환류다이오드(Free Wheeling Diode)란?

환류다이오드(Free Wheeling Diode)

인덕터 충전전류로 인한 기기의 손상을 방지하기 위해 부하와 병렬로 연결된 다이오드를 이야기 한다.

스위치가 ON되어 일정시간동안 도통되면 부하를 통해 흐르는 전류는  일정 값에 흐르게 되고 유도성부하(인덕터)에 저장되게 된다. 이때, 스위치를 개방하게 되면 인덕터에 저장된 전류가 방출되어야 하는데 회로 개방시 스위치 부분의 스파크가 나타나게 된다. 이때 환류다이오드가 부하와 병렬로 존재하고 있으면 축적된 전류를 방출해 주는 길 역할을 하게 된다.

스위치가 On 되어 전류 I 가 흐르고 있을 때 인덕턴스에 에너지가 저장된다.

스위치가 Off 되면 인덕터에는 파라데이의 전자유도법칙에 의해 전압이 유기된다. 여기서 dt가 매우 짧은 시간이기 때문에 매우 큰 역방향의 기전력이 발생되어 인덕턴스 전압이 반전된다.

이때 생기는 임펄스 전압이 매우 큰 값을 나타내기 때문에 스위치 접점에 스파크가 발생되어 손상을 일으킬 수 있다. 이때 생기는 임펄스 전압은 전원전압의 최대 수천배까지 높은 값을 가지기 때문에 회로를 손상시키거나 노이즈를 발생시킨다.

이러한 임펄스 전압에 의한 스위치의 손상을 막기 위해 환류다이오드(Free Wheeling Diode)를 설치하여 Loop를 형성해준다.

인덕터와 병렬로 (전원에 대해서 역방향으로) 다이오드를 접속하면 역기전력에 의해 발생하는 전압에 의해서 흐르는 전류는 스위치로 흐르지 않고 이 다이오드를 통해 인덕터에 환류되어 인덕터의 내부저항에서 에너지가 소비되어 버릴 것이므로 스위치에서의 스파크나 노이즈가 발생하는 것을 방지해 줄 수 있다.

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참 고 자 료

환류다이오드(free_wheeling_diode).pdf