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[회로전원] 평활회로

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[전원·에너지]

2013. 1. 4.

평활회로란, 교류(AC)를 직류(DC)로 바꾸는 여러 과정 가운데 맥류(脈流)를 완전한 직류로 바꾸어주는 전원공급장치이다. 정류회로·정전압회로와 함께 전원공급장치의 핵심이 되는 정류회로의 일부이다.

교류를 직류로 바꾸는 것을 정류라고 하는데, 교류를 직류로 바꿀 때는 여러 전원공급장치가 필요하다. 다시 말해 교류가 단번에 직류로 바뀌는 것이 아니라, 여러 단계를 거쳐야만 완전하고 안전한 직류가 된다. 컴퓨터를 예로 들면, 110~220V의 교류 전압을 컴퓨터 전원으로 쓰기 위해서는 최대 12V 이하의 직류로 바꾸어주어야 한다.

따라서 교류 전압을 낮추어 주어야만 하는데, 이 때 사용하는 감압회로가 감압 트랜스이다. 이어 전압이 낮아진 교류 전원을 정류회로에서 + 전압만 존재하는 맥류로 걸러준다. 맥류란 + 전압만 가진 전류이지만, 전압이 안정되지 않아 아직 완전한 직류가 아닌 전류를 말한다. 맥류는 다이오드를 통해 걸러진다.

이렇게 걸러진 맥류는 다시 완전한 직류로 바뀌는 과정을 거치는데, 이 때 사용되는 회

 

로가 평활회로이다. 평활회로는 전압이 바뀌는 맥류를 일정한 전압으로 바꾸어주는 역할을 한다. 즉 높은 전압은 낮추어 주고, 낮은 전압은 높여서 일정한 전압을 유지할 수 있도록 한다. 콘덴서(축전기)와 인덕터(코일)로 이루어져 있고, 전압을 유지시켜주는 역할은 콘덴서가 맡는다.

그러나 평활회로를 거쳤다고 해도 완전한 직류는 아니기 때문에 다이오드나 트랜지스터 등을 통해 실제로 사용되는 완전한 직류로 바꾸어주어야 한다. 이 장치가 정전압회로이다. 이런 몇 가지 과정을 거쳐야만 비로소 교류가 완전한 직류로 바뀐다.

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질문)  콘덴서랑 레귤레이터를 사용한 평활회로인대 어떻게 저렇게 되는거죠? 그 과정좀 알려주세요.

 

오른쪽 그림은 콘덴서를 이용하여 평활시킨 파형인데 부하가 어느정도 걸려잇는 상태로 콘덴서에 완전충전되기전에

방전이 되기때문에 완전평할되지안는것이며, 부하를 접속하지않으면 오른쪽과 같이 9V의 전압을 가진

완전 평활된 파형이 나타날겁니다.

 

전압이 9V정도 되는것 같으며 평활되지 않은부분(굴곡이있는부분)의 깊은곳이 6V 미만이라면 오르쪽과 같은 파형이

나오지 않습니다.

 

즉, 대패로 높은곳을 깊은곳에 맟추어 깍아내면 굴곡이 없는 평판이되듯 7806 레귤레이터가 6V 이상되는부분은

깍아내고, 6V 이하만 내보내므로 완전평활된 파형이 나오는겁니다.

그러나, 여기에 7809라는 레귤에리터를 걸면 파형은 왼쪽과 같은 파형이 나옵니다

 

 

질문) 정류기의 평활 회로에 이용되는 전해 콘덴서의 시정수는 큰 것이 좋을까요??? 작은 것이 좋을까요??? 그리고 그 이유도 좀 설명 부탁드립니다....

 

물론 클수록 좋죠. 교류가 정류기를 통해서 나온 파형을 맥류라 합니다.

맥류란, 직류성분과 교류성분이 같이 있는 상태죠.

여기서 우리가 필요한 성분은 직류성분입니다. 따라서 교류성분이 없애기 위해서는 콘덴서가 클수록 좋습니다.
즉, 리플(
평활회로를 거치고 난후의 교류성분
)이 적어지기 때문입니다.

하지만, 실제로는 적당한 것이 가장좋습니다.
왜냐 하면, 콘덴서값이 클수록 충전전류파형이 샤프해져서 고조파발생이 많이 생깁니다.
이것은 발전소입장에서는 효율을 떨어뜨리는 작용을 하죠.

또한, 다이오드나 트랜스에도 순간적인 전류값이 높아지므로써 트랜스떨림현상이 발생할수 있습니다.
또, 콘덴서 가격도 올라가고요. 물론 이론상만 따진다면 클수록좋다 라고 할수 있고,
실용적인 면으로 따지면 1A 당 1000uF~2000uF정도가 적당합니다.
참고하세요.

 

정류장치의 초크입력형과 콘덴서 입력형 평활회로의 특징을 비교하여작성하라

1. 정류장치의 초크입력형과 콘덴서 입력형 평활회로의 특징을 비교

2. 트랜지스터의 바이어스회로의 종류를 열거하고 그 특징을 비교

 

교류에서 직류를 만드는 정류회로에서 우선
1) 트랜스를 통해 필요한 전압을 맞추고

2) 그 다음 다이오드를 통해 정류를 합니다.

 

다이오드에서 나온 신호는 아직까지 완전한 직류가 되지 못하고 교류성분을 갖고 있는데 이때신호를 맥류라고 하죠.

맥류를 직류로 바꾸기 위해 평활용 콘덴서를 붙이게 되는데 직접 콘덴서를 붙이면 콘덴서 입력형이 되고

중간에 코일(인덕터)를 붙여주면 인덕터 입력형 또는 초크입력형이 됩니다.

 

콘덴서 입력형은 사인파의 첨두부분만 충전되기 때문에 전류파형이 펄스파처럼 되어 역률도 나빠지고,
여러부품에 무리를 줄수 있습니다.

반면에 중간에 인덕터를 사용하면 역률이 향상될뿐 아니라 전류가 전체적으로 흐르면서 리플등도 개선이 되죠.

이때 이코일은 교류성분을 억제한다는 의미로 CHOKE COIL이라 하죠.

여기까지는 저의 개략적인 설명이고 좀더 구체적인 내용은 님의 몫으로 남겨두겠습니다.

 

그리고 TR의 BIAS 는 BIAS 깊에 따라 A급, AB급, B급, C급등으로나눕니다.

모두 TR의 동작점과 관련되는데 단순히 신호전압증폭에는 A급또는 AB급을 사용하고

전력증폭의 경우는 AB급이 주로 사용됩니다.

C급은 오디오쪽에서는 사용하지 않고 LC탱크회로가 있는 RF 증폭등에 주로 사용합니다.

효율은 A급이 가장 낮고 C급이 가장 높습니다.


2. 평활 회로

1. 평활 회로
① 평활회로(smoothing circuit)
- 정류 회로를 통과한 맥류 파형을 평활한 직류로 만드는 회로
- 저주파 필터회로 : 맥류에 남아 있는 교류 성분을 제거하고 저주파의 직류 성분만을 출력

☞평활 회로의 커패시터는 한꺼번에 쏟아 부은 물을 일정하게 나오게 하는 물탱크의 역할과 같다.

2. L,C의 평활 특성
① 모든 평활 회로→ L과 C가 사용
② L과 C의 특성은 주파수에 따른 리액턴스 특성이 서로반대
→이 특성을 이용하여 원하는 주파수를 차단하거나 통과시키는 필터 회로를 구성

③ L과 C의 특성

L (인덕터)

C (커패시터)

·전기적으로 단락된 내부 구성

·전기적으로 개방된 내부 구성

·주파수 변화에 따른 전류의 변화에 대해 역기전력이라는 특성으로 교류의 흐름을 차단

·주파수 성분의 전류 변화를 잘 통과 시키는 특성

·알갱이가 큰 것들(저주파 성분)만 통과

·알갱이가 작은 것들(고주파 성분)만 통과

④ 종류
-인덕터 입력형 LC회로
L 고주파 차단 저주파 통과,C 고주파 접지 쪽으로 통과 직류 및 저주파 성분만 출력

-커패시턴스 입력형 CL회로
커패시턴스와 인덕터에 의해 고주파 성분 차단 직류 성분만 출력

-π형 CLC 회로 (LC회로와 CL회로를 결합)
평활 회로에도 사용되지만 보통 회로의 전원 입력단에 전원 잡음 제거용으로 많이 사용

-π형 CRC 회로
가격과 크기등의 이유로 L을 R로 치환한 CRC필터 사용

☞ L은 효율이 좋은 대신 R보다 가격이 높다.


3. 리플 잡음

리플 잡음 : 평활 회로를 거쳐 얻어진 직류 전원에 남아 있는 교류 성분
② 리플 잡음을 완전히 제거할 수는 없지만 얼마만큼 적게 만드느냐가 전원 회로 설계의 중요한 요소
③ 용량을 무한정으로 키우는 것도 문제.
   → 시스템에서 요구하는 리플 잡음의 한계에 맞추어 설계
④ 정류회로의 출력 파형 120㎐를 중심으로 해서 고조파 성분인 240㎐,360㎐의 리플 잡음 성분들이 나타남.

☞ 정류회로에 따라 리플잡음의 크기가 다르다.

 

 

4. 스위칭 잡음
① 스위칭 잡음 : 스위칭 모드 전원회로에서 발생하는 리플 잡음
② 정밀 계측 기기의 경우 회로 성능에 심각한 영향을 줌
③ 스위칭 잡음 고조파는 전자파를 발생시켜 주변의 다른 전자 제품에도 영향 
   (국제 규격 및 국내 규격에 맞추어 전원 회로를 설계)

 

 

5.블리더 저항
블리더 저항 : π형 평활 회로 다음의 부하에 앞서서 병렬로 접속한 저항
② 역할
   - 전압 변동률 격차를 완화
   - 커패시터 C1과 C2의 방전 통로를 마련
   - 간헐 발진을 막는 데 사용

☞ 블리더 저항이 없으면 감전 위험이 있습니다.