실험 5 : 위상 제어 회로(Phase Control Rectifier)

【 이론 】

SCR의 대표적인 응용이 램프조광기, 전기 히이터, 전기모터등 전력제어이다. 전력 제어의 기법은 입력 전압 파형의 도통각을 조절하여 부하에 공급되는 전력을 제어하는 것으로 결국 위상제어(Phase Control)가 된다. 여기에서는 반파 전력제어 회로를 이용하여 위상 제어 개념을 설명하고자 한다.

그림 19-17은

$$ R_2

를 조절하여 SCR의 Turn-ON 시간을 변화시켜 부하

$$ R_L

에 공급되는 전력을 제어하는 반파 전력 제어 회로이다.

이 회로의 위상제어 동작을 그림 19-18을 이용하여 설명한다.

입력전압은 SCR의 양단자와

$$ R_1

,

$$ R_2

양단자에 동시에 걸리나 SCR은 차단 상태에 있다. 왜냐하면, 입력전압이 SCR의 Break Over 전압

$$ V_BR(F)

보다 낮기 때문이다(

$$ V_i ~< V_BR(F)

). 가변저항

$$ R_2

에 걸리는

$$ V_R_2

가 SCR의 Gate를 Trigger 할 수 있는 전압 (

$$ V_R_2 ~> 2V_r ~ CONG ~ 1.4V~

,

$$ V_r~

은 D와 SCR의 K-G간 pn 접합의 Cut-in 전압)이 될 때 SCR은 Turn-ON 되므로 부하

$$ R_L

에 전력을 공급한다. 그러므로, 가변 저항

$$ R_2

의 값에 따라

$$ V_R_2

의 크기가 달라지므로 SCR을 Trigger하는 위상을 제어할 수 있다.

그림 (a)는

$$ R_2~

의 저항값이 낮으므로 입력 전압이 거의

$$ V_P~

에 이를 때

$$ V_R_2 ~=~ 1.4V~

가 되어 SCR을 Trigger 시키므로 부하에는 그림과 같이

$$ pi over 2

구간만 전력이 공급된다.

그림 (b)는

$$ R_2~

가 그림 (a)보다 크므로 보다 낮은 입력전압에서

$$ V_R_2 ~ CONG ~ 1.4V~

에 이르기 때문에 그림과 같이 입력 전압의 낮은 구간에서 SCR이 Turn-ON 되어 그림 (a)보다 더 많은 전력을 공급할 수 있다.

그림 (c)는

$$ R_2~

가 최대치에 있으므로 거의 입력이 공급되는 순간에 SCR이 Turn-ON 되어 도통각이 거의 180°에 이르므로 최대 전력을 공급한다. 회로에 쓰인 다이오드 D는 입력신호의 부(-)의 주기에서 SCR의 Gate를 보호하는 기능을 한다.(두개의 다이오드가 역 전압을 견디므로 훨씬 더 안전하다.)

이상과 같이 SCR이 Trigger 위상을 제어하여 공급전압의 위상을 제어함으로써 전력을 제어하는 방식을 위상제어라고 한다.