필터 회로의 종류

1. 필터 회로

정류기는 교류를 한 방향으로만 이동하는 펄스 형태의 직류로 변경합니다. 정류기 회로는 반파 정류기, 전파 정류기 및  브리지 정류기로 분류됩니다. 이러한 모든 정류기 회로의 출력에는 몇 가지 리플 계수가 있습니다.

 

 

 

1) 전파 정류기 및 필터 없는 출력 응답

 

 

 

• 정류기 회로는 변압기 또는 기타 소스에서 초기 ac 사인파를 가져와 맥동 dc로 변환합니다.
• 전파 정류기는 오른쪽에 표시된 파형을 생성하는 반면 반파 정류기는 격주로 반주기만 출력으로 전달합니다.
• 맥동을 제거하고 부하 회로에 훨씬 "깨끗한" DC 전원을 제공할 수 있는 솔루션을 찾아야 합니다.
• 필터는 신호 또는 전원의 일부 구성 요소를 제거하면서 다른 구성 요소가 정상적으로 작동할 수 있도록 하는 모든 회로입니다.

 

반응형

 

 

2) 필터가 필요한 이유

• AC 구성 요소의 존재는 신호의 리플로 표시됩니다.
• 순수한 DC 출력을 얻으려면 이 AC 구성 요소를 완전히 제거해야 합니다.
• 따라서 정류된 출력을 순수한 DC 신호로 변환하기 위한 회로가 필요합니다.
• 필터 회로는 정류된 출력에서 AC 구성 요소를 제거하면서 DC 구성 요소가 부하로 이동하도록 하는 회로입니다. 정류기에 사용되는 가장 간단한 종류의 필터는 커패시터 필터입니다.
• 인덕터와 커패시터는 필터 회로를 구축하는 데 사용되는 두 가지 주요 부품입니다.
• 커패시터는 ac를 허용하고 dc를 차단합니다.
• 인덕터는 dc를 허용하고 ac를 차단합니다.
• 커패시터 필터: 정류된 신호의 AC 성분은 부하와 병렬로 커패시터를 사용하여 DC 성분만 남기고 필터링됩니다. AC 전압의 피크 동안 커패시터가 충전되고 꺼짐 기간 동안 방전된 결과로 더 부드러운 DC 출력이 생성됩니다.
• 인덕터 필터: 출력 전압을 평활화하기 위해 초크 필터(인덕터 필터라고도 함)는 인덕터를 부하와 직렬로 연결합니다. 보다 안정적인 DC 출력 전압은 전류 변동에 저항하는 인덕터에 의해 생성됩니다. 결과적으로 에너지는 켜짐 기간 동안 저장되고 꺼짐 시간 동안 방출됩니다.

 

 

 

반응형

 

2. 필터회로의 종류

커패시터 필터는 덜 복잡하고 저렴하지만 더 많은 리플 전압을 생성하는 경향이 있어 특정 응용 분야에서 문제가 될 수 있습니다. 반면에 인덕터 필터는 더 크고 더 비싸지만 더 나은 필터링을 제공하고 고전류 애플리케이션에 더 적합합니다.

 

 

 

반응형

 

1) 단일 커패시터

• 전파 정류기의 출력에 커패시터를 배치하면 커패시터는 각 반 사이클마다 피크 전압으로 충전됩니다
• 커패시터는 부하를 통해 더 천천히 방전되는 반면 정류 전압은 다음 반주기 주기를 시작하기 전에 다시 0으로 떨어집니다.
• 따라서 커패시터는 오른쪽 첫 번째 그림에서 빨간색으로 표시된 것처럼 피크 사이의 간격을 채우는 데 도움이 됩니다.

 

 

 

• 감쇠는 본질적으로 부하 저항을 통해 방전되는 모든 커패시터의 일반적인 지수 감쇠입니다.
• 커패시터의 커패시턴스와 부하에 의해 끌어오는 전류의 양은 기본적으로 전압 감쇠에 대한 RC 시간 상수 역할을 하여 커패시터 전압이 얼마나 낮아지는지를 결정합니다.
• 이 때문에 이 설계의 실제 전압 출력은 0에 도달하지 않고 대신 오른쪽 이미지에서 볼 수 있는 형태를 가정합니다.
• 파형의 빨간색  구성 요소는 커패시터가 부하에 전류를 공급하는 시점을 나타내는 반면, 파형의 파란색 부분은 정류기가 부하에 전류를 공급하는 입력 사이클의 부분을 나타냅니다.
• 보시다시피 출력 전압은 정류기의 필터링되지 않은 출력보다 변동(리플이라고도 함)이 훨씬 적지만 순수 dc는 아닙니다.

 

 

 

반응형

 

2) RC 필터

• DC 출력을 크게 줄이지 않고 리플을 더 줄이기 위해 필터 회로를 다소 확장해야 합니다.
• 이 회로로 인해  저항기에서 일부 DC 손실이 발생하지만 필요한 부하 전류가 적당하다면 이 손실은 허용됩니다.
• 단일 커패시터 필터는 광범위한 저전류, 중요하지 않은 응용 제품에 적합합니다. 부하 저항이 매우 낮거나 리플을 최소로 유지해야 하는 경우 커패시터 값이 상당히 커야 합니다. 최대 10mF의 전해 커패시터는 가격이 비쌉니다. 커패시터 값이 더 낮은 고급 필터인 RC 필터가 더 실용적입니다.
• RC 커패시터 입력 필터의 사용은 저부하 전류 애플리케이션으로 제한됩니다.
• 전압 관리가 필요하지 않고 부하 전류가 일정한 경우 이러한 종류의 필터가 전원 공급 장치에 사용됩니다

 

 

 

반응형

 

3) LC 필터

• 위의 예에서 RC 필터는 리플 전압을 줄이지만 부하 전류가 크면 과도한 저항 손실이 발생합니다.
• 저항을 인덕터로 교체하여 많은 DC 저항을 추가하지 않고 리플을 더 줄입니다.
• 이 회로에 있는 두 개의 커패시터는 정류기의 입력 피크 사이에서 안정적인 출력 전압을 유지하면서 이전과 같이 에너지를 계속 저장하려고 합니다.
• 또한 인덕터는 자기장에 에너지를 저장하고 필요에 따라 방출하여 자체적으로 안정적인 전류를 유지하려고 시도합니다.
• 이것은 리플 전압을 줄이기 위해 노력하는 또 다른 요소입니다.

 

 

 

반응형

 

4) PI 필터

• 출력에서 리플 전압의 양을 줄이기 위해 전원 공급 장치 응용 제품은 종종 pi 필터 유형의 필터 회로를 사용합니다.
• 두 개의 커패시터와 인덕터가 그리스 문자 파이 모양으로 적층되어 파이 필터를 구성합니다.
• 커패시턴스는 dc 구성 요소를 차단하지만 ac 구성 요소에 대해 매우 낮은 리액턴스를 제공합니다. 따라서 대부분의 AC 구성 요소는 커패시터 C1에 의해 바이패스됩니다.
• 그런 다음 초크 L은 dc 구성 요소에 의해 도달합니다. 그것은 dc에 대한 매우 낮은 리액턴스와 ac 성분에 대한 매우 강한 리액턴스를 가지고 있습니다. 따라서 dc 구성 요소의 통과를 방지하고 ac 구성 요소를 차단합니다.
• 커패시터 C2 남아 있는 AC 구성 요소의 통과를 방지하여 거의 순수한 DC만 부하로 이동할 수 있습니다.
• 이러한 파이 섹션 중 몇 개를 순차적으로 사용하여 부하에 대해 실질적으로 순수한 dc를 생성할 수 있습니다.
• 전원 공급 회로에서 정류기와 파이 필터는 자주 조합되어 사용됩니다.