선풍기나 에어컨 실외기 안을 열어보면 알루미늄 캔처럼 생긴 통통한 부품이 하나 붙어 있는데, 이게 없으면 모터는 아예 돌지 않습니다. 11편까지 신호와 공진을 다루는 콘덴서를 봤다면, 이번 12편은 단상 AC모터를 실제로 돌아가게 만드는 모터용 콘덴서입니다. 위상차를 만드는 원리부터, 기동 콘덴서와 운전 콘덴서의 차이, CBB60·61·65의 의미까지 실무 기준으로 정리해보겠습니다. [AC모터용 콘덴서] AC모터에서 콘덴서의 핵심 역할 단상 유도전동기는 원래 그대로 두면 스스로 돌아가지 못합니다. 전원을 넣어도 고정자 자계가 한 방향으로만 커졌다 작아졌다 할 뿐, 회전하는 자계(회전자계)가 만들어지지 않기 때문입니다. 여기서 콘덴서의 핵심 역할이 나옵니다. 콘덴서는 보조권선에 흐르는 전류의 위상을 주권선 전류보다 앞서게 만들어서, 두 권선의 자계가 시간차를 두고 번갈아 커지도록 만듭니다. 이 시간차가 회전하는 자계, 즉 회전자계를 만들어내고, 이 회전자계가 로터를 밀어서 모터를 기동시킵니다. 핵심 요약 콘덴서는 보조권선 전류의 위상을 앞세워 회전자계를 만들어내며, 이 회전자계가 단상 모터를 기동·회전시킵니다. 콘덴서는 왜 위상차를 만드는가 콘덴서에 흐르는 전류는 전압보다 위상이 90도 앞섭니다. 이 성질을 이용해서 보조권선에 콘덴서를 직렬로 넣으면, 보조권선 전류의 위상이 주권선 전류보다 앞서게 됩니다(출처: e-다산넷, 콘덴서 기동형 단상 유도전동기 ). 이상적으로는 두 전류의 위상차가 90도가 될 때 가장 효과적인 회전자계가 만들어지는데, 실제로는 권선의 저항과 인덕턴스 때문에 정확히 90도를 맞추기는 어렵고, 콘덴서 용량을 조정해서 이 위상차를 최대한 90도에 가깝게 맞추는 게 설계의 핵심입니다. 핵심 요약 콘덴서 전류가 전압보다 90도 앞서는 성질을 이용해 보조권선 전류의 위상을 주권선보다 앞세우는 것이 위상차의 원리입니다. 모터용 콘덴서의 두 종류 ...

무선 충전기든 RF 안테나든, 특정 주파수에서만 유독 힘을 발휘하는 회로에는 예외 없이 공진용 콘덴서가 들어갑니다. 10편까지 전압 억제와 스위칭 보호를 다뤘다면, 이번 11편은 인덕터와 짝을 이뤄 특정 주파수를 만들어내는 공진용 콘덴서입니다. 직렬 공진과 병렬 공진이 뭐가 다른지부터, RF 회로와 SMPS에서 공진 콘덴서가 어떤 역할을 하는지까지 정리해보겠습니다. 공진이란 무엇인가 [공진Resonance) 이란?] 공진(Resonance)은 회로에 특정 주파수의 신호를 넣었을 때, 그 주파수에서 에너지가 유난히 크게 축적되거나 임피던스가 극단적으로 변하는 현상을 말합니다. 그네를 밀 때 딱 맞는 타이밍에 밀어야 진폭이 점점 커지는 것과 같은 원리가 전기 회로에도 그대로 적용됩니다. 전기 회로에서 이 현상은 인덕터(L)와 콘덴서(C)가 함께 있을 때 나타납니다. 인덕터는 전류 변화를 방해하려 하고 콘덴서는 전압 변화를 방해하려 하는데, 특정 주파수에서 이 둘의 리액턴스가 서로 정확히 상쇄되면서 회로 전체가 순수 저항성으로 동작하는 상태, 이게 바로 공진입니다. 핵심 요약 공진은 인덕터와 콘덴서의 리액턴스가 특정 주파수에서 정확히 상쇄돼, 회로가 순수 저항성으로 동작하는 현상입니다. 직렬 공진 이해하기 인덕터와 콘덴서가 직렬로 연결된 회로에서는, 특정 주파수(공진주파수)에서 두 리액턴스가 서로 상쇄되면서 전체 임피던스가 최소가 됩니다. 임피던스가 최소라는 건 같은 전압에서 전류가 최대로 흐른다는 뜻입니다(출처: ktword, RLC 공진회로 ). 저는 직렬 공진 회로를 "공진주파수에서 문이 활짝 열리는 회로"라고 설명합니다. 그 주파수의 신호만 저항 없이 술술 통과시키고, 다른 주파수는 상대적으로 잘 통과시키지 못하기 때문입니다. 핵심 요약 직렬 공진에서는 공진주파수에서 임피던스가 최소가 되어, 그 주파수의 신호가 가장 잘 통과합니다. 병...

릴레이 접점이 열리는 순간 파란 스파크가 튀는 걸 본 적 있으실 겁니다. 이 스파크와 그 뒤에 남는 전압 진동이 바로 스너버 콘덴서가 잡아야 할 대상입니다. 9편까지 노이즈와 신호를 다루는 콘덴서를 봤다면, 이번 10편은 스위칭 소자가 켜지고 꺼지는 순간의 전압 충격을 억제하는 스너버 콘덴서입니다. 기생 인덕턴스와 공진이라는 조금 낯선 개념부터, RC와 RCD 스너버의 차이까지 실무 기준으로 정리해보겠습니다. [릴레이 접점 보호용 스너버 회로] 스너버 콘덴서란 스너버(Snubber)는 영어로 "억제하다, 무디게 하다"라는 뜻의 단어에서 나온 이름입니다. 스너버 콘덴서는 저항이나 다이오드와 짝을 이뤄, 스위칭 소자나 접점이 켜지고 꺼지는 순간 발생하는 급격한 전압 변화를 완화시키는 역할을 하는 콘덴서입니다. 이름만 보면 특별한 콘덴서 종류 같지만, 8편의 타이밍 콘덴서처럼 스너버 역시 전용 부품이 따로 있는 게 아니라 "이런 목적으로 쓰인 콘덴서 회로"를 가리키는 이름입니다. 핵심 요약 스너버 콘덴서는 별도 부품 종류가 아니라, 저항·다이오드와 짝을 이뤄 스위칭 순간의 급격한 전압 변화를 완화하는 용도로 쓰인 콘덴서입니다. 핵심개념 기생 LC 공진 스너버를 이해하려면 먼저 기생 LC 공진(Parasitic LC Resonance)이라는 개념을 알아야 합니다. 실제 회로에는 배선, 리드, PCB 패턴마다 눈에 보이지 않는 기생 인덕턴스(Lp)와 기생 정전용량(Cp)이 존재하는데, 스위칭 소자가 갑자기 꺼지면 이 기생 성분들이 서로 에너지를 주고받으며 진동, 즉 공진을 일으킵니다(출처: DigiKey, 전원 스위치를 위한 RC 스너버 설계 ). 이 공진이 회로 전압 위에 얹혀서 뾰족한 전압 오버슈트와 그 뒤에 이어지는 링잉(Ringing, 진동하며 잦아드는 파형)으로 나타나는 겁니다. 스너버는 결국 이 기생 LC 공진을 억제해서 오버슈트와 링잉을 잠재우...

EMI 인증시험에서 특정 대역만 콕 집어서 규격을 살짝 넘기는 경우, 원인을 파고들어 보면 회로 설계보다 필터 콘덴서 하나인 경우가 의외로 많습니다. 8편까지 신호와 시간을 다루는 콘덴서를 봤다면, 이번 9편은 전자파 적합성(EMC) 시험과 직결되는 EMI 필터 콘덴서입니다. DC 전원단과 AC 라인에서 각각 어떤 콘덴서를 쓰는지, X캐패시터와 Y캐패시터는 뭐가 다른지까지 실무 기준으로 정리해보겠습니다. EMI 필터 콘덴서란 [EMI 필터 콘덴서 사용 예] EMI 필터 콘덴서는 전자파 장해(Electromagnetic Interference, EMI)를 일으키는 고주파 성분을 걸러내는 저역통과필터(Low-pass Filter)를 구성하는 콘덴서입니다. 콘덴서 단독으로 쓰이기도 하지만, 실무에서는 대부분 인덕터나 페라이트 비드와 함께 LC 저역통과필터를 구성해서 효과를 극대화합니다. 특히 콘덴서-인덕터-콘덴서 순서로 배치해서 그리스 문자 π(파이) 모양을 닮았다고 해서 이름 붙은 파이 필터(Pi Filter)는 EMI 대책 회로에서 가장 자주 보는 구성입니다. 저는 검사 장비 전원 입력단에 이 파이 필터를 넣을 때, 콘덴서 하나만 넣었을 때보다 감쇠량이 훨씬 커지는 걸 여러 번 확인했습니다. 핵심 요약 EMI 필터 콘덴서는 고주파 노이즈를 걸러내는 저역통과필터의 핵심 부품이며, 인덕터와 조합한 파이 필터 구조로 자주 쓰입니다. EMI 필터가 필요한 이유 디지털 회로와 스위칭 전원은 태생적으로 고주파 노이즈를 만들어냅니다. 이 노이즈가 전원 라인이나 케이블을 타고 밖으로 새어나가면 다른 전자기기의 오동작을 유발할 수 있고, 각국의 EMC(전자파 적합성) 규격을 만족하지 못해 제품 인증 자체를 받지 못합니다. 저는 예전에 검사 장비 신규 인증을 앞두고 EMI 사전 시험을 받았는데, 특정 주파수 대역에서만 규격을 살짝 초과하는 결과가 나온 적이 있습니다. 원인을 추적해보니 전원 입력단에 E...

방 안에 사람이 없으면 30초쯤 뒤에 자동으로 꺼지는 현관등, 그 "30초"를 만드는 부품이 바로 콘덴서입니다. 7편까지 신호를 전달하고 노이즈를 걸러내는 콘덴서를 다뤘다면, 이번 8편은 시간 그 자체를 만들어내는 타이밍 콘덴서입니다. 콘덴서가 어떻게 시간을 만들어내는지, 어떤 회로에 쓰이는지, 그리고 왜 아무 콘덴서나 이 자리에 쓰면 안 되는지까지 정리해보겠습니다. 타이밍 콘덴서란 (RC 시정수) [타이밍 콘덴서의 RC 시정수 공식] 타이밍 콘덴서는 저항과 짝을 이뤄 특정 시간 간격, 즉 지연 시간이나 주기를 만들어내는 데 쓰이는 콘덴서입니다. 별도로 정해진 부품 종류가 있는 게 아니라, RC 회로에서 시간을 만드는 역할로 쓰인 콘덴서를 그렇게 부릅니다. 이 회로의 핵심 공식이 RC 시정수(Time Constant, τ)입니다. τ = R × C로 계산하는데, 콘덴서가 최종 전압의 약 63.2%까지 충전되는 데 걸리는 시간을 의미합니다(출처: DigiKey, RC 시간 상수 계산기 설명 ). 저는 타이밍 회로를 설계할 때 항상 이 τ 값부터 계산해놓고, 실제로 원하는 지연시간이 몇 τ에 해당하는지 역산하는 순서로 작업합니다. 핵심 요약 타이밍 콘덴서는 저항과 함께 RC 시정수(τ=RC)를 만들어 지연시간이나 주기를 결정하는 용도로 쓰인 콘덴서입니다. 타이밍 콘덴서가 필요한 이유 디지털 회로는 기본적으로 "즉시" 반응하도록 설계되지만, 실제로는 일부러 시간을 지연시키거나 특정 주기를 만들어야 하는 상황이 자주 생깁니다. 예를 들어 전원이 켜지자마자 마이컴이 바로 동작하면 전압이 아직 불안정한 상태에서 오동작할 수 있는데, 이럴 때 "전원이 안정될 때까지 잠깐 기다렸다가 동작을 시작하라"는 지연 시간이 필요합니다. 저는 예전에 검사 지그의 릴레이 제어 회로에서 이 지연 시간을 얕보고 설계했다가, 전원 인가 직후 릴레이가 순간적으로 ...

디스플레이 인터페이스 회로도를 열어보면 DisplayPort 데이터 라인마다 어김없이 작은 콘덴서 하나가 직렬로 붙어 있습니다. 6편에서 바이패스 콘덴서를 다뤘다면, 이번 7편은 그 옆자리에서 완전히 다른 일을 하는 커플링 콘덴서입니다. DC는 막고 AC 신호만 통과시키는 이 단순해 보이는 부품이, 왜 오디오 회로부터 DisplayPort 같은 초고속 인터페이스까지 빠짐없이 들어가는지 실무 기준으로 풀어보겠습니다. [커플링 콘덴서 적용 사례(displayport interface)] 커플링 콘덴서란 커플링 콘덴서는 두 회로 단(Stage) 사이에 직렬로 들어가서, 직류(DC) 성분은 막고 교류(AC) 신호만 다음 단으로 전달하는 콘덴서입니다. "결합(Coupling)"이라는 이름처럼, 두 회로를 전기적으로 이어주면서도 각 단의 DC 동작점은 서로 간섭하지 않게 분리해주는 역할을 합니다. 6편에서 다룬 바이패스 콘덴서가 전원과 접지 사이에 병렬로 들어가는 것과 달리, 커플링 콘덴서는 신호 경로에 직렬로 들어간다는 점이 구조적으로 가장 큰 차이입니다. 핵심 요약 커플링 콘덴서는 신호 경로에 직렬로 들어가 DC는 차단하고 AC 신호만 다음 단으로 전달하는 콘덴서입니다. 커플링 콘덴서가 필요한 이유 증폭 회로에서 각 단(Stage)은 저마다 다른 DC 바이어스 전압에서 동작합니다. 만약 두 단을 직접 연결하면 앞단의 DC 전압이 뒷단의 바이어스 조건을 흐트러뜨려서 트랜지스터나 OP AMP가 원하는 동작점을 벗어나게 됩니다. 저는 신입 시절 오디오 프리앰프 실습 회로에서 커플링 콘덴서를 빼고 두 증폭단을 직접 연결했다가, 뒷단 트랜지스터가 포화 영역으로 밀려서 출력 파형이 완전히 찌그러지는 걸 본 적이 있습니다. 그때 커플링 콘덴서가 단순히 "신호를 전달하는" 부품이 아니라 "각 단의 DC 동작점을 지켜주는" 부품이라는 걸 몸으로 이해했습니다. ...

회로도에 IC 하나 그려놓고 전원핀 옆에 작은 콘덴서 하나 안 붙이면, 십중팔구 나중에 원인 모를 오동작으로 발목 잡힙니다. 5편까지 전해콘덴서, 탄탈콘덴서, MLCC라는 재질별 분류를 다뤘다면, 이번 6편부터는 용도별 분류로 넘어갑니다. 첫 주제는 가장 많이 쓰이면서도 정작 정확히 설명하기는 애매한 바이패스 콘덴서입니다. 왜 필요한지, 디커플링과는 뭐가 다른지, 왜 다들 MLCC를 쓰는지까지 실무 기준으로 정리해보겠습니다. 바이패스 콘덴서란 바이패스 콘덴서는 말 그대로 원치 않는 고주파 노이즈 성분을 접지로 "우회(Bypass)"시켜 흘려보내는 콘덴서입니다. 신호나 전원 라인에 섞여 있는 고주파 잡음이 뒷단 회로까지 넘어가지 않도록, 그 잡음이 다니기 쉬운 저임피던스 경로를 접지 쪽으로 미리 만들어주는 역할을 합니다. 이름만 보면 뭔가 특별한 콘덴서 종류처럼 들리지만, 사실 바이패스 콘덴서는 부품 자체가 따로 있는 게 아니라 "이런 용도로 쓰인 콘덴서"를 부르는 이름입니다. 실제로는 대부분 MLCC가 이 역할을 맡습니다. 핵심 요약 바이패스 콘덴서는 별도의 부품 종류가 아니라, 고주파 노이즈를 접지로 우회시키는 용도로 쓰인 콘덴서를 가리키는 이름입니다. 바이패스 콘덴서가 필요한 이유 디지털 IC는 클럭에 맞춰 내부 게이트가 스위칭할 때마다 순간적으로 큰 전류를 끌어 씁니다. 이 순간 전류가 전원 라인의 임피던스와 만나면 전압 스파이크나 고주파 노이즈로 나타나는데, 이 노이즈가 그대로 전원 라인을 타고 다른 IC나 아날로그 회로까지 퍼지면 오동작의 원인이 됩니다. 저는 예전에 검사 장비의 통신 IC 근처에 바이패스 콘덴서를 하나 빼먹고 조립했다가, 특정 동작 구간에서만 간헐적으로 통신 오류가 나는 걸 며칠 동안 잡지 못한 적이 있습니다. 오실로스코프로 전원 라인을 찍어보고 나서야 IC 스위칭 순간에 뾰족한 노이즈 스파이크가 섞여 있는 걸 발견했고,...

10uF라고 표시된 MLCC를 회로에 꽂아놓고 실측해보면 절반도 안 나오는 경우가 흔합니다. 이유를 모르고 당하면 필터 설계가 통째로 어긋납니다. 4편까지 전해콘덴서와 탄탈콘덴서를 다뤘다면, 이번 5편은 디지털 회로 어디에나 깔려 있는 MLCC입니다. 왜 용량이 표시값과 다르게 나오는지, X7R이니 C0G니 하는 코드는 뭘 의미하는지, 그리고 앞서 다룬 두 콘덴서와 비교하면 MLCC는 어떤 위치에 있는지 실무 기준으로 정리해보겠습니다. MLCC란 무엇인가 MLCC는 Multi-Layer Ceramic Capacitor의 약자로, 우리말로는 적층세라믹콘덴서라고 부릅니다. 이름 그대로 세라믹 유전체와 금속 전극을 여러 층 쌓아 올린 구조인데, 이 "적층"이 MLCC 성격을 결정하는 핵심 키워드입니다. 극성이 없고, 전해콘덴서나 탄탈콘덴서와 달리 액체나 고체 전해질도 쓰지 않습니다. 순수하게 세라믹 유전체만으로 정전용량을 만들어내는 구조라서, 1편에서 설명한 콘덴서의 가장 기본적인 원리, 즉 유전체를 사이에 둔 두 전극이라는 형태에 가장 가깝습니다. 저는 후배들한테 MLCC를 설명할 때 "콘덴서 교과서 그림을 그대로 부품으로 만든 게 MLCC"라고 표현합니다. 핵심 요약 MLCC는 세라믹 유전체와 전극을 적층한 무극성 콘덴서로, 전해질 없이 순수 유전체 구조만으로 동작합니다. 적층세라믹 구조 뜯어보기 MLCC 내부는 얇은 세라믹 시트에 니켈이나 구리 같은 내부전극을 인쇄해서 수백 층까지 쌓아 올린 뒤, 하나로 소성해서 굳힌 구조입니다. 각 층의 전극은 한 층씩 엇갈려서 양쪽 끝단자에 번갈아 연결되는데, 이렇게 하면 내부적으로 수백 개의 작은 콘덴서가 병렬로 연결된 것과 같은 효과를 냅니다. 정전용량은 유전체 두께에 반비례하고 적층 수에 비례하기 때문에, MLCC 소형·대용량화의 핵심은 결국 유전체를 얼마나 얇게 만들고 얼마나 많이 쌓느냐의 싸움입니다. ...