Lecture 11. Full Wave Rectifier

Simple Full- Wave Rectifier

 

우선 half wave rectifier을 생각해보자.

HWR

Vin과 Vout은 위와 같은 형태로 그려지는데 이를 통해 양의 값만 나오는 그래프 형태가 나오게 된다.

FWR

이번에는 full wave이다. Full wave는 half 일 때와 다르게 0이 되는 부분을 무시하는 것이 아닌 -1을 곱하는 형태로 나오고 있음을 알 수 있다. 즉 이와 같이 나오려면 Vin의 값이 음수가 나올 때 양수의 형태가 나오는 위와 같은 Vin Vout 그래프 형태가 나올 것임을 예상해 볼 수 있다.

그럼 이와 같은 그래프 형태를 만들기 위해서 어떤 생각이 필요한지 보자.

 

Observation

 

위와 같이 스위치가 4개가 있는 회로를 생각해보자. 이때 S1과 S2가 on 이면 전류의 방향이 Vout 저항 입장에서 +에서 -로 흐르게 되고 이때 KVL을 이용하면 Vin=Vout이 된다.

 

이번에는 S3와 S4를 on이 라고 하자. 그럼 Vout이 -에서 +로 전류가 흐르게 되고 이는 KVL에서 음의 값이 나오게 된다. -Vin-Vout=0이 나오게 되고 Vout=-Vin의 관계가 나오게 된다.

 

Full Wave Rectifier(FWR)

 

Full Wave Rectifier

FWR은 직전의 예시에서 switch를 다이오드로 바꾸면 우리가 의도한 Vin이 음수 일 때 -Vin=Vout으로 우리가 원하는 조건을 만족시킬 수 있다.

그럼 Vin>0이 되면 위의 회로에서 아래와 같이 나오게 된다.

 

Vin>0

전류가 +에서 -로 흐르게 되고 KVL을 이용하면 아래와 같이 나온다.

그럼 이번에는 Vin<0 일 때를 보자.

위와 같이 회로가 나오게 되고 이를 KVL로 나타내면 아래와 같다.

이 두 가지 결과를 합치면 아래와 같은 그래프가 나오게 된다.

이는 우리가 앞서 예상한 그래프와 비슷한 개형이 나왔음을 확인할 수 있다.

 

FWR with CAP

이번에는 저항대신 cap을 연결하였다.

앞서 구한 KVL 식에서 load의 값이 영향을 미치지 않는다. Capacitor가 load로 연결되어 있으면 앞서 보았듯이 전압의 값이 일정하게 나오게 된다. 왜냐하면 전류가 매번 같은 방향으로 들어오기 때문에 방전할 일이 없고 매번 같은 전압을 유지하게 된다. 그럼 이를 바탕으로 Vin Vout 그래프를 그리면 아래와 같다.

 

이제 마지막으로 R1과 C1이 병렬로 load로 작용할 때를 알아보자.

우선 R1만 있을 때를 생각해보면 아래와 같은 그래프 개형이 나올 것이다.

Only R1

이와 같은 개형이 나오는 이유는 저항은 앞서 보았듯이 diode drop으로 인한 평행이동을 시키기 때문에 약간의 차이를 보이는 개형이 나오게 된다.

이번에는 C1만 있을 때를 생각해보면 바로 직전에 한 것과 비슷하게 일정한 전압을 유지하게 될 것이다. 이 두 가지를 모두 생각하면 아래와 같이 그래프 형태가 나오게 될 것이다.

R1 and C1

그럼 여기서 HWR일 때와 두 가지 차이를 보인다. 우선 다이오드를 두 개를 지나면서 두 번의 diode drop이 나오게 되어 2Vd,on이 되고 주기 또한 반으로 줄어든다. 그러므로 이를 식으로 확인해 보면 아래와 같다.

 

여기서 Vo>>Vd,on 이므로 리플의 크기가 반으로 줄어들었음을 확인할 수 있다. 그렇기 때문에 HWR 보다는 FWR을 사용하는 것이다.

 

Lecture 11.pdf

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V/R

 

윤