1.실험목적
전원회로의 중요성과 안정화 전원의 구성방식 및 동작원리를 이해시키는데 있다
2.관계이론
[전압 안정화의 원리]
정전압은 입력전압 출력 부하전류 그리고 온도에 무관하게 일정한 직류 출력전압을 제공하는 회로로서 정전압 전원회로에 인가되는 입력 전압은 교류전압을 정류기를 통해 출력된 직류 출력이거나 건전지등을 이용한다.
정류과정과 평활과정을 통해 얻은 직류 출력전압은 부하의 변동 또는 입력전원의 변동에 의해 일정한 전압을 얻기란 어렵다. 이 문제를 해결하기위해 정전압회로가 필요하다
그래서 정전압 회로를 안정화전원이라고도 한다.
직류전압원(vs)이 일정하고 부하저항이 변동해서 출력전압 vdc가 증가했을 경우 그림의 a회로에서 가변저항 rv를 증가시키거나 b회로에서의 가변저항 그 원리를 전압방정식으로 설명하면
그림 a) 직렬형의 경우는 직류전압원 (vs) vrsvrvvrl 병렬형의 경우는
직류전압원 (vs) vrv(s//rl) 가 되도록 하는 관계가 성립한다.
vl f( vs, il, t ) △vc sv△vs-rl△il st△t
여기서 △vc의 계수 sv, rl 및st의 관계식은 다음과 같이 구할 수 있으며 계수값을 가능하면 적도록 설계한다.
직렬제어형 정전압회로의 동작원리는 제어요소가 직렬통과 트랜지스터이며 출력전압 vo변화에 의해서 콜렉터 전류가 변하고 그 결과 q1의 베이스 전압을 변화시키므로 직류 내부저항을 조정한다.
제너 다이오드는 정전압 다이오드로 전류에 관계없이 기준전압을 일정하게 유지하는 기준부 역할을 하며 q2는 검출 및 증폭용 트랜지스터로 사용되며 r4의 a점을 변화시키면 이대 나타나는 현상은 부분전압이 증가하면 기준전압과의 차전압이 커져서 q2의 ic가 증가하게 된다.
한편 q1의 콜렉터 전류의 변화는 q2의 ic증가에 따라 감소되고 q1의 콜렉터 전류는 적게 된다. 따라서 q2의 vce는 감소된다
즉 기준전압의 차전압만큼 q1에서 더 증폭하게 된다. 이 결과 q1의 콜렉터 전류의 변화는 ic1에 더 흘러 q2의 베이스 전압은 적어지게 되고 ic2는 감소 출력전압은 원래의 전압으로 되돌아가 유지된다
따라서 r1이 감소하기 때문에 b점의 전위는 증가한다.
병렬제어형 정전압회로의 동작은 제어요소는 부하와 병렬로 구성된 트랜지스터로서 전압이 감소하면 제너 다이오드에 의해서 vbc는 일정하고 vbe의 다이오드가 순 바이어스이기 때문에 vbe전압이 감소되어 ib가 감소하고 ie ib ic에서 ib의 감소는 ie의 감소 r1의 전압 vr1도 감소되며 vo의 감소가 보상되므로 vo는 일정하다.
r1과 rl이 직렬 제어형보다 효율이 나쁘다.또한 부하전류변동이 작은 경우 r1을 작게 할 수 있다.
여기서 직렬제어형과 병렬제어형의 특징 및 정전압회로를 비교하면 먼저 직렬형 정전압회로의 특징으로는 안정화 전원에는 일반적으로 직렬형 정전압 회로를 주로 사용한다.제어형 트랜지스터와 부하가 직렬로 접속되어 있으며 경부하시에는 병렬형보다 효율이 앞선다.
또한 출력전압을 광범위하게 바꾸는 것이 가능하며 병렬형 정전압회로의 특징은 제어용 트랜지스터와 부하가 병렬로 접속된 소전류이라는 것이다. 부하변동이 적은 경우에 증대한다
또한 출력 단자가 단락되어도 제어 소자가 파손될 염려는 없다.
정전압회로의 기준전압에 대한 경우로 출력 전압이 규정값인가의 여부를 판단하려면 기준전압을 설정해서 안정화 전원에 기준값으로서 안정한 전압을 이용한다. (이하 생략)
