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일반적으로이 기능과 다이오드의 널리 사용되는 응용 분야는 교류 전압 (AC)을 연속 전압으로 변환하는 것입니다. 전압 (DC). 즉, 정류입니다.
하지만 소 신호 다이오드는 저전력, 저 전류 (1 암페어 미만) 정류기 또는 애플리케이션에서 정류기로도 사용할 수 있지만 순방향 바이어스 전류가 더 크거나 역방향이 더 높은 경우 바이어스 블로킹 전압은 소 신호 다이오드의 PN 접합과 관련되어 결국 과열되어 녹아서 더 큰 강력한 파워 다이오드가 대신 사용됩니다.
파워 다이오드라고도하는 전력 반도체 다이오드에는 더 작은 신호 다이오드 사촌에 비해 더 큰 PN 접합 영역으로 인해 최대 수백 암페어 (KA)의 높은 순방향 전류 용량과 최대 수천 볼트 (KV)의 역 차단 전압을 제공합니다.
파워 다이오드는 PN 접합이 크기 때문에 1MHz 이상의 고주파 애플리케이션에는 적합하지 않지만 특수하고 값 비싼 고주파, 고전류 다이오드를 사용할 수 있습니다. 고주파 정류기 애플리케이션의 경우 쇼트 키 다이오드는 일반적으로 짧은 역 회복 시간과 순방향 바이어스 조건에서 낮은 전압 강하로 인해 사용됩니다.
파워 다이오드는 제어되지 않은 전력 정류를 제공하며 배터리 충전과 같은 애플리케이션에 사용됩니다. 및 DC 전원 공급 장치, AC 정류기 및 인버터. 높은 전류 및 전압 특성으로 인해 프리 휠링 다이오드 및 스 너버 네트워크로도 사용할 수 있습니다.
파워 다이오드는 역방향 차단 동안 옴의 일부에 해당하는 순방향 “ON”저항을 갖도록 설계되었습니다. 저항은 메가 옴 범위입니다. 더 큰 가치의 전력 다이오드 중 일부는 방열판에 “스터드 장착”으로 설계되어 열 저항을 0.1 ~ 1oC / 와트 사이로 줄입니다.
교류 전압이 전력 다이오드에 적용되는 경우 양극 하프 사이클 다이오드는 통과 전류를 전도하고 네거티브 하프 사이클 동안 다이오드는 전류 흐름을 차단하지 않습니다. 그러면 전원 다이오드를 통한 전도는 양의 반주기 동안 만 발생하므로 그림과 같이 단방향 즉 DC입니다.
파워 다이오드 정류기
파워 다이오드 정류기
전원 다이오드는 위와 같이 개별적으로 사용되거나 함께 연결되어 “Half-Wave”, “Full-Wave”또는 “Bridge Rectifiers”와 같은 다양한 정류기 회로를 생성 할 수 있습니다. 각 유형의 정류기 회로는 제어되지 않은 정류기가 전력 다이오드 만 사용하고 완전 제어형 정류기는 사이리스터 (SCR)를 사용하고 절반 제어형 정류기는 다이오드와 사이리스터의 혼합물 인 경우 제어되지 않음, 반 제어 또는 완전 제어로 분류 될 수 있습니다.
기본 전자 응용 제품에 가장 일반적으로 사용되는 개별 전원 다이오드는 표준 정격 1.0A의 연속 순방향 정류 전류 및 1N4001에 대해 50V의 역 차단 전압 정격을 갖는 범용 1N400x 시리즈 Glass Passivated 유형 정류 다이오드입니다. 1N4007의 경우 최대 1000v까지 가능하며 소형 1N4007GP는 범용 전원 전압 정류에 가장 많이 사용됩니다.
반파 정류
정류기는 교류를 변환하는 회로입니다 ( AC) 입력 전원을 직류 (DC) 출력 전원으로 전환합니다. 입력 전원 공급 장치는 단상 또는 다상 공급이 될 수 있으며 모든 정류기 회로 중 가장 간단한 것은 반파 정류기 회로입니다.
반파 정류기 회로의 전원 다이오드는 통과합니다. DC 전원으로 변환하기 위해 AC 전원의 각 완전한 사인파의 절반에 불과합니다. 그런 다음 이러한 유형의 회로는 아래와 같이 들어오는 AC 전원 공급 장치의 절반 만 통과하므로 “반파”정류기라고합니다.
반파 정류기 회로
반파 정류기 회로
AC 사인파의 각 “양의”반주기 동안 양극이 음극에 대해 양극이므로 다이오드를 통해 전류가 흐르기 때문에 다이오드는 순방향 바이어스됩니다.
DC 부하는 저항성 (저항, R)이므로 부하 저항에 흐르는 전류는 전압 (옴의 법칙)에 비례하므로 부하 저항의 전압은 공급 전압과 동일합니다. , Vs (마이너스 Vf), 즉 부하 양단의 “DC”전압은 첫 번째 절반주기 동안 만 정현파이므로 Vout = Vs입니다.
AC 정현파 입력 파형의 각 “음의”절반주기 동안 , 양극이 음극에 대해 음이므로 다이오드는 역 바이어스됩니다. 따라서 다이오드 또는 회로를 통해 전류가 흐르지 않습니다. 그런 다음 공급의 음의 반주기에서 전압이 나타나지 않으므로 부하 저항에 전류가 흐르지 않으므로 Vout = 0입니다.
회로의 DC 측 전류는 한 방향으로 흐릅니다. 회로를 단방향으로 만 만듭니다.부하 저항이 다이오드로부터 파형의 양의 절반, 0V, 파형의 양의 절반, 0V 등을 수신하면이 불규칙한 전압의 값은 0.318 x Vmax의 등가 DC 전압과 동일합니다. 입력 정현파 파형 또는 입력 정현파 파형 0.45 x Vrms.
그런 다음 등가 DC 전압, 부하 저항의 VDC는 다음과 같이 계산됩니다.
반파 정류기 파형
정류 된 DC 전압 방정식
여기서 Vmax는 AC 정현파 전원의 최대 또는 피크 전압 값이고 VS는 전원의 RMS (Root Mean Squared) 값입니다.
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파워 다이오드 예 No1
위에 표시된대로 240Vrms 단상 반파 정류기에 연결된 100Ω 저항을 통해 흐르는 VDC 및 전류 IDC의 전압을 계산합니다. 또한 부하에 의해 소비되는 DC 전력을 계산합니다.
파워 다이오드 전류 방정식
정류 프로세스 동안 결과 출력 DC 전압 및 전류는 따라서 “켜짐”및 “꺼짐”상태가됩니다. 모든 사이클. 부하 저항의 전압은주기의 양의 절반 (입력 파형의 50 \%) 동안에 만 존재하므로 부하에 공급되는 평균 DC 값이 낮아집니다.
이 “ON”및 “OFF”조건 사이에서 정류 된 출력 파형은 원하지 않는 기능인 많은 양의 “리플”이있는 파형을 생성합니다. 그 결과로 생성되는 DC 리플은 AC 공급 주파수와 동일한 주파수를 갖습니다.
교류 전압을 정류 할 때 매우 자주 우리는 전압 변동이없는 “안정적”이고 지속적인 DC 전압을 생성하려고합니다. 리플. 이를 수행하는 한 가지 방법은 아래와 같이 부하 저항과 병렬로 출력 전압 단자에 큰 값의 커패시터를 연결하는 것입니다. 이러한 유형의 커패시터는 일반적으로 “저장소”또는 평활 축전기로 알려져 있습니다.
평활 축전기가있는 반파 정류기
평활 축전기가있는 전력 다이오드
정류는 교류 (AC) 소스에서 직접 전압 (DC) 전원 공급 장치를 제공하는 데 사용되며, 더 큰 값의 커패시터를 사용하여 리플 전압의 양을 더 줄일 수 있지만 평활 커패시터의 유형에는 비용과 크기에 제한이 있습니다.
주어진 커패시터 값에 대해 더 큰 부하 전류 (더 작은 부하 저항)는 커패시터를 더 빨리 방전 (RC 시간 상수)하므로 획득 한 리플이 증가합니다. 그런 다음 전력 다이오드를 사용하는 단상 반파 정류기 회로의 경우 커패시터 평활화만으로 리플 전압을 낮추려고 시도하는 것은 그리 실용적이지 않습니다. 이 경우에는 “전파 정류”를 대신 사용하는 것이 더 실용적입니다.
실제로 반파 정류기는 주요 단점이 있기 때문에 저전력 애플리케이션에서 가장 자주 사용됩니다. 출력 진폭이 입력 진폭보다 작으며 음의 반주기 동안 출력이 없으므로 전력의 절반이 낭비되고 출력이 DC 펄스로 생성되어 과도한 리플이 발생합니다.
이러한 단점을 극복하려면 여러 가지가 있습니다. Power Diode는 다음 자습서에서 설명하는 것처럼 함께 연결되어 Full Wave Rectifier를 생성합니다.
Answer
Power Diode는 주로 교류 (AC)를 변환하는 데 사용되는 결정질 반도체 장치입니다. 직류 (DC), 정류로 알려진 프로세스. 거의 모든 현대 전기 및 전자 장비의 전원 공급 회로에서 발견되는 파워 다이오드의 기능은 기계적 일방향 밸브와 유사합니다. 순방향으로 알려진 한 방향으로 최소한의 저항으로 전류를 전도합니다. 전류가 반대 방향으로 흐르는 것을 방지합니다. 일반적으로 수백 암페어까지 순방향으로 전달할 수있는 전력 다이오드는 훨씬 더 큰 PN 접합을 가지고 있으므로 조절 및 감소를 위해 가전 제품에 사용되는 더 작은 신호 다이오드 상대보다 순방향 전류 전달 용량이 더 높습니다. 따라서 더 큰 전류와 더 높은 전압이 관련된 애플리케이션에 전력 다이오드가 더 적합합니다.