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코일과 트랜스

노구라 2011.11.11 08:31
코일과 트랜스
코일이란 동선과 같은 선재(線材)를 나선 모양으로 감은 것입니다.

코일의 성질 정도를 나타내는 단위로 헨리(Henry:H)가 사용됩니다. 선재를 감으면 감을수록 코일의 성질이 강해지며 헨리의 값도 커집니다. 코일은 내부에 아무것도 넣지 않은 공심으로 하는 것보다 철심에 감거나 코어라 부르는 철분말을 응고시킨 것에 감는 편이 보다 큰 헨리값이 얻어집니다. 통상 전기회로에서 사용하는 코일은 마이크로 헨리(μH)부터 헨리(H)까지 폭넓게 사용됩니다.

코일을 인턱터(Inductor) 또는 인덕턴스(Inductance)라고 하는 경우가 있습니다(엄격히 말해서, 인덕턴스라고 하는 것은 코일 성분의 정도를 나타내는 것이며, 부품 그 자체를 나타내는 말은 아닙니다).
코일에 교류전류가 흐른 경우, 코일에 발생하는 자속이 변화합니다.
  그 코일에 다른 코일을 가까이 했을 경우, 상호유도작용(Mutual Induction)에 의해, 접근시킨 코일에 교류전압이 발생합니다.
이 상호유도작용의 정도를 상호 인덕턴스(단위는 헨리:H)로 표시합니다.

코일이 하나만 있는 경우에도 자신이 발생하는 자속의 변화가 자신에게 영향을 줍니다.
이것을 자기유도작용이라고 하며, 그 정도를 자기 인덕턴스(Self Inductance)로 나타냅니다.

헨리의 정의는 어떤 코일에 매초 1A의 비율(1A/s)로 전류가 변화할 때, 다른 쪽의 코일에 1V의 기전력을 유도하는 두 코일간의 상호 인덕턴스를 1헨리(H)로 한다고 되어 있습니다.
자기 인덕턴스의 경우는 전류의 변화율이 1A/s일 때 1V의 기전력을 발생하는 경우의 자기 인덕턴스를 1H로 한다고 되어 있습니다.
  코일의 성질
선재를 나선 모양으로 감으면 원래의 선재가 지닌 특성과는 전혀 다른 여러 가지 특성이 나오게 됩니다.
여러 특성 가운데서 몇가지 주요 특성에 대해 살펴보면 다음과 같습니다.
(1) 전류의 변화를 안정시키려고 하는 성질이 있다
  전류가 흐를려고 하면 코일은 전류를 흘리지 않으려고 하며, 전류가 감소하면 계속 흘릴려고 하는 성질입니다. 이것을 "렌츠의 법칙"이라 부르는데, 전자유도작용에 의해 회로에 발생하는 유도전류는 항상 유도작용을 일으키는 자속의 변화를 방해하는 방향으로 흐른다는 것입니다.

이 성질을 이용하여 교류로부터 직류로 변환하는 전원의 평활회로에 사용됩니다. 교류를 정류기에 의해 직류로 변환한 경우, 그대로는 맥류(리플:Ripple)라고 하여 교류성분이 많은 직류이며 완전한 직류가 아닙니다.
플러스의 직류로 정류한 경우, 마이너스 전압성분은 없어지지만, 0V와 플러스 전압을 왕래하고 있습니다. 평활회로는 콘덴서와 코일을 조합한 회로를 사용하면 코일이 전류의 변화를 저지하려는 작용을 하고, 콘덴서가 입력전압이 0V로 되어도 축적한 전기를 그때 토출하기 때문에 안정한 직류를 얻을 수 있습니다.

간단한 평활회로에서는 코일 대신에 저항기를 사용하여, 콘덴서의 평활 기능만 이용하는 경우도 있습니다.
 
(2) 상호유도작용이 있다
  이것은 앞에서도 언급했지만, 두 코일을 가까이 하면 한쪽 코일의 전력을 다른 쪽 코일에 전달할 수 있다는 것입니다. 이 성질을 이용한 것이 트랜스입니다. 전력을 공급하는 쪽의 코일(입력)을 1차측, 전력을 꺼내는 쪽(출력)을 2차측이라고 합니다. 1차측 권수와 2차측 권수의 비율에 따라 2차측의 전압이 변화합니다. 전원트랜스 등은 2차측에서 권선의 도중에 선을 내어(tap이라고 한다) 복수의 전압을 얻을 수 있도록 한 것이 많습니다.
 
(3) 전자석의 성질이 있다
  전류가 흐르면 철이나 니켈등의 자성체를 흡착하는 성질을 말합니다. 이 성질을 이용한 것으로 계전기(릴레이)가 있습니다. 전류가 흐를 때에 철판을 끌어당겨 철판에 부착된 스위치를 닫도록 하는 것입니다.
 
(4) 공진하는 성질이 있다
  코일과 콘덴서를 조합하면 어떤 주파수의 교류전류가 흐르지 않거나, 쉽게 흐르기도 합니다. 라디오의 방송국을 선택하는 튜너는 이 성질을 이용하여 특정한 주파수만을 선택하고 있는 것입니다.
 
  코일의 종류
  분류   명칭   기능 및 용도
  코 일 인덕터 초크코일 고주파에 대하여 저항 작용을 하고픈 고주파를 감쇠시키는데도 사용한다.
용도 : 고주파 필터.
고주파 동조 코일 IFT 코일과 콘덴서를 병렬 접속하고 어느 특정 주파수에 동조하여 신호를 추출하기 위해 사용한다.
용도 : TV나 라디오의 동조 회로등.
바 안테나 동조용이지만 내부에 코어를 삽입하고 특히 길게 하여 안테나와 동등의 특성을 갖게 한 것으로 휴대용 라디오의 안테나로 사용되고 있다.
전원용 초크 저주파에 대해서도 특히 큰 저항을 나타내도록 하여 전원 노이즈 방지용의 필터나 평활 회로의 필터에 사용한다.
  트랜스 전원 트랜스 여러가지 코일을 동일한 철심에 감은 것으로 전압의 변환 기능을 갖는다.이것을 이용하여 전압 을 높이거나 낮추는데 사용한다.
스위칭
전원용 트랜스
전원용 트랜스와 동일이지만 주파수가 높기 때문에 소형으로 효율이 좋은 코어를 사용하고 있다.
오디오용 트랜스 트랜지스터 회로등으로 임피던스가 크게 다른 경우 전달 로스를 적게 하기 위해 임피던스 변환용으로 쓰여지는 트랜스로 최근에는 회로의 발전으로 많이 쓰여지지 않게 ?다.
  회로도 기호
회로도에 쓰여지는 기호는 아래와 같은 것이 쓰여지지만 다소 다른 형태도 있습니다.

    회로도 기호     약호     명칭     기능
        RFC     초크 코일     고주파 저지용 코일,  필터용 코일
        L     동조 코일 IFT     고주파 동조 용,  속칭 FCZ 코일
        TR     전원 트랜스     전원 전압 변환용
 
고주파 초크 코일(RFC)
단순한 고주파 필터용 코일입니다. 종류는 하기 다양한 형태의 것이 있으나 단순한 코일로서 용량 범위는 수 μH ~ 수 mH 까지 있습니다. 수 μH 이하에서는 공심 인 것도 있지만 통상은 코어가 사용되고 있습니다.
고주파 동조용 코일
고주파 회로의 전달시 효율을 좋게할 목적으로 쓰여지는 코일입니다. 주로 사용되는 것에는 FCZ코일 이라고 불리는 것이 있으며 좌측 사진에서 케이스에 들어가 있는 것이 FCZ 코일입니다. 사진의 왼쪽것은 특정 주파수용 발진출력용으로 만들어진 것입니다. FCZ 코일에는 10mm높이와 7mm 의 2종류가 있으며 5mm 짜리도 있으나 잘 사용되지 않습니다.
중간 주파수 동조 코일
IFT라고 불리는 코일로 FCZ 코일과 마찬가지로 금속 케이스에 들어가 있습니다. 차이는 중간주파수로 쓰여지는 455kHz나 10.7MH 에 동조한 콘덴서가 미리 병렬 접속되어 있는 것입니다. 사진은 코일의 바닥 사진으로 좌측은 FCZ 코일이며 우측이 IFT로 IFT 쪽에는 콘덴서가 한가운데 장착되어 있는 것을 볼 수 있습니다.
바 안테나 코일
휴대용 라디오의 동조 코일로 특히 코어를 크게 하여 수신 감도가 좋아지게 되어 있습니다.형태나 크기에는 많은 종류가 있으나 일반적으로 바리콘과 병렬 접속되어 동조 주파수를 가변할 수 있도록 되어있어서 라디오 방송 전파를 선택할 수 있습니다. 사진은AM 라디오 용 바 안테나입니다.
전원용 초크 코일
전원 주파수 대역에서 충분한 인덕턴스를 갖고 있는 코일로 코어에 동선을 감아서 만들어집니다. 입력 전원용 필터나 스위칭 전원의 출력 필터로 사용되고 있습니다. 좌측2개는 전원필터용이며 오른쪽의 2개는 고주파 동조용입니다.
전원 트랜스
전원 트랜스주파수가 낮고 전류 용량이 큰 대형 코일로 출력 전압과 전류 용량에 따라 많은 전원 트랜스종류가 있습니다.AC 전원으로부터 DC 전원을 만들는 때 필수적인 부품이전원 트랜스나 최근에 시판되는 전원장치의 대부분은 스위칭 전원으로 되어있으며 무겁고 전원 트랜스 대형의 전원 트랜스를 사용하는 방식은 점차 줄어들고있는 추세입니다.
오디오 트랜스
오디오용 트랜스로 근래에는 오디오 증폭기의 회로가 많이 개선되어 거의 사용되지 않고 있습니다. 오디오용 트랜스의 용도는 트랜지스터 앰프의 출력임피던스와 스피커의 임피던스의 정합에 사용됩니다.

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