글쓴이 : SOONDORI
이어지는 글.
* 관련 글 : AC-DC 정류 후 전압 변화 (1), 단파 정류
정류용 다이오드 4개를 묶어 쓰거나 브릿지 다이오드 하나를 쓰거나… AC 공급라인 두 개를 동시에 취급하면서 DC를 만드는 것을 전파(全波) 정류라고 한다.
변환 후 전압은?
앞선 글에서 정리한 대로 그냥, “루트 2 곱하기”. (공칭 AC220V의 실제 전압이 워낙에 중구난방이라서 나머지는 궁리해 봐야 큰 의미가 없음)
○ 계산값 : 15ACV = 15VAC = AC15V = 뭐라고 적든, 가정집 콘센트 전원에서 출발한 <교류 15V>. 그러면, 15 × 1.414 = 완벽한 직류일 것으로 간주하는 21.21DCV가 된다.
○ 실물 트랜스포머의 공칭 AC15V를 가지고 어떻게 반응하는지를 살펴보면 다음과 같다.
Step #1) 트랜스포머에 브릿지 다이오드 하나만 연결한 상태. 즉, 평활 커패시터와 별도 부하 저항은 없음.
이 단계에서는… 정류를 했지만, 상상하던 DC가 아니다. 오히려 AC라고 부르는 게 적절함. 애매해서 ‘맥류(脈流, 방향은 일정한데 등락하는 전류)’라고도 하고…
표시 항목에 대한 해석은,
– V_peak to peak : 보이는 그대로 V_max와 밑바닥 라인 사이의 눈금 거리(=전압)으로서 20.62V
– V_average : 정류 후 DC 성분의 평균값으로서, (V_max × 2) / 파이(Pi, 3.14) = 41.24V / 3.14 = 13.13V
– V_rms : Root Mean Square의 줄임말 RMS를 실효값으로 해석하고… V_max / 루트(2) = 20.62 / 1.414 = 14.58V
Step #2) 1000uF 평활 커패시터 연결. 이제는 DC!
이때 오실로스코프는 매우 높은 저항값의 부하로 작용하고 있고 그것은 전류 소모가 거의 없는 상태라는 말과 같다. 즉, 전원 회로는 완전히 경부하 상태이다.
하단 표시 항목에 대한 해석은,
– V_peak to peak : 0.625V = 사진에는 안 보이지만… 리플 전압.
– V_average : 현물 트랜스포머의 실제 출력은 공칭 15V보다 작다. 그러므로 DIYer를 위한 ‘루트(2) 곱하기’ 준칙을 충족한 상태로 간주.
– V_rms : 최대한 이상적인 상태에서, 평균값 = RMS값.
자, 기본 실험은 여기까지. 그리고는 재미삼아 전류를 소모하도록 만들었다.
- 200mA 소모 : 평탄함에서 점점 멀어지고 리플 전압도 커진다. 그러나 같은 조건의 반파 정류보다는 훨씬 더 평탄하고 더 안정적이다.
- 400mA 소모 : 상태가 더 나빠짐. 그럼에도 같은 조건의 반파 정류보다는 훨씬 양호하다. 얼핏 보기에는 반파정류 200mA일 때의 계단 파형?
위 테스트가 말해주는 것은?
1) 전파정류는 반파정류보다 리플의 크기가 작다.
2) 전파정류나 반파정류나 (또는 이어지는 양파정류도) 기껏 만들어 놓은 DC 에너지를 연결된 후단 회로에게 빼앗기면, 없어진 것을 보충하느라고 리플이 커진다.
단파, 전파, 양파, 단파, 양파, 전파… 다음은 양파정류! 그러니까 다마네기 양파가 아니라 兩波를 다루는 정류회로를 다룬다. 어디서 센터 탭이 있는 트랜스포머를 구해야 하는데…
* 관련 글 : AC-DC 정류 후 전압 변화 (3), 양파 정류
○ C와 RL이 묶인 곳을 기준으로 보면, 싸인파의 위와 아래 모두는 동일 방향으로 흐르는 전류로 나타난다.
그리고… 브릿지 다이오드를 쓰는 전파정류는 트랜스포머 공급 전력의 약 81.2%만 유효하다는 점에 유의. 예를 들어 15ACV 100mA 트랜스포머 + 전파 또는 양파 정류 조합에서 소모전류가 80mA를 초과하면 전압은 뚝뚝 떨어진다. 총전력(P)이 유한하니 I가 커지면 V는 작아질 수밖에.
그렇게 보면 전파정류가 만능은 아님. 물론 정류효율이 1/2 수준인, 40.6%짜리 반파정류보다는 훨씬 좋은 형편이지만.
○ DIY 활동을 위한 트랜스포머 구입 기준을 가늠해 보자면,
구입 트랜스포머 규격 =
정류효율 × 제작사가 제시하는 트랜스포머의 공칭 전력(출력 전압 × 출력 전류) + 믿지말자! 그들에게 제작 오차가 있을 것이라는 절대 가정 + 발열 온도, 주변 방열 조건, 형상과 체적, 탑재 공간 등 상상할 수 있는 모든 요소를 고려한, 충분한 여유도
참고용.
(출처 : 하몬드-정류 회로별 속성)
