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전기와주변생활

교류가 직류로 바뀌는 원리

by G햄스 2023. 2. 11.

AC(교류)를 DC(직류)로 바꾸는 원리. 우선 교류란 시간에 따라 크기와 방향이 주기적으로 변하는 전류이고 직류는 항상 일정한 값을 유지하는 전류라고 이해하시면 됩니다. 이러한 교류를 직류로 바꾸기 위해서는 정류회로라는 과정을 거쳐야 하는데요, 이 정류회로는 다이오드나 콘덴서 등을 이용해서 교류를 직류로 변환시켜 주는 회로입니다. 이렇게 만들어진 직류전원은 배터리 충전뿐만 아니라 LED 조명과 같은 전기기기에서도 많이 사용되고 있습니다.

 

DC 어댑터
교류를 직류로 바꿔주는 DC 어댑터

 

정류회로의 원리는 어떻게 되나요?

정류회로는 크게 2가지 방식으로 나눌 수 있습니다. 첫번째는 반파정류회로이며 두 번째는 전파정류회로입니다. 반파정류회로는 입력되는 교류전압의 1/2만을 출력시키는 회로로서 주로 건전지 같이 전압이 작은 전원장치에 사용됩니다. 반면에 전파정류회로는 입력되는 교류전압의 전부를 출력시킬 수 있으며 대부분의 전자부품에서는 전파정류회로를 사용합니다.

 

반파 정류 회로
교류신호에 다이오드 1개를 이용한 반파 정류 회로

 

전파 정류 회로
교류신호에 다이오드 4개와 콘덴서를 이용한 전파 정류 회로

 

 

 

다이오드는 어떤 역할을 하나요?

다이오드는 한쪽 방향으로만 전류가 흐르도록 하는 반도체 소자입니다. 즉, 순방향으로는 전류가 흐르고 역방향으로는 전류가 흐르지 않습니다. 따라서 다이오드의 + 에서 - 로만 전류를 흐르게 하고 - 쪽에서 + 쪽으로는 전류를 통과시키지 않습니다. 그래서 교류전류를 통과시키면 - 쪽 파형이 없어진 + 쪽만 파형이 나오는 반파형 신호가 나오게 됩니다.

 

 

콘덴서(capacitor : 캐패시터)는 어떤 역할을 하나요?

콘덴서는 전하를 저장하는 장치로써 에너지를 축적하거나 방출하는데 사용됩니다. 예를 들어 축전지는 전지 내부에 화학물질을 넣어 전기에너지를 저장하며, 전해콘덴서는 유전체인 세라믹판 사이에 절연체를 넣어 전기를 저장합니다.

 

전파정류 파형의 피크 전압에서 떨어질 때 콘덴서의 전압보다 낮아지는 지점부터 콘덴서가 저장하고 있던 에너지를 방출하게 됩니다. 다시 콘덴서가 가지고 있는 전압보다 높은 전압이 들어올 때까지 콘덴서는 계속해서 에너지를 방출하여 파형을 보면 직류의 파형과 비슷하게 됩니다. 이렇게 완벽한 직류는 아니지만 교류를 직류처럼 만들 수 있습니다.

 

콘덴서와 콘덴서 기호콘덴서 전파정류의 파형
콘덴서 - 콘덴서 기호 - 콘덴서 전파정류의 파형

 

직류 파형
직류 파형

 

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