안녕하세요, 이번 글에서는 C(Capacitor)와 L(Inductor)의 전압 전류 특성을 알아보겠습니다.
먼저 C에 대해 알아보겠습니다.
아래와 같은 Pspice 회로에서 전압과 전류를 측정해 보겠습니다.
V1 양 단의 전압 그래프와 C1 양 단의 전압 그래프입니다.
- 입력 전압이 급격히 변할 때, 출력 전압은 그 변화를 느리게 합니다.
현재 C1은 1u(F)인데 이 값이 클수록 전압의 변화를 더 느리게 합니다. 2uF 변경한 시뮬레이션 결과입니다.
- 출력 전압이 입력 전압의 반응을 따라가지 못해 5V에 도달하지 못합니다.
이제 전류 특성을 알아보겠습니다.
- 전압의 변화량에 의해 전류의 세기가 결정됩니다. 아래의 식에 의한 결과입니다.
그러므로 C1이 2uF인 회로는 전압 변화가 느리므로 이로 인한 전류의 크기도 작습니다.
C(Capacitor)의 특성을 정리하겠습니다.
- 전압의 변화를 지연시킨다 → 전압 noise를 줄이기 위해 사용한다.
- 시간에 따른 전압 변화만큼 전류가 발생한다 → 이로 인한 돌입전류(inrush current)가 생겨 방지 대책이 필요하다.
이제 L에 대해 알아보겠습니다.
아래와 같은 Pspice 회로에서 전압과 전류를 측정해 보겠습니다.
L1으로 흐르는 전류 그래프입니다. 전압 인가에 따른 전류 변화를 느리게 합니다.
아래의 식에 의해 L1의 양 단에 인가되는 전압의 크기가 정해집니다.
L 값이 커질수록 전류 변화의 크기가 작아집니다. 3H로 변경한 시뮬레이션 결과입니다.
V1 양 단의 전압 그래프와 L1 양 단의 전압 그래프입니다.
- 입력 전압이 급격히 변할 때, 그 값을 유지하는 방향으로 전압이 인가됩니다.
5V가 인가되는 순간 5V가 인가되고 5V → 0V이면 -5V가 인가됩니다.
L(Inductor)의 특성을 정리하겠습니다.
- 전압이 변화될 때 그 값을 유지하는 방향이 된다.
- 전류의 변화를 지연시킨다.
두 수동 소자 모두 외부 입력의 급격한 변화가 발생했을 때, 내부 회로에 전기적 충격을 덜 받도록 하는 역할을 합니다.
그리고 그 값이 클 수록 충격을 덜 받도록 합니다.
하지만 무조건 값이 큰 소자를 썼을 때, 다른 요인으로 인한 문제가 발생하기 때문에 적절한 값을 사용해야 합니다.
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