교류를 직류로 바꿔보자 (AC to DC converter)-- 주의 -- 220V의 전기를 작동시키는 회로는 감전의 위험이 있습니다! 특히 220V는 사망사고의 원인이 되므로 반드시 스위치, 퓨즈의 설치가 필요하며, 참고로 이 글을 보고 뭘 만드시든 전 책임 안집니다 (냉랭) DIY 또는 하나 구매해야 해!한국의 콘센트 전기는 220V 60Hz입니다. 아시다시피 교류(VAC)이며 1초에 60번 +극과 -극이 바뀝니다. 그런데 우리가 사용하는 이런 저런 전자 부품과 장난감은 전부 직류(VDC)로 작동합니다. 특히 저처럼 취미로 이것저것 만들다 보면 안정적인 직류 전원공급 장치가 필요합니다. 물론 회로 제작을 할 때는 전문적인 전원공급장치가 있습니다. 가격은 약 40만원대 이지요.  요렇게 생겼습니다. 엘레파츠나 디바이스 마트에 가시면 많이 있어요 뭐... 돈이 있으시다면 하나 구입을 추천해 드리지만, 그게 어렵다면 급하게나마 12V또는 더 낮은 전압의 전원공급장치를 직접 하나 만들어보시길 권합니다. 우리는 뭐든지 DIY하니까요! 변압기(트랜스포머, Transformer)와 컨버전의 이론이... 것은, 제가 자주 가는 카페의 글을 참고하시길 바랍니다. 이해가 쏙쏙 되도록 설명해주셔서 꼭 추천드리고 싶습니다.
내용을 찬찬히 읽어보셨다면 아시겠지만, 특별한 이유가 없다면 브릿지 정류회로를 사용하지 반파(Half wave)나 전파(Full wave)회로는 사용하지 않을 것 같습니다. 특히 브릿지 다이오드는 기성품이 있으므로 편하게 컨버터를 제작할 수 있습니다. 이 브릿지 다이오드를 이용한 회로도는 아래와 같습니다. 브릿지 다이오드는 그냥 네 개의 다이오드를 하나의 소켓 안에 조립해 놓은 것인데요, 교류전압의 위상이 바뀌어도 일정하게 +극에 전류를 흘려 넣어줄 수 있도록 구성되어 있습니다. 커패시터를 설치하지 않았다면 실제로 부하(Load)에서 받는 전기의 파형은 아래와 같습니다. 뭐 일단 교류 성분을 전부 직류로 바꾼 것은 사실이지만 이대로는 쓸 수가 없습니다. 이 그래프에 보이는 올라갔다 내려갔다 하는 모양(전압 리플이라고 부릅니다)을 가능한한 평평한 직선형으로 바꿔줘야 제대로 된 직류라고 할 수 있는데, 간단히 커패시터를 부하와 병렬로 달아주시면 해결이 됩니다. (거의) 완벽한 평행선을 만들고 싶으면 어마어마하게 용량이 큰 커패시터를 달아주시면 되지만 굳이 그럴 필요가 없는게... (아래 참조) 실제 제작시 참고사항그... 이미 여러번 만들기도 했지만, 워낙 간단한 회로라 따로 만드는 법은 보여드리지 않겠습니다. 다만 몇 가지 참고사항을 적어드립니다.
뒷얘기처음에 한 두번은 만들어서 쓰게 되지만, 이상하게 변압기는 만들기 귀찮다는 느낌이 강하고 인터넷 쇼핑몰만 찾아보아도 LCD모니터용 고출력 어뎁터가 잔뜩 있어 가까이 안하게 되는 특징이 있습니다. 시간이 지난뒤라 출처를 알지 못하겠네요..... 출력전압 = 입력전압 x √2 - 다이오드 순방향 전압강하 입니다. 입력전압이 12V이고, 다이오드 순방향 전압강하는 브릿지 다이오드이므로 약 0.7V가 됩니다. 따라서 12 x 1.414 - 1.4V = 15.5V정도 됩니다. 다만 이값은 부하가 걸리지 않거나, 경미한 부하일때 전압이고, 부하가 걸리면 전압이 약간 떨어집니다. 콘덴서 용량은 높을수록 직류에 가까워집니다. 다다익선입니다. ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 이번엔 정류회로에 관한 내용이다.<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /> 가정용 전기는 교류(AC) 이고 라디오 등의 진공관에 쓰이는 전기는 직류(DC)라고 한다. 직류는 플러스와 마이너스가 일정하게 유지되는 성질을 가지고 있고 교류는 플러스와 마이너스를 올라 갔다가 내려왔다가 하면서 변한다고 하는데... (아래 그림 참조) 1초에 이 변화가 60번이나 하게 되서, 이를 60헤르츠라고 부르며... 우리나라에서는 60헤르츠, 유럽은 50헤르츠이다.
가정용 전기인 교류를 오디오에서 사용하기 위해서는, 직류로 바꾸어 주어야 하는데... 이렇게 교류를 직류로 바꾸어 주는 것을 정류회로 라고 한다. 이때 이 역할을 주로 담당하는 것이 다이오드라고 한다. 저항은 양방향으로 흐르는데 반해, 다이오드는 한방향으로만 전기가 흐른다. 전기가 흐르는 방향을 순방향이라고 하고 흐르지 않는 방향을 역방향이라고 한다. 생긴 것은 이렇게 생겼고... 표시와 기호는 이렇게 한다.
아래 그림에서 보면 교류로 흐르던 전기가 다이오드를 지나면, 한방향으로는 전기가 흐르지않기 때문에.... 아래 마이너스에 해당되는 부분은 전기가 흐르지 않는다고 한다.
그래서 트랜스에서 발생한 교류 전기가 다이오드를 거치면 한 방향만 흐르기 때문에 전기는 양파가 아닌 반파 정류가 된다고 한다. <추가 보충사항> 트랜스에서 다이오드를 거치기 전까지는 교류이고... 다이오드 부터 전해 콘덴서까지는 반파형태를 띄고, 이를 맥류라고 하며... 전해 콘덴서를 지난 후를 직류라고 한다.
이 반파만 나타내 주는 전기가 콘덴서를 거치면 (콘덴서는 충전과 방전을 계속 하기 때문에 주파가 올라갔다가 –충전- 다시 내려오자마자-방전- 다시 충전이 되서 결국은 왔다갔다 하던 주파선이 일정한선으로 변경된다고 한다. 즉, 직류로 바뀌는 것이다. 이때 1초의 60번씩 움직이던 것이 다이오드를 거치면서 반파 정류로 바뀌다 보니 직류로 바뀐 전기에는 험이 나게 되는 것이다.
그래서 이 험을 줄이거나 없애주기 위해서... 다이오드를 양쪽에 설치해 주면 반파로 진행하던 전기가 반쪽이 비어있던 곳을 메꿔주며 양파로 바뀌게 된다. 이때 트랜스에는 CT(center tab)을 달아야 한다는데 아직 센터 탭에 대해서는 잘 모르겠다... 알게 되는 날이 오겠지....^^
이렇게 양파 정류를 응용(?) 또는 좀 더 발전시킨 것이 브릿지 정류인 것 같다 트랜스에서 교류 전기가 들어 오면 위쪽으로 흘러 들어 온 전기가 플러스는 아래 그림에서 빨간색 방향으로 나아가고 마이너스는 파란색 방향으로 진행한다.
<추가 보충사항> 트랜스에서 나온 교류를 다이오드를 거쳐 직류로 바꿔주는 과정에서 반파가 되면 60헤르츠 때문에 험이 생길 수가 있는데 이를 없애주기 위해서 반파를 양파로 만들어 주어야 하는데, 이때 트랜스에 센터 탭이 있으면 양파정류회로로 만들어 줄 수 있는 것이고 센터탭이 없으면 브릿지 정류를 만들어서 양파로 만들어 험을 줄여주는 것이라고 한다. 트랜스의 전압은 턴(Turn) 수에 비례하고 전류는 선의 굵기에 비례한다. 예를 들어 220 Volt에 100mA의 전류를 흘려주면 22Watt 가 된다. 트랜스 왼쪽부분은 집 밖에서 들어 오는 220볼트 1차 전원이고 오른쪽은 필요한 전압을 만들어 쓰는 2차 전원이다.. 그런데 2차 전원에서 쓰는 모든 전기의 합계가 2차보다 크면 전압은 떨어진다. 예를 들어 30cm배관에다가 50cm 배관을 연결해 놓으면 수압이 떨어질 수밖에 없는 이치다. 즉, 소스(1차)보다 2차 숫자가 더 커질 수는 없는 것이다. 그래서 통상 오랫동안 쓰기 위해서는 최대 능률의 70%만 쓴다. 만일 7A 가 필요하다면 7 X 1.3 = 9.1 A 를 만들어 준다. 이때 만일 7A 짜리를 9.1A 가 아닌 7짜리로 쓰게 되면 장시간 쓸 경우, 열이 발생하게 된다.... 브릿지 다이오드 [내장형]김동화 다이오드 브리지(Diode Bridge) 혹은 브리지 정류기(Bridge rectifiter)는 4개의 다이오드를 연결한 브리지 회로이다. 브리지 정류 다이오드는 어떠한 극성 전압이 입력되더라도 동일한 극성 전압을 출력한다. 가장 일반적으로, 교류 입력을 직류 출력으로 변경할 때 사용한다. 브리지 정류 다이오드는 2개의 다이오드를 더 사용하지만 전파 정류에 사용된다. 동일한 전압을 출력하는 아답터에서 일반탭 트랜스와 4개의 다이오드를 사용하는 설계 방식이 중앙탭 트랜스와 2개의 다이오드를 사용한 방식보다 생산 단가에 절감에 효과적이다. 1) 브리지 다이오드 회로는 다음과 같다. 브리지 정류 다이오드의 가장 큰 특징은 입력되는 전압과 동일한 전압을 출력한다. 2) 브리지 정류 다이오드의 동작은 다음과 같은 순서로 동작을 하게 된다. - AC를 DC로 바꾸기 위해 정류용 다이오드를 사용한다. 하나의 다이오드에서는 반파정류(전압의 플러스 측 또는 마이너스 측 중에서 한쪽만 사용.)밖에 사용 할 수 없지만, 다이오드를 4개 조합하면 전파정류를 할 수 있으며, 4개를 조합한 것이 다이오드 브리지(diode bridge)이다. 전파 정류기의 기본 원리 (브리지 방식) 처음 반주기 변압기의 1차 측 전원의 처음 반주기 동안은 다이오드 D1과 D2만이 순방향으로 바이어스 되고 D3, D4는 역방향으로 바이어스된다. 변압기 2차 측에 나타나는 전압의 극성을 잘 살펴보면 각 다이오드의 상태를 알 수 있다. 변압비가 1:1 이므로 다이오드 D1과 부하 저항 RL 그리고 D2로 구성되는 회로에 변압기 1차 측 전압과 동일한 크기의 전압이 인가되어 전류가 흐르게 된다. 여기서 다이오드 D1과 D2에서 각각의 전압 강하(0.7V + 0.7V = 1.4V)를 무시하고 변압비가 1:1이라는 사실에 주목하면 부하 저항 RL에는 변압기 1차 측 입력과 같은 크기의 전압이 나타난다. 다음 반주기 변압기 1차 측 전압의 다음 반주기 동안은 다이오드 D3와 D4만이 순방향으로 바이어스 되고 D1, D2는 역방향으로 바이어스 되어 처음 반주기 동안과는 정반대의 역할을 수행하게 된다. 변압비가 1:1이므로 다이오드 D3, D4 그리고 부하 저항 RL로 구성되는 회로에 1차 측 전압과 동일한 크기의 전압이 인가되어 전류가 흐르게 된다. 여기서 다이오드 D3와 D4에서 각각의 전압 강하(0.7V + 0.7V = 1.4V)를 무시하고 변압비가 1:1이라는 사실에 주목하면 부하 저항에는 변압기 1차 측 입력과 같은 크기의 전압이 나타나게 되는데 RL에 흐르는 전류의 방향의 처음 반주기 동안과 같은 방향으로 흐르고 있으므로 처음 반주기 동안에 나타났던 극성과 동일한 극성으로 RL에 나타난다. 좀 더 알기 쉽게 표현하기 설명한다면 다음 그림에서 마름모꼴의 왼쪽에 양전압이 인가되고 오른쪽에 음전압이 인가되면, 전류는 왼쪽에서 위로 출력되어 부하를 거쳐서 아래에서 오른쪽으로 되돌아온다. 반대로, 오른쪽에 양전압이 인가되고 왼쪽에 음전압이 인가되면, 전류는 오른쪽에서 위로 출력되어 부하를 거쳐서 아래에서 왼쪽으로 되돌아온다. 교류, 반파와 전파 정류 신호 모든 경우에, 위쪽 출력은 아래쪽 출력보다 높을 것이다. 그래서 입력이 교류거나 직류에 상관없어서, 교류 전원만 직류 전원을 출력하는 것은 아니다. 또한, 다이오드 브리지는 “역전압 보호”로 사용될 수 있다. 전지가 반대로 삽입되거나 직류 전압이 반대로 연결되어도 내부회로를 보호하고 정상적인 전원을 공급하는 일반적인 기능을 가능하게 한다. 단파 브릿지는 1개의 다이오드만 사용되며 그리 큰 효율을 가지지 못한다는 단점이 있으나 저렴하다는 장점이 있다. 정파 브릿지 다이오드는 총 4개의 다이오드로 이루어진 브릿지 회로이며 큰 효율을 가지며 연속적인 출력이 가능하다. 다만 단파에 비해서는 비싸다 |
220V 브릿지 다이오드 - 220V beulisji daiodeu
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