전압을 일정하게 유지하기 위해서 이용되는 다이오드는?
- 정류용 다이오드
- 바랙터 다이오드
- 바리스터 다이오드
- 제너 다이오드
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문제는 일정한 전압을 유지하는 데 사용되는 다이오드 종류를 묻는다. 일정 전압을 유지하거나 일정 전압 이상에서 전압을 클램핑하는 소자로는 역방향에서 깨지듯 전압을 일정값으로 유지하는 제너 다이오드가 사용된다.
개념 한 쪽
전기기사 다이오드 — 반파 PIV = πVdc·직렬 연결 과전압 보호·제너
정류회로에서 다이오드가 견뎌야 하는 최대 역전압(PIV)은 회로 방식으로 정해진다. 반파는 Vdc = Vm/π에 PIV = Vm이다. 다이오드를 여러 개 직렬로 연결하면 역전압을 나눠 부담해 과전압으로부터 보호하고, 전압을 일정하게 유지하는 용도는 제너 다이오드가 맡는다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「다이오드」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 반파 최대 역전압 계산 | 1 | Vdc = Vm/π에서 PIV ≈ 628V 산출 |
| 직렬 연결 효과 고르기 | 1 | 역전압 분담 → 과전압 보호 판별 |
| 다이오드 종류 고르기 | 1 | 전압 일정 유지 → 제너 판별 |
뜻
PIV(첨두 역전압) 계산의 첫걸음은 정류 방식을 가리는 것이다. 반파 정류에서 순저항 부하의 평균 직류 전압은 Vdc = Vm/π다. 직류 전압이 200[V]면 Vm = 200π ≈ 628[V]이고, 다이오드에 걸리는 최대 역전압은 이 피크 전압과 같은 약 628[V]다.
다이오드를 여러 개 직렬로 연결하는 이유는 역전압 분담이다. 각 소자에 걸리는 역방향 전압을 나눠 지게 되어 한 소자가 견디는 한계보다 높은 전압에도 견디므로, 직렬 연결은 다이오드를 과전압으로부터 보호하는 효과를 준다. 과전류 보호는 퓨즈·전류 제한 장치 몫이고, 맥동률 감소나 전력 공급 증대와는 관계가 없다는 점이 오답 보기의 갈림길이다.
용도별 소자도 묻는다. 전압을 일정하게 유지하는 소자는 역방향에서 일정 전압을 유지하는 제너 다이오드다. 보기에는 정류용 다이오드·바랙터 다이오드·바리스터 다이오드가 함께 나열되므로 용도를 정확히 연결하는 것이 판별 포인트다.
공식 교재로 짚기
학습목표: 반파·전파·브리지 정류기의 다이오드 개수와 회로 구성의 차이를 구별할 수 있다.
분 류 반파 정류기 전파 정류기 브리지 정류기 다이오드 개수 1 2 4
NCS 학습모듈 1901050105 전력변환기 설계 2-2. 정류회로의 필터 설계와 특성 시뮬레이션
예제
계산은 반파 한 갈래다 — Vm = πVdc, PIV = Vm(200V → 628V). 판별 문항은 「직렬 연결 → 과전압 보호」·「전압 일정 유지 → 제너」 두 짝으로 답한다.
대표 기출 3문항
다이오드를 사용한 정류회로에서 여러 개를 직렬로 연결하여 사용할 경우 얻는 효과는?
- 다이오드를 과전류로부터 보호
- 다이오드를 과전압으로부터 보호
- 부하출력의 맥동률 감소
- 전력공급의 증대
정답과 해설 보기
정답 ② · 복수의 다이오드를 직렬 연결하면 각 소자에 걸리는 역방향 전압을 분담할 수 있어 단일 다이오드가 견딜 수 있는 것보다 더 높은 역전압에 견디게 된다. 따라서 과전압(역방향 전압)으로부터 보호하는 효과를 얻는다.
반파 정류회로에서 순저항 부하에 걸리는 직류 전압의 크기가 200[V]이다. 다이오드에 걸리는 최대 역전압의 크기는 약 몇 [V]인가?
- 400
- 479
- 512
- 628
정답과 해설 보기
정답 ④ · 반파 정류의 평균 직류 전압이 200 V이면 피크 전압 Vm은 Vdc = Vm/π 관계로부터 Vm = Vdc×π ≈ 200×3.1416 ≈ 628.3 V이다. 반파 회로에서 다이오드가 차단될 때 견뎌야 하는 최대 역전압은 이 피크 전압과 같으므로 약 628 V가 된다.
자주 묻는 물음
- 반파 정류에서 직류 200V일 때 다이오드의 최대 역전압은?
- Vm = 200π ≈ 628V이고 PIV = Vm이므로 약 628V다. 반파의 평균은 Vdc = Vm/π다.
- 다이오드를 여러 개 직렬로 연결하는 효과는?
- 역방향 전압을 여러 소자가 나눠 부담해 과전압으로부터 다이오드를 보호한다. 맥동률 감소나 전력 증대와는 무관하다.
- 전압을 일정하게 유지하는 다이오드는?
- 제너 다이오드다. 역방향에서 일정 전압을 유지해 전압 유지용으로 쓴다.
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