다이오드들이 입력 정현파의 반주기마다 교대로 도통됨에 따라 C1은 각 다이오드를 통해 교대로 충전된다. 이 충전 전압은 입력 전압의 최대값만큼 충전된다. 충전된 커패시터 전압은 병렬 부하 저항 Rl을 통해 방전한다. 이와 같이 C1은 (+)의 직류 고전압으로 유지되기 때문에 다이오드 D1m D2는 효과적으로 역바이어스되어 차단되고, 단지 교류 입력 전압의 (+)
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