Title전기/전력공학 기초-39(배전압 정류방식/동기 정류방식/Current Doubler 정류방식)
AuthorpstekCount5152Date2015/07/08

배전압 정류방식란?
배전압 정류 방식이란 정류기와 컨덴서를 사용하여 교류전압의 배에 가까운 정류 출력을 얻는 방식이다. 다른 정류회로와 마찬가지로 단파, 전파로 구성할 수 있으며, 부하 전류가 어느정도 증가하면 출력 전압이 갑자기 낮아지므로 부하 전류가 비교적 작은 곳에 사용된다. 컨덴서의 갯수를 증가시킴에 따라 3,4배의 더 높은 출력전압을 얻을 수 있다.

 

배전압 정류의 원리

처음 반주기를 a(-), b(+)로 가정하면 b > D1 > C1 > a 로 전류가 흐르면서 C1에 Em이 충전된다. 다음 반주기는 a(+), b(-)로 흐르므로 a > C1 > D2 > C2> b로 흐르면서 C2에 입력전원과 -반주기 동안 충전된 C1의 전압이 합쳐져 2Em이 충전된다.
다른 반파 정류회로와 마찬가지로 양의 반주기에서만 입력의 2배가 되는 전압이 나오게 된다.

처음 양의 반주기는 a > D1 > C1 > b로 전류가 흐르면서 C1에 Em의 에너지가 충전된다. 이때 D2는 역극성이므로 C2에는 아무런 에너지가 저장되지 않는다. 다음 음의 반주기 동안에는 b > C2 > D2 > a의 경로로 전류가 흐르면서 C2에 입력전압인 Em이 충전된다. 아까와 마찬가지로 D1이 역극성이므로 C1에는 아무런 에너지가 저장되지 않는다. 이렇게 저장된 에너지가 직렬로 연결되어 있으므로 출력전압에는 항상 2Em이 걸리게 된다. 이를 배전압 전파 회로라 한다.

 

동기 정류 방식이란?

일반적으로 DC/DC 컨버터에는 2개의 스위치를 사용한다. 첫번째 스위치는 입력을 on/off하여 이덕터에 공급하는 에너지를 조절하는 역할을 하고, 두번째 스위치는 인덕터의 에너지를 정류하는 작업을 한다. 이 스위치를 다이오드 소자를 사용하는 것이 다이오드 정류 방식이고, FET를 사용하여 클럭에 동기시켜 필요한 타이밍에 정류동작을 하는 것이 동기 정류 방식이다.

 

동기정류 방식의 특징
– 낮은 전압에서도 고효율이다. 다이오드의 경우 다이오드의 도통 전압이 0.6V로 고정되어 있어 출력이 낮아질 수록 다이오드에 의한 손실의 비율은 커지게 도니다. 하지만 동기정류의 경우 스위치에서 손실되는 전압이 0.2V로 다이오드에 비해 작아 낮은 전압에서도 효율적으로 사용 할 수 있다.
– 부하전류가 급격하게 감소해도 전압을 액티브로 제어 할 수 있다. 부하전류가 급격하게 감소했을 경우 스위치 제어를 통해 전류를 역류 시켜 과잉 에너지를 입력측에서 방전시킬 수 있으므로 부하변동에 대한 과도 응답특성이 우수하다.
– 다이오드 방식과 달리 동기정류 방식은 전류의 역전류 동작이 가능하여 무부하에도 같은 주기비로 출력전압을 유지 할 수 있다. 또한 경부하에서 저노이즈를 유지 할 수 있다는 장점이 있다.

 

Current Double 정류 회로방식이란

Current Double 회로 방식은 배전압 방식과는 반대로 전류를 배가시켜 출력하는 회로이다. Capacitor과 Diode를 사용하던 배전압 방식과는 달리 Inductor와 Diode를 사용한다.

 

Current Doubler 정류의 원리
처음 양의 반주기에는 전류가 D1을 따라 커패시터와 L2를 통해 흐르기 시작한다. 이때, 반주기의 시간동안 L2에 에너지가 저장되고, 입력의 극성이 바뀌는 순간 음의 반주기로 흐르는 전류와 L2에 저장되어 방출되는 전류가 합쳐져 출력으로 나가게 된다. 반대로 음의 반주기 동안에는 L1에 에너지가 저장되고 양의 반주기로 극성이 바뀌는 순간 L1에 있던 에너지가 순간적으로 방출되면서 입력전압과 합쳐져서 출력 전류를 크게 만든다.

Current Doubler 정류기의 특징은 다음과 같다.
– 다이오드 및 출력 커패시터의 Stress가 전파와 동일하다.
– 추가적인 Inductor 필터가 요구된다.
– 각 Inductor은 DC 전류 출력의 절반만 출력된다.
– 리플 전류는 출력 Capacitor에 의해 제거 된다.
– Inductor들의 동일한 전류를 확보하기 위해 전류모드 제어를 필요로 한다.

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