Electronic Engineering 2 1 OrCAD Electronic Engineering 2 2011.5.23 Yoo Han Ha
시뮬레이션 연습(2) 다이오드 기본회로 다이오드 정류작용 다이오드 정류, 평활 작용 다이오드 순방향/역방향 특성 다이오드 온도 특성 전파정류, 평활회로 배압회로 정전압회로
다이오드 정류작용 다이오드는 순방향으로 전압이 걸리면 도통되고 역방향으로 전압이 걸리면 차단된다. 이러한 한방향성 특성을 이용하여 전원회로의 정류회로에 많이 쓰인다. 문제) 교류전압원 V1과 DIODE D1 및 부하저항 R1을 구성한 회로로서 DIODE의 정류작용을 측정하기 위한 회로이다.
회로해석 신호원이 정극성 : 다이오드 D1은 도통 -> 신호원 V1이 부하저항 R1에 그래도 전달 신호원이 부극성 : 다이오드 D1은 차단 -> 부하저항 R1에 아무것도 전달되지 않은 0상태 이런 작용을 정류라고 한다. 시뮬레이션 조건 과도해석방법) time doman/ run to time : 40ms 시뮬레이션 결과
다이오드 정류, 평활 작용 다이오드에 의해 정류된 파형은 콘덴서에 의해 평탄화 작용 즉, 맥류형태의 출력을 평활하는 콘덴서에 의해 직류와 가깝게 변환된다. 이 직류 출력은 평활도가 높을 수록 좋다. 문제) 0V 상용전원을 SOURCE로 하고 이상 DIODE인 Dbreak를 사용 평활용 콘덴서로 1000uF를 구성, 부하저항 RL을 100Ω으로 한 정류/평활회로
회로해석 다이오드 D1에 의해 정류된 파형은 평활용 콘덴서 C1에 의해 맥류형태의 파형이 직류형태의 파형으로 변환 부하저항이 작으면 평활도가 떨어진다. 시뮬레이션 조건 과도해석방법) time doman/ run to time : 40ms 시뮬레이션 결과
다이오드 순방향/역방향 특성 Id = Vdc – 0.6 R1 인가전압이 역방향일 경우 전류, 전압특성 : 다이오드가 오픈상태로 전류0 Id = Vdc – 0.6 R1 문제) 다이오드 D1에 순방향 전압과 역방향 전압을 걸었을 경우의 다이오드로 흐르는 전류를 측정하기 위한 회로
회로해석 다이오드에 역방향 전압일 경우 : 거의 open 상태로 무한대 저항 => 전류없다. 순방향 : 다이오드이 +측과 –측 사이 +0.6 V이상 전압만 걸리면 다이오드 도통 => 전압원 Vdc에 비례하여 전류 증가 시뮬레이션 조건 DC Sweep해석방법) dc sweep/primary/ voltage, V1/ linear, -1, 1, 0.01 시뮬레이션 결과
다이오드의 온도 특성 순방향 전압 온도 특성 순방향 전압 -2mV/ ℃ => 순방향 전류가 일정한 상태에서 온도 1℃ 증가에 순방향전압 Vf가 2mV적어진다. 역방향 전류온도 특성 역방향 전류(누설전류) => 온도 10 ℃ 증가에 약 2배 된다. 절대양이 매우적음으로 큰문제 안된다.
문제) -1V에서 +2V까지 직류전압을 인가하여 본회로의 온도를 -100 ℃, 0 ℃, +100 ℃상태로 각각 회로 시뮬레이션을 통해 다이오드의 3가지 온도 상태에 따른 특성을 파악하는 회로
회로해석 순방향 전압 온도 특성은 순방향전압 Vf가 -2mV/ ℃의 특성을 가지므로 => 순방향 전류가 일정한 상태에서 온도 증가에 따른 순방향 전압 수평축 이동 => 역방향 전류온도 특성은 역방향 전류(누설전류)가 온도 10 ℃증가에 2배 커진다. 시뮬레이션 조건 DC Sweep해석방법) dc sweep/primary/ voltage, V1/ linear, -1, 2, 0.01 Temperature(sweep) 선택 : -100, 0, 100입력 후 각각 시뮬레이션
시뮬레이션 결과 -100 ℃ 0 ℃ 100 ℃
정전압 회로 입력전압 V1이 제너다이오드에 Vz 전압을 넘으면 일정전압 V1 상승에 무관하게 항상 일정한 출력전압을 유지 여기서 저항 R1 = V1 – Vz Iz 문제) 직류전압원 V1과 4.7V 제너다이오드 D1, 적절한 Iz 전류를 흘려주기 위한 저항 R1으로 구성한 정전압 회로
회로해석 V1을 0V에서 20V까지 변환하면서 Vout에 걸리는 출력전압의 변화 제너다이오드 D1이 4.7V 제너이므로 입력전압 V1이 4.7V이하에서는 제너다이오드의 내부저항이 무한대 : Vout가 입력전압에 그대로 추종하는 형태 4.7V이상에서는 제너전류가 흘러 Vout 가 항상 일정한 제너전압으로 유지 시뮬레이션 조건 DC Sweep해석방법) dc sweep/primary/ voltage, V1/ linear, 0, 20, 1 시뮬레이션 결과