대학원 전력전자 강의자료 올림

전력전자공학

호남대학교

소방행정학과

1. 개요

-

전력전자는 전력 , 전자 ,

제어의 결합

전력 : 발전 ,

송배전을 위한 정지 전력 및 회전 전력장치

제어 :

폐루프 시스템의 정상상태 및 동 특성 취급

전자 :

제어대상에 부합하는 신호처리 및 반도체 소자

-

_{전력전자는 전력용 반도체 소자의 스위칭에 기}

초함

-

_{전력전자는 반도체의 발달에 힘입어}

전력 취급 용량의 증가

전력용 반도체 소자의 스위칭 속도 향상

1. 개요

-

_{전력전자는 마이크로프로세서 /}

_{컴퓨터 기술}

의 발달로

전력용 소자 제어 및 제어 수법의 합성에 영향을 줌

- 전력전자는

전력용 반도체 소자 ( 근육 )

와 마이크로엘

렉트로닉스 (

뇌와 힘 , 지능 )

의 결합

1.

개요 - 역사

• 1990

년 수은 정류기부터 시작

•

그 후 메탈 탱크 정류기 (metal tank rectifier),

그리드 제어 진공관 정류기 (grid- controlled va

cuum tube rectifier), 이그나이트론 (ignitro

n), 파노트론 (phanotron),

다이라트론 (thyra

tron) 등

•

전자공학의 혁명 : 1948

년 TR

의 발명

• 2

차 전자공학의 혁명 : 1956

년 SCR

의 발명

1.

개요 전력용 반도체 소자

–

• 1957

년 thyrister

의 개발

• 1970

년 이후 thyrister

는 전력 제어에 독점

적인 소자

•

_{전력용 반도체 소자의 종류 : silicon}

_{류와 실}

리콘 탄화물 류

-

전력용 다이오드 ,

전력용 TR, thyrister

-

전력용 다이오드 , thyrister,

전력용 TR,

전력용 M

OSFET,

게이트 절연 TR(IGBT),

정전 유도 TR(SIT)

전 전력전자 실리콘 실리콘 탄화물 다이오드 TR thyrister _다이오드 TR Schottky diode Epitaxial diode Double Diffused Diode(PIN) BJT (NPN,PNP) MOSFET MOSFET IGBT Schottky diode JBS diode PIN diode

1.

개요 전력용 다이오드

–

• 종류 : 범용 , 고속회복 , schottky

범용 diode : 6000V, 4500A

까지 유용

고속 diode : 6000V, 1100A

까지 유용

역 회복시간 : 0.1-5

-

전력 컨버터 고주파 스위칭용

schottky diode :

낮은 on state voltage

ns

단위의 짧은 회복시간

-

정격은 100V, 300A

로 제한

S

1.

개요 Thyrister1

–

• 종류 :

1)

강제 전류 다이리스터

2)

선전류 다이리스터

3)

게이트 턴 오프 다이리스터 (GTO)

4)

역 도통 다이리스터 (RCT)

5)

정전유도 다이리스터 (SITH)

6)

게이트 보조 턴 오프 다이리스터 (GATT)

7)

광실리콘 제어 정류기 (LASCR)

8) MOS 턴오프 (MTO) 다이리스터

9)

이미터 턴 오프 (ETO) 다이리스터

10) 집적 (integrated)

게이트 다이리스터 (IGCT)

11) MOS

제어 다이리스터 (MCT)

1.

개요 Thyrister2 ( 턴오프 )

–

•

_{다이리스터가 한번 도통상태가 되면 게이트 신}

호에 무관하게 도통을 유지한다 . –

에노드 전

압을 캐소트 전압과 같거나 적게 하주면 턴 오

프 된다 .

•

_{선전류 다이리스터 :}

_{입력 전압의 정현적 성질}

에 의해 턴 오프

•

_{강제 전류 다이리스터 : 전류회로 (commutati}

on circuitry)

라는 외부 회로에 의해 강제 턴

오프

• (

턴오프 시간 ->

주전류가 주전압 회로의 외

부 스위칭에 의해 주 회로 전류가 0

으로 감

소한 후 부터 턴 온 시키지 않고 다이리스터

의 규정된 주전압 유지가 가능한 순간까지의

시간 간격으로 정의 )

1.

개요 Thyrister3 ( 정격 -1)

–

• 자연 ,

선전류 다이리스터 : 6000V, 4500A

•

고속 역저지 다이리스터 : 3000V, 3600A

에서 턴 오프 시

간 10-20

• RCT:

고속 스위치용 , 40

에서 4000V, 2000A

까지 가

능 (

역 도통에서 800A)

• GATT:

고속 스위치용 , 8

에서 1200V, 400A

까지 유용

• LASCR: 200-400

에서 6000V, 1500A 까지

•

고전압 전력 시스템 , HDTV

에 적합

• TRIAC: 온도제어 , 조명제어 , 전동기제어 , ac

스위치 등

광범위하게 이용

S  S  S  S 

1.

개요 Thyrister3 ( 정격 -2)

–

• GTO, SITH:

자기 턴 오프 다이오드 ,

게이트에 짧은 +

펄스를 주

어 턴온 ,

짧은 펄스를 주어 턴 오프 (

–

즉 추가 회로가 불 필요 )

• GTO: 6000V, 6000A,

• SITH: 1200V, 300A, GTO

의 동작 주파수를 벗어나는 수백 kHz

의 중형 전력컨버터에 적용 가능

• MTO: GTO

와 MOSFET

의 조합 , GTO

의 턴 오프 능력을 개선 , 1

0kV

와 4000A, 20MVA

• ETO: GTO

와 MOSFET

의 장점만을 결합 ,

두 개의 gate

를 가짐

(

하나는 턴온용 ,

다른 하나는 턴 오프용 )

• IGBT: GCT

를 gate

구동회로와 함께 인쇄기판에 집적화

• GCT:

빠르고 큰 gate

전류로 빠른 스위칭을 위해 1

동안 캐소

드에서 gate

로 모든 전류를 흘러보낸다 .

S 

1.

개요 transister

–

• BJT : CB, CE, CC

모드에서 스위칭 동작 .

적절한 바이어스

상태에서 on 상태 , base

전압이 인가되지 않으면 off.

10kHz

에서 전력 컨버터로 이용 . 1200V, 400A

순방향 전압 강하 :0.5-1.5V

•

_{전력용 MOSFET:}

_{고속 전력 컨버터용 . 수십 kHz}

_{에서 100}

0V,100A

• IGBT: BJT

보다 빠르고 MOSFET

보다 늦다 .

구동능력과 출

력 특성이 좋다 . 20kHz, 1700V, 2400A

까지 유용

• SIT: 고전력 ,

고주파용 소자 , 100kHz. 1200V, 300A

대전력 ,

고주파 응용 ( 오디오 , UHF/VHF,

마이크로웨이브

증폭기 등에 적합

1. 개요 -

특성과 사양 1

• 종류

1.

무제어성 turn-on, turn-off (

예 : diode)

2.

제어성 turn-on,

무제어성 turn-off: SCR

3.

제어성 on, off : BJT, MOSFET, GTO, SITH, IGBT, SIT, MCT

4.

지속적 게이트 신호 필요 : BJT, MOSFET, IGBT, SIT

5.

게이트 펄스 필요 : SCR, GTO, MCT

6.

양극성 내전압 특성 : SCR, GTO

7.

단극성 내전압 특성 : BJT, MOSFET, GTO, IGBT, MCT

8.

양방향성 전류 : TRIAC, RCT

양방향성 전류 9.

단방향성 전류 : SCR, GTO, BJT, MOSFET, MCT, I

GBT, SITH, SIT, diode

1. 개요 -

특성과 사양 2(ideal1)

• 이상적인 특성 ( 스위칭 ) 1. 스위치가 on 상태에서 ] a) 무한대의 높은 전률글 흘릴 능력 . b) 낮은 순방향 전압강하 . c) 온 상태 저항 0. – on 상태 낮은 전력손실 2. 스위치 off 상태에서 a)순방향 전압과 역방향 전압에 견딜 능력 . b)낮은 off 상태 누설전류 . c) off 상태 저항 무한대 3. turn-on 및 off 과정에서 완전할 것 . a) 낮은 지연시간 . b) 낮은 상승시간 c) 낮은 축적시간 d) 낮은 하강시간

1. 개요 -

특성과 사양 2(ideal2)

4. turn-on 및 off 를 위해 a) 낮은 게이트 구동 전력 b) 낮은 게아트 구동전압 c) 낮은 게이트 구동전류 5. turn-on 및 off 는 모두 제어 가능 : 게이트 신호로 on-off 6. turn-on 및 off 를 위해 작은 폭의 펄스 신호를 필요로 한다 . 7. 높은 전압변동률 8. 높은 전류변동률 9. 내부접합과 소자 주위에서 낮은 열적 임피던스 10. 장시간 어떤 오 동작 전류를 견딜 수 있는 능력 11. 도통 전류의 음의 온도계수 12. 낮은 가격

1. 개요 -

특성과 사양 2( 실제 )

1. turn-on, off 과정에서 지연시간 , 상승시간 , 축적시간 , 하강시간 필요 turn-on 시간 : 지연시간 + 상승시간 turn-off _{시간 : 축적 시간 +} 하강시간 2. 평균 도통 전력 손실 : 스위칭 소자의 전력 손실은 게이트 구동전력 0 1 : : on t on s s sw sw P pdt T t p v i  



도통주기 0 0 0

(

tr ts tf

)

sw s

P



f



pdt





pdt





pdt

D on sw G G

P

P

P

P

P







는

1. 개요 -

특성과 실제사양 1

스위치 사양 1. 전압정격 : 순방향과 역방향 반복 첨두 전압 , on 상태 순방향 전압 강하 2. 전류 정격 : 평균 , 실효치 , 반복 첨두 , 비반복 첨두 , 오프 상태 누설전류 3. 스위칭 속도 ( 주파수 ): 4. 정격 : 소자가 도통할 때 모든 표현에 인가 전류가 모두 흐를 때까지 시간이 필요 : 갑자기 전류가 급 상승하면 특정 부분에 전류가 집중되어 소자가 손상될 우려가 있음 – 이는 직렬 스너버로 알려진 소자에 작은 인버터를 직렬로 연결하여 제한 5. 정격 : 반도체 내부의 접합용량이 있어 on-off 변환시 소자를 손상 시킬 수 있다 . – 소자 양단에 RC 병렬회로 ( 병렬 snubber) 를 연결하여 해결 6. 스위칭 손실 : ON 때에는 전압이 0, off 때에는 전류가 0 이 되어야 하나 완전히는 그렇지 못하다 . (3. 에 의한 이유 ) 1 1 s s d r on s f off f T t t t t t t        di dt / dv dt

1. 개요 -

특성과 실제사양 2

7. 게이트 구동 필요조건 : 게이트 구동 전력 및 에너지 필요조건 즉 턴 온 , 오프를 위해 펄스 폭이 충분히 큰 게이트 전류가 필요 8. SOA( 안전 동작 영역 ) : P=VI 영역 ( 즉 쌍곡선 이하 영역 ) 9. 퓨즈 선택을 위한 : 일정 시간 동안 큰 전류가 계속되어 소자가 상할 것을 대비한 퓨즈 10. 온도 : 가능한 최대 접합 , 케이스 , 스토리지의 온도 : 졉합 및 케이스 온도 : 150-200 도 , 스토리지는 -50-175 도 사이로 한다 . 11. 열저항 : 접합 - 케이스 열저항 , 케이스 싱크 열저항 , 싱크 - – 대기 열저항 이는 냉각 매체를 통해 빠르게 제거되어야 한다 . : 소자만의 열용량은 매우 작으므로 열 제거가 어렵다 . 따라서 전력소자는 일반적으로 방열판위에 설치하여야 한다 . 2 I t

1. 개요 -

전력전자회로의 형태

일반적으로 응용되는 전력전자 회로

1.

_{다이오드 정류기 : ac}

_{를 고정 dc}

_{로 변환하기 위해}

_{정현파를 단일 극성으로 만드는 회로}

2. ac-dc

컨버터 (

제어 정류기 ) : ac

를 가변 dc

로 변환하기 위한

_{회로 :}

_{출력 전압의 평균치는 다이리스터 도통시간으로 제어}

3. ac-ac

컨버터 (

교류 전압 제어기 ) : ac

를 가변 ac

로

_{변환하기 위함 ,}

_{출력 전압은 TRIAC}

_{도통시간으로 제어}

4. dc-dc

컨버터 (dc 쵸퍼 ) : switching regulator.

_{출력 전압은 TR}

_{도통시간으로 제어}

5. dc-ac

컨버터 ( 인버터 ):

출력 전압은 TR

도통시간으로 제어

6.

정지 스위치 (static switch) : contactor

로 동작

1. 개요 -

전력전자 설비 설계

설계의 4 부분 1. 전력 회로 설계 2. 전력 회로의 보호 3. 제어 기법 결정 4. 논리 및 게이트 회로 설계

1. 개요 - 기타

1. 파형의 실효치 결정 2. 주변 효과 : 스위칭은 고조파 성분을 포함하게 되고 이는 출력전압의 왜곡 , 전원에서의 고조파 , 통신 및 신호처리 사이의 간섭 등이 나타난다 . - 즉 입출력 필터가 필요하게 된다 . 3. 파워 모듈 : 전력용 소자는 단상 (2 개 혹은 4 개의 소자 ), 삼상 (6 개 소자 ) 가 모듈로 이루어져 있음 . 혹은 보호회로나 게이트 구동회로까지 있는 경우도 있음 4. 인텔리젼트 모듈 : 파워모듈이외에도 시스템 사이의 절연부 , 인터페이스부 , 마이컴 제어부 , 제어용 전원부 등이 함께 모듈로 제공된다 . 2 1 rms _T I i dt T 



2 2 2 2 (1) (2) .... ( ) rms dc rms rms rms n I  I  I  I   I

2.

전력용 다이오드와 회로

주요사항 :

1 . diode

특성 ,

2. 종류 ,

3.

직병렬 동작 ,

4. RLC

회로에서 다이오드 현상

5.

환류 및 축적에너지 회복에서 다이오드의 응용

전력용 다이오드는 신호용 다이오드에 비해 큰 전압 , 전류 용량을 가지며 주파수 응답 ( 스위칭 속도 ) 은 신호용에 비해 낮은 편이다 .

2.

전력용 다이오드 특성

다이오드 전압과 전류 관계식 여기서 다이오드에 흐르는 전류 에노드 - 캐소드 전압 누설전류 ( 역 포화전류 방사계수 (1-2 사이 ) 다이오드 영역 : 순방향 바이어스 영역 역방향 바이어스 영역 항복 영역 항복영역에서는 전압이 조금만 변하여도 전류가 많이 변함 즉 전력소모가 많이 일어나서 소자가 망가질 수 있음 /

(

V nVD T

1)

D s

I



I e



: : : : D D s I V I n 23 19 1.3806 10 (273 25) 25.7[ ] 1.602 10 T kT V mV q         / 0 : 0 : D T V nV D D s BR D s BR D V I I e V V I V V         

2.

전력용 다이오드 특성

1. 역방향 회복특성 : 입력이 on 에서 offf 로 바뀌면 PN 접합에 남아있는 소수캐리어가 도통을 계속

이 소수캐리어가 반대 극성과 결합하는 데 시간이 필요하다 . 이를 역회복 시간 (reverse recovery time) 이라 한다 .

: _{접점의 공핍영역에 축적된 전하에 기인} : 내부 반도체 재질에 축적된 전하에 기인 : 전류가 0 이 된 후로부터 역방향 피크치의 25% 가 될 때까지의 시간 : 역방향 회복 전하 – on 에서 off 로 변환으로 인해 역방향으로 다이오드를 통과하는 전하량 즉 과 은 : : 과 에 의해 결정된다 . F I RR I rr t 0.25I_RR a t b t t a t b t rr t rr Q 2 / RR rr Q t di dt  ₂ RR RR di I Q dt  rr t I_RR Q_{rr dt}di

2.

전력용 다이오드 특성 ( 계속 )

2. 다이오드가 역방향 바이어스 상태에 있을 때 소수캐리어에 의해 누설전류가 흐름 - _{이때 순방향 전압을 인가하면 순방향 회복시간 (forward recovery time) 필요} 결국 다수 캐리어의 지배를 받는다 .

- 이때 순방향 전류 상승률이 매우 높고 이 전류가 일부에만 집중되면 다이오드 손상

이런 이유로 순방향 회복시간은

2.

전력용 다이오드 형태 -1

종류 : 표준 목적의 diode 고속 회복 다이오드 쇼트키 다이오드 1) 일반 목적의 다이오드 : 높은 역 회복시간 약 25 – 즉 회복시간이 중요하지 않은 저속의 응용에 사용된다 . : 1kHz 이하의 정류기 등 정격 : 전류 1A 미만에서 수천 A 까지 전압 50V 에서 5kV 까지 합금 형태의 정류기는 400A, 1500 ㅍ 정도임 2) 고속 회복 다이오드 : 5 미만의 작은 회복시간 - 주로 초퍼나 인버터 회로에 사용 정격 : 전류 1A 미만에서 수백 A, 전압 50V 에서 3kV - 400V 미난의 전압에서는 epitaxial 형 사용가능 : 스위칭 속도가 매우 빠름 ( 협소한 베이스폭 때문에 50nS 의 회복시간을 가진다 . S



2.

전력용 다이오드 형태 -2

3) 쇼트키 다이오드 : 충전 전하문제는 해결할 수 있다 . - _{금속과 반도체 사이에 전위장벽을 두어 소수캐리어를 없애는 것이다 .} ( 에는 무관 ) 따라서 회복 특성은 반도체 결합의 자체 용량에서 결정된다 . - 낮은 순방향 전압강하 - 누설전류가 크다 . - _{최대 허용 전압 : 100V,} 정격전류 : 1A 에서 400A - 고전류 , 저전압 용에서 이상적으로 사용 - 그러나 효율을 증가시키려면 낮은 전류에서 사용할 것 (20-30A) SiC 는 전력전자를 위한 새로운 물질이다 . : Si 이나 Ge 보다 매우 우수 특징 : 역 회복시간 없음 , 초고속 스위칭 특성 , 스위칭때 온도 영향 없음 초 전력 손실 , 높은 신뢰성 은 600V, 6A 인 경우 21nC, 600V 10A 의 경우에는 23nC / di dt rr Q

2.

전력용 다이오드 : spice 모델

SPICE 모델 소신호모델 Static 모델 < 역방향 바이어스 다이오드를 가지는 SPICE 다이오드 모델 > D

C

K

D

I

S

R

A

D

C

D

I

S

R

A

K

D

I

S

R

A

D

R

D

V





V

D





D

V





K

2.

전력용 다이오드 : spice 모델

: 다이오드의 주 전류 , 전류원으로 나타내짐 : 반도체 및 접합 저항 ( bulk resister), 도핑의 양에 따라 다르다 . : 공핍층에 의해 나타는 커패시턴스 : 공핍층 전하 Diode SPICE 모델 지정 . MODEL DNAME D (P1=V1 P2=V2 …..PN=VN) DMODEL 은 모델명 , D 는 다이오드를 나타낸다 . PN,VN 등은 각 모델 파라메타와 그 값을 나타낸다 . 전력 스위칭에 필요한 파라메타는 IS: 포화전류 BV: 역항복전압 IBV: 역항복전류 TT: 주행시간 CJO: 역 바이어스 pn 커패시턴스 SiC 다이오드는 모델이 다르다 . D

I

S

R

D

C

d

q

/

D d D

C



dq

dv

2.

전력용 다이오드 : 직렬연결 1

다이오드가 정격전압보다 높은 전압을 지탱하고자 하면 이를 직렬연결하여 역 차단 능력을 증가시킨다 . 두 다이오드 직렬연결시 특성 변화 이 경우 두 다이오드에 같은 전류가 흐름 - 순방향 전압은 순방향 전압은 + 역 차단 상태에서는 누설전류가 같으므로 다이오드 차단전압은 크게 다름  이 경우의 해결은 각 diode 에 저항을 병렬연결하는 것이다 . D

i

 

v

D 2 D V   1 D V   S

i

D

v

1 D

v





v

_D2 1 s

i



D

i

1 D 2 D

2.

전력용 다이오드 : 직렬연결 2

여기서 따라서 D

i

 

v

D 2 D V   1 D V   S

i

D

v

1 D

v







v

_D2 2 s

i



1 R 2 R

i

_R2 1 R

i

1 D 2 D 1 s

i



2 S

i

1 S

i

1 1 2 2 S S R S R

I



I



I



I



I

1 1

/

1

,

R D

I



v

R

2 2

/

2 1

/

2 R D D

I



v

R



v

R

1 1 2 2 1 1 1 2 1 2 S S R S R D D S S

I

I

I

I

I

V

V

I

I

R

R









 







2.

전력용 다이오드 : 병렬연결

정격전류보다 더 큰 전류가 요구될 때에는 다이오드를 병렬연결하여 사용한다 . 2 개의 다이오드 특성곡선이 서로 다르면 전류 분배가 같지 않다 D1 전류가 상승하면 L1 의 di/dt 가 증가하여 반대 극성의 전압이 L2 에 유기되어 D2 를 통과하는 경로의 임피던스가 줄어들어 전류가 D2 로 흐른다  D

i

 

v

D 1 R R2 1 D D₂

i

D

i

 

v

D 1 R R2 1 D D₂

i

1 L L2

2.

전력용 다이오드 : RC 회로

__________________ ___ ____ ___ t>0 S

V

1 D C V   R V   R C

i

0 t S V R 0.368VS R S V 0.632V_S 

i

v

i

t

t

/

( )

V

S t RC

i t

e

R





/

( )

_S

(1

t RC

)

v t



V



e



RC





2.

전력용 다이오드 : RL 회로

_________________ ___ ____ ___ t>0 이 경우 갑자기 스위치를 off 하면 정상상태로 흐르던 전류가 갑자기 0 이 되므로 인덕터의 에너지에 의해 역전압 발생 : diode 가 손상을 입을 수 있다 .  환류 다이오드로 해결 가능 ( 에너지가 소모될 길을 만들어줌 ) S

V

1 D L V   R V   R L

i

0 t S V R 0.368V_S S V 0.632VS R 

i

v

i

t

t

/

( )

V

S

(1

tR C

)

i t

e

R







/

( )

_S tR L

v t



V e



L

R





2.

전력용 다이오드 : LC 회로

_________________ ___ ____ ___ t>0 여기서 R 이 없으므로 에너지 소모가 없고 발진한다 . 발진하다가 전류가 음이 되는 시점에서 다이오드는 off 되고 다이오드 전류는 0 이 된다 . S

V

1 D L V   C V   L

i

0 t

i

C C v

i

t

t

2

V

_S S

V

P

I

1

t

1 / 2 t 1

t





LC

0 0

( )

sin

( )

(1

cos

)

S C S

C

i t

V

t

L

v

t

V

t











P S C I V L  0

1/ LC





2.

전력용 다이오드 : RLC 회로

__________________________ ___ ____ ___ 의 값에 따라 전류 파형이 다름 S

V

1 D L V   C V   L

i

0 t

i

C R 1 2 2 1 , ( ) 2 2 R R s s L L LC     2 ( / 2 ) 1/ D  R L  LC

2.

전력용 다이오드 : 환류다이오드

____________________ ___ ____ ___ RL 회로 등가회로 환류 다이오드에의해 전류가 갑자기 0 가 되지 않는다 . t>0 Switch off 환류 diode 를 통해 흐르는 전류 S

V

1 D L V   R V   R L

i

0 t

i

m D S

V

i

L V   R V   R L

V

_S L V   R V   R L

V

_S S V R 0.632VS R v

i

t

t

3.

다이오드 정류기

Point : 다이오드 정류기 동작 및 특성 이해 다이오드 정류기 종류 다이오드 정류기 특성 파라메타 이해 다이오드 정류기 해석 및 설계 비법 부하 전류에 대한 인덕터 효과 1. 개요 : 일반적으로 AC 를 DC 로 바꾸기 위해 사용하므로 역 회복시간이나 순방향 전압 강하는 무시한다

다이오드 정류기 - 용어

: 정류기 효율 : 출력 ac 성분 실효치 : 파형률 - 출력의 모양을 나타냄 : 리플률 : 변위율 - 전압 기본파 사이의 각 : RL 부하에 대해 : 입력전류의 고조파율 - 파형의 왜형을 나타냄 (THD 라함 ) : 입력역률 : 가 완전 정현파이면 PF=DF : 입력전류의 파고율 변압기 이용률 이상적인 정류기는 2 2 2 2 1 1 2 2 2 1 2 2 2 1 1 1 1 ( ) ( ) 1 1 cos ( ) [( ) 1] cos cos dc ac ac rms dc rms dc ac rms dc dc s s s s s s s s s s s s peak s dc s s P P V V V V FF V V V RF FF V V DF I I I HF I I V I I PF V I I I CF I P TUF V I                       s

i

)

/

(

tan

1

_

_L

_R



_

 1 , 0 , 1 , 0 , 0 %, 100         V_ac RF TUF HF THD PF DPF 

3.

다이오드 정류기 (

단상반파 정류기 )

sin S m v V t  1 D R

i

o v

t

t

D v

i

t

t

S v o v  

t

m V  m V  m V  m V / m V R

3.

다이오드 정류기 (

단상반파 정류기 )

:

출력 부하 전압의의 평균값

:

출력 부하 전류의의 평균값

:

출력 dc 전력

:

출력 전압 실효치

:

출력 전류 실효치

:

출력 ac 전력

입력전류 _{전류의 기본파} dc dc dc rms rms ac V I P V I P

t

S v

3.

다이오드 정류기 (

단상반파 정류기 ): 예

1

예제 1 다음 회로에서 1) 효율 , 2) 파형률 3) 리플률 4) 변압기 이용률 5) 다이오드의 peak 역전압 6) 입력 전류의 파고율 7) 입력 PF 를 구하시오 . 입력전류 _{전류의 기본파} sin S m v V t  1 D R

i

o v  

t

S v

3.

다이오드 정류기 (

단상반파 정류기 ): 예 1

풀이 : 평균출력전압 : R V R V I V dt t V T V R V R V I V V T T V tdt V T dt t v T V m rms rms T m m rms m dc dc m m m T m T L dc 2 2 ] ) sin ( 1 [ 318 . 0 318 . 0 ) 1 2 (cos sin 1 ) ( 1 2 / 0 2 / 1 2 0 0             







    

3.

다이오드 정류기 (

단상반파 정류기 ): 예 1

따라서 707 . 0 5 . 0 707 . 0 5 . 0 2 / / 5 . 0 , / 286 . 0 ) 5 . 0 707 . 0 /( ) 318 . 0 ( ) /( / 5 . 0 707 . 0 5 . 0 707 . 0 2 ] ) sin ( 1 [ 21 . 1 1 57 . 1 57 . 1 318 . 0 5 . 0 405 . 0 / ) 5 . 0 ( / ) 318 . 0 ( 2 ) ( ) ( 2 0 2 / 1 2 2 2 2                              VA P PF I I CF R V I R V I V PIV I V P TUF R V V I V VA R V I V V dt t V T V RF V V FF R V R V ac s peak s m s m peak s m s s ac m m s s m s m T m m s m m m m  

3.

다이오드 정류기 (RL

부하 정류기 )

D1 conduction D1 conduction Dm conduction 환류 다이오드가 없을 때 환류 다이오드가 있을 때 sin S m v V t  1 D R

L

  R v   L v R v R v R L v v  R L v v  m D D v D v  s i

3.

다이오드 정류기 (RL

부하 정류기 )

해석 : L 에 의해 D1 의 도통시간이 180 도 이상으로 늘어난다 . 최대 환류 다이오드 를 사용하여 가능 환류 다이오드 효과 : 부하 전압이 가 나오지 않도록 하는 효과 – 부하 시정수 L/R 부하 전류가 불연속인 경우도 있다 . ( 순 저항의 경우에는 불연속 , L 이 클수록 연속으로 가까이 간다 . L 이 매우 크다면 출력은 거의 dc  하나의 배터리로 가정할 수 있음 R V I V t V t td V V dc dc m m m dc         



[1 cos( )] 2 ] cos [ 2 ) ( sin 2 0     0        일때 0   Dm

3.

다이오드 정류기 (RL

부하 정류기 )

L 이 매우 크다면 출력은 거의 dc  하나의 배터리로 가정할 경우 sin S m v V t  1 D s i E o i  _{ } sin S m v V t  E v_s  R E v i _ s  0 m V E 1 sin  

3.

다이오드 정류기 (

단상전파 정류기 -1)

< 중간탭형 > sin S m v V t  1 D R  v₀ 2 D     s s v v sin S m v V t  1 D v v_D2 0

v

m v 2  m v m v m m dc V V V  2  0.636

