전자공학의 시작: 정류기

Elektor 5월/6월호에서는 다이오드를 반도체 계열의 첫 번째 대표자로 소개했으며 다이오드 없이는 오늘날의 전자 제품을 생각할 수 없습니다. 이제 정류기를 사용하여 계산해 보겠습니다. 결국 부품을 함께 납땜하고 제대로 작동하기를 바랄 수는 없습니다. 먼저 반파 정류기를 살펴보겠습니다(그림 1).

전해 콘덴서의 커패시턴스가 클수록 AC 전압의 음의 반주기 동안 전압 강하가 줄어듭니다. 또한 저항이 작아지면(따라서 부하에 의해 유입되는 전류가 커짐) 음의 반주기 동안 전압이 더 많이 떨어집니다(전자 엔지니어는 '붕괴'라고 말합니다). 우리는 이것을 공식에 ​​넣을 수 있습니다:

우리는 전류가 일정하다고 가정했습니다. 이제 15V 변압기, 반파 정류기 및 전류 소모량이 1A인 부하가 있다고 가정합니다. 정류기가 제공하는 전압은 18V의 최소 입력 전압이 필요한 조정기 IC에 의해 안정화되어야 합니다. 15V의 안정적인 출력 전압. (이 IC에 대해서는 나중에 다시 다루겠습니다.) 이 경우 커패시터의 크기는 얼마나 커야 합니까? 먼저 AC 전압의 피크 값을 계산해야 합니다. 이 시리즈의 이전 기사에서 피크 값이 적용되는 것을 확인했습니다.

편의상 피크 전압(정류기로 사용되는 실리콘 다이오드의 순방향 전압)에서 0.7V를 뺍니다.

완벽주의자 여러분의 경우 결과를 소수점 이하 한 자리로 반올림했습니다. 이 경우에는 그 수치가 충분히 정확합니다. IC에는 최소 18V의 입력 전압이 필요하므로(이 최소 입력 전압은 IC 데이터시트에서 확인할 수 있음) 한 기간 동안 전압이 최대 2.5V까지 떨어질 수 있습니다. 커패시터 양단의 전압 공식을 다시 작성하고 전류, 전압 및 주파수 값을 추가합니다.

다음으로 더 큰 표준 값은 10,000μF이며, 전류가 1A에 불과한 경우 이는 상당히 '부피가 큰' 커패시터입니다. 이론적으로 더 낮은 값(따라서 더 작고 저렴한 전해 커패시터)을 달성하는 방법에는 두 가지가 있습니다.

이 전파 정류는 나중에 논의될 것입니다. 아래에서는 먼저 '변압기 전압 증가'를 다루겠습니다. 예제에서 15V 버전 대신 18V 변압기를 사용하면 다이오드에서 약 24.7V의 피크 전압을 측정하게 되며 이는 최대 허용 전압 차이가 6.7V임을 의미합니다. 따라서 커패시터를 선택하면 그에 따라 더 작아지고; 계산된 값은 약 3000μF이고 다음으로 큰 표준 값은 3300μF 또는 4700μF입니다. 유명한 네덜란드 축구 철학자(Johan Cruijff)가 말했듯이 모든 장점에는 단점이 있습니다. 이 솔루션은 더 높은 전력 소비와 더 높은 전력 소모를 수반합니다. 전압 조정기의 열 방출. 이를 위해 다음을 살펴보겠습니다.그림 2.

부품 번호 7815의 구성 요소는 고정 전압 조정기입니다. 당분간 우리는 이것이 어떻게 작동하는지에 관심이 없습니다. 여기서 중요한 것은 이 IC가 (특정 한도 내에서) 변화하는 DC 입력 전압을 (거의) 일정한 DC 출력 전압으로 변환한다는 것입니다. 다음은 두 경우 모두의 출력 전력에 적용됩니다(15V 변압기의 예와 15V 변압기의 예). 18V 변압기):

IC의 손실(IC에서 열로 변환된 전력)은 입력 및 출력 전압과 전류의 차이와 같습니다(대부분의 경우 여기서도 IC 자체의 전력 소비는 무시할 수 있습니다).

확실히 IC의 입력 전압은 일정하지 않습니다. 이 경우에는 최소 및 최대 입력 전압의 산술 평균을 사용합니다(우리의 목적에 맞게 충분히 정확함). 결과적으로 전압 조정기의 전력 손실은 약 50% 증가합니다. 소산된다. 이제 변압기가 20W 대신 22W(다이오드와 전압 조정기의 손실 포함)를 공급해야 한다는 사실은 크기가 조금 더 큰 변압기를 사용하지 않는 한 실제로 중요하지 않습니다.