[전자 하드웨어 기초] 20. 코일,인덕터 -5- (인덕터, 코일 고르는 법, 데이터시트 보는 법)

안녕하세요. 리습입니다. 

오늘은 사용 용도에 따라 코일, 인덕터를 선택하는 법에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 먼저 인덕터를 고를 때 흔히 데이터 시트에서 흔히 보는 용어 대해서 먼저 알아보도록 하겠습니다.

코일, 인덕터 데이터 시트 보는 법

인덕터 데이터 시트 예시

 인덕터의 데이터 시트 예시 입니다. 모두 다 중요한 spec이지만, 우리가 주의 깊게 봐야 하는 부분은 인덕턴스 (L, Inductance), 정확도(Tolerance)와 저항 성분 (DC resistance)입니다. 그리고 일부 표기되어있지 않은 경우도 있지만, Q 품질계수라고 하여 (리엑턴스/저항값)으로 표현한 값이 있습니다. Q가 클수록 좋은 인덕터임을 의미합니다. 또한 자기 공진주파수(Self resonant frequency)라는 것이 표기되어 있는 경우가 있습니다. 공진 용도로 사용할 때 확인해야 하는 수치이기는 하지만, 이 수치 아래 주파수에서만 인덕터를 사용해야 하므로 가능하다면 확인하시는 게 좋습니다.

(참고 : 인덕터의 종류[파워인턱터 etc.)에 따라 데이터 시트에 표기된 주요 spec이 다를 수 있습니다.)

자 그렇다면 용도별 인덕터의 선택 요령에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

1. 소 신호(small-signal)에서의 인덕터, 코일 고르는 법

 교류 (AC)가 중요한 신호라인 등, 고주파 필터나 소신호용 초크에서는 굉장히 인덕턴스 값이 정밀한 인덕터, 코일을 선택해야 합니다. 다음과 같이 리드형, 혹은 칩형으로 만들어진 대부분의 코일을 선택할 수 있습니다. 

칩, 리드형 인덕터

 또한 현재 대상이 되는 회선의 주파수 특성을 확인하여, 주파수 특성에 따라 성능이 떨어지지 않는지 확인해야 합니다. 일반적으로 인덕터는 일정 주파수 까지는 일정한 인덕턴스 값을 보여주지만, 주파수가 상승함에 따라서 점점 인덕턴스가 증가하다가, 한계에 부딪치게 되면 인덕턴스가 사라지는 특성이 있습니다. 이는 각 인덕터의 데이터 시트 (Data sheet)를 통해 확인할 수 있습니다. 아래는 한 인덕터의 주파수별 인덕턴스 특성 그래프입니다.

인덕턴스 주파수 특성 예시

그래서 현재 사용하려는 인덕터가 동작하는 주파수에 알맞은 부품인지 꼭 확인해야 합니다.

2. 전원 등에서 초크 용도로 사용하기 위한 인덕터, 코일 선택

전원용 코일, 주로 평활 회로에 사용

전원 등에서 평활, 혹은 초크 용도로 사용하는 코일을 선택할 때 가장 중요한 부분은 바로 직류 (DC) 저항 성분입니다. 인덕터를 통해 교류 특성이 매우 작은 DC 신호를 만들어 내게 되는데, 이때 저항이 크다면 불필요하게 회로에서 전류를 많이 소비하게 되어 소비전력에 불리해집니다. 특히 배터리로 동작하는 회로가 많아진 지금에 와서, 내부 저항이 작은 인덕터를 사용하는 것은 당연한 상식이 되었습니다. 

 추가적으로 회로의 전류가 크게 변하는 경우에는 직류 중첩 특성(직류전류와 인덕턴스 값의 관계)을 꼭 확인해야 합니다.

3. 공진 용도로 사용하기 위한 인덕터 코일 고르는 법

 공진 용도로 사용하기 위한 인덕터는 Q, 품질 계수를 확인해야 합니다. Q값이 낮을 경우 공진 회로의 출력이 저하되기 때문에 가능한 한 Q값이 높은 인덕터를 선택해야 합니다. 또한 인덕터는 단자 간에 용량 성분을 가지므로, 자기 공진을 일으키게 됩니다. 따라서 공진 주파수 이상에서는 인덕터로서 역할을 해주지 못하기 때문에 꼭 필요한 주파수보다 자기 공진 주파수가 높은 인덕터를 선택해야 합니다. 

마무리

이렇게 인덕터의 데이터 시트 읽는 법과, 인덕터를 선택하는 방법에 대하여 알아보았습니다. 인덕터의 용도에 확인해야 하는 spec도 다르고, 또 이에 따라 다른 소재의 인덕터 또한 선택해야 합니다. 시중에는 다양한 소재와 형태의 인덕터가 있으니 제가 소개해드린 형태뿐만 아니라, 자신의 용도에 맞는 최적화된 인덕터를 잘 찾아보시기를 추천드립니다.