그림은 변압기와 브리지 다이오드를 사용한 정류회로이다. 입력 신호 을 인가하였을 때, 의 파형으로 옳은 것은? (단, 변압기와 다이오드들은 모두 이상적이다)
2016년 국가직 9급 전자공학개론 11번
2016년도 시행 • 11번 문항
💡 정답 및 상세 해설 확인하기
정답: 4번
■ 1단계: 변압기(Transformer)의 직류 신호 차단 특성
• 입력 전압 $v_{in}(t)$는 직류 성분 $80\text{ V}$와 교류 성분(진폭 $20\text{ V}$)으로 구성되어 있습니다.
• 변압기는 상호 인덕턴스에 의한 교류 전자기 유도로만 동작하므로, 직류 전압 성분($80\text{ V}$)은 차단되고 교류 성분(진폭 $20\text{ V}$)만 2차측으로 유도됩니다.
■ 2단계: 2차 권선 및 센터 탭 분배 해석
• 1차 대비 2차 권선비가 $10:1$이므로 2차 권선 전체의 교류 피크 전압:
$$v_{\text{sec,peak}} = \frac{20\text{ V}}{10} = 2\text{ V}$$
• 2차측 코일의 센터 탭이 접지($0\text{ V}$)에 연결되어 있으므로, 각각의 반파 권선에 걸리는 교류 피크 전압은 절반으로 나누어집니다:
$$v_{\text{half,peak}} = \frac{2\text{ V}}{2} = 1\text{ V}$$
■ 3단계: 브리지 전파 정류 특성을 고려한 출력 전압($v_x$) 결정
• 브리지 다이오드 전파 정류를 거치면서 음의 반주기 신호가 양의 방향으로 반전되어 출력 저항 양단에 나타납니다.
• 이상적인 다이오드를 가정하므로 다이오드 전압 강하는 없으며, 출력 파형 $v_x$는 최댓값 $1\text{ V}$, 최솟값 $0\text{ V}$를 갖는 전파 정류 파형이 됩니다.
■ 최종 결과:
• 올바른 정류 출력 파형은 ④번
• 입력 전압 $v_{in}(t)$는 직류 성분 $80\text{ V}$와 교류 성분(진폭 $20\text{ V}$)으로 구성되어 있습니다.
• 변압기는 상호 인덕턴스에 의한 교류 전자기 유도로만 동작하므로, 직류 전압 성분($80\text{ V}$)은 차단되고 교류 성분(진폭 $20\text{ V}$)만 2차측으로 유도됩니다.
■ 2단계: 2차 권선 및 센터 탭 분배 해석
• 1차 대비 2차 권선비가 $10:1$이므로 2차 권선 전체의 교류 피크 전압:
$$v_{\text{sec,peak}} = \frac{20\text{ V}}{10} = 2\text{ V}$$
• 2차측 코일의 센터 탭이 접지($0\text{ V}$)에 연결되어 있으므로, 각각의 반파 권선에 걸리는 교류 피크 전압은 절반으로 나누어집니다:
$$v_{\text{half,peak}} = \frac{2\text{ V}}{2} = 1\text{ V}$$
■ 3단계: 브리지 전파 정류 특성을 고려한 출력 전압($v_x$) 결정
• 브리지 다이오드 전파 정류를 거치면서 음의 반주기 신호가 양의 방향으로 반전되어 출력 저항 양단에 나타납니다.
• 이상적인 다이오드를 가정하므로 다이오드 전압 강하는 없으며, 출력 파형 $v_x$는 최댓값 $1\text{ V}$, 최솟값 $0\text{ V}$를 갖는 전파 정류 파형이 됩니다.
■ 최종 결과:
• 올바른 정류 출력 파형은 ④번