[전자회로 심화 4-9] 콘덴서 응용과 평활 회로 2탄

안녕하세요.

Edward입니다.

 

이번에는 콘덴서 응용과 평활 회로 1탄에 이어서 2탄을 진행해보겠습니다.

이전 내용이 궁금하시거나 순서대로 이해하길 원하시면 평활 회로 1탄 내용을 먼저 확인해주세요 ^^

[전자회로 심화 4-8] 콘덴서 응용과 평활 회로 1탄

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그리고 기타 다른 내용이 궁금하시다면! 아래 링크 클릭!! 해주세요 ^^

이 내용은 전자회로 입문을 위해 필요한 지식을 공유하기 위해 제작된 포스팅입니다.

[전자회로 입문 4] 콘덴서와 원리 완벽 이해

[전자회로 심화 4-1] 콘덴서 저항 완벽 이해

[전자회로 심화 4-2] 콘덴서의 용도와 종류 완벽 이해

[전자회로 심화 4-3] 세라믹 콘덴서 완벽 이해

[전자회로 심화 4-4] 모노 콘덴서 완벽 이해(동작 원리)

[전자회로 심화 4-5] 전해 콘덴서 완벽 이해 (원리와 사용법)

[전자회로 심화 4-6] XY 마일러 콘덴서 완벽 이해 (원리와 사용법)

[전자회로 심화 4-7] 탄탈 콘덴서 완벽 이해 (원리와 사용법)

[전자회로 심화 4-10] 콘덴서 응용과 필터 원리 1탄

 

 

콘덴서 응용 동작 설명

 

평활 회로 동작

 

1탄에서 보여드렸던 평활회로를 다시 보면서 동작에 관해서 좀 더 자세하게 설명하겠습니다.

여기서 콘덴서의 동작은 "충전과 방전을 반복하면서 전압의 변동을 줄이고 있는 것이 핵심 포인트"입니다.

트랜스포머를 거친 교류 신호가 다이오드를 통과하면 +전압만 들어오면서 콘덴서는 최대한으로 "충전" 됩니다.

그리고 교류 신호가 -전압 구간으로 변하면서, 전압이 떨어지면 콘덴서는 "방전"을 시작해서 그림 <반파 정류 회로 출력> 과 같이 "방전이 서서히" 됩니다.

즉, 콘덴서에 충전되었던 에너지가 방전을 시작하면서 에너지를 방출하게 됩니다.

그리고 다시 전압 커브가 +전압으로 변화하면서, 전압이 올라가면 "충전"됩니다.

즉, 방금 설명드린 "방전"시에 전압이 서서히 떨어지는 효과 때문에, 교류보단 직류에 가까운 파형을 출력하게 됩니다.

다만, 아직 교류가 남아있기 때문에 직류 + 교류 = 맥류라고 칭합니다.

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그래서 엄밀히 말하면 직류보단 교류에 속한다고 볼 수 있어요. 왜냐하면 전압이 주기적으로 변화하고 있으니깐요.

하지만 "콘덴서의 용량을 더 크게 한다면 콘덴서가 방전할 때 전압의 저하가 더 줄어들어서 더 직류 가까워져요." 

이렇게 콘덴서의 용량을 조정해서 맞춘다면, "직류"라고 보아도 문제가 없는 경우가 될 수 있어요.

다른 방향으로 말씀드리면, 이런 직류에 섞인 교류 "성분"을 리플이라고도 말하는데요.

이러한 리플이라는 건 적으면 적을수록 좋아요. 리플이 너무 많아지면 신호가 요동치거나 전원이 불안정하기 때문이죠.

그래서 "전원부 출력단에서 신호가 직류보단 교류에 가깝게 출력하고 있다면 꼭 콘덴서를 체크해야 해요."

 

 

정리해서 말씀드릴게요.

교류 신호를 직류로 변환할 때 가장 핵심적인 소자가 "콘덴서"이며,

이러한 콘덴서를 사용할 때 방전 부분에서 전압이 저하되는 정도에 따라서 콘덴서의 용량이 결정되요.

용량이 큰 콘덴서는 전기를 많이 담을 수 있으므로 방전을 해도 전압이 그다지 줄어들지 않으며, 높은 전압을 유지할 수 있어요.

그래서 전압의 변동이 적고, 그러면 리플이 적어지게 되고, 깔끔한 직류 파형을 얻을 수 있게 된답니다.

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한 가지 중요한 점이 있어요. (진심 꿀팁!!!!)

당연히 아시겠지만 전원부의 목적은 "부하에 전원 공급이 목적"이에요.

이런 "부하"의 소비되는 전류량에 따라 전원부의 전압 변동(리플의 양)이 달라지게 되요.

이 말은 부하에서 소비되는 전류가 커지면 (반대로 전원부에서 빼내는 전류가 커지면) 콘덴서의 방전도 커져요.

콘덴서에 저장되어 있는 전기는 일정하기 때문에, 큰 전류를 내보내면 콘덴서 내부의 전압저하가 커지게 되요.

그래서 리플이 늘어나게되요. 그래서 이것을 막기 위해서 "더욱 더 큰 용량의 콘덴서를 사용해야 합니다."

그래서 보통 전원부에 사용되는 콘덴서는 몸체가 크거나, 용량이 큰 이유에요!

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콘덴서의 용량은??

1. 출력 전류 100mA기준이라면, 1000uF을 사용하면 좋겠지만, 요새는 전원부 IC가 많이 좋아져서, 10uF, 47uF, 100uF를 사용하면 됩니다.
2. 출력 전류 300mA기준이라면,  330uF, 470uF 정도 사용하시면 됩니다.

혹여나 콘덴서의 용량 계산법에 대해서 궁금하시다면, 아래 링크 참고해주세요 ^^

콘덴서 용량 값 단위별 정리표

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한 가지 첨언

위에 설명한 "반파 정류"회로는 가장 심플한 회로입니다.

공부를 위해서 반파 정류 회로를 예로 들었지만,

사실 "양파 정류"가 주로 많이 사용되구요. 리플을 줄이기 위해 "안정화 회로"를 추가하는 것이 보통이에요.

그리고 큰 전류를 필요로 하는 제품에서는 "스위칭 방식"의 전원이 주로 사용되요.

 대부분의 디지털 회로에 사용되는 SMPS, DCDC 컨버터 등이 대표적인 예 입니다~

 

이상입니다 ^^