BONONOO

안녕하세요 하드웨어 개발자 보노노 입니다.

오늘은 회로 보호 소자인 바리스터에 대해 설명 드리겠습니다.

AC전원에서는 퓨즈로 과전압 보호를 하고, DC 전원에서는 바리스터로 과전압 보호를 하므로 숙지하시기 바랍니다.

바리스터란?

- Variable Resistor 의 약어.

- 정격 전압내에선 500MΩ 이상의 절연 저항이 유지되나 과전압 발생 시 수 mΩ 이하의 도체로 저항값이 급격히 감소하는 소자 (220V 사용하는 제품에 380V 인가시 회로 차단이 가능한게 아니라, 낙뢰등 과전압이 순간적으로 들어올때 쇼트되어 터짐으로써 2차측 회로를 보호하는 역할)

특징

- 인가 전압에 따라 저항이 변하여 비직선적인 전압-전류 특성을 나타냄.

- 신호선과 접지를 연결해 놓으면 정격 전압내에선 부도체와 같이 주변 회로에 영향을 주지 않다가, 과전압 발생 시 낮은 임피던스로 인해 전류가 varistor를 통하여 접지로 빠져 나가도록 함으로써 회로를 보호함.

- 바리스터는 보호하고자 하는 부품이나 회로에 병렬로 연결하여 과도전압이 증가하면 낮은 저항 회로를 형성하여 과도전압이 더 이상 상승하는 것을 막아줌.

- 바리스터는 동작전압 이하에서는 저항이 매우 높아 절연체로 작용하기 때문에 전류가 거의 흐르지 않고 동작 전압 이상에서 저항이 급격히 낮아져 전류를 흐르게 하는 특성이 있음. 이러한 특성에 기인하여 V-I Curve는 비직선적인 형태로 나타나며 폭 넓은 범위에서의 특성을 보여주기 위하여 통상적으로 Log-Log scale의 그래프를 사용하여 표현한다.

- 바리스터는 Surge Energy에 반복해서 노출되게 되면 저항이 높은 결정립계 부분 중 취약한 부분이 차츰 파괴되어 성능이 떨어지게 되는데 바리스터 전압(V1mA)이 초기치에 대하여 ±10% 이상 변화하였을 경우 수명이 다한 것으로 본다. 수명이 다한 바리스터를 계속해서 사용하여 바리스터 전압이 입력 전압의 최고치까지 저하하면, 누설 전류 증가로 인한 발열이 발생하는데 이를 바리스터 전압이 입력전압의 최고치까지 저하하면 누설전류 증가로 인한 발열이 발생하는데 이는 바리스터 전압을 가속적으로 저하시켜 결국 바리스터의 단락이 발생하는 원인이 된다. 또한 바리스터에 규정치 보다 높은 전압을 인가하게 되면 마찬가지로 누설전류가 증가하게 되고 바리스터의 단락이 발생할 수 있다.

출처:

안녕하세요 하드웨어 개발자 보노노 입니다.

오늘은 부품 발주 시 주의사항을 말씀드리겠습니다.

참고하시기 바랍니다~!

부품 구매를 하다보면 같은 부품이더라도 업체별 특징이 조금씩 다른 경우가 많습니다.

​

예를들어 MAX232를 확인해 보겠습니다.

왼쪽 - MAXIM사

오른쪽 - TI 사의 APPLICATION INFORMATION 입니다.

​

사진으로만 봐도 CAPACITOR 값이 다르죠? 즉 업체별 부품 특징이 다르다는 얘기 입니다.

​

같은 부품 명이라도 업체별 특징은 조금씩 다를 수 있습니다. 결국 부품업체에 주문을 MAX232/TYPE 만 말해선 안되는 것이죠.

​

이를 방지하기 위해 각각 데이터 시트에 ORDERING NUMBER가 있습니다.

왼쪽 - MAXIM사

오른쪽 - TI 사 ORDERING INFORMATION 입니다.

​

원하는 부품과 TYPE를 확인하면 됩니다. 그냥 MAX232가 아닌 MAX232DW, MAX232NSR등 뒤에 알파벳들이 따라옵니다. 원하는 부품을 구매할 경우 MAX232DW 이런식으로 ORDERABLE PART NUMBER를 정확히 적어준다면 "확실하게" 원하는 부품을 구매 가능 할 것 입니다.

​

유익한 글이 되었으면 좋겠습니다.

​

감사합니다.

​

안녕하세요 하드웨어 개발자 보노노 입니다.

오늘은 저항편에 이어 콘덴서를 알아보도록 하겠습니다. 저항과 같이 회로에 가장 많이 쓰입니다. 특성 및 종류를 꼭 알아두시기 바랍니다.

콘덴서의 사용 용도

1. 높은 주파수일수록 적은 저항이 필요할 때

2. 전류의 위상을 빠르게 하고자 할 때

3. L 성분을 제거하고자 할 때

4. AC만을 얻고자 할 때(또는 DC만을 얻고자 할 때)

5. 특정한 주파수를 선택하고자 할 때

6. 순간적으로 진동하는 세력을 없애고자 할 때

7. 잡음을 제거하고자 할 때

8. 적당한 시정수를 얻고자 할 때

9. 주파수 특성을 개선하고자 할 때(음질 개선)

10.전기를 담아두고자 할 때

​

콘덴서의 기능

- 전기를 저장하거나 방출하는 축전기로서 많이 사용된다.

- 교류는 흐르지만 직류는 통하지 않는다.

​

많은걸 알진 못하지만 R-C, L-C 등 C는 많이 사용되므로 제일 공부해야 하는 부분인 듯 싶다.

내가 정확히 아는 부분은 10번으로만 쓰인다는것이다. IC 데이터시트의 어플리케이션을 봐도 C는 곳곳에 사용된다. ON/OFF 동작하는 제품의 C는 전압 안정화로 많이 쓰인다. (캐패시터는 동작이 0V ~ 동작전압이 반복되면서 문제가 됨을 방지해준다)

추후 하나씩 알게된다면 추가적으로 글을 작성할 예정이다.

​

​

콘덴서의 종류

(1) 전해 콘덴서

- 케이콘 이라고도 부른다. 이 콘덴서는 유전체로 얇은 산화막을 사용하고, 전극을 얇게 할 수 있어 콘덴서의 체적에 비해 큰 용량을 얻을 수 있다. 특징은 극성이 있다는 점이다. 또 허용전압, 용량도 표시하고 있다. 극성을 잘못 접속하거나, 전압이 너무 높으면 콘덴서가 파열되고 만다. 이 콘덴서는 1uF부터 수천uF, 수만UuF 까지의 비교적 큰 용량이 있으며, 주로 전원의 평활회로, 저주파 바이패스 등의 용도에 사용된다. 전해 콘덴서의 전극은 -의 기호를 전극에 표시하고 있다.

(2) 슈퍼 콘덴서

- 대용량, 초대용량 콘덴서 이다. 전원회로 등에 사용할 경우 충전이 안되어 있을 때에는 전류가 계속 유입하므로 정류기(다이오드) 등이 과전류로 인해 파괴될 수 있기 때문에 각별한 주의가 필요하다. 통상적인 전원회로의 평활 콘덴서는 1000uF 정도로 순간적으로 충전되지만, 대용량 콘덴서를 사용하면 충전이 완료되기까지 회로가 쇼트되어 있는 것과 같으므로 보호회로를 설치하지 않으면 위험하다.

(3) 탄탈 콘덴서

- 전극에 탄탈륨이라는 재료를 사용하고 있는 전해 콘덴서이다. 온도 특성, 주파수 특성 모두 전해 콘덴서보다 우수하다. 이 콘덴서도 극성이 있으며, 전해 콘덴서와 달리 +의 기호로 전극을 표시하고 있다.

​

(4) 스티롤 콘덴서

- 전극간의 유전체로 폴리스티렌 필름을 사용한다. 이 콘덴서는 필름을 감은 구조이므로 인덕턴스 성분이 크다. 고주파에서는 사용할 수 없으며, 수백kHz 이하의 필터회로나 타이밍 회로 등에 흔히 사용된다.

​

(5) 세라믹 콘덴서

- 이 세라믹 콘덴서는 인덕턴스가 적어 고주파 특성이 양호하다는 특징을 가지고 있어, 고주파의 바이패스 회로에 많이 사용된다. 세라믹은 강유전체의 물질로 아날로그 신호계 회로에 사용하면 신호에 일그러짐이 나옴으로 이와 같은 회로에는 사용할 수 없다.

​

(6) 적측 세라믹 콘덴서

- 이 콘덴서는 주파수 특성이 양호하고, 소형이라는 점 때문에 디지털회로에 바이패스용으로 많이 사용된다. 온도 특성도 양호하므로 온도 변화를 꺼려하는 회로에도 사용된다.

​

(7) 폴리에스테르 필름 콘덴서 (마일러 콘덴서)

- 얇은 폴리에스테르 필름을 양측에서 금속으로 삽입하여, 원통형으로 감은 것이다. 저가격으로 사용하기 쉽지만, 높은 정밀도는 기대할 수 없다. 오차는 대략 ±5%에서 ±10%정도이다. 전극의 극성은 없다.

​

(8) 폴리프로필렌 콘덴서

- 마일러 콘덴서보다 높은 정밀도가 요구되는 경우 사용한다. 유전체 재료는 폴리프로필렌 필름을 사용하며, 100kHz 이하의 주파수에서 사용하면 거의 용량의 변화가 없다.

​

(9) 마이카 콘덴서

- 작고 안전성이 우수하며, 주파수 특성도 양호하기 때문에, 고주파에서의 공진회로나 필터회로 등에 사용된다. 그리고 절연내압도 우수하여 고압회로에도 사용된다. 예전에는 진공관식 무선 송신기 등에는 흔히 사용되었었다.

​

(10) 가변 콘덴서

C1

- 콘덴서 / 소형 동조 회로용으로 사용

C2

- 바이패스 콘덴서 / 고주파 바이패스용 단위는 uF

C3

- 전해 콘덴서 / 저주파 바이패스나 평활 용으로 극성과 내전압에 주의

​

(나의 경우 C2와 C3만 사용한다.)

캐패시터 읽는 방법

- 칩저항 읽는 방법과 큰 차이는 없다. 하지만 단위를 생각해야한다.

위의 내용은 참고만하고 더 쉽게 이해하기 위해 예를 몇가지 들어서 설명하겠다.

​

예시 1. 적층 세라믹 캐패시터

104 라고 적혀있습니다 -> 10 x 10^4 = 100000pF 입니다.

기본 단위는 pF 입니다. 즉 100000pF = 100nF = 0.1uF 이 됩니다.

0이 많을수록 읽기 불편하기 때문에 nF 또는 uF로 많이 바꿔서 읽습니다.

예시 2. 탄탈 캐패시터

226C 라고 적혀있습니다.

위의 방법으로 22 x 10^6 = 22000000pF 가 됩니다. (동일하게 기본 단위는 pF 입니다.)

즉 22000000pF = 22000nF = 22uF가 됩니다.

0이 가장 적은 22uF로 쓰면 읽기 더 쉽겠네요.

(참고로 C는 오차율을 말합니다.)

​

예시 3. 전해 캐패시터

캐패시터 몸통에 단위까지 모두 적혀있습니다.

보이는 바와 같이 용량은 10uF, 내압은 160V가 되겠습니다.

(내압의 경우 전압의 2~3배 높게 사용됩니다.)

​

예시 4. 칩 캐패시터

칩캐패시터의 경우 저항과 다르게 외관에 써있지 않고 암호화 되어 있으므로 파악이 불가합니다.

이러한 부분은 즉 캐패시터 관리를 잘해야 된다는 말입니다.

​

위의 예시들과 같이 다양한 캐패시터가 있지만 단위를 잘 파악한다면 저항과 다를바없이 읽기 어렵지 않을것 입니다.

​

직렬, 병렬에서의 콘덴서

저항의 직렬 = 콘덴서의 병렬

저항의 병렬 = 콘덴서의 직렬

이렇게 이해하면 쉽습니다.

​

직렬 저항 및 콘덴서 계산

저항이 직렬 계산 => 5k + 1k = 6k

콘덴서의 직렬 계산 => (100uF * 200uF) / (100uF + 200uF) = 200uF/3 = 66.666uF

​

병렬 저항 및 콘덴서 계산

위 사진 좌측 저항이 병렬 계산 => (5k * 1k)/(5k + 1k) = 833.333옴

아래의 콘덴서의 병렬 계산 -> 100uF + 200uF = 300uF

​

​

​

참고 문헌 :

1. 전기전자기초교재