브리지 회로(bridge circuit)는 전류가 병렬 연결된 전기 전도체로 분리되고, 회로망이 둘러싼 도체에 재결합하는 전기 회로의 한 종류이다. 일반적으로 측정 목적으로 사용되며, 전원 장치 설계에도 활용된다.
개요
브리지 회로는 4개의 소자(주로 저항, 임피던스 소자)가 다이아몬드 형태 또는 사각형 형태로 연결된 구조를 가진다. 이 구조에서 두 개의 분기 경로(병렬 경로) 사이에 검출기(전류계, 검류계 등)나 부하가 연결되어, 분기점 사이의 전위차를 측정하거나 활용하는 방식으로 동작한다.
주요 유형
휘트스톤 브리지 (Wheatstone Bridge)
가장 대표적인 브리지 회로로, 4개의 저항으로 구성된다. 1833년 새뮤얼 헌터 크리스티(Samuel Hunter Christie)가 고안하였고, 1843년 찰스 휘트스톤(Charles Wheatstone)이 개선하여 널리 알려졌다. 미지의 저항 값을 정밀하게 측정하는 데 사용되며, 저항 온도계, 스트레인 게이지(변형률 측정 센서) 등의 센서 회로에 널리 응용된다. 브리지가 평형 상태에 도달하면 중앙 검류계에 전류가 흐르지 않게 되며, 이때 알려진 세 개의 저항 값을 통해 미지 저항 값을 계산할 수 있다.
브리지 정류 회로 (Bridge Rectifier)
4개의 다이오드를 브리지 형태로 연결하여 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는 전파 정류 회로이다. 센터탭 변압기 없이 전파 정류가 가능하여 전자제품의 전원부에서 가장 널리 사용되는 정류 방식이다.
H 브리지 (H-Bridge)
4개의 스위칭 소자(트랜지스터 등)가 'H'자 형태로 구성된 회로로, 모터 컨트롤러에서 모터의 회전 방향을 제어하는 데 사용된다.
기타 교류 브리지 회로
위상 변이 측정이나 임피던스 측정을 위해 다양한 교류 브리지 회로가 사용된다. 대표적으로 빈 브리지(Wien bridge), 셰링 브리지(Schering bridge), 헤이 브리지(Hay bridge), 오언 브리지(Owen bridge), 맥스웰 브리지(Maxwell bridge) 등이 있으며, 각각 커패시턴스, 인덕턴스, 주파수 등의 측정에 활용된다.
활용 분야
- 측정 및 계측: 저항, 커패시턴스, 인덕턴스 등 전기적 물리량의 정밀 측정
- 센서 응용: 스트레인 게이지, 압력 센서, 온도 센서, 자기장 센서 등에서 미세한 저항 변화 감지
- 전원 장치: 교류를 직류로 변환하는 정류 회로
- 모터 제어: H 브리지 회로를 통한 DC 모터의 방향 및 속도 제어
원리
브리지 회로의 핵심 원리는 평형(balance) 상태에 있다. 두 분기 경로의 전압 강하가 같아질 때 중앙에 연결된 검출기에 전류가 흐르지 않게 되며, 이 평형 조건을 이용하여 미지의 소자 값을 결정하거나 물리량의 변화를 전기적 신호로 변환한다.
