[정보통신 산업기사] 리플률을 감소시키는 방법

 

1. 리플률(맥동률, Ripple factor)

§ 리플(ripple)이란 정류된 출력에 포함된 교류분, 즉 맥동률의 정도를 나타낸 것이다.

§ 리플이란 직류 성분을 중심으로 변화하는 신호로서, 충전과 방전으로 인한 출력전압의 변동이다.

※RC회로의 시정수, r=RC가 커지면 커패시터 방전은 훨씬 적어질 것이므로, 리플 함유율이 작아진다.

§반파 정류보다는 전파 정류 능력을 갖는 브리지 정류회로를 사용함으로써 리플 함유율을 줄일 수 있다.

§ 교류(AC)를 직류(DC)로 정류하는 과정은 스위칭 소자에 의존하는데 이 스위칭 소자의 비선형성으로 인해 고조파가 형성되며 이 고조파를 충분히 억제하지 못해 나타나는 출력 직류의 규칙적 잡음 요소를 리플(ripple)이라고 합니다.

§리플률이란 정류된 직류(전압)속에 포함되어 있는 교류성분의 정도를 나타내게 됩니다. 즉, 맥동률(양)의 정도를 나타낸 것입니다.

 

2. 리플률을 감소시키는 방법

1. 초크 코일의 교류적인 리액턴스(reactance)를 크게 한다.

2. 레귤레이터 IC등을 이용해 정전압으로 전압을 안정화 시켜주는 장치를 이용한다.

 

 

 

4. 전파정류회로(Full-wave rectification circuit)

§ 교류를 직류로 변환하는 것을 정류(rectiffer)라 하며 그 회로를 정류회로라 한다.

§단상 전파 정류회로는 교류의 (+),(-) 두 파형을 모두 직류로 바꾸기 때문에 반파 정류회로 보다 효율이 높다.

 

5. 반파정류회로(Half-wave rectification circuit)

§ 반파정류는 교류전압을 인가하였을 경우 양(+)의 주기는 도통되고 음(-)의 주기는 차단시킴으로써 양(+)의 파형을 가지는 것을 말한다.

§ 정류기 중에서 입력신호의 반주기동안만 전류를 흐르게 하고 나머지 반주기동안은 전류를 차단하는 형태가 반파정류기이다.

 

6. 3상 반파 정류회로

§ 3상 다이오드 정류기의 직류측 출력전압이나 전류의 파형은 단상 다이오드 정류기의 출력에 비해 리플성분의 크기가 작아서 평활한 직류출력을 얻기가 용이 하다.

§ 3상 반파 정류회로의 리프률(맥동률)은 0.183 이며 리플 주파수는 3f의 리플주파수를 갖는데 이때 전원 주파수 60[Hz]의 3배인 180[Hz]가 된다.

3f = 3*f

 

7.  3상 전파 정류회로

§ 3상 전파 정류회로는 6개의 다이오드로 구성되며, 파워 다이오드(+) 3개와 (-)다이오드 3개로 구성된 브리지 회로를 이용한다.

§ 3상 전파 정류회로의 리프률(맥동률)은 0.042 이며 리플 주파수는 6f의 리플주파수를 갖는데 이때 전원 주파수 60[Hz]의 6배인 360[Hz]가 된다.

6f = 6*f

 

8. 초크 입력형 평활회로

§ LC filter를 이용한 인덕터 입력형 필터 또는 유도성 평활회로이다.

부하저항에 직렬로 초크 코일을 넣어 맥동률이 적게 한다.

§LC filter의 맥동률

§ L과 C를 크게 할수록 출력측의 맥동함유율이 작아진다. 즉, 부하전류 변화에 대하여 전압변동이 적다.

 

자~ 관련 문제를 풀어 봅시다.

 

1. 다음 중 초크코일과 콘덴서로 구성된 필터회로에서 리플률을 감소시키는 방법으로 옳은 것은?

1. 인덕턴스 L을 크게 한다.

2. 커패시턴스 C를 작게 한다.

3. 주파수를 낮춘다.

4. 부하저항 R를 작게 한다.

 

2. 전원 주파수가 60[Hz]인 정류회로에서 출력이 120[Hz]인 리플 주파수를 나타내는 회로방식은 무엇인가?

1. 3상 반파정류회로

2. 3상 전파정류회로

3. 단상 반파 정류회로

4. 단상 전파 정류회로

 

3. 정류회로에서 리플 함유율을 줄이는 방법을 가장 이상적인 것은?

1. 반파 정류로 하고 평활회로의 시정수를 크게한다.

2. 브리지 정류로 하고 필터콘덴서의 용량을 줄인다.

3. 브리지 정류로 하고 필터콘덴서의 용량을 크게 한다.

4. 전파 정류로 하고 평활회로의 시정수를 작게 한다.

 

4. 주된 맥동전압주파수가 전원자파수의 6배가 되는 정류방식은?

1. 단상 전파 정류

2. 단상 브리지 정류

3. 3상 반파 정류

4. 3상 전파 정류

 

5. 60[Hz] 사이파가 단상 전파정류기의 입력에 공급된다. 출력 주파수는 얼마인가?

1. 240[Hz]

2. 120[Hz]

3. 60[Hz]

4. 30[Hz]

 

6. 단상 반파 정류회로의 맥동률은 얼마인가?

1. 0.48

2. 1

3. 1.21

4. 0.5

 

7. 다음 중 전파 정류회로의 특징이 아닌 것은?

1. 정류전류는 반파정류의 2배가 된다.

2. 리플 주파수는 전원 주파수의 2배이다.

3. 리플률이 반파 정류회로보다 작다.

4. 전원전압이 직류자화가 있다.

 

8. 다음 중 정류회로에서 리플 함유율을 감소시키는 방법으로 적합하지 않은 것은?

1. 입력전원의 주파수를 낮게 한다.

2. 반파 정류회로보다 전파 정류회로를 사용한다.

3. 콘덴서입력형 평활회로에서 콘덴서용량을 크게 한다.

4. 초크입력형 평활회로에서 초크의 인덕턴스를 크게 한다.

 

9. 다음 중 전원 정류회로의 리플 함유율을 적게 하는 방법으로 틀린 것은?

1. 출력측 평활형 콘덴서의 정전용량을 작게 한다.

2. 평활형 초크 코일의 인덕턴스를 크게 한다.

3. 입력측 평활용 콘덴서의 정전용량을 크게 한다.

4. 교류입력전원의 주파수를 높게 한다.

 

10. 다음 중 다이오드를 사용한 정류회로에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 평활형 초크 코일의 삽입장소에 따라 험(Hum)을 작게 할 수 있다.

2. 다이오드 내부저항이 클수록 전압변동률이 나빠진다.

3. 3상 반파정류회로의 경우 출력측에 전원주파수의 3배 주파수가 나타난다.

4. 부하 임피던스가 낮을 수록 리플 함유율이 작아진다.

 

11. 다음 중 반파정류기의 리플 함유율을 적게 하는 방법으로 맞지 않는 것은?

1. 입력측 평활용 콘덴서의 정전용량을 크게 한다.

2. 출력측 평활용 콘덴서의 정전용량을 적게 한다.

3. 평활용 초크코일의 인덕턴스를 크게 한다.

4. 시정수를 작게 한다.

 

12. 다음 그림과 같은 초크 입력형 평활회로에서 출력측의 맥동 함유율을 적게 하려고 할 때 적합한 방법은?

1. L과 C를 모두 크게 한다.

2. L과 C를 모두 작게 한다.

3. L을 크게 C를 작게 한다.

4. C를 크게 L을 작게 한다.

 

정답 :

1. 1

입력전원의 주파수, 콘덴서 용량, 인덕턴스와 부하저항이 클수록 맥동률(리플 함유율)은 작아진다.

2. 4

단상 전파 정류회로의 리플 주파수는 2f로 전원 주파수 60[Hz]의 2f인 120[Hz]이다.

3. 3

반파 정류보다는 전파 정류 능력을 갖는 브리지 정류회로를 사용함으로써 리플 함유율을 줄일 수 있다.

4. 4

3상 전파 정류회로의 리플 주파수는 6f로 전원 주파수 60[Hz]의 6f인 360[Hz]이다.

5. 2

단상 전파 정류회로의 리플 주파수는 2f로 전원 주파수 60[Hz]의 2f인 120[Hz]이다.

6. 3

단상 반파 정류회로의 맥동률은 1.21 이고 주파수는 f이다.

7. 4

직류 자화 : 항상 일정한 방향으로 흐르는 전류(직류, 맥류)를 만드는 자계를 이용하여 강자성체를 자화하는 것.

8. 1

입력전원의 주파수, 콘덴서 용량, 인덕턴스와 부하저항이 클수록 맥동률(리플 함유율)은 작아진다. 주파수는 크게 해야 맥동률이 작아진다.

9. 1

입력전원의 주파수, 콘덴서 용량, 인덕턴스와 부하저항이 클수록 맥동률(리플 함유율)은 작아진다.

10. 4

입력전원의 주파수, 콘덴서 용량, 인덕턴스와 부하저항이 클수록 맥동률(리플 함유율)은 작아진다.

11. 2

입력전원의 주파수, 콘덴서 용량, 인덕턴스와 부하저항이 클수록 맥동률(리플 함유율)은 작아진다.

12. 1

L과 C를 크게 할수록 출력측의 맥동함유율이 작아진다. 즉, 부하전류 변화에 대하여 전압변동이 적다.