RLC 수동소자란?

RLC 수동소자란?

안녕하세요. 

공대 졸업생 범아트입니다.

 

공대를 졸업하고 관련 IT 업계에서 근무를 하고 있습니다. 근무를 하면서 대학 시절 배운 전공들이 업무에도 쓰이는 경우가 있습니다. 학교에서 배운 지 오래되어서 잊어버린 기본 용어들이 많은데요. 포스팅을 하면서 공부도 하고 IT 정보의 기본적인 것들이니 여러 사람들에게도 공유하고자 합니다.

 

그래서 첫 번째 포스팅은 RLC 수동소자입니다.

자! 이제 살펴볼까요?

 

수동소자란?

공급된 전력을 소비 · 축적 · 방출하는 소자로, 증폭 정류 등의 능동적 기능을 하지 않는 것입니다.

소비는 저항이 되겠고, 축척은 캐퍼시터, 방출은 인덕터가 될 것입니다.

 

수동소자는 증폭이나 전기 에너지의 변환과 같은 능동적인 기능을 가지지 않는 소자로 콘덴서, 트랜스, 저항기, 인덕터, 릴레이 등이 있습니다. 능동소자와는 반대로 수동소자는 에너지를 단지 소비, 축적, 혹은 그대로 통과시키는 작용을 하고, 수동적으로 작용할 뿐, 우선적인 어떠한 일을 하지는 않습니다. 수동소자는 회로의 밖의 외부 전원이 필요 없이 단독으로 동작을 가능하게 하고 만들어진 후에는 입력 조건에 의한 소자의 특성 변화가 불가능하고, 소자의 특성이 수동적으로 상황에 알맞게 전류나 전압이 인가되지 않은 상태에서 결정되어 있는 소자입니다. 기본적으로 선형 동작을 하기 때문에 수동소자는 선형 해석만으로도 충분한 해석이 가능합니다. 

 

능동소자는 입력과 출력을 갖추고 있으며, 전기를 가한 것만으로 입력과 출력에 일정한 관계를 갖는 소자. 에너지의 발생이 있는 것을 능동 소자입니다. 그러나 에너지 보존 법칙이 성립하여 정상상태에서는 에너지 지수가 0으로 되기 때문에 실제로 에너지가 발생하는 것은 아니며 전원으로부터의 에너 지를 써서 신호의 에너지를 발생시키는 등, 에너지 변환을 하는 것이 능동소자입니다. 그렇기 때문 에 능동소자는 신호 단자 외 전력의 공급이 필요하다. 대표적인 부품으로는 연산 증폭기, 다이오드, 트랜지스터, 진공관 등이 있습니다. 

 

 

 

수동소자 R (Resistance)

전류의 흐름을 방해하고, 전위차(V)를 만듭니다. 흔히 알고 있는 탄소 피막 저항기, 가변저항기, 권선 저항기 등 크기나 종류, 용도는 달라도 전자의 흐름을 방해하는 원인에서 비롯되는 발열, 전류 제한 등의 목적으로 쓰이는 소자입니다. 직류 교 류전원에서의 부하특성은 변화가 없으며, 실소 비전력의 대부분을 소비합니다.

 

수동소자 L (Inductor=Coil) 

도선을 감은 코일로 가장 기본적인 회로 부품이자 회로 소자입니다.
전선에 전류가 흐를 때 전선 주변에 발생되는 자기장(자계)은 자기력이 되고, 이 전선을 코일처럼 감았을 때 기전력과 역기 전력이 발생됩니다. 이것은 저항 성분(Impedance)이 되어 하이 패스 필터의 역할을 하게 됩니다.
전류가 흐르는 도선에서 유도되는 자기 유도 현상에서 기인되는 에너지 축적 또는 변환 과정이며, 직류에서는 과도기의 응답을 제외하고는 거의 도체 전선과 같아지고 교류 부하에서는 주파수에 따라 엄청난 저항으로 나타납니다. 주로 교류전력의 제한과 전자석 응용회로에 쓰이게 됩니다.

 

수동소자 C (Condenser=Capacitance) 

전압의 급격한 변화를 막는 역할을 한다. 저항 성분이 주파수에 반비례합니다.
전하를 담을 수 있는 그릇쯤으로 인식해도 무방합니다. 도체 판 두 개를 서로 마주 보게 하고 전원을 연결하면 한쪽은 양전하, 다른 쪽은 음전하가 축적됩니다. 교류에서는 주파수에 따라 거의 저항으로서의 역할이 없어지기도 하지만 직류에서는 과도기의 응답을 제외하고는 허용 전압까지는 거 의 부도체나 마찬가지로 작용합니다.

 

RLC는 시간영역과 주파수 영역에서 서로 다른 모양을 갖게 됩니다. 시간영역에서 주파수 영역으로 바꿀 때 라플라스, 푸리에 변환이 있는데 회로에서는 주로 라플라스 변환을 씁니다. 시간영역에 서 RLC에 관련된 V, I의 푸리에 변환 식이 나와있습니다. R은 거의 비슷하고 L에서 d/dt는 주파수 영역으로 넘어가

면서 jw로 바뀌게 됩니다.