브릿지 다이오드

브릿지 다이오드 [내장형]김동화

다이오드 브리지(Diode Bridge) 혹은 브리지 정류기(Bridge rectifiter)는 4개의 다이오드를 연결한 브리지 회로이다. 브리지 정류 다이오드는 어떠한 극성 전압이 입력되더라도 동일한 극성 전압을 출력한다. 가장 일반적으로, 교류 입력을 직류 출력으로 변경할 때 사용한다.

브리지 정류 다이오드는 2개의 다이오드를 더 사용하지만 전파 정류에 사용된다. 동일한 전압을 출력하는 아답터에서 일반탭 트랜스와 4개의 다이오드를 사용하는 설계 방식이 중앙탭 트랜스와 2개의 다이오드를 사용한 방식보다 생산 단가에 절감에 효과적이다.

1) 브리지 다이오드 회로는 다음과 같다.

브리지 정류 다이오드의 가장 큰 특징은 입력되는 전압과 동일한 전압을 출력한다.

  

2) 브리지 정류 다이오드의 동작은 다음과 같은 순서로 동작을 하게 된다.

 

- AC를 DC로 바꾸기 위해 정류용 다이오드를 사용한다. 하나의 다이오드에서는 반파정류(전압의 플러스 측 또는 마이너스 측 중에서 한쪽만 사용.)밖에 사용 할 수 없지만, 다이오드를 4개 조합하면 전파정류를 할 수 있으며, 4개를 조합한 것이 다이오드 브리지(diode bridge)이다.

전파 정류기의 기본 원리 (브리지 방식)

처음 반주기

변압기의 1차 측 전원의 처음 반주기 동안은 다이오드 D1과 D2만이 순방향으로 바이어스 되고 D3, D4는 역방향으로 바이어스된다. 변압기 2차 측에 나타나는 전압의 극성을 잘 살펴보면 각 다이오드의 상태를 알 수 있다. 변압비가 1:1 이므로 다이오드 D1과 부하 저항 R_L 그리고 D2로 구성되는 회로에 변압기 1차 측 전압과 동일한 크기의 전압이 인가되어 전류가 흐르게 된다. 여기서 다이오드 D1과 D2에서 각각의 전압 강하(0.7V + 0.7V = 1.4V)를 무시하고 변압비가 1:1이라는 사실에 주목하면 부하 저항 R_L에는 변압기 1차 측 입력과 같은 크기의 전압이 나타난다.

다음 반주기

변압기 1차 측 전압의 다음 반주기 동안은 다이오드 D3와 D4만이 순방향으로 바이어스 되고 D1, D2는 역방향으로 바이어스 되어 처음 반주기 동안과는 정반대의 역할을 수행하게 된다. 변압비가 1:1이므로 다이오드 D3, D4 그리고 부하 저항 R_L로 구성되는 회로에 1차 측 전압과 동일한 크기의 전압이 인가되어 전류가 흐르게 된다. 여기서 다이오드 D3와 D4에서 각각의 전압 강하(0.7V + 0.7V = 1.4V)를 무시하고 변압비가 1:1이라는 사실에 주목하면 부하 저항에는 변압기 1차 측 입력과 같은 크기의 전압이 나타나게 되는데 R_L에 흐르는 전류의 방향의 처음 반주기 동안과 같은 방향으로 흐르고 있으므로 처음 반주기 동안에 나타났던 극성과 동일한 극성으로 R_L에 나타난다.

 

좀 더 알기 쉽게 표현하기 설명한다면 다음 그림에서 마름모꼴의 왼쪽에 양전압이 인가되고 오른쪽에 음전압이 인가되면, 전류는 왼쪽에서 위로 출력되어 부하를 거쳐서 아래에서 오른쪽으로 되돌아온다.

반대로, 오른쪽에 양전압이 인가되고 왼쪽에 음전압이 인가되면, 전류는 오른쪽에서 위로 출력되어 부하를 거쳐서 아래에서 왼쪽으로 되돌아온다.

 

교류, 반파와 전파 정류 신호

모든 경우에, 위쪽 출력은 아래쪽 출력보다 높을 것이다. 그래서 입력이 교류거나 직류에 상관없어서, 교류 전원만 직류 전원을 출력하는 것은 아니다. 또한, 다이오드 브리지는 “역전압 보호”로 사용될 수 있다. 전지가 반대로 삽입되거나 직류 전압이 반대로 연결되어도 내부회로를 보호하고 정상적인 전원을 공급하는 일반적인 기능을 가능하게 한다.

단파 브릿지는 1개의 다이오드만 사용되며 그리 큰 효율을 가지지 못한다는 단점이 있으나 저렴하다는 장점이 있다.

정파 브릿지 다이오드는 총 4개의 다이오드로 이루어진 브릿지 회로이며 큰 효율을 가지며 연속적인 출력이 가능하다. 다만 단파에 비해서는 비싸다.