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전기회로를 구성하는 회로소자 중 하나로 전기회로에 흐르는 전류를 가지고 자기장을 만들어내는 장치인 코일의 종류 중 하나이다. 초크 코일은 억제한다는 뜻을 가진 초크(choke)의 의미대로 전기 회로에 교류 전류가 흐를 때 주파를 억제하여 고주파가 발생하지 않도록 설계한 부품이다.
초크 코일(choke coil) | 과학문화포털 사이언스올
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자유시간 :: 전자회로에서 코일(인덕터)의 역할과 종류
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[전자회로 기초 5-1] 인덕터와 코일의 기초이론
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[전자회로 기초 5-1] 인덕터와 코일의 기초이론
안녕하세요
Edward입니다.
최근 일이 많이 바빠서 포스팅 글을 2주 만에나 올리네요 ㅎㅎ
이번에는 그동안 미뤘던 인덕터(코일)에 대해서 알아보는 시간을 갖겠습니다.
인덕터란?!
인덕터는 전자기장을 이용한 전자부품의 한가지이다. 과도전류의 변화를 이용해서 전압의 변화를 유도해내는 전자부품이다. 코어로는 공기를 사용하는 공심코일이 있고 자성체나 철심 페라이트를 사용한 것이 있다.
용도로는 SMPS 회로 주파수의 컷 등에 사용된다.
파워 서플라이와 메인보드에도 볼 수 있는데, 흔히 ‘초크’라고 한다. 이 중에서도 메인보드에 들어가는 것은 위 사진처럼 코일이 노출되어 있지 않고 플라스틱 갑으로 차폐되어 있다. 그래픽 카드의 전원부 역시 같은 것이 들어간다.
코어 간 절연 내력은 있지만, 기본적으로 와이어므로 내력은 전류량으로 표기한다. 와이어가 굵을수록 내력이 높다.
-출처 나무위키
위 설명으로는 많이 어려운 감이 있네요..
인덕터의 기능은 좀 더 쉽게 설명드리면 다음과 같아요.
1. AC 교류를 흘리지 않으려는 특성
2. 감을수록 강해지는 힘
코일이라는 단어는 사전적인 의미로 바라본다면, “돌돌 감다”, “(뱀 등이) 사리다)”라는 의미를 지니고 있어요 ^^
코일의 심벌은 아래 그림과 같아요 ^^
코일의 심볼
이제 기술적으로 파고들면, 코일은 인덕턴스(Inductance)라고 불리며, ‘L’이라는 문자기호를 사용해요~
그리고 단위는 ‘H'(헨리)입니다.
대표적으로 코일을 사용하는 부품은 TRANS(트랜스)입니다 ^^
트랜스는 트랜스포머라고 불리며, 코일의 성질을 이용해 교류의 전압 변환과 임피던스 변환에도 사용합니다.
가장 중요한 TIP!!
코일은 콘덴서와는 다르게 전류를 충전해서 전압을 출력하는 기능을 가지고 있어요 ^^
그리고 전류를 저장하는 양에 대한 공식은 아래와 같아요 ^^
인덕터 전류 저장 공식 XL 공식
이런 코일의 종류를 좀 더 깊게 보면 다음과 같아요.
1. 리드형: 필터용
코일 리드형
2. 링형: 필터용, 발진용
코일 링형
3. 단지형: 필터용, 부하용
코일 단지형
다음 시간에는 인덕터의 동작에 관해서 좀 더 깊게 살펴보도록 하겠습니다 ^^
다음 내용이 더 알차요~~ ^^
[전자회로 기초 5-2] 인덕터의 역할
과전류방지-초크코일(Choke Coil )
높은 주파수의 전류와 교류의 통과를 막거나 제한하기 위한 코일. 고주파 전류에 쓰이는 공심(空心)의 고주파 초크 코일과 저주파 전류에 쓰이는 철심 저주파 초크코일이 있다.
초크코일의 모양이 트랜스포머와 같다고 하여 초크트랜스라고 부르시는데 이것은 잘못된 명칭입니다.
코일에 코어를 끼운것뿐으로 트랜스포머와는 엄격히 다른 역할을 하고 있습니다.
일단 초크코일의 전류의 경우 회로 전체에 사용할 전류량만큼 산정해줘야합니다. 그리고 전류량에 맞춰 코일을 선정합니다.
그리고 설계하는 회로의 목적에 부합하는 리플전압을 맞출 수 있두록
전체적인 전원부 회로와 맞춰서 헨리값을 산출합니다.초크코일의 경우 주파수가 높을수록 높은 저항값을 나타내고,
50Hz나 100Hz의 낮은 주파수에서도 꽤 높은 저항값을 나타내줍니다.
예를들어 5H의 초크코일은 50Hz에서 1570R의 저항값을 나타내고,
100Hz에서는 이 두배인 3140R의 저항값을 나타냅니다.
(계산식은 2 X 파이 X 주파수 X 헨리값 )
초크코일이 고정저항에 비하여 평활회로에 좋은 이유는 이것입니다.
예를 들어 양파정류시의 주파수는 120Hz입니다.
5H초크코일이라면 약 3770R의 저항값을 나타냅니다.
이 초크코일에 감긴 코일의 두께에 따라 다르겠으나 소리전자 5H/250mA를 기준으로 하면
약 47R의 직류 저항값을 가지게 되며, 이 초크에 200mA의 전류가 흐를 경우 전압 강하는
47 X 200mA 로서 9.4V 정도가 됩니다. 하지만 120Hz 의 교류에 대하여는 3770R의 저항값을 나타내게 되죠.
전원전압은 9.4V만 강하되고 리플에 대해서는 3770R의 저항값을 나타내는것입니다.
고정저항을 사용한다고하면 순수한 저항의 경우 거의 모든 주파수에서 일정한 저항값을 가지므로
위에서 예로든 초크코일의 값과 동일한 3770R을 예로 하도록 하겠습니다. 이 저항에 200mA 가 흐르면
전압강하는 무려 754V가 됩니다. 이래서는 평활을 위해서 설치한 저항에서 전압을 다 잡아먹게되죠.
또 이 저항에서 발생하는 열은 754 X 200mA 로서 무려 150.8W가 됩니다. 정말 끔찍한 값입니다. -_-;
초크코일 대신 저항을 사용할때는 전압강하로 인해서 저항치가 큰 저항을 사용할 수 없습니다.
따라서 평활력이 약해지므로 커패시터를 도배하게 되죠. 전류가 많이 흐르는 파워앰프의 경우
아무래도 저항은 힘들고, 프리앰프나 파워에서 초단 전원부를 따로 공급할때는 사용할 수 있습니다.
전류가 얼마 흐르지 않으므로 저항으로도 가능한것입니다.
본론으로 돌아와서…
사용할 전류량(코일의 두께)과 원하는 헨리(권선수)에 맞춰 코어를
계산하여(요 계산식은 찾다찾다 못찾았습니다.) 적층하면 되겠습니다.
헨리는 코어와 코일의 감긴수와 관계되고, 전류량은 코일의 직경과 관계됩니다.
헨리가 높아도 전류량이 작다면 초크코일의 크기는 작아질 수 있고,
전류량이 크면 헨리수가 낮아도 초크코일의 크기는 커질수 밖에 없습니다.
물론 둘다 낮으면 작은 크기, 둘다 크면 어마어마한 크기로 제작되겠죠.
211의 경우 보통 모노블럭으로 많이 제작되고, 모노블럭당 총 150mA를 넘지 않는 경우가
보통이기 때문에, 조그만 크기도 가능한것입니다.(헨리의 경우라면 넘어가지요. ^^;)
————————————————————————————————————————–
수정행복사랑 아카데미
코일(Coil) 트랜스의 종류
도선을 감은 것을 일반적으로 코일이라 한다. 코일에 전류를 흘리면 자속을 발생하고, 전자 유도나 전자력의 작용을 촉진한다. 또 인덕턴스를 가지므로 콘덴서와 조합시키면 한 주파수에서 공진 특성을 나타낸다. 계기, 전동기, 발전기, 변압기 등 그밖에 고주파의 동조 회로나 필터 등에 사용되고 있다.
전기회로에서는 그 기본적인 상수인 인덕턴스를 실현하는 구체적인 부품으로 전도성이 좋은 선재를 절연성 재료로 피복하여 통형 또는 나사선형으로 감은 것이다. 전류의 에너지를 자속이라는 자기 에너지로 변환화는 역할을 지니고 있다. 인덕턴스값은 어떤 범위 내에서 감은 횟수의 제곱에 거의 비례하지만 많은 제약을 받는다.
도선(導線)을 고리 모양으로 한 것, 강선을 감아서 만든 코일 스프링, 냉각 및 방열용(放熱用)의 나사선형으로 감은 관 등이 있다. 전기회로에서는 그 기본적인 상수(常數)의 하나인 인덕턴스를 실현하는 구체적인 부품이며, 구리 또는 알루미늄과 같은 전도성(傳導性)이 좋은 선재를 절연성 재료로 피복하여 통형 또는 나사선형으로 감은 것이다.
속에 철심(鐵心)을 넣은 것, 또는 공심(空心)인 것이 있는데 모두 전류의 에너지를 자속(磁束)이라는 자기(磁氣)에너지로 변화하는 역할을 지니고 있다. 또 프린트 기판 위에 나선상으로 사진부식(寫眞腐蝕)에 의해 만들 때도 있다. 발전기나 변압기 등 에너지 변환에 사용하는 철심이 든 코일은 리액터라고도 하며, 그 기계적 강도나 대전류에 의한 방열이 큰 문제가 된다.
한편, 라디오, 텔레비전 등 전자회로에 사용하는 코일은 적당한 정전용량(靜電容量)을 가진 콘덴서와 조합하여 공진(共振)작용을 일으키는 데 쓰인다. 코일은 그 형상에 따라서 솔레노이드감이(단층원통, 單層圓筒) 코일, 벌집형 코일, 에어톤페리감이 코일 등으로 나뉜다. 또 인덕턴스값은 어떤 범위 내에서 감은 횟수의 제곱에 거의 비례하지만 많은 제약을 받는다.
◎ 고주파 초크 코일(RFC) – 단순한 고주파 필터용 코일이다.종류는 다양한 형태의 것이 있으나 단순한 코일로서 용량 범위는 수 μH로부터 수 mH 까지 있다. 수 μH 이하에서는 공심 인 것도 있지만 통상은 코어가 사용되고 있다.
◎ 고주파 동조용 코일 – 고주파 회로의 전달시 효율을 좋게할 목적으로 쓰여지는 코일이다.주로 사용되는 것에는 「FCZ 코일」라고 불리는 것이 있으며, 특정 주파수용 발진 출력용으로 만들어 진 다. FCZ 코일에는 10mm 높이와 7mm 의 2 종류가 있으며 5mm 짜리도 있으나 구하기가 어렵다.
◎ 중간 주파수 동조 코일(IFT) – IFT라고 불리는 코일로 FCZ 코일과 마찬가지로 금속 케이스에 들어 있다.차이는 중간 주파수로 쓰여지는 455KHz 나 10.7MH에 동조한 콘덴서가 미리 병렬 접속되어 있는 것이다.
◎ 바 안테나 코일 – 휴대용 라디오의 동조 코일로 특히 코어를 크게 하여 수신 감도를 좋아지게 한다.형태나 크기에는 많은 종류가 있으나 일반적으로 바리콘(variable 콘덴서)과 병렬 접속되어 동조 주파수를 가변할 수 있도록 되어 있어서 라디오 방송전파를 선택할 수 있다.
◎ 전원용 초크 코일 – 전원 주파수대역에서 충분한 인덕턴스를 갖고 있는 코일로 코어에 동선을 감아서 만들어집니다. 입력 전원용 필터나 스위칭 전원의 출력 필터로 사용되고 있다.
◎ 전원 트랜스 – 주파수가 낮고 전류 용량이 큰 대형 코일로 출력 전압과 전류 용량에따라 많은 종류가 있다. AC 전원으로부터 DC 전원을 만들때 필수적인 부품이나 최근에 시판되는 전원장치의 대부분은 스위칭 전원으로 되어있으며 무겁고 대형의 전원 트랜스를 사용하는 방식은 점차 줄어들고 있는 추세이다. 그러나 아마추어들은 간단하고 싸게 제작 할 수 있는 전원장치로 아직도 트랜스를 애용하고 있다.
◎ 오디오용 트랜스 – 최근의 오디오 증폭기의 회로가 많이 개선되어 거의 사용되지 않고 있다. 용도는 트랜지스터 앰프의 출력임피던스와 스피커의 임피던스의 정합에 사용되는 것이다.
————————————————————————————–
콘덴서와 전혀 상반된 특성을 가지고 있는 코일에 대하여 알아봅니다.
코일(COIL) 또는 인덕터(INDUCTOR)라고 부릅니다.
기본 단위: H(헨리)
보조 단위: H 의 1/1,000 = mH(밀리헨리), mH 의 1/1,000 = μH(마이크로 헨리)
코일은 인덕터라고도 하며 에나멜선재를 나선형태로 감아놓은 구조입니다.
이 소자는 높은 주파수의 통과를 방해합니다.
이런 현상이 나타나는 원인은 주파수가 높아질수록 저항값(리액턴스)이 비례하여 높아지기 때문에 그렇습니다.
코일이 주파수에 대하여 갖는 저항 리액턴스는
XL= 2πLf로 표현됩니다.
코일은 직류에 대하여는 저항을 갖지 않습니다.
그래도 코일이 갖는 순수 저항성분만큼은 저항으로서 작용을 하게 되는데 이 저항성분을 DCR 이라고 합니다.
코일을 통과한 교류의 위상은 90도 지연됩니다.
이것은 교류가 코일에 인가되었을 때 나타나는 역기전력에 의한 것으로, 콘덴서에 교류가 인가되었을 때 러쉬전류에 의해 위상이 90도 앞서는 것과 비교됩니다.
동작 기조상 콘덴서와는 상반되는 작용을 하며 콘덴서와 조합하여 다양한 회로를 구성합니다.
용량을 증가시키기 위하여 코일의 중심부에 코아를 넣어 만들기도 하는데 저주파용은 규소 강판을 사용한 코아를 주로 사용하며, 고주파용은 페라이트 코아를 사용합니다.
코일에 코아를 사용하면 적은 권선 횟수로도 큰 용량을 얻을 수 있지만, 와류손실에 의한 찌그러짐이 발생합니다.
이런 찌그러짐을 방지하기 위하여 부피가 커지는 것을 감수하고도 공심코일을 사용하는 경우도 있습니다.
오디오에서 주로 대전력을 사용하는 스피커 시스템의 디바이딩 네트워크 회로에서 공심코일이 사용되는 이유입니다.
전선을 코일로 만들기 위하여 반드시 원형이어야 할 필요는 없으며, 사각의 모양으로 제작된 코일도 있습니다.
*. 역기전력
둥글게 감은 코일 속에 자석을 급히, 넣거나 급히, 빼면 전류계의 지침이 크게 흔들립니다.
전압을 인가하지 않았는데도 나타난 이 전력을 기전력이라 하며 코일안의 자석을 빠르게 이동할 때 더욱 크게 나타납니다.
기전력에 극성이 바뀐 것을 역기전력이라 합니다.
역기전력은 순간, 나타났다 사라지며 인가되는 전압의 반대 극성을 갖고 나타납니다. 그 이유로 역(易)기전력이라 합니다.
코일이 교류에 대하여 저항을 갖는 이유는 역기전력 때문입니다.
교류의 플러스측이 코일에 인가되면 코일내부에서는 역기전력이 발생하여 교류의 흐름을 방해하며 소멸되어 갑니다.
그순간, 다시 극성이 바뀌어 마이너스 성분이 인가되면 다시 역기전력이 발생하여 흐름을 방해합니다.
이때 플러스와 마이너스의 교차가 빠를수록 역기전력은 크게 증가하므로 더욱 흐르기 어려워집니다.
이런 이유로 코일은 주파수가 높아질수록 높은 저항성분을 갖게 됩니다.
주파수가 낮아지면 교차되는 극성이 늦어진다는 것을 뜻하므로 역기전력은 작게 나타납니다.
이로서 주파수가 낮아질수록 저항성분이 작아지며, 극성의 변화가 없는 직류에 대하여는 아무런 저항성분을 갖지 못하게 되는 것입니다.
*. 초크 코일, 또는 초크 트랜스라고도 함,
전원회로에 주로 사용되는 초크 코일은 규소 강판의 코아를 사용하여 5~ 10H(헨리) 정도의 용량을 갖게 만듭니다.
이 초크 코일은 60Hz의 교류를 양파 정류하여 나타난 120Hz의 맥류에 대하여 큰 저항을 갖게하여 매끈한 직류를 만들기 위한 용도로 사용됩니다.
10H의 초크 코일이 120Hz 맥류에 대하여 어느 정도의 저항값을 가지고 있는지 알아 봅니다.
코일이 교류에 대하여 갖는 저항 리액턴스는 XL= 2πLf이므로
6.28*10*120= 7,536옴
직류에 대하여는 수 100옴에 불과한 저항값을 갖는 10H의 초크 코일이 120Hz의 맥류에 대하여는 7,536옴의 저항값을 갖게 되어 평활용 콘덴서와 더불어 맥류를 매끈한 직류로 만드는데 효과적인 역할을 하게 됩니다.
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