어제는 다음과 같이 이야기를 하였다. - 저항의 시리얼 확인법 - 저항의 크기, 오차 읽기 - 저항의 값 읽기
오늘은 추가적으로 저항을 전압-전류에 따른 선택 방법을 안내하도록 하겠다.
저항에 대한 설명
0402 저항으로 보았으니 계속 이걸로 보도록 하자 Rated Power는 $P=IR$이 이 용량을 초과하면 견딜 수 있더라도 파손되거나, 타거나, 쇼트가 되는 경우를 말한다. 대다수는 열이 오르면서 연기가 나고, 타기 때문에 교체해주어야 한다. 여기서 W는 전력의 단위이므로 Watt(와트)라고 읽도록 한다. 이것은 Circuit에서 다루도록 하겠다.
1/32를 계산하면 0.03125[W]인데, 불편하니까 이것을 1000으로 곱하면 단위는 milliwatt(밀리와트)인 [mW]로 바뀌고 31.25[mW]로 읽을 수 있는 것이다. 즉, 이 저항은 31.25[mW]까지 견딜 수 있다는 이야기이다. 추후에도 저항을 선택할 때 계산 후 위의 도표를 보고 전력에 맞는 저항을 찾을 수 있다.
빨간 별은 마지막으로 하고, TCR에 대해 알아보면 저항의 온도계수를 말하는 것인데 상온(20~25도)에서는 큰 차이가 없으나, 납땜 혹은 PCB를 양산할 때 열에 의해 변화가 있기는 한다. 또한, 이것은 지속적으로 해당 열이 발생 할 때 가장 중요하게 사용되므로 엄청난 열이 있는 곳이나 추운곳, 기기에서 많은 열이 발생하지 않는 이상 신경 쓰지 않아도 된다.
다시 등장한 직렬회로이다. 이녀석의 크기는 2012로 써져있지만, 0402로 기준을 잡고 계산해보도록 하자
MWV와 MOV에 대한 설명이 다음과 같이 영어로 되어있다.
"연속적인 DC나 AC(평균값)이고, 이것은 다음과 같이 표현된다." $$E=\sqrt{P\times R}, E : 정격 전압[V] P : 정격 전력[W] R : 표시된 저항[Ohm]$$ "계산된 값이 MWV를 초과할 경우 전압은 MWV까지로 제한된다. 다르게 말하면 정격전압이 더 낮아야 한다는 뜻이다."
그러니까 결론적으로 말하면 정격전압보다 낮은 전압으로 사용하여야한다는 뜻이다.
1) $V = IR$에 의해서 $5 = I\times 200$이다. 전류는 0.025A(결과 1) 2) $P = IV$공식(Circuit에서 다시 다루도록 하겠음)에 의해 $5\times 0.025 = 125$ 전력은 0.125W(결과 2) 즉, 이 저항에 걸리는 전력은 0.125W인 것이다. 방금 저항은 1/32 즉, 0.03125[W] 또는 31.25[mW]라고 했다. 이 녀석도 단위를 바꾸면 125[mW]인 것이다.
그렇다면 이 녀석은 저항의 역할을 하다가 과도한 열로 인해 불타오르게 될 것이다.
이제는 2012 사이즈로 계산해보자 모든 결과값은 같다. 즉 125[mW]인 것이다. 위로 스크롤하여 2012의 전력을 확인해보도록 하자 전력은 1/8 즉, 0.125[W] 혹은 125[mW]인 것이다. 정확하게 맞아떨어진다.
하나 이럴 경우 오차율의 영향을 받거나 혹은 전력량의 최대치를 쓰기 때문에 파손이 될 수도 있고, 아닐 수도 있다. 상당히 애매하다. 그러므로 이 녀석은 반드시 조금 더 큰 녀석인 3216을 쓰도록 한다. 3216은 250[mW]까지 견디기 때문이다.
MWV는 최대로 작동할 수 있는 전압인데, 이 녀석은 구동이 될 때의 최대한 견딜 수 있는 전압을 말한다. 공식은 다음과 같다 $E=\sqrt{P\times R}$
그럼 0402로 계산해보자 우리는 위의 공식에서 P = 0.03125[W], R = 100[Ω]임을 알고 있다. 또한, 0402 저항의 최대 작동 전압은 15V이다.
$$E=\sqrt{0.03125\times 100}\fallingdotseq 1.7[V]$$ 가 된다.
그러므로 1.7V이기 때문에 크게 문제는 없지만 위에서 계산하였다시피 전력에서의 문제가 드러나므로 3216의 저항을 사용하는 방법밖에는 없다. 이 부분도 나는 최근에 알게 된 부분이라 자세하지는 않다. 혹시나 틀린 부분이 있다면 댓글 꼭! 부탁한다...
또한, MOV는 어떻게 해서든 30V가 넘으면 바로 죽는다는 것으로 보인다. 결국 MWV기준으로만 보면 안정적으로 쓸 수 있다는 것이다. -대부분 MWV의 두 배이다.-
이 정도면 충분히 저항에 대한 데이터 시트는 이해했다고 볼 수 있다. 틀리거나, 질문사항은 댓글로...
사이트를 들어가면 제품 정보가 있다. 그것을 갖다대면 Product Search를 눌러 조의를 맨 오른쪽의 Chip Resitor 항목의 Basic Search를 클릭하자
맨 오른쪽의 Basic Search 클릭
그럼 여러 검색이 나오는데 그냥 Search를 클릭하고 결과에 RC0402J000CS가 뜨면 나와 같은 데이터 시트를 보는 것이다. 아니라면 파트를 검색해서 같은 것을 보도록 하자.
검색은 끝났고, 오른쪽에 Specsheet라는 항목을 눌러 다운로드하자. pdf 파일이므로 열면 파트의 특징이나 파트의 시리얼을 읽는 방법 등을 알려준다.
그럼 Part Number Description부터 보도록 하자
RC0402J000CS의 데이터시트 일부
RC는 말 그대로 범용 저항이라고 나온 것이고, 0603은 해당 저항의 가로/세로의 크기를 mm로 표현한 것이다. 이 저항은 0.6mm X 0.3mm인데 너무나도 작아서 눈으로 보기도 힘들 것이다.
극도로 소형화된 제품을 만들지 않는 이상 범용적으로 사용하는 저항의 크기는 mm기준으로 1005에서 2012 정도로 쓰인다.
다음 내용으로 Tolerance는 오차범위인데 F급, J급 이렇게 부른다. 최근에는 5%보다 1% 저항을 많이 사용한다. 오차범위도 적을 뿐만 아니라 가격도 크게 차이 나지 않으니 참고 바란다.
Resistance Value는 다음과 같다. 103에서 앞의 두 자리는 $10 \times 10^3$으로 보면 된다. $10^3$은 1000인걸 당연히 알 것이고, 이걸 문자 단위로 쓰면 K(Kilo)이다. 결국 저 저항의 값은 10K Ohm ±1% 오차를 가지게 되는 것이다.
뒤의 문자는 저항을 어떤 양으로 사려고 하는 것인가 하는 것인데, 해당 저항은 몇 inch의 릴(감겨있는 것)로 구입할 것이냐 쓰는 것이다. 그림 표기는 아래로 쭉 훑어보면 나올 것이다.
회사마다 문자의 표기법도 다르고, 릴 단위도 다르다. 공급되는 데이터 시트를 보면서 하면 되기는 하지만, 회사마다 그냥 턴키 회사에 "몇 옴 저항 1 릴 F급으로 몇 개요" 이러면 그냥 바로 견적 준다. 저항은 Vendor가 달라도 크게 차이는 없다.
정확한 벤더와 공급을 원한다면 해당 부품을 지정하여 턴키 업체에 보내줘야 한다. 턴키에 대한 내용은 파트는 어디서 구할까? - 3편에 있으니 참고 바란다. 별 내용 없다
펌웨어 개발자로서는 이번 편까지면 충분하므로 여기까지만 봐도 무방하다. 펌웨어 개발자는 하드웨어도 한다는 것이 나의 불편한 진실이다.
지난 화에는 직렬 저항 회로와 병렬 저항 회로를 보았다. 그렇다면 이런 생각이 들 것이다(사실 안들어도 상관없다)
"오 그럼 이제 여러 개의 저항을 하나로 만들어서 계산하면 정말 편하겠네 ㅎㅎ" 라고 생각했다면, 하나만 알고 둘은 모르는 것이다. 사실 내가 안알려줬다.
직렬 저항 회로는 두 개의 저항이 다른 시작점을 가지고 있다. 5V -> 저항(1) -> 저항(2) -> GND로 말이다.
반면에 병렬 저항 회로는 -분리해 보면- 5V -> 저항(1) -> GND 5V -> 저항(2) -> GND 로 되어있다.
이 두 가지는 이렇게 볼 수 있다. - 직렬 저항 회로의 흐름은 한 개의 줄로 볼 수 있고, 두 저항 모두 5V에서 시작하지 않는다. - 병렬 저항 회로의 흐름은 두 개의 줄로 볼 수 있고, 두 저항 모두 5V에서 시작한다.
이게 무슨 뜻이냐면 한 개의 줄은 전류(I)로 볼 수 있고, 각 저항에서 시작하는 5V라는 놈은 전압(V)으로 보는 것이다.
어렵게 썼지만 한 줄로 쓰면 다음과 같다. "직렬 저항 회로는 전류가 일정하고, 병렬 저항 회로는 전압이 일정하다."
이 말은 또 이렇게 쓴다 "직렬 저항 회로는 전압을 나눌 수 있고, 병렬 저항 회로는 전류를 나눌 수 있다."
아~~~ 힘들다. 결국 이 두줄 쓰려고 서론을 길게 잡았다. 그렇다면 이제 차근차근 회로를 보도록 하자
1) 전압 분배 회로
가로로 그리는게 낫군...
위의 회로가 낯설지는 않을 것이다. 바로 직렬 저항 회로를 가로로(무려!!) 눕힌 것뿐이다. 그러나 가운데에 선 하나가 있는데 그 위에 "전압 확인"이라는 문장이 있다.
일단 이전에 배운 공식을 써서 구한 전류의 값은 0.025A이다. 또한, 직류 회로에서 '전류'는 일정하다는 것을 우리는 알고 있다. 그리고 각 저항의 양단에 에 걸리는 전압 값을 구하려면 $V = IR$로서 $V_{(R1)} = 0.025 \times 100 = 2.5V$ $V_{(R2)} = 0.025 \times 100 = 2.5V$ 오! 두 개가 똑같다.
그렇다면 같은 값의 저항이 두 개 이상 연달아 있다면? 그것은 전압을 저항 수만큼 나눈 것과 같은 것이다. 아닐 것 같다고 생각하면 5V에 100옴 저항 다섯 개 붙여서 계산해보자.
다시 돌아와서 저 전압 확인의 전압은 R1에서 R2로 가는 사이의 전압값을 보는 것이다. 그리고 그것은 R2의 전압값과 같다(연결되어 있으므로!!) 그러므로 2.5V의 전압값을 확인할 수 있을 것이다.
또한, 위의 회로에서 각 저항에 걸리는 전압값을 확인하는 공식은 아래와 같다. R1의 기준으로 보도록 하자 $$\mathbf {V_{(R1)} = \frac{(R1)}{(R1+R2)} \times V}$$
두 저항의 저항값을 달리 하여 계산해보고 각 저항에 걸리는 전압값을 계산해보시라. 물론 지난번의 계산과 위의 계산을 둘다 해보면 전압값은 동일하다.
그럼 이 분압 회로는 어디에 쓰이는 것일까? - 전원이 제대로 공급되는지 확인하는 용도 - 필요한 전압값을 만들어 공급하는 용도 정도이지만 사실 첫 번째 항목 빼면 쓸 일 없다.
그 이유는 언젠가 설명할 일이 있을 것이다.
분압 회로와 분류 회로를 같이 하려고 했는데, 길어서 다음 편으로 넘기도록 하겠다. 펌웨어를 하는 쪽이라면 다음편까지 볼 필요는 없으나 참고용으로 알아두면 좋을 것이다. 회로를 이해하는데 도움이 될 것이다.
2편에 이어서 3편(이지만 그닥 신경 안쓴다)이다. 해당 편에서는 특별하게 쓸 이야기는 없고, 회사에 들어가면 주문하게 되는 Turn-Key에 대해 알아본다.
Trun-Key(이하 턴키)에 대해 아는 사람이 꽤나 있을것이다. 물론 학부 및 초보자는 예외로 치자. 구글에서 턴키에 대해 검새하면 위키백과가 나온다. 뜻은 이러하다.
턴키 또는 턴키 방식은 제품을 구매자가 바로 사용할 수 있도록 생산자가 인도하는 방식이다.
말 그대로 생산자가 인도를 하는것이지만, 전자기기 쪽에서는 조금 다른 이야기이다.
턴키는 주문자가 하나의 업체를 통해 주문자가 원하는 모든 부품을 일괄적으로 매입하여 제공하는 방식이다.
조금 개념이 다르기는 하지만, 결국 주문자가 바로 사용할 수 있게 인도하는 방식인건 맞는 것 같다. 제품을 소량생산하는 업체들도 쓰는 경우가 많은데, 일단 장점과 단점부터 써보도록 하자
장점 1) 부품을 주문할 때 여러 곳을 찾아다니면서 주문하지 않아도 된다. 2) 원하는 부품의 단종 시 대체품을 찾아주기도 한다. 3) 소량 주문도 가능하다 - 이는 턴키 업체에 따라 다르다. 4) 해외 수입도 대신 하여 준다. 5) 구로, 종로 등에서 빠르게 정보를 얻어 재고 여부를 알려준다.
여러 장점이 있으나 대충 이정도가 될 듯 하다. 그럼 이제 단점에 대해서 이야기해보자.
단점 1) 아무래도 직접 업체에 주문하는 것보다 비싸다 - 해외에 비해서는 저렴하다 2) 대부분 구로에 없으면 해외 주문을 한다 - 이 경우 국내 총판에 있는 경우도 있다. 3) 다른 주문자도 있기 때문에 간혹 지연되거나, 잊혀지는(!) 경우도 있다.
장점보다 단점이 적어보이지만, 실제로 단점 하나가 장점 5개를 묻어(...)버리기도 한다. 대다수의 회사는 턴키업체를 끼고 해당 업체에다 주로 주문하여 즉시 받는 경우가 크다. 회사 가면 아마 시킬것이다.
그렇다고 걱정할 필요는 없고, 업체가 이미 알던 파트들이 꽤 많아 실수하더라도 다른 항목에 대해 설명하면서 다시 알아봐달라고 하기도 하니 편안한 마음으로 첫 견적서를 넣어보도록 하자.
지금은 인터넷에서 디바이스마트, 아이씨뱅큐 등에서도 턴키를 진행하니 한 번 짜보도록하자.
파트 검색이나 주문에 대해서는 뭐... 설명이 끝난것 같고, 궁금한 점은 댓글 달면 알려드리도록 하겠다.
