NEC 법규/기타

전파정류기(full-wave rectifier) + 평활 커패시터(filter capacitor) 회로에 대하여? 화재 발생 이유?

NEC MASTER 2025. 7. 26. 17:59
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🔧 전파정류기 + 평활 커패시터 회로, 어디에 쓰일까?

✅ 1. AC → DC 변환이 필요한 모든 곳

  • 교류(AC)를 직류(DC)로 바꿔야 할 때 가장 기본적인 회로
  • 커패시터는 **리플(ripple)**을 줄여서 DC를 부드럽게 만듦

🏭 대표적인 실무 활용 사례

           분야                                    활용 예시                                                                        설명

 

💻 전자제품 노트북/휴대폰 충전기, TV, 모니터 내부 전원부 AC 전원을 받아 내부에서 DC로 변환함 (보통 스위칭 전원 앞단)
🔌 전원공급장치 산업용 DC 전원장치, DC 컨버터 앞단 고전류가 필요한 장비에 기본 전력 변환 단계
🏭 공장 자동화 PLC, 센서, 제어모듈 전원 공장에서는 대부분 AC 인입 → DC 변환 필요
⚙️ 모터 구동 DC 모터, 서보 모터, BLDC 구동 드라이버 내부에서 AC → DC 변환 필요
🔋 배터리 충전 충전기 회로 배터리는 DC로 충전되므로 필수
🚙 전기차/EV 온보드 충전기(OBC) 및 인버터 내부 차량 내 전력변환 회로에 기본 구조로 포함
🔬 의료기기 MRI, 초음파, CT 등 내부 전원회로 노이즈에 민감한 장비에 리플을 줄이기 위해 사용
 

⚡️ 실무에서의 특성 및 고려사항

                                     항목                                                                                                설명

 

⚠️ 충전 전류가 순간적으로 매우 큼 → 커패시터 충전 시 중성선 전류가 왜곡됨
🔁 고조파 발생 → 설계 시 고조파 필터 또는 PFC 회로 필요
🔧 커패시터 용량 선정 중요 너무 작으면 리플 큼, 너무 크면 돌입전류 과다
🧯 보호 회로 필요 서지전류 억제, 방전저항, 서미스터 등 고려
 

🧠 요약 정리

전파정류기 + 평활 커패시터 회로는 모든 AC → DC 변환의 출발점이며,
전자제품부터 산업용 장비까지 거의 모든 분야에서 쓰이는 기본 회로입니다.

 

🔥 전파 정류기 + 평활 커패시터 회로에서 화재가 나는 이유

1. 커패시터 과열 및 폭발

  • 원인:
    • 커패시터는 DC 전압을 평활화하기 위해 전류를 순간적으로 충전/방전합니다.
    • 정격 전압 이상의 서지 전압(예: 낙뢰, 스위칭 서지)이 가해지면 내부 전해액이 과열되며 가스가 발생.
    • 과도한 리플 전류 → 열화 및 내부 단락.
  • 결과:
    • 전해액 증발 → 내부 압력 상승 → 터지거나 불꽃 발생.

2. 다이오드(정류기) 과열

  • 원인:
    • 평활 커패시터가 크면 충전 시 **순간 돌입 전류(inrush current)**가 매우 큼 (수십~수백 A).
    • 이 돌입전류가 반복되면 다이오드가 열화 및 단락.
  • 결과:
    • 다이오드 과열 → 패키지 파손 또는 발화 위험.

3. 방열 부족

  • 원인:
    • 충전기 같은 소형 기기는 열 방출(방열 설계)이 부족할 수 있음.
    • 특히 **고출력 충전기(고전류)**는 다이오드 및 커패시터 발열이 크다.
  • 결과:
    • 주변 부품 온도가 높아져 PCB 변색, 절연 파괴, 발화 가능성.

4. EMI 필터 및 기타 보호 소자 문제

  • 원인:
    • 정류기 입력단의 **필터 커패시터(X, Y캡)**나 NTC 서미스터가 불량이면 과열.
    • 낙뢰나 과도 전압으로 보호소자가 소손될 때 불꽃 발생.

5. 제조 불량 / 품질 문제

  • 원인:
    • 저가 부품(특히 저품질 전해커패시터)이 오래 쓰이면 팽창, 누액이 발생.
    • 중국산 저가 전자제품에서 화재가 빈번한 이유 중 하나.

🧠 쉽게 요약

  1. 커패시터: 과전압, 열화, 리플 과다 → 폭발 가능.
  2. 다이오드: 돌입 전류로 과열 → 파손 시 불꽃.
  3. 방열 부족: 내부 온도 상승 → 절연 파괴/화재.
  4. 보호소자 불량: 서지·노이즈 대응 실패 → 화재 유발.

🔧 실무에서 화재 예방 대책

  • 품질 좋은 커패시터 사용 (온도등급 105℃ 이상, 저ESR)
  • NTC 서미스터 또는 저항으로 돌입전류 제한
  • 퓨즈·서지 흡수기(MOV) 추가
  • 충분한 방열 설계 및 PCB 레이아웃 최적화
  • 안전 규격 인증(UL, CE) 제품 사용
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