안녕하세요.
Edward입니다.
이번 시간에는 완충용 콘덴서로 많이 사용되는 "전해 콘덴서"에 대해 알아보는 시간입니다.
이전 내용이 궁금하시다면! 아래 링크 클릭!! 해주세요 ^^
이 내용은 전자회로 입문을 위해 필요한 지식을 공유하기 위해 제작된 포스팅입니다.
[전자회로 심화 4-2] 콘덴서의 용도와 종류 완벽 이해
[전자회로 심화 4-4] 모노 콘덴서 완벽 이해(동작 원리)
전해 콘덴서란?!
전해 축전기는 축전기의 일종으로, + 극성을 갖는 양극과, - 극성을 갖는 음극으로 이루어진다. 양극은 Anodization을 통해 산화층을 절연한 금속으로 구성되어 있으며, 전해 축전기의 유전체 역할을 하며, 음극은 산화층의 표면을 덮는 전해이다. 매우 얇은 유전 산화층과 넓은 양극 표면적으로, 전해 축전기는 세라믹 축전기나 필름 축전기 대비 훨씬 높은 Capacitance-voltage product를 나타낸다. 전해 축전기의 큰 정전 용량으로 인해, 수 MHz의 저주파 신호를 통과시키거나 많은 에너지를 저장하기에 적합하여, 전원 공급기에서 잡음을 제거하 거고 증폭기에서 AC Coupling을 하거나 에너지를 저장하는 용도로 많이 쓴다.
일반적인 전해 축전기는 비대칭 구조로 극성이 있으며, 음극보다 양극의 전압이 항상 높아야 한다. 제품 Spec 보다 높은 전압이나 Ripple 전류가 인가되거나 역전압이 인가되면 유전층이 파괴될 수 있다. 이런 상황에서 전해 축전기는 소리를 내면서 터져버리거나 불이날 수 있다.
극성이 없는 양방향 전해 축전기는 두 개의 양극이 연결돼 있는 특수한 구조를 갖는다.
-출처 위키백과
전해 콘덴서를 보통 "알루미늄 콘덴서"라고도 합니다.
전해 콘덴서는 산화알루미늄 + 알루미늄 + 전해액으로 구성되어 있습니다.
또한 이 소자는 "고주파 특성과 온도 안정성이 나쁘다는 단점"이 있지만,
"큰 용량의 콘덴서를 얻을 수 있다는 장점"이 있습니다.
따라서 굉장히 큰 대형 콘덴서는 대부분 전해콘덴서입니다.
이런 전해 콘덴서는 "극성이 있는 소자"가 있고, "극성이 없는 소자"가 있습니다.
극성이 없는 소자를 보통 "무극성 소자"라고 표현하고, "Bi-Pole, Non-Pole" 이라고도 합니다.
이전에 제가 설명했던 내용을 참고해보면 전해 콘덴서를 다음과 같이 표현했습니다.
1. 정류용/커플링용/완충용으로 사용한다.
2. 85도(실내용), 105도(실외용)로 구분.
3. 사용 내압 주의해야 함. (양단 인가전압의 1.5배 이상으로 선정해야 함)
해당 콘덴서 설명은 "극성이 있는" 콘덴서이며,
무극성 콘덴서는 "신호 전달용"으로 주로 사용합니다.
1. 정류용 / 커플링용 / 완충용
- 정류용은 보통 AC220V 전원을 DC(직류)신호로 변환할 때 평활 목적으로 사용합니다.
- 커플링용은 트랜지스터의 입력을 AC만 받기위해 사용합니다.
- 완충용은 "충전"전용으로 IC에 부족한 전류를 보충해주기 위해 사용합니다. (전류를 많이 소비하는 회로)
2. 85도(실내용), 105도(실외용)로 구분
- 대부분의 사람들이 알고 있는 것이 70도가 실내용이며, 85도가 실외용으로 알고 있습니다.
- 제가 알기론 이는 가정용 스펙으로 알고 있고, 전장(자동차, 선박 등)에서 사용되는 소자들은 105도까지 동작해야 합니다.
3. 사용 내압 주의해야 함. (양단 인가전압의 1.5배 이상으로 선정해야 함)
- 전해콘덴서의 내부에 채워지는 유전체의 역할로 "전해액"이라는 것을 사용합니다.
- 전해액을 사용하는 이유는 효율을 더 좋게 하기 위함입니다.
- 근데 문제는 전해 콘덴서를 처음 제품 생산을 하면 전해액이 100%으로 채워진 상태로 출시됩니다.
- 하지만 2년~3년이 지나면 전해액이 70%로 감소합니다.
- 자연스럽게 새어나가는 경우도 있고, "충전", "방전"을 반복하거나, 온도에 의해서 수명이 닳기 때문입니다.
- 이런 70% 감소하는 문제로 인해 전해 콘덴서를 설계할 때는 내압을 1.5배 해서 사용해야 합니다.
- ex) 5V 아두이노 시스템에 전해콘덴서를 사용한다면? 5V * 1.5배 = 7.5V 내압의 전해콘덴서를 사용해야 함.
정말 전해콘덴서에 대해서는 무궁무진하게 많은 곳에서 사용되고 있습니다.
이런 정류/커플링/완충 3가지만 해도 정말 다양한 분야에서 응용되고 있습니다.
이런 전해 콘덴서에는 아래와 같이 생겼는데, 보시면 용량과 내압이 적혀있습니다.
이런 내압과 용량을 이용해서 콘덴서에 실제 축적되는 용량을 알 수 있습니다. (공식)
Q = C * V
Q = 전하(전기량) [C]
C = 정전용량 [F]
V = 전압[V]
25V * 22uF(0.000022) = 550uC (0.00055)
이상 전해 콘덴서의 설명이었습니다.
실제 나중 응용편에서 전해콘덴서 및 기타 다른 제품들에 대한 응용에 대해서 공유해보겠습니다.
- 참고문헌
'전자공학 > 전자회로' 카테고리의 다른 글
| [전자회로 심화 4-7] 탄탈 콘덴서 완벽 이해 (원리와 사용법) (2) | 2019.11.13 |
|---|---|
| [전자회로 심화 4-6] XY 마일러 콘덴서 완벽 이해 (원리와 사용법) (0) | 2019.11.12 |
| [전자회로 심화 4-3] 세라믹 콘덴서 완벽 이해 (4) | 2019.11.07 |
| [전자회로 심화 4-1] 콘덴서 저항과 용량성 리액턴스 (4) | 2019.11.05 |
| [전자회로 입문 4] 콘덴서 원리 완벽 이해 (14) | 2019.11.04 |
