전자회로 실험 변압기, 배전압

소개글

전자회로 실험 변압기, 배전압에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

1. 제목
1) 변압기 전원장치 및 필터
2) 배전압회로
2. 목적
1) 정류기의 직류 출력전압과 리플에 필터 소자가 미치는 영향
2) 커패시터 필터와 π형 필터의 성능을 비교 시험
3) 전파 및 반파 정류 변압기 결합 전원장치의 전압 변동률을 측정 비교
4) 전파정류 배전압 회로의 입출력을 관찰하고 핵심점에서의 직류전압 측정
5) 직렬 배전압 회로의 입출력 파형을 관찰하고 핵심점에서의 직류전압 측정
6) 결함이 있는 캐패시터를 사용했을 때 리플과 직류전압에 미치는 영향 관찰
3. 이론
1) 캐퍼시터 입력형 필터
부하저항 R대신에 전해 콘덴서 C를 연결하면 전류가 흐르는 주기동안 충전된다. 입력전압의 첨두치까지 충전된 C양단에 걸린 전압의 극성은 접지점에 대하여 캐소우드를 상대적으로 양으로 하는 것이 된다. 충전된 캐퍼시터는 캐퍼시터 자체의 병렬누설저항을 통한 길 이외에는 방전될 수가 없다. 이 누설저항의 값은 일반적으로 매우 크므로 C를 매우 높은 직류전압으로 유지하며 2개의 2극관이 차단상태로 되도록 효과적으로 바이어스를 걸어주게 된다. 따라서 이 2극관들은 단지 입력 교류전압의 양의 주기중 첨두치를 이루는 동안에만 전도가 되면 C가 방전하는 동안에 상실된 적은 양의 전하만을 재충전하게 된다. 오실로스코프를 C양단에 연결하면 비교적 일정한 직류전압과 미소한 리플이 나타난다. C양단에 부하저항을 연결하면 정류되고 여파된 직류 전압이 부하에 공급된다. 전원으로부터 R로 흐르는 전류는 R의 값에 따라 결정된다. 만일 R의 값이 비교적 적어 부하전류가 크다면 방전주기 동안 직류 출력전압은 급격히 저하되고 C가 충전되는 주기 동안에는 전압이 다시 증가한다. 그러므로 출력전압은 일정하지 못하고 어떤 최대치와 최소치 사이에서 변화한다. 이러한 변화를 리플이라고 한다. 코일L과 콘덴서 C를 첨가한 다음의 회로는 π형 필터라고 한다. 필터의 첫 번째 소자가 캐퍼시터이르모 이것을 캐퍼시터 입력형 필터라고 한다. 이러한 형태의 필터의 특성은 부하의 최대 출력전압을 공급해 주는 것이므로 용량이 큰 콘데서가 필요하기 때문에 C를 전해 콘덴서로 사용한다.
2) 전압 변동률
전원장치를 거의 피이크 전압 근처에서 동작시키면 전압 변동률이 나쁘게 된다. 전압변동률을 개선하려면 어느정도의 최소전류를 전류원으로부터 항상 흐르게 하여야 한다. 부하전류에 어떤 변동이 생기면 전류관과 L의 저항 또빚 필터저항 R양단간의 전압강하가 일어난다. 부하전류가 커지면 커질수록 초크의 저항 또는 필터저항 양단의 전압강하와 전류관 양단의 전압강하가 점점 커진다. 부하에 전달될 수 있는 전압은 점점 작아진다. 전압 변동률은 다음과 같다.
3) 초우크 입력 필터
부하전류의 변동이 비교적 큰 경우에는 캐퍼시터 입력형 보다는 초우크 입력형을 사용하면 전압변동이 더욱 개선된다. 블리더저항을 이용한 전원장치보다 필터효과는 크다.
4) 전파정류 배전압 회로
실리콘 반파정류 전원의 이점은 전원용 트랜스를 사용하지 않으므로 제작비가 적게 든다는 점이다. 한편 단점은 직류전압이 대략 10V로 제한된다는 것이다. 배전압 전원장치를 사용하면 전력선 입력을 끄고 동작시켰을 때의 반파 정류기 직류전압의 2배를 공급할 수 있으므로 이러한 단점을 해결할 수 있다. C1과 C2는 출력캐패시터이고 직류전압은 AG양단에서 나타난다. 선전압의 양의 변화동안 V1의 플레이드는 캐소우드보다 상대적으로 양의 전위가 되므로 V1은 전도상태로 되며 C1은 입력전압의 첨두치까지 충전된다. 이때 V2는 차단상태로 된다. 선전압의 음의 변화동안에는 V2는 전도상태로 되고 C2가 입력전압의 첨두치에 이를때까지 충전된다. 따라서 AG간의 직률전압 출력은 첨두치의 2배가 된다.
5) 캐스캐이드 배전압회로
다음 그림은 변압기를 사용하지 않은 실제적인 배전압 회로이다. 이 회로에서 C1, C2 그리고 C3는 콘덴서이고 D1, D2는 실리콘 정류기이면 R1은 충격적 충격전류를 제한하기 위한 저항, Rb는 블리더 저항이다. 이 회로의 동작은 다음과 같다. 먼저 전원이 공급될 때 D1이 회로에 없다고 생각하자. R1의 선전압이 음의 값을 갖는 반주기 동안에는 D2는 전도상태로 되고 C1의 전력선 전압의 첨두치 까지 충전이 된다. 다음에는 D1이 회로에 있는 경우를 생각하자. 방금 충전된 C1은 전원과 직렬로 연결된 전지로 생각할 수 있다. 그러므로 전원이 양의 값을 갖는 반주기 동안에는 D1에는 전원 전압이 피크의2 배가 되는 양의 전압이 걸리게 된다. 이때 D1은 전도상태로 되고 C2는 충전된다. 따라서 C2양단의 전압은 선전압의 2배가 된다. 고로 D2는 C1을 충전시킴으로써 정류기 D1에 양의 선전압의 피크치의 2배가 공급되도록 한다.
4. 실험 결과 및 분석
1) 커패시터 필터를 사용한 변압기결합 전원장치실험과정
부하
Vout[V]
리플
IL[mA]
파형
Vp-p(V)
2
None
18.6
2.2
X
4
250
15.8
4.6
59
6
250
14.5
6.6
54
분석 : 캐퍼시터를 필터를 만들었는데 우선 무부하일때는 리플이 작게 나타났다. 나머지 실험과 비교하여 출력 전압은 가장 크게 나타났다. 파형으로도 작게 보이고 이때의 리플의 피크-피크값은 2.2V가 나왔다. 부하저항이 없었기 때문에 부하전류는 흐르지 않았다. 부하를 250Ω을 연결하였는데 이때의 출력전압은 약간 줄어들었고 리플의 크기는 커졌다. RC값에 따라서 충방전되는 모습이 잘 보이게 되었다. 이때에 흐르는 전류는 의 식에 따라서 구해질 수 있고 여기서는 59mA가 나타났다. 다음으로 캐퍼시터를 22uF으로 교체하고 실험하였다. 이때는 출력전압은 더욱 줄어들었는데 리플은 늘어났다. 전류는 더 줄어들었다. 이 결과는 출력전압은 부하저항에 의하여 합성저항 값이 줄어들어 분배되는 전압이 줄었기

키워드

전자공학실험,   변압기 전원장치,   캐퍼시터 입력형 필터