13강압 초퍼회로 실험

1

13 강압 초퍼회로 실험

131 실험목적

DC-DC 컨버터인 퍼회로의 동작특성을 이해한다

강압 퍼회로와 승압 퍼회로의 2가지 종류의 퍼회로

강압 퍼회로의 구성 특성을 이해한다

132 실험이론

1321 강압 초퍼회로

표 인 력 자회로의 하나인 DC-DC 컨버터는 DC 입력 압을 다른 압의

DC 출력 압으로 변환하는 회로이다 DC 입력 압을 조정하는 회로이므로 압을

낮추거나 높이는 2가지의 변환회로가 가능하다 한 가지는 DC 출력 압이 DC 입력

압에 비해 압이 낮아지는 강압용 DC-DC 컨버터이고 다른 한 가지는 DC 출력

압이 DC 입력 압에 비해 압이 높아지는 승압용 DC-DC 컨버터이다 DC 출력

압이 DC 입력 압에 비해 압이 낮아지는 DC-DC 컨버터를 강압 퍼회로

(step-down chopper)라고 하고 DC 출력 압이 DC 입력 압에 비해 압이 높아지

는 DC-DC 컨버터를 승압 퍼회로(step-up chopper)라고 한다 실험 13에서는 강압

퍼회로를 살펴보기로 한다 그림 13-1은 스 치를 이용한 강압 퍼회로이다

이론과 함께 하는 전력전자실험

2

R Vo(t)+

-Vi

S Io

그림 13-1 강압 초퍼회로

V i

0t

Ton

T

Toff

V o(t)

(a) 출력전압

Vi

0t

Ton

T

Toff

Io(t)

R

(b) 출력전류

그림 13-2 강압 초퍼회로의 출력전압sdot출력전류 파형

그림 13-2는 강압 퍼회로의 출력 압 형과 출력 류 형이다 그림 13-1과

같이 강압 퍼회로의 부하가 항이고 ONOFF 스 칭을 그림 13-2에 표시한 바

13강압 초퍼회로 실험

3

와 같이 TonToff로 하는 경우의 출력 압 형과 출력 류 형이다 항 부하이므

로 출력 압과 출력 류는 크기만 다르고 모양은 동일한 형이 된다 한 주기 T에

서의 Ton 시간과 Toff 시간의 비율에 의해 출력 압의 형이 결정되고 이에 의해 출

력 압의 직류 압값이 조정된다 퍼회로에서 한 주기 T에 한 스 칭 ON 시간

(Ton)의 비를 식 (131)과 같이 시비율(duty ratio)이라고 정의한다 그리고 시비율은

Ton 시간에 따라 식 (132)와 같이 0에서 1사이의 값이 되고 강압 퍼회로의 출력

압은 시비율 D를 이용하여 식 (133)과 같이 나타낼 수 있다 식 (133)은 직류

압은 평균값(average value)으로 정의하는 직류 압의 정의식을 이용하여 어렵지 않

게 구할 수 있다

(131)

≦ ≦ (132)

(133)

시비율을 D=05가 되도록 하면 직류출력 압은 직류입력 압의 05배가 되고 시

비율을 D=1이 되도록 하면 직류출력 압은 직류입력 압과 같아지며 시비율을 D=0

이 되도록 하면 직류출력 압은 0V가 된다 즉 시비율을 조정함에 따라 출력 압은

식 (134)와 같은 범 에 해 조정이 가능하다 직류출력 압은 직류입력 압보다

압이 높아질 수는 없고 직류입력 압보다 낮은 압 범 에 해 조정이 가능하

므로 이를 강압 퍼회로(step-down chopper)라고 부른다

≦ ≦ (134)

실제 력 자회로에서 부하가 순 항인 경우는 드물다 가장 일반 인 부하는 RL

부하이다 따라서 강압 퍼회로에서 RL 부하인 경우를 살펴보는 것이 필요하다 그

림 13-3은 RL 부하인 경우의 강압 퍼회로이다 그림 13-1의 항 부하인 경우와

그림 13-3의 RL 부하인 경우를 비교하면 환류 다이오드(free-wheeling diode)가 추가

되었다 인덕터를 포함하는 회로에서는 스 칭 OFF시 인덕터에 역기 력이 유기되

므로 이 역기 력에 의한 류가 흐를 수 있도록 환류 경로를 구성해야 한다

이론과 함께 하는 전력전자실험

4

R

Vo(t)

L

+

-Vi

S Io

D

그림 13-3 RL 부하를 갖는 강압 초퍼회로

Vi

0t

Ton

T

Toff

Vo(t)

(a) 출력전압

0

tTon

T

Toff

Io(t)

(b) 출력전류

그림 13-4 RL 부하를 갖는 강압 초퍼회로의 출력전압sdot출력전류 파형

13강압 초퍼회로 실험

5

그림 13-4는 RL 부하인 경우의 강압 퍼회로의 출력 압 형과 출력 류 형

이다 스 칭 ON된 Ton 시간에는 직류 입력 압 Vi에 의해 출력 류 Io가 증가하고

스 칭 OFF된 Toff 시간에는 인덕터의 역기 력에 의한 출력 류 Io가 환류 다이오드

를 통해 흐르면서 류가 감소되는 형이다 회로에서 환류 다이오드를 구성하지

않으면 스 칭 OFF에 의해 부하 류 Io는 갑자기 0이 된다 이런 경우 격한 부하

류의 변화에 의해 인덕터에 단히 높은 역기 력이 유기되어 회로가 손상될 수

있다 따라서 반드시 환류 다이오드 회로를 구성하여야 한다

강압 퍼회로를 실제로 구성하기 해 가장 요하게 고려해야 할 부분은 스 칭

회로이다 강압 퍼회로의 동작특성에 의해 스 치 S를 스 칭하는 PWM(pulse

width modulation) 제어신호가 그 로 출력 압 형이 된다 따라서 스 치 S는 그

림 13-4(a)와 같은 원하는 출력 압과 동일한 시비율을 갖는 PWM 패턴으로 제어되

어야 한다 이를 해서는 실제 스 칭 기능을 한 소자와 PWM 제어신호가 필요

하다 스 칭 소자로는 트랜지스터 등을 이용할 수 있고 PWM 제어신호는 실험을

해서는 신호발생기를 이용할 수 있다 그러나 실제 강압 퍼회로 구성에서는 신

호발생기를 이용할 수는 없다 실제 실험회로 구성에서는 실험 12의 555 타이머회로

등을 응용할 수 있다 555 타이머회로는 당연히 시비율을 조정할 수 있어야 한다

그림 13-5는 트랜지스터를 이용한 강압 퍼회로이다

R

Vo(t)

L

+

-Vi

RB

Io

D

스위칭 신호(제어 신호)

그림 13-5 트랜지스터를 이용한 강압 초퍼회로

이론과 함께 하는 전력전자실험

6

133 실험부품

부품 및 장비 규격 및 수량

부 품

트랜지스터 npn C3202 1개

다이오드 1N4004 1개

인덕터 약 300mH 2개

시멘트 항 100Ω5W 1개

항 1kΩ 1개

장 비

직류 원 공 장치(DC power supply)

신호발생기(signal generator)

오실로스코 (oscilloscope)

디지털 멀티미터(DMM)

드 보드(bread board)

134 실험방법

강압 초퍼회로 실험

① 그림 13-6의 실험회로를 구성하여라

그림 13-6의 실험회로에서 트랜지스터는 npn 트랜지스터(C3202)를 사용

하고 베이스 항은 RB=1kΩ 항을 사용하여라 한 RL 부하는 시멘

트 항 R=100Ω과 지 받은 인덕터(L) 1개를 사용하여 R과 L의 치가

반드시 그림 13-6의 실험회로와 같이 되도록 구성하여라

직류입력 압은 직류 원 공 장치를 이용하여 +12V가 되도록 정확히

조정하고 트랜지스터의 스 칭 신호는 그림 13-6의 실험회로와 같이

신호발생기를 이용하여 인가하여라

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

7

L

Vo(t)

R

+

-Vi

RB

Io

D

스위칭 신호(신호발생기)

1k

12V

+ -

그림 13-6 강압 초퍼회로 실험회로

② 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p(0 V에서 +6 V의 피크-피크값)이고 시비율(duty ratio)이

05가 되도록 정확히 조정하고 아래의 실험 형을 측정하여 표 13-1(a)

에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한 압 데이터와 시간 데이터

를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 입력 압 Vi CH2는 출력

압 Vo를 동시에 측정하여라 이때 오실로스코 CH1과 CH2의 입력모

드는 DC를 선택하여라 한 Vi 압과 Vo 압의 정확한 비교를 해

CH1과 CH2의 지 압 치가 모두 오실로스코 화면의 가운데가 되

도록 CH1과 CH2 각각의 수직 치조정기를 조정하고 압스 일 역시

동일하게 설정하여라

시비율의 조정은 신호발생기 우측 상단의 ldquoSYMMETRY Knob을 앞으

로 잡아당긴 후 좌우로 돌리면 조정이 가능하다 그러나 이 Knob의 조

정에 의해 시비율 뿐만 아니라 주 수도 같이 변화하므로 신호발생기의

주 수 다이얼(frequency dial)을 이용하여 정확한 주 수가 되도록 지속

으로 재조정해 주어야 한다

③ 실험단계 ②의 실험조건에서 아래의 실험 형을 측정하여 표 13-1(b)에

이론과 함께 하는 전력전자실험

8

기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한 압 데이터와 시간 데이터를

반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

측정 형 Vo는 출력 압 형을 측정하기 한 것이고 측정 형 VR은

출력 류 Io의 형을 측정하기 한 것이다 Io IRVRR이므로 IR과 VR

은 크기만 다를 뿐 형은 동일한 모양이다

④ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 04가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-2에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑤ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 06가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-3에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑥ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-4에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한

압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑦ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

10 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-5에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

13강압 초퍼회로 실험

9

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑧ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-6에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑨ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 MHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-7에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

983689983698 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 실험 형

을 측정한 표 13-4의 실험 형을 표 13-8(a)에 동일하게 기재하여라

983689983699 그림 13-6의 실험회로에 지 받은 인덕터(L) 1개를 추가하여 직렬 연결

하여라

트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

실험단계 983689983698과 동일하게 조정하여라 즉 신호발생기의 구형 출력이 1

kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-8(b)에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

10

135 실험결과

강압 초퍼회로 실험

표 13-1 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ②③)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(a) 실험단계 ②의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(b) 실험단계 ③의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

11

표 13-2 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ④)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ④의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=04)]

표 13-3 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑤)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ⑤의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=06)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

12

표 13-4 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑥)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

[실험단계 ⑥의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-5 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑦)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 20sdiv

[실험단계 ⑦의 전압파형 (f=10kHz 6Vp-p D=05)]

13강압 초퍼회로 실험

13

표 13-6 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑧)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2sdiv

[실험단계 ⑧의 전압파형 (f=100kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-7 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑨)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02sdiv

[실험단계 ⑨의 전압파형 (f=1MHz 6Vp-p D=05)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

14

표 13-8 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 983689983698983689983699)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(a) 실험단계 983689983698의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 1개)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(b) 실험단계 983689983699의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 2개)

13강압 초퍼회로 실험

15

136 검토사항

983729 퍼회로의 시비율(duty ratio)에 하여 설명하여라

983730 직류 압은 평균값(average value)으로 정의된다 강압 퍼회로의 직류출력

압인 식 (133)을 직류 압의 평균값 정의식을 이용하여 유도하여라

983731 그림 13-7은 강압 퍼회로의 출력 압 형이다 시비율 D와 직류출력 압

Vo를 구하여라

15V

0t

10ms

T

5ms

Vo(t)

그림 13-7 강압 초퍼회로의 출력전압 파형

983732 표 13-1에서 표 13-7까지의 실험결과에서 출력 압 Vo의 형이 신호발생기

를 이용하여 트랜지스터에 인가한 PWM 제어신호와 모양이 일치하는지 각각

비교하여라 만약 일치하지 않는 실험결과가 있다면 그 이유를 설명하여라

983733 표 13-1(b) 표 13-4 표 13-5 표 13-6의 실험결과에서 시비율(D)은 일정하

고 주 수만 증가하는 경우 출력 류 Io가 어떻게 변하는지 설명하여라

983734 표 13-8은 다른 회로 조건은 모두 동일하고 인덕터만을 1개 더 추가로 직렬

연결한 경우의 실험결과이다 인덕터를 추가로 직렬 연결한 경우 출력 류 Io

가 어떻게 변하는지 설명하여라

983735 실험시의 특이사항 실험에 한 종합결론을 정리하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE

이론과 함께 하는 전력전자실험

2

R Vo(t)+

-Vi

S Io

그림 13-1 강압 초퍼회로

V i

0t

Ton

T

Toff

V o(t)

(a) 출력전압

Vi

0t

Ton

T

Toff

Io(t)

R

(b) 출력전류

그림 13-2 강압 초퍼회로의 출력전압sdot출력전류 파형

그림 13-2는 강압 퍼회로의 출력 압 형과 출력 류 형이다 그림 13-1과

같이 강압 퍼회로의 부하가 항이고 ONOFF 스 칭을 그림 13-2에 표시한 바

13강압 초퍼회로 실험

3

와 같이 TonToff로 하는 경우의 출력 압 형과 출력 류 형이다 항 부하이므

로 출력 압과 출력 류는 크기만 다르고 모양은 동일한 형이 된다 한 주기 T에

서의 Ton 시간과 Toff 시간의 비율에 의해 출력 압의 형이 결정되고 이에 의해 출

력 압의 직류 압값이 조정된다 퍼회로에서 한 주기 T에 한 스 칭 ON 시간

(Ton)의 비를 식 (131)과 같이 시비율(duty ratio)이라고 정의한다 그리고 시비율은

Ton 시간에 따라 식 (132)와 같이 0에서 1사이의 값이 되고 강압 퍼회로의 출력

압은 시비율 D를 이용하여 식 (133)과 같이 나타낼 수 있다 식 (133)은 직류

압은 평균값(average value)으로 정의하는 직류 압의 정의식을 이용하여 어렵지 않

게 구할 수 있다

(131)

≦ ≦ (132)

(133)

시비율을 D=05가 되도록 하면 직류출력 압은 직류입력 압의 05배가 되고 시

비율을 D=1이 되도록 하면 직류출력 압은 직류입력 압과 같아지며 시비율을 D=0

이 되도록 하면 직류출력 압은 0V가 된다 즉 시비율을 조정함에 따라 출력 압은

식 (134)와 같은 범 에 해 조정이 가능하다 직류출력 압은 직류입력 압보다

압이 높아질 수는 없고 직류입력 압보다 낮은 압 범 에 해 조정이 가능하

므로 이를 강압 퍼회로(step-down chopper)라고 부른다

≦ ≦ (134)

실제 력 자회로에서 부하가 순 항인 경우는 드물다 가장 일반 인 부하는 RL

부하이다 따라서 강압 퍼회로에서 RL 부하인 경우를 살펴보는 것이 필요하다 그

림 13-3은 RL 부하인 경우의 강압 퍼회로이다 그림 13-1의 항 부하인 경우와

그림 13-3의 RL 부하인 경우를 비교하면 환류 다이오드(free-wheeling diode)가 추가

되었다 인덕터를 포함하는 회로에서는 스 칭 OFF시 인덕터에 역기 력이 유기되

므로 이 역기 력에 의한 류가 흐를 수 있도록 환류 경로를 구성해야 한다

이론과 함께 하는 전력전자실험

4

R

Vo(t)

L

+

-Vi

S Io

D

그림 13-3 RL 부하를 갖는 강압 초퍼회로

Vi

0t

Ton

T

Toff

Vo(t)

(a) 출력전압

0

tTon

T

Toff

Io(t)

(b) 출력전류

그림 13-4 RL 부하를 갖는 강압 초퍼회로의 출력전압sdot출력전류 파형

13강압 초퍼회로 실험

5

그림 13-4는 RL 부하인 경우의 강압 퍼회로의 출력 압 형과 출력 류 형

이다 스 칭 ON된 Ton 시간에는 직류 입력 압 Vi에 의해 출력 류 Io가 증가하고

스 칭 OFF된 Toff 시간에는 인덕터의 역기 력에 의한 출력 류 Io가 환류 다이오드

를 통해 흐르면서 류가 감소되는 형이다 회로에서 환류 다이오드를 구성하지

않으면 스 칭 OFF에 의해 부하 류 Io는 갑자기 0이 된다 이런 경우 격한 부하

류의 변화에 의해 인덕터에 단히 높은 역기 력이 유기되어 회로가 손상될 수

있다 따라서 반드시 환류 다이오드 회로를 구성하여야 한다

강압 퍼회로를 실제로 구성하기 해 가장 요하게 고려해야 할 부분은 스 칭

회로이다 강압 퍼회로의 동작특성에 의해 스 치 S를 스 칭하는 PWM(pulse

width modulation) 제어신호가 그 로 출력 압 형이 된다 따라서 스 치 S는 그

림 13-4(a)와 같은 원하는 출력 압과 동일한 시비율을 갖는 PWM 패턴으로 제어되

어야 한다 이를 해서는 실제 스 칭 기능을 한 소자와 PWM 제어신호가 필요

하다 스 칭 소자로는 트랜지스터 등을 이용할 수 있고 PWM 제어신호는 실험을

해서는 신호발생기를 이용할 수 있다 그러나 실제 강압 퍼회로 구성에서는 신

호발생기를 이용할 수는 없다 실제 실험회로 구성에서는 실험 12의 555 타이머회로

등을 응용할 수 있다 555 타이머회로는 당연히 시비율을 조정할 수 있어야 한다

그림 13-5는 트랜지스터를 이용한 강압 퍼회로이다

R

Vo(t)

L

+

-Vi

RB

Io

D

스위칭 신호(제어 신호)

그림 13-5 트랜지스터를 이용한 강압 초퍼회로

이론과 함께 하는 전력전자실험

6

133 실험부품

부품 및 장비 규격 및 수량

부 품

트랜지스터 npn C3202 1개

다이오드 1N4004 1개

인덕터 약 300mH 2개

시멘트 항 100Ω5W 1개

항 1kΩ 1개

장 비

직류 원 공 장치(DC power supply)

신호발생기(signal generator)

오실로스코 (oscilloscope)

디지털 멀티미터(DMM)

드 보드(bread board)

134 실험방법

강압 초퍼회로 실험

① 그림 13-6의 실험회로를 구성하여라

그림 13-6의 실험회로에서 트랜지스터는 npn 트랜지스터(C3202)를 사용

하고 베이스 항은 RB=1kΩ 항을 사용하여라 한 RL 부하는 시멘

트 항 R=100Ω과 지 받은 인덕터(L) 1개를 사용하여 R과 L의 치가

반드시 그림 13-6의 실험회로와 같이 되도록 구성하여라

직류입력 압은 직류 원 공 장치를 이용하여 +12V가 되도록 정확히

조정하고 트랜지스터의 스 칭 신호는 그림 13-6의 실험회로와 같이

신호발생기를 이용하여 인가하여라

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

7

L

Vo(t)

R

+

-Vi

RB

Io

D

스위칭 신호(신호발생기)

1k

12V

+ -

그림 13-6 강압 초퍼회로 실험회로

② 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p(0 V에서 +6 V의 피크-피크값)이고 시비율(duty ratio)이

05가 되도록 정확히 조정하고 아래의 실험 형을 측정하여 표 13-1(a)

에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한 압 데이터와 시간 데이터

를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 입력 압 Vi CH2는 출력

압 Vo를 동시에 측정하여라 이때 오실로스코 CH1과 CH2의 입력모

드는 DC를 선택하여라 한 Vi 압과 Vo 압의 정확한 비교를 해

CH1과 CH2의 지 압 치가 모두 오실로스코 화면의 가운데가 되

도록 CH1과 CH2 각각의 수직 치조정기를 조정하고 압스 일 역시

동일하게 설정하여라

시비율의 조정은 신호발생기 우측 상단의 ldquoSYMMETRY Knob을 앞으

로 잡아당긴 후 좌우로 돌리면 조정이 가능하다 그러나 이 Knob의 조

정에 의해 시비율 뿐만 아니라 주 수도 같이 변화하므로 신호발생기의

주 수 다이얼(frequency dial)을 이용하여 정확한 주 수가 되도록 지속

으로 재조정해 주어야 한다

③ 실험단계 ②의 실험조건에서 아래의 실험 형을 측정하여 표 13-1(b)에

이론과 함께 하는 전력전자실험

8

기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한 압 데이터와 시간 데이터를

반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

측정 형 Vo는 출력 압 형을 측정하기 한 것이고 측정 형 VR은

출력 류 Io의 형을 측정하기 한 것이다 Io IRVRR이므로 IR과 VR

은 크기만 다를 뿐 형은 동일한 모양이다

④ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 04가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-2에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑤ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 06가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-3에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑥ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-4에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한

압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑦ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

10 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-5에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

13강압 초퍼회로 실험

9

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑧ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-6에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑨ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 MHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-7에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

983689983698 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 실험 형

을 측정한 표 13-4의 실험 형을 표 13-8(a)에 동일하게 기재하여라

983689983699 그림 13-6의 실험회로에 지 받은 인덕터(L) 1개를 추가하여 직렬 연결

하여라

트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

실험단계 983689983698과 동일하게 조정하여라 즉 신호발생기의 구형 출력이 1

kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-8(b)에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

10

135 실험결과

강압 초퍼회로 실험

표 13-1 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ②③)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(a) 실험단계 ②의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(b) 실험단계 ③의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

11

표 13-2 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ④)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ④의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=04)]

표 13-3 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑤)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ⑤의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=06)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

12

표 13-4 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑥)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

[실험단계 ⑥의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-5 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑦)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 20sdiv

[실험단계 ⑦의 전압파형 (f=10kHz 6Vp-p D=05)]

13강압 초퍼회로 실험

13

표 13-6 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑧)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2sdiv

[실험단계 ⑧의 전압파형 (f=100kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-7 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑨)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02sdiv

[실험단계 ⑨의 전압파형 (f=1MHz 6Vp-p D=05)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

14

표 13-8 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 983689983698983689983699)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(a) 실험단계 983689983698의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 1개)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(b) 실험단계 983689983699의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 2개)

13강압 초퍼회로 실험

15

136 검토사항

983729 퍼회로의 시비율(duty ratio)에 하여 설명하여라

983730 직류 압은 평균값(average value)으로 정의된다 강압 퍼회로의 직류출력

압인 식 (133)을 직류 압의 평균값 정의식을 이용하여 유도하여라

983731 그림 13-7은 강압 퍼회로의 출력 압 형이다 시비율 D와 직류출력 압

Vo를 구하여라

15V

0t

10ms

T

5ms

Vo(t)

그림 13-7 강압 초퍼회로의 출력전압 파형

983732 표 13-1에서 표 13-7까지의 실험결과에서 출력 압 Vo의 형이 신호발생기

를 이용하여 트랜지스터에 인가한 PWM 제어신호와 모양이 일치하는지 각각

비교하여라 만약 일치하지 않는 실험결과가 있다면 그 이유를 설명하여라

983733 표 13-1(b) 표 13-4 표 13-5 표 13-6의 실험결과에서 시비율(D)은 일정하

고 주 수만 증가하는 경우 출력 류 Io가 어떻게 변하는지 설명하여라

983734 표 13-8은 다른 회로 조건은 모두 동일하고 인덕터만을 1개 더 추가로 직렬

연결한 경우의 실험결과이다 인덕터를 추가로 직렬 연결한 경우 출력 류 Io

가 어떻게 변하는지 설명하여라

983735 실험시의 특이사항 실험에 한 종합결론을 정리하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE

13강압 초퍼회로 실험

3

와 같이 TonToff로 하는 경우의 출력 압 형과 출력 류 형이다 항 부하이므

로 출력 압과 출력 류는 크기만 다르고 모양은 동일한 형이 된다 한 주기 T에

서의 Ton 시간과 Toff 시간의 비율에 의해 출력 압의 형이 결정되고 이에 의해 출

력 압의 직류 압값이 조정된다 퍼회로에서 한 주기 T에 한 스 칭 ON 시간

(Ton)의 비를 식 (131)과 같이 시비율(duty ratio)이라고 정의한다 그리고 시비율은

Ton 시간에 따라 식 (132)와 같이 0에서 1사이의 값이 되고 강압 퍼회로의 출력

압은 시비율 D를 이용하여 식 (133)과 같이 나타낼 수 있다 식 (133)은 직류

압은 평균값(average value)으로 정의하는 직류 압의 정의식을 이용하여 어렵지 않

게 구할 수 있다

(131)

≦ ≦ (132)

(133)

시비율을 D=05가 되도록 하면 직류출력 압은 직류입력 압의 05배가 되고 시

비율을 D=1이 되도록 하면 직류출력 압은 직류입력 압과 같아지며 시비율을 D=0

이 되도록 하면 직류출력 압은 0V가 된다 즉 시비율을 조정함에 따라 출력 압은

식 (134)와 같은 범 에 해 조정이 가능하다 직류출력 압은 직류입력 압보다

압이 높아질 수는 없고 직류입력 압보다 낮은 압 범 에 해 조정이 가능하

므로 이를 강압 퍼회로(step-down chopper)라고 부른다

≦ ≦ (134)

실제 력 자회로에서 부하가 순 항인 경우는 드물다 가장 일반 인 부하는 RL

부하이다 따라서 강압 퍼회로에서 RL 부하인 경우를 살펴보는 것이 필요하다 그

림 13-3은 RL 부하인 경우의 강압 퍼회로이다 그림 13-1의 항 부하인 경우와

그림 13-3의 RL 부하인 경우를 비교하면 환류 다이오드(free-wheeling diode)가 추가

되었다 인덕터를 포함하는 회로에서는 스 칭 OFF시 인덕터에 역기 력이 유기되

므로 이 역기 력에 의한 류가 흐를 수 있도록 환류 경로를 구성해야 한다

이론과 함께 하는 전력전자실험

4

R

Vo(t)

L

+

-Vi

S Io

D

그림 13-3 RL 부하를 갖는 강압 초퍼회로

Vi

0t

Ton

T

Toff

Vo(t)

(a) 출력전압

0

tTon

T

Toff

Io(t)

(b) 출력전류

그림 13-4 RL 부하를 갖는 강압 초퍼회로의 출력전압sdot출력전류 파형

13강압 초퍼회로 실험

5

그림 13-4는 RL 부하인 경우의 강압 퍼회로의 출력 압 형과 출력 류 형

이다 스 칭 ON된 Ton 시간에는 직류 입력 압 Vi에 의해 출력 류 Io가 증가하고

스 칭 OFF된 Toff 시간에는 인덕터의 역기 력에 의한 출력 류 Io가 환류 다이오드

를 통해 흐르면서 류가 감소되는 형이다 회로에서 환류 다이오드를 구성하지

않으면 스 칭 OFF에 의해 부하 류 Io는 갑자기 0이 된다 이런 경우 격한 부하

류의 변화에 의해 인덕터에 단히 높은 역기 력이 유기되어 회로가 손상될 수

있다 따라서 반드시 환류 다이오드 회로를 구성하여야 한다

강압 퍼회로를 실제로 구성하기 해 가장 요하게 고려해야 할 부분은 스 칭

회로이다 강압 퍼회로의 동작특성에 의해 스 치 S를 스 칭하는 PWM(pulse

width modulation) 제어신호가 그 로 출력 압 형이 된다 따라서 스 치 S는 그

림 13-4(a)와 같은 원하는 출력 압과 동일한 시비율을 갖는 PWM 패턴으로 제어되

어야 한다 이를 해서는 실제 스 칭 기능을 한 소자와 PWM 제어신호가 필요

하다 스 칭 소자로는 트랜지스터 등을 이용할 수 있고 PWM 제어신호는 실험을

해서는 신호발생기를 이용할 수 있다 그러나 실제 강압 퍼회로 구성에서는 신

호발생기를 이용할 수는 없다 실제 실험회로 구성에서는 실험 12의 555 타이머회로

등을 응용할 수 있다 555 타이머회로는 당연히 시비율을 조정할 수 있어야 한다

그림 13-5는 트랜지스터를 이용한 강압 퍼회로이다

R

Vo(t)

L

+

-Vi

RB

Io

D

스위칭 신호(제어 신호)

그림 13-5 트랜지스터를 이용한 강압 초퍼회로

이론과 함께 하는 전력전자실험

6

133 실험부품

부품 및 장비 규격 및 수량

부 품

트랜지스터 npn C3202 1개

다이오드 1N4004 1개

인덕터 약 300mH 2개

시멘트 항 100Ω5W 1개

항 1kΩ 1개

장 비

직류 원 공 장치(DC power supply)

신호발생기(signal generator)

오실로스코 (oscilloscope)

디지털 멀티미터(DMM)

드 보드(bread board)

134 실험방법

강압 초퍼회로 실험

① 그림 13-6의 실험회로를 구성하여라

그림 13-6의 실험회로에서 트랜지스터는 npn 트랜지스터(C3202)를 사용

하고 베이스 항은 RB=1kΩ 항을 사용하여라 한 RL 부하는 시멘

트 항 R=100Ω과 지 받은 인덕터(L) 1개를 사용하여 R과 L의 치가

반드시 그림 13-6의 실험회로와 같이 되도록 구성하여라

직류입력 압은 직류 원 공 장치를 이용하여 +12V가 되도록 정확히

조정하고 트랜지스터의 스 칭 신호는 그림 13-6의 실험회로와 같이

신호발생기를 이용하여 인가하여라

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

7

L

Vo(t)

R

+

-Vi

RB

Io

D

스위칭 신호(신호발생기)

1k

12V

+ -

그림 13-6 강압 초퍼회로 실험회로

② 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p(0 V에서 +6 V의 피크-피크값)이고 시비율(duty ratio)이

05가 되도록 정확히 조정하고 아래의 실험 형을 측정하여 표 13-1(a)

에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한 압 데이터와 시간 데이터

를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 입력 압 Vi CH2는 출력

압 Vo를 동시에 측정하여라 이때 오실로스코 CH1과 CH2의 입력모

드는 DC를 선택하여라 한 Vi 압과 Vo 압의 정확한 비교를 해

CH1과 CH2의 지 압 치가 모두 오실로스코 화면의 가운데가 되

도록 CH1과 CH2 각각의 수직 치조정기를 조정하고 압스 일 역시

동일하게 설정하여라

시비율의 조정은 신호발생기 우측 상단의 ldquoSYMMETRY Knob을 앞으

로 잡아당긴 후 좌우로 돌리면 조정이 가능하다 그러나 이 Knob의 조

정에 의해 시비율 뿐만 아니라 주 수도 같이 변화하므로 신호발생기의

주 수 다이얼(frequency dial)을 이용하여 정확한 주 수가 되도록 지속

으로 재조정해 주어야 한다

③ 실험단계 ②의 실험조건에서 아래의 실험 형을 측정하여 표 13-1(b)에

이론과 함께 하는 전력전자실험

8

기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한 압 데이터와 시간 데이터를

반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

측정 형 Vo는 출력 압 형을 측정하기 한 것이고 측정 형 VR은

출력 류 Io의 형을 측정하기 한 것이다 Io IRVRR이므로 IR과 VR

은 크기만 다를 뿐 형은 동일한 모양이다

④ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 04가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-2에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑤ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 06가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-3에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑥ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-4에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한

압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑦ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

10 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-5에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

13강압 초퍼회로 실험

9

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑧ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-6에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑨ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 MHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-7에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

983689983698 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 실험 형

을 측정한 표 13-4의 실험 형을 표 13-8(a)에 동일하게 기재하여라

983689983699 그림 13-6의 실험회로에 지 받은 인덕터(L) 1개를 추가하여 직렬 연결

하여라

트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

실험단계 983689983698과 동일하게 조정하여라 즉 신호발생기의 구형 출력이 1

kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-8(b)에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

10

135 실험결과

강압 초퍼회로 실험

표 13-1 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ②③)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(a) 실험단계 ②의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(b) 실험단계 ③의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

11

표 13-2 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ④)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ④의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=04)]

표 13-3 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑤)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ⑤의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=06)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

12

표 13-4 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑥)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

[실험단계 ⑥의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-5 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑦)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 20sdiv

[실험단계 ⑦의 전압파형 (f=10kHz 6Vp-p D=05)]

13강압 초퍼회로 실험

13

표 13-6 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑧)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2sdiv

[실험단계 ⑧의 전압파형 (f=100kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-7 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑨)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02sdiv

[실험단계 ⑨의 전압파형 (f=1MHz 6Vp-p D=05)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

14

표 13-8 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 983689983698983689983699)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(a) 실험단계 983689983698의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 1개)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(b) 실험단계 983689983699의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 2개)

13강압 초퍼회로 실험

15

136 검토사항

983729 퍼회로의 시비율(duty ratio)에 하여 설명하여라

983730 직류 압은 평균값(average value)으로 정의된다 강압 퍼회로의 직류출력

압인 식 (133)을 직류 압의 평균값 정의식을 이용하여 유도하여라

983731 그림 13-7은 강압 퍼회로의 출력 압 형이다 시비율 D와 직류출력 압

Vo를 구하여라

15V

0t

10ms

T

5ms

Vo(t)

그림 13-7 강압 초퍼회로의 출력전압 파형

983732 표 13-1에서 표 13-7까지의 실험결과에서 출력 압 Vo의 형이 신호발생기

를 이용하여 트랜지스터에 인가한 PWM 제어신호와 모양이 일치하는지 각각

비교하여라 만약 일치하지 않는 실험결과가 있다면 그 이유를 설명하여라

983733 표 13-1(b) 표 13-4 표 13-5 표 13-6의 실험결과에서 시비율(D)은 일정하

고 주 수만 증가하는 경우 출력 류 Io가 어떻게 변하는지 설명하여라

983734 표 13-8은 다른 회로 조건은 모두 동일하고 인덕터만을 1개 더 추가로 직렬

연결한 경우의 실험결과이다 인덕터를 추가로 직렬 연결한 경우 출력 류 Io

가 어떻게 변하는지 설명하여라

983735 실험시의 특이사항 실험에 한 종합결론을 정리하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE

이론과 함께 하는 전력전자실험

4

R

Vo(t)

L

+

-Vi

S Io

D

그림 13-3 RL 부하를 갖는 강압 초퍼회로

Vi

0t

Ton

T

Toff

Vo(t)

(a) 출력전압

0

tTon

T

Toff

Io(t)

(b) 출력전류

그림 13-4 RL 부하를 갖는 강압 초퍼회로의 출력전압sdot출력전류 파형

13강압 초퍼회로 실험

5

그림 13-4는 RL 부하인 경우의 강압 퍼회로의 출력 압 형과 출력 류 형

이다 스 칭 ON된 Ton 시간에는 직류 입력 압 Vi에 의해 출력 류 Io가 증가하고

스 칭 OFF된 Toff 시간에는 인덕터의 역기 력에 의한 출력 류 Io가 환류 다이오드

를 통해 흐르면서 류가 감소되는 형이다 회로에서 환류 다이오드를 구성하지

않으면 스 칭 OFF에 의해 부하 류 Io는 갑자기 0이 된다 이런 경우 격한 부하

류의 변화에 의해 인덕터에 단히 높은 역기 력이 유기되어 회로가 손상될 수

있다 따라서 반드시 환류 다이오드 회로를 구성하여야 한다

강압 퍼회로를 실제로 구성하기 해 가장 요하게 고려해야 할 부분은 스 칭

회로이다 강압 퍼회로의 동작특성에 의해 스 치 S를 스 칭하는 PWM(pulse

width modulation) 제어신호가 그 로 출력 압 형이 된다 따라서 스 치 S는 그

림 13-4(a)와 같은 원하는 출력 압과 동일한 시비율을 갖는 PWM 패턴으로 제어되

어야 한다 이를 해서는 실제 스 칭 기능을 한 소자와 PWM 제어신호가 필요

하다 스 칭 소자로는 트랜지스터 등을 이용할 수 있고 PWM 제어신호는 실험을

해서는 신호발생기를 이용할 수 있다 그러나 실제 강압 퍼회로 구성에서는 신

호발생기를 이용할 수는 없다 실제 실험회로 구성에서는 실험 12의 555 타이머회로

등을 응용할 수 있다 555 타이머회로는 당연히 시비율을 조정할 수 있어야 한다

그림 13-5는 트랜지스터를 이용한 강압 퍼회로이다

R

Vo(t)

L

+

-Vi

RB

Io

D

스위칭 신호(제어 신호)

그림 13-5 트랜지스터를 이용한 강압 초퍼회로

이론과 함께 하는 전력전자실험

6

133 실험부품

부품 및 장비 규격 및 수량

부 품

트랜지스터 npn C3202 1개

다이오드 1N4004 1개

인덕터 약 300mH 2개

시멘트 항 100Ω5W 1개

항 1kΩ 1개

장 비

직류 원 공 장치(DC power supply)

신호발생기(signal generator)

오실로스코 (oscilloscope)

디지털 멀티미터(DMM)

드 보드(bread board)

134 실험방법

강압 초퍼회로 실험

① 그림 13-6의 실험회로를 구성하여라

그림 13-6의 실험회로에서 트랜지스터는 npn 트랜지스터(C3202)를 사용

하고 베이스 항은 RB=1kΩ 항을 사용하여라 한 RL 부하는 시멘

트 항 R=100Ω과 지 받은 인덕터(L) 1개를 사용하여 R과 L의 치가

반드시 그림 13-6의 실험회로와 같이 되도록 구성하여라

직류입력 압은 직류 원 공 장치를 이용하여 +12V가 되도록 정확히

조정하고 트랜지스터의 스 칭 신호는 그림 13-6의 실험회로와 같이

신호발생기를 이용하여 인가하여라

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

7

L

Vo(t)

R

+

-Vi

RB

Io

D

스위칭 신호(신호발생기)

1k

12V

+ -

그림 13-6 강압 초퍼회로 실험회로

② 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p(0 V에서 +6 V의 피크-피크값)이고 시비율(duty ratio)이

05가 되도록 정확히 조정하고 아래의 실험 형을 측정하여 표 13-1(a)

에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한 압 데이터와 시간 데이터

를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 입력 압 Vi CH2는 출력

압 Vo를 동시에 측정하여라 이때 오실로스코 CH1과 CH2의 입력모

드는 DC를 선택하여라 한 Vi 압과 Vo 압의 정확한 비교를 해

CH1과 CH2의 지 압 치가 모두 오실로스코 화면의 가운데가 되

도록 CH1과 CH2 각각의 수직 치조정기를 조정하고 압스 일 역시

동일하게 설정하여라

시비율의 조정은 신호발생기 우측 상단의 ldquoSYMMETRY Knob을 앞으

로 잡아당긴 후 좌우로 돌리면 조정이 가능하다 그러나 이 Knob의 조

정에 의해 시비율 뿐만 아니라 주 수도 같이 변화하므로 신호발생기의

주 수 다이얼(frequency dial)을 이용하여 정확한 주 수가 되도록 지속

으로 재조정해 주어야 한다

③ 실험단계 ②의 실험조건에서 아래의 실험 형을 측정하여 표 13-1(b)에

이론과 함께 하는 전력전자실험

8

기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한 압 데이터와 시간 데이터를

반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

측정 형 Vo는 출력 압 형을 측정하기 한 것이고 측정 형 VR은

출력 류 Io의 형을 측정하기 한 것이다 Io IRVRR이므로 IR과 VR

은 크기만 다를 뿐 형은 동일한 모양이다

④ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 04가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-2에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑤ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 06가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-3에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑥ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-4에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한

압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑦ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

10 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-5에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

13강압 초퍼회로 실험

9

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑧ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-6에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑨ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 MHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-7에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

983689983698 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 실험 형

을 측정한 표 13-4의 실험 형을 표 13-8(a)에 동일하게 기재하여라

983689983699 그림 13-6의 실험회로에 지 받은 인덕터(L) 1개를 추가하여 직렬 연결

하여라

트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

실험단계 983689983698과 동일하게 조정하여라 즉 신호발생기의 구형 출력이 1

kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-8(b)에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

10

135 실험결과

강압 초퍼회로 실험

표 13-1 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ②③)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(a) 실험단계 ②의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(b) 실험단계 ③의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

11

표 13-2 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ④)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ④의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=04)]

표 13-3 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑤)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ⑤의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=06)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

12

표 13-4 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑥)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

[실험단계 ⑥의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-5 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑦)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 20sdiv

[실험단계 ⑦의 전압파형 (f=10kHz 6Vp-p D=05)]

13강압 초퍼회로 실험

13

표 13-6 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑧)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2sdiv

[실험단계 ⑧의 전압파형 (f=100kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-7 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑨)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02sdiv

[실험단계 ⑨의 전압파형 (f=1MHz 6Vp-p D=05)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

14

표 13-8 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 983689983698983689983699)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(a) 실험단계 983689983698의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 1개)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(b) 실험단계 983689983699의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 2개)

13강압 초퍼회로 실험

15

136 검토사항

983729 퍼회로의 시비율(duty ratio)에 하여 설명하여라

983730 직류 압은 평균값(average value)으로 정의된다 강압 퍼회로의 직류출력

압인 식 (133)을 직류 압의 평균값 정의식을 이용하여 유도하여라

983731 그림 13-7은 강압 퍼회로의 출력 압 형이다 시비율 D와 직류출력 압

Vo를 구하여라

15V

0t

10ms

T

5ms

Vo(t)

그림 13-7 강압 초퍼회로의 출력전압 파형

983732 표 13-1에서 표 13-7까지의 실험결과에서 출력 압 Vo의 형이 신호발생기

를 이용하여 트랜지스터에 인가한 PWM 제어신호와 모양이 일치하는지 각각

비교하여라 만약 일치하지 않는 실험결과가 있다면 그 이유를 설명하여라

983733 표 13-1(b) 표 13-4 표 13-5 표 13-6의 실험결과에서 시비율(D)은 일정하

고 주 수만 증가하는 경우 출력 류 Io가 어떻게 변하는지 설명하여라

983734 표 13-8은 다른 회로 조건은 모두 동일하고 인덕터만을 1개 더 추가로 직렬

연결한 경우의 실험결과이다 인덕터를 추가로 직렬 연결한 경우 출력 류 Io

가 어떻게 변하는지 설명하여라

983735 실험시의 특이사항 실험에 한 종합결론을 정리하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE

13강압 초퍼회로 실험

5

그림 13-4는 RL 부하인 경우의 강압 퍼회로의 출력 압 형과 출력 류 형

이다 스 칭 ON된 Ton 시간에는 직류 입력 압 Vi에 의해 출력 류 Io가 증가하고

스 칭 OFF된 Toff 시간에는 인덕터의 역기 력에 의한 출력 류 Io가 환류 다이오드

를 통해 흐르면서 류가 감소되는 형이다 회로에서 환류 다이오드를 구성하지

않으면 스 칭 OFF에 의해 부하 류 Io는 갑자기 0이 된다 이런 경우 격한 부하

류의 변화에 의해 인덕터에 단히 높은 역기 력이 유기되어 회로가 손상될 수

있다 따라서 반드시 환류 다이오드 회로를 구성하여야 한다

강압 퍼회로를 실제로 구성하기 해 가장 요하게 고려해야 할 부분은 스 칭

회로이다 강압 퍼회로의 동작특성에 의해 스 치 S를 스 칭하는 PWM(pulse

width modulation) 제어신호가 그 로 출력 압 형이 된다 따라서 스 치 S는 그

림 13-4(a)와 같은 원하는 출력 압과 동일한 시비율을 갖는 PWM 패턴으로 제어되

어야 한다 이를 해서는 실제 스 칭 기능을 한 소자와 PWM 제어신호가 필요

하다 스 칭 소자로는 트랜지스터 등을 이용할 수 있고 PWM 제어신호는 실험을

해서는 신호발생기를 이용할 수 있다 그러나 실제 강압 퍼회로 구성에서는 신

호발생기를 이용할 수는 없다 실제 실험회로 구성에서는 실험 12의 555 타이머회로

등을 응용할 수 있다 555 타이머회로는 당연히 시비율을 조정할 수 있어야 한다

그림 13-5는 트랜지스터를 이용한 강압 퍼회로이다

R

Vo(t)

L

+

-Vi

RB

Io

D

스위칭 신호(제어 신호)

그림 13-5 트랜지스터를 이용한 강압 초퍼회로

이론과 함께 하는 전력전자실험

6

133 실험부품

부품 및 장비 규격 및 수량

부 품

트랜지스터 npn C3202 1개

다이오드 1N4004 1개

인덕터 약 300mH 2개

시멘트 항 100Ω5W 1개

항 1kΩ 1개

장 비

직류 원 공 장치(DC power supply)

신호발생기(signal generator)

오실로스코 (oscilloscope)

디지털 멀티미터(DMM)

드 보드(bread board)

134 실험방법

강압 초퍼회로 실험

① 그림 13-6의 실험회로를 구성하여라

그림 13-6의 실험회로에서 트랜지스터는 npn 트랜지스터(C3202)를 사용

하고 베이스 항은 RB=1kΩ 항을 사용하여라 한 RL 부하는 시멘

트 항 R=100Ω과 지 받은 인덕터(L) 1개를 사용하여 R과 L의 치가

반드시 그림 13-6의 실험회로와 같이 되도록 구성하여라

직류입력 압은 직류 원 공 장치를 이용하여 +12V가 되도록 정확히

조정하고 트랜지스터의 스 칭 신호는 그림 13-6의 실험회로와 같이

신호발생기를 이용하여 인가하여라

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

7

L

Vo(t)

R

+

-Vi

RB

Io

D

스위칭 신호(신호발생기)

1k

12V

+ -

그림 13-6 강압 초퍼회로 실험회로

② 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p(0 V에서 +6 V의 피크-피크값)이고 시비율(duty ratio)이

05가 되도록 정확히 조정하고 아래의 실험 형을 측정하여 표 13-1(a)

에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한 압 데이터와 시간 데이터

를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 입력 압 Vi CH2는 출력

압 Vo를 동시에 측정하여라 이때 오실로스코 CH1과 CH2의 입력모

드는 DC를 선택하여라 한 Vi 압과 Vo 압의 정확한 비교를 해

CH1과 CH2의 지 압 치가 모두 오실로스코 화면의 가운데가 되

도록 CH1과 CH2 각각의 수직 치조정기를 조정하고 압스 일 역시

동일하게 설정하여라

시비율의 조정은 신호발생기 우측 상단의 ldquoSYMMETRY Knob을 앞으

로 잡아당긴 후 좌우로 돌리면 조정이 가능하다 그러나 이 Knob의 조

정에 의해 시비율 뿐만 아니라 주 수도 같이 변화하므로 신호발생기의

주 수 다이얼(frequency dial)을 이용하여 정확한 주 수가 되도록 지속

으로 재조정해 주어야 한다

③ 실험단계 ②의 실험조건에서 아래의 실험 형을 측정하여 표 13-1(b)에

이론과 함께 하는 전력전자실험

8

기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한 압 데이터와 시간 데이터를

반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

측정 형 Vo는 출력 압 형을 측정하기 한 것이고 측정 형 VR은

출력 류 Io의 형을 측정하기 한 것이다 Io IRVRR이므로 IR과 VR

은 크기만 다를 뿐 형은 동일한 모양이다

④ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 04가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-2에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑤ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 06가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-3에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑥ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-4에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한

압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑦ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

10 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-5에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

13강압 초퍼회로 실험

9

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑧ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-6에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑨ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 MHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-7에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

983689983698 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 실험 형

을 측정한 표 13-4의 실험 형을 표 13-8(a)에 동일하게 기재하여라

983689983699 그림 13-6의 실험회로에 지 받은 인덕터(L) 1개를 추가하여 직렬 연결

하여라

트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

실험단계 983689983698과 동일하게 조정하여라 즉 신호발생기의 구형 출력이 1

kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-8(b)에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

10

135 실험결과

강압 초퍼회로 실험

표 13-1 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ②③)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(a) 실험단계 ②의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(b) 실험단계 ③의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

11

표 13-2 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ④)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ④의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=04)]

표 13-3 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑤)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ⑤의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=06)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

12

표 13-4 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑥)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

[실험단계 ⑥의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-5 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑦)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 20sdiv

[실험단계 ⑦의 전압파형 (f=10kHz 6Vp-p D=05)]

13강압 초퍼회로 실험

13

표 13-6 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑧)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2sdiv

[실험단계 ⑧의 전압파형 (f=100kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-7 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑨)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02sdiv

[실험단계 ⑨의 전압파형 (f=1MHz 6Vp-p D=05)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

14

표 13-8 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 983689983698983689983699)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(a) 실험단계 983689983698의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 1개)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(b) 실험단계 983689983699의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 2개)

13강압 초퍼회로 실험

15

136 검토사항

983729 퍼회로의 시비율(duty ratio)에 하여 설명하여라

983730 직류 압은 평균값(average value)으로 정의된다 강압 퍼회로의 직류출력

압인 식 (133)을 직류 압의 평균값 정의식을 이용하여 유도하여라

983731 그림 13-7은 강압 퍼회로의 출력 압 형이다 시비율 D와 직류출력 압

Vo를 구하여라

15V

0t

10ms

T

5ms

Vo(t)

그림 13-7 강압 초퍼회로의 출력전압 파형

983732 표 13-1에서 표 13-7까지의 실험결과에서 출력 압 Vo의 형이 신호발생기

를 이용하여 트랜지스터에 인가한 PWM 제어신호와 모양이 일치하는지 각각

비교하여라 만약 일치하지 않는 실험결과가 있다면 그 이유를 설명하여라

983733 표 13-1(b) 표 13-4 표 13-5 표 13-6의 실험결과에서 시비율(D)은 일정하

고 주 수만 증가하는 경우 출력 류 Io가 어떻게 변하는지 설명하여라

983734 표 13-8은 다른 회로 조건은 모두 동일하고 인덕터만을 1개 더 추가로 직렬

연결한 경우의 실험결과이다 인덕터를 추가로 직렬 연결한 경우 출력 류 Io

가 어떻게 변하는지 설명하여라

983735 실험시의 특이사항 실험에 한 종합결론을 정리하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE

이론과 함께 하는 전력전자실험

6

133 실험부품

부품 및 장비 규격 및 수량

부 품

트랜지스터 npn C3202 1개

다이오드 1N4004 1개

인덕터 약 300mH 2개

시멘트 항 100Ω5W 1개

항 1kΩ 1개

장 비

직류 원 공 장치(DC power supply)

신호발생기(signal generator)

오실로스코 (oscilloscope)

디지털 멀티미터(DMM)

드 보드(bread board)

134 실험방법

강압 초퍼회로 실험

① 그림 13-6의 실험회로를 구성하여라

그림 13-6의 실험회로에서 트랜지스터는 npn 트랜지스터(C3202)를 사용

하고 베이스 항은 RB=1kΩ 항을 사용하여라 한 RL 부하는 시멘

트 항 R=100Ω과 지 받은 인덕터(L) 1개를 사용하여 R과 L의 치가

반드시 그림 13-6의 실험회로와 같이 되도록 구성하여라

직류입력 압은 직류 원 공 장치를 이용하여 +12V가 되도록 정확히

조정하고 트랜지스터의 스 칭 신호는 그림 13-6의 실험회로와 같이

신호발생기를 이용하여 인가하여라

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

7

L

Vo(t)

R

+

-Vi

RB

Io

D

스위칭 신호(신호발생기)

1k

12V

+ -

그림 13-6 강압 초퍼회로 실험회로

② 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p(0 V에서 +6 V의 피크-피크값)이고 시비율(duty ratio)이

05가 되도록 정확히 조정하고 아래의 실험 형을 측정하여 표 13-1(a)

에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한 압 데이터와 시간 데이터

를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 입력 압 Vi CH2는 출력

압 Vo를 동시에 측정하여라 이때 오실로스코 CH1과 CH2의 입력모

드는 DC를 선택하여라 한 Vi 압과 Vo 압의 정확한 비교를 해

CH1과 CH2의 지 압 치가 모두 오실로스코 화면의 가운데가 되

도록 CH1과 CH2 각각의 수직 치조정기를 조정하고 압스 일 역시

동일하게 설정하여라

시비율의 조정은 신호발생기 우측 상단의 ldquoSYMMETRY Knob을 앞으

로 잡아당긴 후 좌우로 돌리면 조정이 가능하다 그러나 이 Knob의 조

정에 의해 시비율 뿐만 아니라 주 수도 같이 변화하므로 신호발생기의

주 수 다이얼(frequency dial)을 이용하여 정확한 주 수가 되도록 지속

으로 재조정해 주어야 한다

③ 실험단계 ②의 실험조건에서 아래의 실험 형을 측정하여 표 13-1(b)에

이론과 함께 하는 전력전자실험

8

기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한 압 데이터와 시간 데이터를

반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

측정 형 Vo는 출력 압 형을 측정하기 한 것이고 측정 형 VR은

출력 류 Io의 형을 측정하기 한 것이다 Io IRVRR이므로 IR과 VR

은 크기만 다를 뿐 형은 동일한 모양이다

④ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 04가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-2에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑤ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 06가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-3에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑥ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-4에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한

압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑦ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

10 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-5에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

13강압 초퍼회로 실험

9

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑧ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-6에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑨ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 MHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-7에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

983689983698 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 실험 형

을 측정한 표 13-4의 실험 형을 표 13-8(a)에 동일하게 기재하여라

983689983699 그림 13-6의 실험회로에 지 받은 인덕터(L) 1개를 추가하여 직렬 연결

하여라

트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

실험단계 983689983698과 동일하게 조정하여라 즉 신호발생기의 구형 출력이 1

kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-8(b)에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

10

135 실험결과

강압 초퍼회로 실험

표 13-1 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ②③)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(a) 실험단계 ②의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(b) 실험단계 ③의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

11

표 13-2 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ④)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ④의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=04)]

표 13-3 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑤)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ⑤의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=06)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

12

표 13-4 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑥)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

[실험단계 ⑥의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-5 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑦)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 20sdiv

[실험단계 ⑦의 전압파형 (f=10kHz 6Vp-p D=05)]

13강압 초퍼회로 실험

13

표 13-6 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑧)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2sdiv

[실험단계 ⑧의 전압파형 (f=100kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-7 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑨)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02sdiv

[실험단계 ⑨의 전압파형 (f=1MHz 6Vp-p D=05)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

14

표 13-8 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 983689983698983689983699)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(a) 실험단계 983689983698의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 1개)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(b) 실험단계 983689983699의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 2개)

13강압 초퍼회로 실험

15

136 검토사항

983729 퍼회로의 시비율(duty ratio)에 하여 설명하여라

983730 직류 압은 평균값(average value)으로 정의된다 강압 퍼회로의 직류출력

압인 식 (133)을 직류 압의 평균값 정의식을 이용하여 유도하여라

983731 그림 13-7은 강압 퍼회로의 출력 압 형이다 시비율 D와 직류출력 압

Vo를 구하여라

15V

0t

10ms

T

5ms

Vo(t)

그림 13-7 강압 초퍼회로의 출력전압 파형

983732 표 13-1에서 표 13-7까지의 실험결과에서 출력 압 Vo의 형이 신호발생기

를 이용하여 트랜지스터에 인가한 PWM 제어신호와 모양이 일치하는지 각각

비교하여라 만약 일치하지 않는 실험결과가 있다면 그 이유를 설명하여라

983733 표 13-1(b) 표 13-4 표 13-5 표 13-6의 실험결과에서 시비율(D)은 일정하

고 주 수만 증가하는 경우 출력 류 Io가 어떻게 변하는지 설명하여라

983734 표 13-8은 다른 회로 조건은 모두 동일하고 인덕터만을 1개 더 추가로 직렬

연결한 경우의 실험결과이다 인덕터를 추가로 직렬 연결한 경우 출력 류 Io

가 어떻게 변하는지 설명하여라

983735 실험시의 특이사항 실험에 한 종합결론을 정리하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE

13강압 초퍼회로 실험

7

L

Vo(t)

R

+

-Vi

RB

Io

D

스위칭 신호(신호발생기)

1k

12V

+ -

그림 13-6 강압 초퍼회로 실험회로

② 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p(0 V에서 +6 V의 피크-피크값)이고 시비율(duty ratio)이

05가 되도록 정확히 조정하고 아래의 실험 형을 측정하여 표 13-1(a)

에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한 압 데이터와 시간 데이터

를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 입력 압 Vi CH2는 출력

압 Vo를 동시에 측정하여라 이때 오실로스코 CH1과 CH2의 입력모

드는 DC를 선택하여라 한 Vi 압과 Vo 압의 정확한 비교를 해

CH1과 CH2의 지 압 치가 모두 오실로스코 화면의 가운데가 되

도록 CH1과 CH2 각각의 수직 치조정기를 조정하고 압스 일 역시

동일하게 설정하여라

시비율의 조정은 신호발생기 우측 상단의 ldquoSYMMETRY Knob을 앞으

로 잡아당긴 후 좌우로 돌리면 조정이 가능하다 그러나 이 Knob의 조

정에 의해 시비율 뿐만 아니라 주 수도 같이 변화하므로 신호발생기의

주 수 다이얼(frequency dial)을 이용하여 정확한 주 수가 되도록 지속

으로 재조정해 주어야 한다

③ 실험단계 ②의 실험조건에서 아래의 실험 형을 측정하여 표 13-1(b)에

이론과 함께 하는 전력전자실험

8

기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한 압 데이터와 시간 데이터를

반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

측정 형 Vo는 출력 압 형을 측정하기 한 것이고 측정 형 VR은

출력 류 Io의 형을 측정하기 한 것이다 Io IRVRR이므로 IR과 VR

은 크기만 다를 뿐 형은 동일한 모양이다

④ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 04가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-2에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑤ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 06가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-3에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑥ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-4에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한

압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑦ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

10 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-5에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

13강압 초퍼회로 실험

9

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑧ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-6에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑨ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 MHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-7에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

983689983698 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 실험 형

을 측정한 표 13-4의 실험 형을 표 13-8(a)에 동일하게 기재하여라

983689983699 그림 13-6의 실험회로에 지 받은 인덕터(L) 1개를 추가하여 직렬 연결

하여라

트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

실험단계 983689983698과 동일하게 조정하여라 즉 신호발생기의 구형 출력이 1

kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-8(b)에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

10

135 실험결과

강압 초퍼회로 실험

표 13-1 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ②③)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(a) 실험단계 ②의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(b) 실험단계 ③의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

11

표 13-2 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ④)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ④의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=04)]

표 13-3 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑤)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ⑤의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=06)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

12

표 13-4 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑥)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

[실험단계 ⑥의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-5 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑦)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 20sdiv

[실험단계 ⑦의 전압파형 (f=10kHz 6Vp-p D=05)]

13강압 초퍼회로 실험

13

표 13-6 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑧)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2sdiv

[실험단계 ⑧의 전압파형 (f=100kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-7 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑨)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02sdiv

[실험단계 ⑨의 전압파형 (f=1MHz 6Vp-p D=05)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

14

표 13-8 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 983689983698983689983699)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(a) 실험단계 983689983698의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 1개)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(b) 실험단계 983689983699의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 2개)

13강압 초퍼회로 실험

15

136 검토사항

983729 퍼회로의 시비율(duty ratio)에 하여 설명하여라

983730 직류 압은 평균값(average value)으로 정의된다 강압 퍼회로의 직류출력

압인 식 (133)을 직류 압의 평균값 정의식을 이용하여 유도하여라

983731 그림 13-7은 강압 퍼회로의 출력 압 형이다 시비율 D와 직류출력 압

Vo를 구하여라

15V

0t

10ms

T

5ms

Vo(t)

그림 13-7 강압 초퍼회로의 출력전압 파형

983732 표 13-1에서 표 13-7까지의 실험결과에서 출력 압 Vo의 형이 신호발생기

를 이용하여 트랜지스터에 인가한 PWM 제어신호와 모양이 일치하는지 각각

비교하여라 만약 일치하지 않는 실험결과가 있다면 그 이유를 설명하여라

983733 표 13-1(b) 표 13-4 표 13-5 표 13-6의 실험결과에서 시비율(D)은 일정하

고 주 수만 증가하는 경우 출력 류 Io가 어떻게 변하는지 설명하여라

983734 표 13-8은 다른 회로 조건은 모두 동일하고 인덕터만을 1개 더 추가로 직렬

연결한 경우의 실험결과이다 인덕터를 추가로 직렬 연결한 경우 출력 류 Io

가 어떻게 변하는지 설명하여라

983735 실험시의 특이사항 실험에 한 종합결론을 정리하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE

이론과 함께 하는 전력전자실험

8

기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한 압 데이터와 시간 데이터를

반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

측정 형 Vo는 출력 압 형을 측정하기 한 것이고 측정 형 VR은

출력 류 Io의 형을 측정하기 한 것이다 Io IRVRR이므로 IR과 VR

은 크기만 다를 뿐 형은 동일한 모양이다

④ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 04가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-2에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑤ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 Hz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 06가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-3에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑥ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-4에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요한

압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑦ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

10 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-5에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

13강압 초퍼회로 실험

9

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑧ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-6에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑨ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 MHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-7에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

983689983698 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 실험 형

을 측정한 표 13-4의 실험 형을 표 13-8(a)에 동일하게 기재하여라

983689983699 그림 13-6의 실험회로에 지 받은 인덕터(L) 1개를 추가하여 직렬 연결

하여라

트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

실험단계 983689983698과 동일하게 조정하여라 즉 신호발생기의 구형 출력이 1

kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-8(b)에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

10

135 실험결과

강압 초퍼회로 실험

표 13-1 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ②③)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(a) 실험단계 ②의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(b) 실험단계 ③의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

11

표 13-2 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ④)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ④의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=04)]

표 13-3 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑤)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ⑤의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=06)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

12

표 13-4 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑥)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

[실험단계 ⑥의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-5 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑦)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 20sdiv

[실험단계 ⑦의 전압파형 (f=10kHz 6Vp-p D=05)]

13강압 초퍼회로 실험

13

표 13-6 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑧)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2sdiv

[실험단계 ⑧의 전압파형 (f=100kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-7 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑨)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02sdiv

[실험단계 ⑨의 전압파형 (f=1MHz 6Vp-p D=05)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

14

표 13-8 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 983689983698983689983699)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(a) 실험단계 983689983698의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 1개)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(b) 실험단계 983689983699의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 2개)

13강압 초퍼회로 실험

15

136 검토사항

983729 퍼회로의 시비율(duty ratio)에 하여 설명하여라

983730 직류 압은 평균값(average value)으로 정의된다 강압 퍼회로의 직류출력

압인 식 (133)을 직류 압의 평균값 정의식을 이용하여 유도하여라

983731 그림 13-7은 강압 퍼회로의 출력 압 형이다 시비율 D와 직류출력 압

Vo를 구하여라

15V

0t

10ms

T

5ms

Vo(t)

그림 13-7 강압 초퍼회로의 출력전압 파형

983732 표 13-1에서 표 13-7까지의 실험결과에서 출력 압 Vo의 형이 신호발생기

를 이용하여 트랜지스터에 인가한 PWM 제어신호와 모양이 일치하는지 각각

비교하여라 만약 일치하지 않는 실험결과가 있다면 그 이유를 설명하여라

983733 표 13-1(b) 표 13-4 표 13-5 표 13-6의 실험결과에서 시비율(D)은 일정하

고 주 수만 증가하는 경우 출력 류 Io가 어떻게 변하는지 설명하여라

983734 표 13-8은 다른 회로 조건은 모두 동일하고 인덕터만을 1개 더 추가로 직렬

연결한 경우의 실험결과이다 인덕터를 추가로 직렬 연결한 경우 출력 류 Io

가 어떻게 변하는지 설명하여라

983735 실험시의 특이사항 실험에 한 종합결론을 정리하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE

13강압 초퍼회로 실험

9

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑧ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

100 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-6에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

⑨ 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 MHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의

실험 형을 측정하여 표 13-7에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

983689983698 트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

1 kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 실험 형

을 측정한 표 13-4의 실험 형을 표 13-8(a)에 동일하게 기재하여라

983689983699 그림 13-6의 실험회로에 지 받은 인덕터(L) 1개를 추가하여 직렬 연결

하여라

트랜지스터의 베이스 입력신호로 사용하는 신호발생기의 구형 출력이

실험단계 983689983698과 동일하게 조정하여라 즉 신호발생기의 구형 출력이 1

kHz 6 Vp-p이고 시비율(duty ratio)이 05가 되도록 조정하고 아래의 실

험 형을 측정하여 표 13-8(b)에 기재하여라 실험 형을 그릴 때 요

한 압 데이터와 시간 데이터를 반드시 실험 형에 기재하여라

오실로스코 는 듀얼모드를 이용하여 CH1은 출력 압 Vo CH2는 항

양단의 압 VR을 동시에 측정하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

10

135 실험결과

강압 초퍼회로 실험

표 13-1 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ②③)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(a) 실험단계 ②의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(b) 실험단계 ③의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

11

표 13-2 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ④)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ④의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=04)]

표 13-3 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑤)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ⑤의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=06)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

12

표 13-4 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑥)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

[실험단계 ⑥의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-5 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑦)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 20sdiv

[실험단계 ⑦의 전압파형 (f=10kHz 6Vp-p D=05)]

13강압 초퍼회로 실험

13

표 13-6 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑧)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2sdiv

[실험단계 ⑧의 전압파형 (f=100kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-7 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑨)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02sdiv

[실험단계 ⑨의 전압파형 (f=1MHz 6Vp-p D=05)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

14

표 13-8 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 983689983698983689983699)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(a) 실험단계 983689983698의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 1개)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(b) 실험단계 983689983699의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 2개)

13강압 초퍼회로 실험

15

136 검토사항

983729 퍼회로의 시비율(duty ratio)에 하여 설명하여라

983730 직류 압은 평균값(average value)으로 정의된다 강압 퍼회로의 직류출력

압인 식 (133)을 직류 압의 평균값 정의식을 이용하여 유도하여라

983731 그림 13-7은 강압 퍼회로의 출력 압 형이다 시비율 D와 직류출력 압

Vo를 구하여라

15V

0t

10ms

T

5ms

Vo(t)

그림 13-7 강압 초퍼회로의 출력전압 파형

983732 표 13-1에서 표 13-7까지의 실험결과에서 출력 압 Vo의 형이 신호발생기

를 이용하여 트랜지스터에 인가한 PWM 제어신호와 모양이 일치하는지 각각

비교하여라 만약 일치하지 않는 실험결과가 있다면 그 이유를 설명하여라

983733 표 13-1(b) 표 13-4 표 13-5 표 13-6의 실험결과에서 시비율(D)은 일정하

고 주 수만 증가하는 경우 출력 류 Io가 어떻게 변하는지 설명하여라

983734 표 13-8은 다른 회로 조건은 모두 동일하고 인덕터만을 1개 더 추가로 직렬

연결한 경우의 실험결과이다 인덕터를 추가로 직렬 연결한 경우 출력 류 Io

가 어떻게 변하는지 설명하여라

983735 실험시의 특이사항 실험에 한 종합결론을 정리하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE

이론과 함께 하는 전력전자실험

10

135 실험결과

강압 초퍼회로 실험

표 13-1 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ②③)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(a) 실험단계 ②의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

(b) 실험단계 ③의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=05)

실험 1

13강압 초퍼회로 실험

11

표 13-2 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ④)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ④의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=04)]

표 13-3 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑤)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ⑤의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=06)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

12

표 13-4 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑥)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

[실험단계 ⑥의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-5 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑦)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 20sdiv

[실험단계 ⑦의 전압파형 (f=10kHz 6Vp-p D=05)]

13강압 초퍼회로 실험

13

표 13-6 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑧)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2sdiv

[실험단계 ⑧의 전압파형 (f=100kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-7 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑨)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02sdiv

[실험단계 ⑨의 전압파형 (f=1MHz 6Vp-p D=05)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

14

표 13-8 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 983689983698983689983699)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(a) 실험단계 983689983698의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 1개)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(b) 실험단계 983689983699의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 2개)

13강압 초퍼회로 실험

15

136 검토사항

983729 퍼회로의 시비율(duty ratio)에 하여 설명하여라

983730 직류 압은 평균값(average value)으로 정의된다 강압 퍼회로의 직류출력

압인 식 (133)을 직류 압의 평균값 정의식을 이용하여 유도하여라

983731 그림 13-7은 강압 퍼회로의 출력 압 형이다 시비율 D와 직류출력 압

Vo를 구하여라

15V

0t

10ms

T

5ms

Vo(t)

그림 13-7 강압 초퍼회로의 출력전압 파형

983732 표 13-1에서 표 13-7까지의 실험결과에서 출력 압 Vo의 형이 신호발생기

를 이용하여 트랜지스터에 인가한 PWM 제어신호와 모양이 일치하는지 각각

비교하여라 만약 일치하지 않는 실험결과가 있다면 그 이유를 설명하여라

983733 표 13-1(b) 표 13-4 표 13-5 표 13-6의 실험결과에서 시비율(D)은 일정하

고 주 수만 증가하는 경우 출력 류 Io가 어떻게 변하는지 설명하여라

983734 표 13-8은 다른 회로 조건은 모두 동일하고 인덕터만을 1개 더 추가로 직렬

연결한 경우의 실험결과이다 인덕터를 추가로 직렬 연결한 경우 출력 류 Io

가 어떻게 변하는지 설명하여라

983735 실험시의 특이사항 실험에 한 종합결론을 정리하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE

13강압 초퍼회로 실험

11

표 13-2 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ④)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ④의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=04)]

표 13-3 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑤)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2msdiv

[실험단계 ⑤의 전압파형 (f=100Hz 6Vp-p D=06)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

12

표 13-4 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑥)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

[실험단계 ⑥의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-5 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑦)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 20sdiv

[실험단계 ⑦의 전압파형 (f=10kHz 6Vp-p D=05)]

13강압 초퍼회로 실험

13

표 13-6 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑧)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2sdiv

[실험단계 ⑧의 전압파형 (f=100kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-7 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑨)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02sdiv

[실험단계 ⑨의 전압파형 (f=1MHz 6Vp-p D=05)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

14

표 13-8 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 983689983698983689983699)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(a) 실험단계 983689983698의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 1개)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(b) 실험단계 983689983699의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 2개)

13강압 초퍼회로 실험

15

136 검토사항

983729 퍼회로의 시비율(duty ratio)에 하여 설명하여라

983730 직류 압은 평균값(average value)으로 정의된다 강압 퍼회로의 직류출력

압인 식 (133)을 직류 압의 평균값 정의식을 이용하여 유도하여라

983731 그림 13-7은 강압 퍼회로의 출력 압 형이다 시비율 D와 직류출력 압

Vo를 구하여라

15V

0t

10ms

T

5ms

Vo(t)

그림 13-7 강압 초퍼회로의 출력전압 파형

983732 표 13-1에서 표 13-7까지의 실험결과에서 출력 압 Vo의 형이 신호발생기

를 이용하여 트랜지스터에 인가한 PWM 제어신호와 모양이 일치하는지 각각

비교하여라 만약 일치하지 않는 실험결과가 있다면 그 이유를 설명하여라

983733 표 13-1(b) 표 13-4 표 13-5 표 13-6의 실험결과에서 시비율(D)은 일정하

고 주 수만 증가하는 경우 출력 류 Io가 어떻게 변하는지 설명하여라

983734 표 13-8은 다른 회로 조건은 모두 동일하고 인덕터만을 1개 더 추가로 직렬

연결한 경우의 실험결과이다 인덕터를 추가로 직렬 연결한 경우 출력 류 Io

가 어떻게 변하는지 설명하여라

983735 실험시의 특이사항 실험에 한 종합결론을 정리하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE

이론과 함께 하는 전력전자실험

12

표 13-4 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑥)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

[실험단계 ⑥의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-5 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑦)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 20sdiv

[실험단계 ⑦의 전압파형 (f=10kHz 6Vp-p D=05)]

13강압 초퍼회로 실험

13

표 13-6 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑧)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2sdiv

[실험단계 ⑧의 전압파형 (f=100kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-7 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑨)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02sdiv

[실험단계 ⑨의 전압파형 (f=1MHz 6Vp-p D=05)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

14

표 13-8 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 983689983698983689983699)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(a) 실험단계 983689983698의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 1개)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(b) 실험단계 983689983699의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 2개)

13강압 초퍼회로 실험

15

136 검토사항

983729 퍼회로의 시비율(duty ratio)에 하여 설명하여라

983730 직류 압은 평균값(average value)으로 정의된다 강압 퍼회로의 직류출력

압인 식 (133)을 직류 압의 평균값 정의식을 이용하여 유도하여라

983731 그림 13-7은 강압 퍼회로의 출력 압 형이다 시비율 D와 직류출력 압

Vo를 구하여라

15V

0t

10ms

T

5ms

Vo(t)

그림 13-7 강압 초퍼회로의 출력전압 파형

983732 표 13-1에서 표 13-7까지의 실험결과에서 출력 압 Vo의 형이 신호발생기

를 이용하여 트랜지스터에 인가한 PWM 제어신호와 모양이 일치하는지 각각

비교하여라 만약 일치하지 않는 실험결과가 있다면 그 이유를 설명하여라

983733 표 13-1(b) 표 13-4 표 13-5 표 13-6의 실험결과에서 시비율(D)은 일정하

고 주 수만 증가하는 경우 출력 류 Io가 어떻게 변하는지 설명하여라

983734 표 13-8은 다른 회로 조건은 모두 동일하고 인덕터만을 1개 더 추가로 직렬

연결한 경우의 실험결과이다 인덕터를 추가로 직렬 연결한 경우 출력 류 Io

가 어떻게 변하는지 설명하여라

983735 실험시의 특이사항 실험에 한 종합결론을 정리하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE

13강압 초퍼회로 실험

13

표 13-6 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑧)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 2sdiv

[실험단계 ⑧의 전압파형 (f=100kHz 6Vp-p D=05)]

표 13-7 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 ⑨)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02sdiv

[실험단계 ⑨의 전압파형 (f=1MHz 6Vp-p D=05)]

이론과 함께 하는 전력전자실험

14

표 13-8 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 983689983698983689983699)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(a) 실험단계 983689983698의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 1개)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(b) 실험단계 983689983699의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 2개)

13강압 초퍼회로 실험

15

136 검토사항

983729 퍼회로의 시비율(duty ratio)에 하여 설명하여라

983730 직류 압은 평균값(average value)으로 정의된다 강압 퍼회로의 직류출력

압인 식 (133)을 직류 압의 평균값 정의식을 이용하여 유도하여라

983731 그림 13-7은 강압 퍼회로의 출력 압 형이다 시비율 D와 직류출력 압

Vo를 구하여라

15V

0t

10ms

T

5ms

Vo(t)

그림 13-7 강압 초퍼회로의 출력전압 파형

983732 표 13-1에서 표 13-7까지의 실험결과에서 출력 압 Vo의 형이 신호발생기

를 이용하여 트랜지스터에 인가한 PWM 제어신호와 모양이 일치하는지 각각

비교하여라 만약 일치하지 않는 실험결과가 있다면 그 이유를 설명하여라

983733 표 13-1(b) 표 13-4 표 13-5 표 13-6의 실험결과에서 시비율(D)은 일정하

고 주 수만 증가하는 경우 출력 류 Io가 어떻게 변하는지 설명하여라

983734 표 13-8은 다른 회로 조건은 모두 동일하고 인덕터만을 1개 더 추가로 직렬

연결한 경우의 실험결과이다 인덕터를 추가로 직렬 연결한 경우 출력 류 Io

가 어떻게 변하는지 설명하여라

983735 실험시의 특이사항 실험에 한 종합결론을 정리하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE

이론과 함께 하는 전력전자실험

14

표 13-8 강압 초퍼회로 실험파형 (실험단계 983689983698983689983699)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(a) 실험단계 983689983698의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 1개)

전압 스케일 5Vdiv 시간 스케일 02msdiv

(b) 실험단계 983689983699의 전압파형 (f=1kHz 6Vp-p D=05 L 2개)

13강압 초퍼회로 실험

15

136 검토사항

983729 퍼회로의 시비율(duty ratio)에 하여 설명하여라

983730 직류 압은 평균값(average value)으로 정의된다 강압 퍼회로의 직류출력

압인 식 (133)을 직류 압의 평균값 정의식을 이용하여 유도하여라

983731 그림 13-7은 강압 퍼회로의 출력 압 형이다 시비율 D와 직류출력 압

Vo를 구하여라

15V

0t

10ms

T

5ms

Vo(t)

그림 13-7 강압 초퍼회로의 출력전압 파형

983732 표 13-1에서 표 13-7까지의 실험결과에서 출력 압 Vo의 형이 신호발생기

를 이용하여 트랜지스터에 인가한 PWM 제어신호와 모양이 일치하는지 각각

비교하여라 만약 일치하지 않는 실험결과가 있다면 그 이유를 설명하여라

983733 표 13-1(b) 표 13-4 표 13-5 표 13-6의 실험결과에서 시비율(D)은 일정하

고 주 수만 증가하는 경우 출력 류 Io가 어떻게 변하는지 설명하여라

983734 표 13-8은 다른 회로 조건은 모두 동일하고 인덕터만을 1개 더 추가로 직렬

연결한 경우의 실험결과이다 인덕터를 추가로 직렬 연결한 경우 출력 류 Io

가 어떻게 변하는지 설명하여라

983735 실험시의 특이사항 실험에 한 종합결론을 정리하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE

13강압 초퍼회로 실험

15

136 검토사항

983729 퍼회로의 시비율(duty ratio)에 하여 설명하여라

983730 직류 압은 평균값(average value)으로 정의된다 강압 퍼회로의 직류출력

압인 식 (133)을 직류 압의 평균값 정의식을 이용하여 유도하여라

983731 그림 13-7은 강압 퍼회로의 출력 압 형이다 시비율 D와 직류출력 압

Vo를 구하여라

15V

0t

10ms

T

5ms

Vo(t)

그림 13-7 강압 초퍼회로의 출력전압 파형

983732 표 13-1에서 표 13-7까지의 실험결과에서 출력 압 Vo의 형이 신호발생기

를 이용하여 트랜지스터에 인가한 PWM 제어신호와 모양이 일치하는지 각각

비교하여라 만약 일치하지 않는 실험결과가 있다면 그 이유를 설명하여라

983733 표 13-1(b) 표 13-4 표 13-5 표 13-6의 실험결과에서 시비율(D)은 일정하

고 주 수만 증가하는 경우 출력 류 Io가 어떻게 변하는지 설명하여라

983734 표 13-8은 다른 회로 조건은 모두 동일하고 인덕터만을 1개 더 추가로 직렬

연결한 경우의 실험결과이다 인덕터를 추가로 직렬 연결한 경우 출력 류 Io

가 어떻게 변하는지 설명하여라

983735 실험시의 특이사항 실험에 한 종합결론을 정리하여라

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE

이론과 함께 하는 전력전자실험

16

NOTE