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전기기사 전기기기 · 정류회로의 특성

Rectifier Circuit Characteristics

정류회로는 다이오드가 한 방향으로만 전류를 흘리는 성질로 교류를 직류로 바꾸는 회로이고, 반파 · 전파(센터탭) · 브리지 · 배전압 네 가지가 기본이다. 회로마다 출력의 평균 전압, 맥동률, 다이오드가 견뎌야 할 역전압이 달라 시험에서는 이 세 값을 짝지어 묻는다. 제어정류기와 전력 변환 단원의 계산이 모두 이 평균값 공식에서 출발해요. 위 버튼으로 회로를 고르면 출력 파형과 평균 전압선, 회로도, 아래 비교표의 값이 함께 바뀌어요.

교류를 직류로 바꾸는 정류 회로

💡 정류(整流)
콘센트의 교류를 전자기기가 쓰는 직류로 바꾸는 일을 정류라고 한다.
①정류 회로는 다이오드가 한 방향으로만 전류를 흘리는 성질을 이용한다.
②다이오드와 변압기를 어떻게 잇느냐에 따라 반파 · 전파 · 브리지 · 배전압으로 나뉘어요.

회로 구성

🔬 정류 방식별 특징
반파는 반 주기만 쓰므로 맥동이 크고 변압기 이용률이 낮다.
①전파(CT)는 센터탭 변압기가 있어야 하고, 다이오드 하나에 2V_m 의 역전압이 걸린다.
②브리지는 센터탭 없이 다이오드 넷으로 전파 정류를 해서 가장 널리 쓰여요.
③배전압은 두 콘덴서가 반 주기씩 번갈아 V_m 까지 충전되어 약 2V_m 을 내므로, 높은 전압에 작은 전류를 쓰는 곳에 알맞다.

직류 출력 전압 공식

100 V
반파 정류
Vdc = Vmπ
= 100 / π = 31.8 V
전파·브리지
Vdc = 2Vmπ
= 2×100 / π = 63.7 V
배전압
Vdc = 2Vm
= 2×100 = 200 V
📐 맥동률(리플률)
맥동률은 출력에 섞인 교류분의 실효값을 직류분으로 나눈 값으로, γ = √((V_{rms}/V_{dc})² − 1) 이다.
①반파는 γ = 1.21(121%), 전파는 γ = 0.48(48%)이다.
②맥동률이 작을수록 순수한 직류에 가까워요.

정류 회로 비교

현재 설정: 반파 정류 (V_m = 100 V)
직류 출력 전압
31.8 V
맥동률 γ
1.21 (121%)
다이오드 수
1개
최대 역전압(PIV)
V_m = 100 V
항목반파전파(CT)브리지배전압
V_dcV_m/π2V_m/π2V_m/π2V_m
맥동률121%48%48%<48%
다이오드1242
센터탭불필요필요불필요불필요
PIVV_m2V_mV_m2V_m

시험 포인트 정리

반파
Vdc = Vmπ
= 0.318 Vm
전파
Vdc = 2Vmπ
= 0.637 Vm
맥동률
반파 γ = 1.21
전파 γ = 0.48
배전압
Vdc = 2Vm
고전압 · 소전류 용도
🎯 시험 포인트
①평균 출력 전압은 반파 V_dc = V_m/π = 0.318V_m, 전파 V_dc = 2V_m/π = 0.637V_m 이다.
②브리지 정류는 센터탭 변압기 없이 전파 정류를 하고, 가장 많이 출제된다.
③맥동률은 반파 121%, 전파 48% 로 숫자 그대로 나와요.
④다이오드 하나의 최대 역전압(PIV)은 전파(CT)가 2V_m, 브리지가 V_m 이다.
⑤배전압 정류의 출력은 약 2V_m 이고, 고전압 · 소전류에 쓴다.
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 최댓값 100V 인 교류를 브리지 정류하면 직류 출력 전압은? (답: 2×100/π ≈ 63.7V)
②[기출유형] 반파 정류회로의 맥동률(리플률)은? (답: 1.21 = 121%)
③[기출유형] 전파 정류에서 다이오드 하나에 걸리는 최대 역전압(PIV)은? (답: 센터탭 방식 2V_m, 브리지 V_m)
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