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이번 포스팅은 콘덴서(condenser) / 캐패시터(capacitor) 종류에 관한 글입니다.
회로 이론적으로 기초적인 설명과 실무에서는 무엇을 가장 많이 사용하는지 설명드리겠습니다.
설명에 앞서 항상 기준은 임베디드 시스템 하드웨어 기준으로 설명드리는 점 기억 부탁드립니다.
먼저 콘덴서(capacitor/condenser)에 대해 알아보겠습니다.
■ 콘덴서(condenser) / 캐패시터(capacitor)란?
다음 설명을 읽기 전에 여러분이 알고 계신 그 내용이 모두 맞습니다.
콘덴서(=캐패시터,커패시터)란 일시적으로 전기를 축적하는 전자 부품을 뜻합니다. 그리고 도체에 다량의 전하를 일시적으로 저장하는 전자 부품입니다. 모두 동일한 개념입니다.
추가적으로 가장 핵심은 직류를 차단, 교류는 통과시키는 것이 핵심입니다.
교류는 통과하므로 회로에서 노이즈를 제거할 수 있으므로 회로의 안정적인 동작을 가능하게 합니다.
저는 글로 이론적인 내용을 전달하는 능력이 부족하기 때문에 이론적인 설명은 짧게 하겠습니다.
콘덴서(=캐패시터,커패시터)에 대해 조금 더 심화적으로 완벽하게 이해하고 싶으신 분들은 유튜브를 참고 부탁드립니다. 자료를 찾아보시면 이해하기 쉽게 설명을 잘하는 동영상들이 많습니다.
■ 콘덴서(condenser) / 캐패시터(capacitor) 종류
| 알루미늄 전해 콘덴서 ( Aluminum Electrolytic Capacitor ) |
슈퍼 커패시터 ( Supercapacitor / Ultracapacitor ) |
| 탄탈 콘덴서 ( Tantalum Capacitor ) |
마일러 콘덴서 ( Mylar Capacitor ) |
| 적층 세라믹 콘덴서 ( MLCC : Multi Layer Ceramic Capacitor ) |
폴리프로필렌 콘덴서 ( Polypropylene Capacitor ) |
| 세라믹 콘덴서 ( Ceramic Capacitor ) |
마이카 콘덴서 ( Mica Capacitor ) |
| 스티롤 콘덴서 ( Styrol Capacitor ) |
가변용량 콘덴서 ( Variable Capacitor ) |
콘덴서의 종류는 여러 가지가 있습니다.
위 표를 보시면 많은 종류의 콘덴서가 있다는 것을 알 수 있습니다.
이 많은 종류 중에 실제 개발에 사용되는 콘덴서는 적층 세라믹 콘덴서, 알루미늄 전해 콘덴서, 탄탈 콘덴서 순서로 가장 많이 사용됩니다. 이 중 역시 가장 많이 사용되는 콘덴서는 적층 세라믹 콘덴서(MLCC)입니다.
앞서 말씀드렸지만 다시 한번 말씀드리면 임베디드 시스템 하드웨어 기준입니다. 그리고 개인적인 개발 경험에 기초하여 설명드리고 있으니 개발하는 회사마다 다를 수 있다는 점 참고 부탁드립니다.
요즘도 대학교에서 전자공학 전공 실험을 하면 전해콘덴서(electrolytic condenser)만 사용하는지는 잘 모르겠습니다. 저만 하더라도 대학교에서 전해콘덴서(electrolytic condenser)만 사용했습니다.
사진처럼 대부분 빵판(?)이라 불리는 브레드보드에 실험을 했었기 때문입니다. 그리고 만능기판을 가지고 많은 실험을 했던 기억이 있습니다.
다시 핵심만 말씀드리면 실제 개발에서는 대부분 적층 세라믹 콘덴서(MLCC)만 사용합니다.
■ 적층 세라믹 콘덴서(MLCC)란 ?
기사를 찾아보신 분들 다들 알고 계시는 내용이겠지만 일명 '전자산업의 쌀'이라고 부릅니다. 그 이유는 정말 다양한 산업 분야에서 폭넓게 쓰이고 있습니다. 기본적인 역할은 콘덴서와 동일하고 무극성입니다. 반도체에 전기를 일정하게 공급하는 일종의 댐 역할을 한다고 이해하시면 됩니다. 적층 세라믹 콘덴서(MLCC)가 만들어지는 방법은 니켈과 세라믹이 시루떡처럼 얇게 겹겹이 수백 겹을 쌓아 올려서 만듭니다. 얇은 층을 많이 쌓을수록 전기를 많이 축적할 수 있으므로 기술 난이도는 높습니다.
제일 중요한 핵심은 전원 노이즈(Noise) 제거 특성이 가장 우수합니다.
왜 전원 노이즈 제거 특성이 우수한지는 나중에 자세하게 다루는 포스팅을 한 번 하겠습니다.
■ 알루미늄 전해 콘덴서(Aluminum Electrolytic Capacitor)란 ?
알루미늄 전해 콘덴서는 유전체로 얇은 산화막을 사용합니다. 전극으로는 알루미늄을 사용합니다. 유전체를 매우 얇게 할 수 있으므로 상대적으로 다른 콘덴서의 비해 큰 용량을 얻을 수 있습니다. 특징은 극성이 있습니다. 플러스(+) 전극과 마이너스(-) 전극이 있으므로 극성을 잘 못 연결하면 폭발합니다.
알루미늄 전해 콘덴서의 역할도 기본적으로 전원을 안정적으로 공급 및 전원 노이즈를 제거하기 위해 사용합니다. 순간적으로 큰 전류를 소모 혹은 많은 전류를 소모하는 전원 라인에 사용하시면 됩니다. 그 이유로는 일반적으로 알루미늄 전해 콘덴서 값이 크기 때문입니다. 단점으로는 수명이 있습니다. 장기간 사용을 하면 수명으로 인해 콘덴서 값이 감소하거나 고장 날 확률이 있습니다.
■ 탄탈 콘덴서(Tantalum Capacitor)란 ?
탄탈콘덴서는 전극에 탄탈륨이라는 재료를 사용합니다. 알루미늄 전해 콘덴서처럼 비교적 작은 크기에 큰 용량을 얻을 수 있습니다. 일반적으로 '노이즈(Noise) 제거 특성'이 우수하다고 알려져 있습니다. 그러나 개인적인 경험으로 탄탈 콘덴서보다는 적층 세라믹 콘덴서(MLCC)가 노이즈 개선에 더 좋습니다.
물론 어떤 회로인지 따라 다르겠지만 DC-DC Converter에서는 MLCC가 더 노이즈(Noise) 개선에 좋았습니다. 제가 설명드리는 내용이 항상 정답은 아닐 수 있으므로 상황에 맞게 사용하시면 됩니다.
탄탈 콘덴서의 가장 큰 단점으로는 고장 시, 쇼트(Short) 특성을 보입니다. 즉, 전원과 그라운드(GND)가 쇼트(Short)가 돼서 PCB가 타거나 고장 납니다. 그리고 경험적으로 제품이 고장 날 경우, 탄탈 콘덴서 문제로 고장이 발생했습니다. 그러므로 만약 어떤 전자 제품을 설계할 경우 탄탈 콘덴서 사용은 개인적으로 추천하지 않습니다.
마지막으로 정리를 해보겠습니다.
■ 주요 콘덴서(Condenser / Capacitor) 장단점
| 장점 | 단점 | |
| 적층 세라믹 콘덴서 ( Multi Layer Ceramic Capacitor ) |
무극성 우수한 노이즈 특성 상대적 작은 크기 |
크랙 발생 가능성 용량 변화가 큼(Tolerance) |
| 알루미늄 전해 콘덴서 ( Aluminum Electrolytic Capacitor ) |
상대적으로 저렴 큰 정격 전압 ( ~400V ) 큰 용량 값 ( ~10000uF ) |
유극성 수명 있음 상대적 큰 크기 |
| 탄탈 콘덴서 ( Tantalum Capacitor ) |
작지만 큰 용량 값 ( ~1000uF ) | 유극성 고장 시, 쇼트(Short) 특성 상대적으로 비쌈 |
이번에도 그냥 생각대로 포스팅하여 글이 이상할 수도 있습니다.
이점 양해 부탁드리며 궁금한 점은 댓글 부탁드립니다.
긴 글 읽어주셔서 감사합니다.
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