다음 선형 병렬 전압 조정기(shunt regulator)의 에서 소모되는 최대 전력은? (단, 입력의 범위는 이며, 모든 회로 소자는 이상적이다)
2024년 국가직 9급 전자공학개론 8번
2024년도 시행 • 8번 문항
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정답: 2번
■ 1단계: 선형 병렬 전압 조정기(Shunt Regulator)의 동작 원리
• 직렬 저항 $R_1 = 10\ \Omega$ 양단에 걸리는 전압은 입력 전압 $V_{in}$과 출력 전압 $V_{out}$의 차이입니다.
• 저항 $R_1$에서 소모되는 전력 식:
$P_{R1} = \frac{(V_{in} - V_{out})^2}{R_1}$
■ 2단계: 저항 $R_1$에서 소모되는 최대 전력 계산
• 입력 전압의 동작 범위는 $0 \le V_{in} \le 10\text{ V}$이며, 회로의 출력 전압 $V_{out}$의 최솟값은 접지 전위인 $0\text{ V}$입니다.
• 저항 $R_1$ 양단에 걸리는 전압차 $(V_{in} - V_{out})$가 최대가 될 때는 입력 전압이 최댓값($V_{in} = 10\text{ V}$)이고, 션트 트랜지스터에 의해 출력 전압이 최솟값($V_{out} = 0\text{ V}$)으로 제어될 때입니다.
• 최대 소모 전력 $P_{R1, \max}$ 계산:
$P_{R1, \max} = \frac{(10\text{ V} - 0\text{ V})^2}{10\ \Omega} = \frac{100}{10} = 10\text{ W}$
■ 최종 결과:
• 최대 전력은 $10\text{ W}$ (②번)
• 직렬 저항 $R_1 = 10\ \Omega$ 양단에 걸리는 전압은 입력 전압 $V_{in}$과 출력 전압 $V_{out}$의 차이입니다.
• 저항 $R_1$에서 소모되는 전력 식:
$P_{R1} = \frac{(V_{in} - V_{out})^2}{R_1}$
■ 2단계: 저항 $R_1$에서 소모되는 최대 전력 계산
• 입력 전압의 동작 범위는 $0 \le V_{in} \le 10\text{ V}$이며, 회로의 출력 전압 $V_{out}$의 최솟값은 접지 전위인 $0\text{ V}$입니다.
• 저항 $R_1$ 양단에 걸리는 전압차 $(V_{in} - V_{out})$가 최대가 될 때는 입력 전압이 최댓값($V_{in} = 10\text{ V}$)이고, 션트 트랜지스터에 의해 출력 전압이 최솟값($V_{out} = 0\text{ V}$)으로 제어될 때입니다.
• 최대 소모 전력 $P_{R1, \max}$ 계산:
$P_{R1, \max} = \frac{(10\text{ V} - 0\text{ V})^2}{10\ \Omega} = \frac{100}{10} = 10\text{ W}$
■ 최종 결과:
• 최대 전력은 $10\text{ W}$ (②번)