[전자회로 심화 4-13] 콘덴서 내압에 대한 고찰

안녕하세요.

Edward입니다.

 

이번 시간에는 콘덴서의 내압과 안전 기준에 대해서 얘기해보도록 하겠습니다.

---

시작하기에 앞서 사실 지금 말씀드리는 내용을 정확하게 이해하려면 콘덴서에 대한 정확한 기초 이해가 필요합니다.

그래서 먼저 콘덴서의 응용 첫 번째에 대해 알고 싶으시면 아래 링크를 참고해주시고, 더 깊게 이해하고 싶다면,

콘덴서에 대한 다른 링크도 참고해주세요 ^^ (더 많은 링크가 있지만 그중에서 추려낸 거예요 ^^)

[전자회로 심화 4-8] 콘덴서 응용과 평활 회로 1탄

[전자회로 심화 4-10] 콘덴서 응용과 필터 원리 1탄

[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 4-4] 모노 콘덴서 완벽 이해(동작 원리)

[전자회로 심화 4-5] 전해 콘덴서 완벽 이해 (원리와 사용법)

[전자회로 심화 4-12] 콘덴서 주파수와 온도 특성

 

 

콘덴서 내압이란!

모든 종류의 콘덴서에는 "내압"이 정해져 있습니다.

이 내압이라는 것은 내전압으로 "콘덴서가 버틸 수 있는 전압"이라는 의미예요.

보통 전해 콘덴서라면, 몸통에 47uF 16V라는 식으로 표시되어 있게 되는데, 여기서 16V가 내압에 해당돼요.

다른 말로 하면 "이 이상의 전압을 걸면 안 된다"는 의미가 될 수 있어요~

전자회로 식으로 정확하게 말하자면, "전극 사이에 걸리는 최대의 전압"이라고 합니다.

 

대부분의 콘덴서를 제작하는 회사에서는 제작한 콘덴서가 문제를 일으키면 안 되기 때문에 이 내압이라는 숫자에 어느 정도의 안전율이 포함되어 있어요.

예를 들면, 16V 콘덴서를 20V 시스템에 사용한다 해도 당장은 망가지지는 않아요.

20V 시스템에는 반드시 20V 이상의 콘덴서를 사용해야 합니다 ^^ 필수입니다.

사실 이런 "내압"은 일반적으로 "직류"에 맞춰져 있어요.

요즘 사용하는 전자회로의 대부분은 디지털 시스템(직류)이기 때문에 그러는데요.

만약 교류 AC220V 시스템에 콘덴서를 사용한다면, 일반적인 콘덴서를 사용해서는 안돼요.

교류에서 사용할 수 있는 콘덴서는 "AC220V, 0.1uF"이라는 식으로 확실하게 기재되어 있으니 알아보고 사용해야 돼요.

 

한 가지 무서운 얘기를 말씀드릴게요.

만약 300V짜리 콘덴서를 혹여나 400V 시스템에 적용을 한다면, 콘덴서가 폭발하는 경험을 하게 될 거예요..

콘덴서가 사실 굉장히 위험한 부품입니다.

특히나 전력시스템에 사용하는 콘덴서는 10000uF 등의 굉장히 고압을 저장할 수 있는 소자입니다.

이런 소자의 내압을 잘못 설정한다면 바로 화재로 이어질 수 있으니 각별하게 주의해야 돼요!!

 

 

콘덴서에 관해서 다른 얘기를 해보겠습니다.

아래 이미지의 회로를 보시면, 9V 시스템에 연결된 2가지의 콘덴서가 존재합니다.

a. 는 9V와 GND 사이에 부착한 콘덴서이며, 전위차는 9V입니다. 그런데 내압이 6.3V네요. 잘못된 설계죠.

b. 는 9V와 3V 사이에 부착한 콘덴서입니다. 전위차는 6V입니다. 내압이 6.3V면 아슬아슬하게 맞아서 문제가 없어요.

내압 설명

만약 저라면, 두 콘덴서의 내압을 모두 16V로 할 거예요.

가장 베스트 한 방법은 전위차의 1.5배를 하는 것인데요.

사실 콘덴서의 내압도 다양하면 좋겠지만, 일반적이지 않은 내압을 가지는 제품들은 고가에요.

그래서 6.3V, 10V, 16V 등 일반적으로 사용하고 수급량이 좋은 저가의 소자로 구매해서 사용해야 하죠 ^^

 

 

 

여기서 한 가지 궁금증!!

<a>는 당연히 내압을 높여야 하지만, <b>는 왜 내압을 높일까요??

<b>의 내압도 높이는 이유는, 혹시나 실수로 3V가 아닌 GND에 연결하게 된다면, 9V의 전위차가 나오기 때문에,

<b>도 안전하게 내압을 높여주는 것이 좋습니다.

내압은 어떻게 알 수 있을까요??

아래 표를 참고해주세요 ^^

종류	설명
세라믹	내압이 적혀있지 않음. Lead형 세라믹은 대부분 50V. SMT형태는 데이터시트를 반드시 참고.
전해	몸통에 적혀있음.
탄탈	작은 글자로 몸통에 적혀있음.
마일러	내압이 적혀 있지 않음. 따라서 주로 사용되는 제품 내압은 다음과 같음. 데이터 시트 반드시 참고 MKT(100V, 250V), 스티렌(100V).

 

한 가지 첨언!! (중요!!)

사실 콘덴서가 고장 나면 폭발하기도 하지만, 

겉보기에는 전혀 이상이 없는데 용량만 줄어들거나 전극이 쇼트되는 경우도 있습니다.

한 가지 팁을 드리자면 "콘덴서는 잘 망가지는 부품이라고 생각하면서 설계를 진행해야 합니다."

가장 주의할 점은 탄탈 콘덴서가 망가지는 거예요.

탄탈 콘덴서는 소형, 고성능, 고주파에 특성이 좋다는 장점이 있지만,

"파손하면 쇼트가 되어버리는 최대 결점"이 있습니다.

탄탈 이외의 제품은 대부분 전극이 벌어지는 오픈 방식으로 파손이 됩니다.