정류회로 리플 계산기 (반파·전파·브리지)
교류를 다이오드로 정류하고 커패시터로 평활할 때 출력 전압, 리플, 필요한 커패시터 용량을 한 주기씩 계산해 구합니다.
센터탭 전파는 2차측 한쪽(중앙 탭 기준) 전압을 넣으세요. 커패시터가 없으면 C에 0을 넣습니다.
출력 파형
계산 방법
교재의 Vr ≈ Vp / (2fRC)(반파는 Vp / (fRC))는 리플이 출력보다 훨씬 작을 때만 맞습니다. 이 계산기는 커패시터가 부하로 지수적으로 방전하다가 정류 파형이 다시 올라와 만나는 순간 충전되는 과정을 그대로 따라가므로, 커패시터가 작아 리플이 클 때도 PSpice 결과와 몇 % 안에서 맞습니다. 실제 회로는 변압기 권선 저항과 다이오드 전류 때문에 최댓값이 조금 더 낮습니다.
풀이 예제: 전파 정류 + 22 µF
- 출력 최댓값은 첨두 전압에서 다이오드 한 개의 전압 강하를 뺀 값: 5 − 0.65 = 4.35 V
- 근사식: Vr ≈ Vp / (2fRC) = 4.35 / (2 × 60 × 1 kΩ × 22 µF) = 1.65 V
- 실제로는 커패시터가 3.252 V까지만 떨어진 뒤 다시 충전되어 리플은 1.1 V. 근사식이 50% 크게 나옵니다.
커패시터 용량별 리플
| C | 리플 (계산기) | Vp/(2fRC) | 근사식 오차 | 평균 출력 |
|---|---|---|---|---|
| 10 µF | 1.88 V | 3.63 V | +93% | 3.47 V |
| 22 µF | 1.1 V | 1.65 V | +50% | 3.83 V |
| 56 µF | 515 mV | 647 mV | +26% | 4.1 V |
| 100 µF | 309 mV | 363 mV | +17% | 4.2 V |
| 220 µF | 149 mV | 165 mV | +11% | 4.28 V |
| 470 µF | 72.2 mV | 77.1 mV | +7% | 4.31 V |
| 1 mF | 34.7 mV | 36.3 mV | +4% | 4.33 V |
센터탭 전파, 2차측 첨두 5 V, 다이오드 0.65 V, 60 Hz, RL = 1 kΩ 기준입니다. 같은 조건의 PSpice 시뮬레이션(다이오드 D1N4004)에서는 10·22·56 µF일 때 리플이 1.85·1.09·0.53 V였습니다.
자주 묻는 질문
측정한 리플이 Vp/(2fRC)보다 작은 이유는?
이 식은 커패시터가 반주기 내내 일정한 전류로 방전한다고 가정합니다. 리플이 크면 커패시터 전압이 지수적으로 떨어지고 정류 파형이 더 일찍 따라잡기 때문에 실제 리플은 더 작습니다. 22 µF, 1 kΩ, 60 Hz에서는 근사식이 약 50% 크게 나옵니다.
센터탭과 브리지 중 무엇을 쓰나요?
센터탭 전파는 다이오드 2개로 전압 강하가 한 번이지만 중앙 탭이 있는 변압기가 필요하고, 다이오드 역전압이 첨두값의 약 2배입니다. 브리지는 어떤 변압기에도 쓸 수 있지만 다이오드 전압 강하가 두 번 생깁니다.