커패시터는 전기 에너지를 저장하는 데 사용되는 전자 부품입니다.
커패시터는 일반적으로 유전체인 절연체에 의해 분리된 두 개의 금속판으로 만들어지며 일정 기간 동안 전하를 저장할 수 있습니다.
그들은 다양한 전자 회로에 사용되며 에너지를 필터링하거나 저장하는 데 사용할 수 있으며 간단한 발진기 회로를 구축하는 데 사용할 수도 있습니다.
이 기사에서는 커패시터가 무엇인지, 무엇을 위해 사용되며 어떻게 작동하는지에 대해 설명합니다.
커패시터 란 무엇입니까?
커패시터는 전하의 형태로 에너지를 저장하는 전기 부품입니다. 유전체 재료(절연 재료) 내에 포함된 두 개의 전도성 판으로 구성됩니다. 전원에 연결되면 플레이트가 충전되고 전기 에너지가 유전체에 저장됩니다. 이 저장된 에너지는 필요할 때 방출되어 여러 응용 프로그램에 사용할 수 있습니다.
커패시터는 목적에 따라 다양한 모양, 크기 및 재료로 제공됩니다. 가장 일반적인 유형의 커패시터는 필름 커패시터로 알려져 있습니다. 이것은 플라스틱 또는 세라믹의 얇은 층을 유전체로 사용하고 양쪽에 '전극'으로 알려진 얇은 전도성 금속 스트립을 사용합니다. 이러한 유형의 커패시터는 저렴한 비용과 내구성으로 인해 전자 제품에 널리 사용됩니다.
커패시터는 모터 및 전원 공급 장치와 같은 다른 응용 분야에서도 사용되어 전압을 조절하거나 노이즈 및 간섭을 필터링하여 불규칙한 성능을 유발하거나 구성 요소를 손상시킬 수 있습니다. 전자 장치가 점점 더 복잡해짐에 따라 커패시터는 이러한 시스템 내에서 훨씬 더 중요한 역할을 합니다. 스위칭 작업 중에 정확한 전류 흐름을 유지하거나 외부 소스에서 전압 레벨의 급격한 변화에 대한 버퍼링을 제공합니다.
커패시터의 종류
커패시터는 다양한 유형, 크기 및 스타일로 제공됩니다. 일부 커패시터는 고급 오디오 시스템에 사용되는 반면 다른 커패시터는 컴퓨터 또는 가정 보안 시스템에 사용됩니다. 그들은 모두 동일한 기본 목적을 수행합니다. 전류가 방출될 때 전기 에너지를 저장하고 전류가 멈출 때 해당 에너지를 반환합니다. 유형에는 다음이 포함됩니다.
세라믹 커패시터: 이들은 일반적으로 작고 회로 기판에 미리 납땜되어 제공됩니다. 그들은 세라믹 재료로 만든 유전체를 가지고 있으며 일반적으로 무선 주파수 간섭(RFI)과 같은 낮은 수준의 전자 장치에 사용됩니다. 필터 나 바이패스 회로 .
전해 커패시터: 음극 양극 단자, 양극 음극 단자 및 커패시터 본체 내부에 더 큰 커패시터 용량을 허용하는 전해액이 있기 때문에 일반적으로 극성 커패시터라고 합니다. 일반적으로 전원 공급 장치, 필터, 타이밍 회로 및 기타 여러 전원 조정 지점에서 찾을 수 있습니다.
탄탈륨 커패시터: 탄탈륨 산화물로 만들어진 이 커패시터는 고체 유전체(액체 전해질이 아닌)를 사용합니다. 이는 전해 커패시터와 비교할 때 더 나은 온도 성능을 제공할 뿐만 아니라 시간이 지남에 따라 안정성이 향상되고 배치 제품 간의 일관성이 향상됩니다.
필름/종이 커패시터: 이 유형은 두 개의 알루미늄 호일 플레이트 사이에서 절연체 역할을 하는 금속 필름 또는 종이로 구성되어 더 많은 전하를 저장할 수 있도록 높은 표면적 전극을 생성합니다. 아크 또는 스파크 과전압 조건으로 인해 발생하는 서지 전류를 견딜 수 있기 때문에 전기 장애에 대한 허용 오차가 필요한 곳에서 일반적으로 사용됩니다.
슈퍼커패시터/울트라커패시터: 슈퍼커패시터/울트라커패시터 또는 전기화학적 이중층 커패시터(EDLC)라고도 하는 이 유형은 향상된 내구성(최대 수십만 주기)과 함께 매우 큰 저장 용량(일반적으로 다른 많은 유형보다 높음)을 가지고 있습니다. 누군가 수동으로 다른 전원을 켜기까지 몇 초가 걸리는 데이터 센터의 백업 상황과 같이 수요에 따라 많은 양의 에너지가 필요한 애플리케이션을 위해 설계되었습니다.
커패시터의 용도
커패시터는 다양한 응용 분야에서 중요한 역할을 하는 기본적인 전기 부품입니다. 그들은 일반적으로 전기 에너지를 저장하고 필터를 만들고 타이밍 회로에 사용됩니다. 자동차 오디오 시스템과 가전 제품에도 사용됩니다. 커패시터의 일부 용도에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
전원 공급 평활화
커패시터는 전원 공급 장치 회로에 필터링을 제공하고 더 매끄러운 DC 전압을 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 이것은 정류가 AC를 펄스 DC로 바꾸는 주 전원 공급 장치를 사용하는 회로에서 종종 볼 수 있습니다. 전해 커패시터는 일반적으로 전원 공급 장치의 평활화 요소로 정류기의 출력에 연결됩니다. 캐패시터는 빠르게 충전되어 정류기의 모든 펄스를 부드럽게 하고 다른 구성 요소에 더 안정적인 전압을 공급할 수 있도록 전하의 일부를 유지합니다. 커패시터의 커패시턴스 또는 저장 용량이 높을수록 재충전이 필요하기 전에 더 많은 에너지를 흡수할 수 있으므로 평활 효과가 더 커집니다. 이 애플리케이션에서 값이 더 높은 커패시터는 전압 수준의 리플 및 부하 변경으로 인한 전압 스파이크와 같은 변동을 줄여 애플리케이션 회로 내의 추가 요소에 안정성을 제공합니다.
신호 처리
커패시터는 신호 처리 및 전자 통신에 널리 사용됩니다. 그들은 에너지를 저장하고 방출하는 능력 때문에 대부분의 전자 회로에서 필수적인 구성 요소입니다.
신호 처리에서 커패시터는 노이즈를 줄이고 원하지 않는 주파수나 신호를 걸러내는 기능에 사용할 수 있습니다. 잡음으로부터 신호를 보호하는 것을 평활화 또는 저역 통과 필터링이라고 하며 일반적으로 커패시터를 사용하여 이루어집니다.
전자 통신에서 커패시터는 주파수를 변경하지 않고 전기 신호를 한 형식에서 다른 형식으로 변환하는 데 사용할 수 있습니다. 이 프로세스는 커플링 또는 전압 전송으로 알려져 있으며 커패시터는 일반적으로 라디오 수신기 및 송신기에서 이러한 목적으로 사용됩니다. 또한 커패시터는 경로를 따라 높은 주파수 신호를 통과시키면서 저주파 신호를 제거하는 고역 통과 필터의 일부로 작동합니다.
커패시터는 능동 아날로그 필터에도 자주 사용됩니다. 주파수 응답 컷오프 주파수를 설정하여 필터의 이와 같이 앰프나 믹싱 콘솔과 같은 음악 장비를 설계할 때 오디오 신호를 제어하는 데 중요한 역할을 합니다.
타이밍
타이밍은 커패시터의 일반적인 용도입니다. 일상적인 회로에서 저항은 일반적으로 타이밍에 사용됩니다. 그러나 고전압 또는 고주파 상황에서는 종종 커패시터를 대신 사용할 수 있습니다. 커패시터는 저항만큼 빠르게 전력을 소모하지 않고 고장 위험이 적은 더 높은 전압을 처리할 수 있기 때문에 타이밍에 커패시터를 사용하는 것이 종종 유리합니다.
회로에서 전압과 전류를 안전하고 효율적으로 제어하는 방법을 제공하는 것 외에도 커패시터는 활성화될 때 전류 펄스가 필요할 수 있는 LED 또는 트랜지스터와 같은 구성 요소에 대한 특정 데이터 포인트에서 전력을 제공하는 데에도 사용됩니다. 이렇게 하면 에너지나 무결성을 잃지 않고 더 멀리 이동할 수 있도록 구성 요소에서 보낸 신호를 강화하는 데 도움이 될 수 있습니다.
커패시터는 오디오 장비에서 광범위하게 사용되어 신호를 필터링하고 왜곡을 줄이면서 최소한의 노이즈 간섭으로 유용한 정보를 허용합니다. 앞서 언급한 바와 같이 스피커 단자 전체에 일반적으로 배치되어 우발적인 단락을 제한하는 동시에 앰프 출력 단계에서 부하 분산을 고르게 유지합니다.
전기를 이해하고 창의적으로 사용하면 커패시터는 전하 흐름을 형성하는 놀라운 능력을 가지므로 엔지니어는 최소한의 비용으로 매우 복잡한 오디오 시스템을 개발할 수 있습니다.
공통 응용 프로그램
커패시터는 다양한 응용 분야에서 일반적으로 사용되는 전기 부품입니다. 에너지를 저장하는 능력은 일정 기간 동안 꾸준한 에너지 공급이 필요한 시스템의 필수 구성 요소입니다. 전원 공급 장치, 모터, 오디오 시스템, HVAC 시스템 등을 포함한 많은 응용 분야에서 사용됩니다. 이 기사에서는 가장 일반적인 커패시터 애플리케이션 중 일부를 살펴보겠습니다.
모터
모터는 커패시터를 사용하여 모터의 속도를 제어하거나 시동 토크를 향상시킵니다. 이는 다음을 제공하거나 제거하여 수행됩니다. 상 전기 모터 권선에. 가변 주파수 드라이브, 전원 공급 장치 및 기타 애플리케이션에 사용되는 커패시터는 펄스 부하의 전압 또는 전류를 조정하고 전력 시스템에서 원치 않는 에너지를 발산하여 에너지가 낭비되는 것을 방지할 수 있습니다. 중주파 모터의 전류에서 컨버터의 비선형 부하로 인해 발생하는 전류 파동의 고조파 효과를 완화하기 위해 위상 보상 커패시터 뱅크를 실행하기 위해 모터의 양쪽 끝에 큰 커패시터 값이 일반적으로 사용됩니다.
조명
커패시터는 모든 크기의 조명 시스템에 전원을 공급하고 조절하는 데 사용할 수 있습니다. 전자식 안정기에서 전류 흐름을 제어하고 형광등 및 고휘도 방전 조명의 시작 프로세스를 가속화하는 데 사용됩니다. 또한 조명의 깜박임을 줄이는 데 도움이 됩니다. 트랜지스터 회로 시스템에서 커패시터는 지속적인 전류를 유지하여 조명이 계속 켜져 있도록 합니다. 또한 실내 및 실외 설정에서 조명 기구의 전기 부하를 줄여 전압 서지 중에 보호 기능을 제공합니다.
자동차
자동차 커패시터는 자동차의 전기 시스템이 많은 차량에서 흔히 발생하는 전기 흐름의 불일치를 줄이고 보상하는 데 도움을 주기 때문에 특히 중요합니다. 자동차 커패시터는 에너지를 저장하여 필요할 때 자동차의 발전기 또는 스타터 모터에 전력을 공급합니다. 이 에너지는 전류 수요가 배터리 또는 교류 발전기의 용량을 초과할 때 생성되는 전압 스파이크를 중화하는 데 사용됩니다. 자동차 커패시터는 증폭기 및 스피커 내의 전류를 제어하는 오디오 시스템에도 사용될 수 있습니다. 전압 변동을 완화함으로써 자동차 커패시터는 배터리 수명을 연장하고 다른 전기 부품의 부담을 줄이는 데 도움이 됩니다.
커패시터 안전
커패시터로 작업할 때는 안전이 항상 최우선 순위여야 합니다. 커패시터는 에너지를 저장하므로 충전 또는 방전 중에 주의해서 다루어야 합니다. 이 섹션에서는 커패시터로 작업할 때 사용할 안전 지침을 살펴보고 커패시터와 관련된 잠재적 위험에 대해 논의합니다.
반바지 피하기
커패시터를 사용할 때 전기 부품이라는 사실 때문에 단락 가능성을 염두에 두는 것이 중요합니다. 단락은 커패시터 자체가 단락될 때 발생합니다. 단락은 제조 결함 또는 기타 외부 요인으로 인해 발생할 수 있지만 대부분의 단락은 커패시터의 부적절한 사용으로 인해 발생합니다.
단락을 방지하려면 항상 커패시터에 주의를 기울여야 합니다. 다음 방법은 커패시터 안전을 유지하는 데 도움이 됩니다.
1) 커패시터를 과충전하여 과도한 응력이나 변형을 가하지 마십시오.
2) 오랜 시간 동안 커패시터를 과부하 상태로 두지 마십시오.
3) 항상 적절한 장착 기술 및/또는 충격 차단을 보장하는 방법을 사용하십시오.
4) 두 개의 서로 다른 극성을 함께 연결하지 마십시오. 이렇게 하면 아크가 발생하고 잠재적으로 커패시터가 손상될 수 있습니다.
5) 설치 전에 결함이 없는지 확인하기 위해 적격 부품 또는 재료(예: 절연 재료)를 검사합니다.
6) 적재 요구 사항에 세심한 주의를 기울이십시오. 가능하면 적재를 줄이고 모든 구성 요소에 적절한 장착 기술을 시행하십시오. 그리고
7) 대기 전압은 회로 전체에 전류 흐름을 유발하여 확인하지 않으면 잠재적으로 커패시터 표준 정격을 손상시킬 수 있습니다.
이러한 예방 조치를 취함으로써 사용자는 안전한 사용을 유지하고 커패시터의 단락 또는 기타 문제로 인해 위험한 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있습니다. 전자 제품, 특히 전기와 관련된 모든 작업을 할 때마다 항상 안전이 최우선이라는 점을 기억하는 것이 중요합니다!
방전 커패시터
커패시터를 취급하거나 교체할 때 커패시터가 적절하게 방전되도록 하는 것이 매우 중요합니다. 안전한 방전을 위해 커패시터의 각 단자와 접지 사이에 1k ohm ~ 10k ohm의 저항을 연결하십시오. 커패시터 양단의 전압은 아크 또는 스파크 생성 없이 빠르게 소멸되어 안전한 교체 또는 취급이 가능합니다.
폐기하기 전에 고전압 커패시터를 적절하게 방전시키는 것도 기억해야 합니다. 이러한 구성 요소를 안전하게 방전하지 않으면 감전 위험이 있으며 화재가 발생할 수도 있습니다! 이러한 구성 요소를 방전하려면 구성 요소의 두 단자 사이에 절연 전선을 연결한 다음 몇 분 동안 방전해야 합니다. 방전 과정에서 발생하는 스파크로부터 눈을 보호하기 위해 이 절차를 수행하는 동안 보안경을 반드시 착용하십시오.
커패시터 폐기
커패시터를 폐기할 때 안전 및 환경 보호를 위해 적절한 예방 조치를 취하는 것이 중요합니다. 커패시터에는 납, 바륨 및 기타 금속과 같은 독성 물질이 포함될 수 있으므로 이러한 품목을 일반 쓰레기통이나 매립지에 버리는 것을 피해야 합니다. 대신 적절한 재활용 수거 센터나 유해 물질 처리 전문 공급업체를 찾아 환경 친화적인 방법으로 폐기해야 합니다.
"죽은" 커패시터로 표시되어 있더라도 폐기하기 전에 모든 커패시터가 여전히 전하를 유지하고 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 커패시터는 잔류 전하를 보유할 수 있으며 취급 시 방전될 수 있습니다. 따라서 배출할 때까지 주의해서 취급해야 합니다. 커패시터를 안전하게 방전하려면 전압이 그립에서 아크 점프를 하지 않도록 단자에서 손을 떼지 않도록 충분히 긴 절연 스크루드라이버가 필요합니다. 충전된 커패시터가 방전되면 펜치 또는 전선 절단기로 헐거운 절연체를 제거한 다음 적절하게 폐기하기 전에 절연체를 감쌉니다.
결론
결론적으로 커패시터는 모든 전기 회로의 필수 구성 요소입니다. 에너지를 저장하고 잡음을 걸러내며 AC 회로에 전류원을 제공하는 데 사용됩니다. 커패시터는 다양한 형태로 제공되며 광범위한 응용 분야가 있습니다. 커패시터의 기본 사항을 이해하면 프로젝트에 적합한 구성 요소를 식별하는 데 도움이 됩니다.
커패시터 기초 요약
커패시터 기본 사항을 요약하면 커패시터는 유전체라고 하는 절연 재료로 분리된 두 개의 전도판으로 구성된 전기 부품입니다. 전기장의 형태로 에너지를 저장하는 데 사용됩니다. 커패시터는 일반적으로 전류 및 전압 레벨을 조절하기 위해 마이크로 프로세서와 같은 저항 및 집적 회로와 함께 전자 회로에 일반적으로 사용됩니다. 또한 신호를 필터링하고 특정 회로에서 최대 전력 전송을 제공하는 데 사용할 수 있습니다. 특정 애플리케이션을 위한 커패시터를 선택할 때 선택한 커패시터 유형의 작동 전압, 작동 온도, 패키지 크기 및 커패시턴스 값 범위를 고려하는 것이 중요합니다.
커패시터 사용의 이점
커패시터는 에너지를 저장했다가 필요할 때 방출하는 기능으로 인해 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 또한 많은 양의 전류를 처리할 수 있으므로 필터 및 회로 브레이크로 자주 사용됩니다. 또한 커패시터는 전기 노이즈를 줄이고 전력 회로의 효율성을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다. 그 결과 컴퓨터, 휴대폰, 텔레비전과 같은 고전력 전자 장치에 널리 사용됩니다.
커패시터는 전자 제품과 관련하여 여러 가지 이점이 있습니다. 예를 들어, 시간이 지남에 따라 전자 부품을 손상시킬 수 있는 고에너지 펄스 또는 짧은 전류 폭발에 대한 임시 저장을 제공하여 전압 수준을 안정적으로 유지하는 데 도움이 됩니다. 그들의 설계는 또한 시스템 전체 또는 개별 회로 내에서 전자기 간섭(EMI)을 필터링하는 데 도움이 됩니다. 이는 원치 않는 신호가 시스템에 들어가거나 이미 그 안에 있는 신호를 방해하는 것을 방지하는 데 중요합니다.
또한 커패시터는 필요할 때 순간 전류를 제공하여 가로등 시스템 및 HVAC 모터와 같은 극한 환경 애플리케이션에서 장기간 작동하는 데 중요한 시작 커패시터 제어 및 동기식 모터 작동을 가능하게 하여 모든 AC 전원 시스템에서 전력 소비를 크게 줄일 수 있습니다. 마지막으로 AC 회로에서 생성된 사인파를 안정화하는 것은 주요 기능 중 하나입니다. 특정 주파수에서 에너지를 끌어내고 다른 주파수에서 에너지를 증폭하여 전압 왜곡을 줄이고 모든 채널에서 깨끗한 전력 관리를 보장합니다.
저는 Neaera의 설립자이자 콘텐츠 마케터이자 아빠이자 열정을 다해 새로운 장비에 도전하는 것을 좋아하는 Joost Nusselder입니다. 저희 팀과 함께 2020년부터 심도 있는 블로그 글을 작성해 오고 있습니다. 녹음 및 기타 팁으로 충성도 높은 독자를 돕습니다.
