4. MCU 보드 제작기 - 저항과 커패시터

이 책을 기반으로 실습 및 블로그 글 작성

 

 MCU 보드를 설계하면서 다양한 저항과 커패시터를 사용한다. 저항은 과전류를 보호하여 마이크로컨트롤러 같은 소자들이 오동작하거나 망가지는 것을 방지한다.  커패시터의 경우 전원으로부터의 고주파 잡음을 제거하는 디커플링(Decoupling), 노이즈를 제거하는 바이패스 등 다양한 역할을 수행한다. 

 

 회로이론에서 단순하게 저항의 크기나 커패시터의 크기만을 생각했던 것과 다르게 실제 설계에 있어서는 생각해야 할 부분이 많다. 저항 소자도 여러가지 종류가 있고, 커패시터 소자도 여러 종류가 있으며 회로의 목적에 따라서 적절한 종류의 소자를 사용할 수 있어야 한다. 다음은 저항 소자의 종류와 커패시터 소자의 종류를 나열한 것이다.

 

저항의 종류

• 탄소피막 저항기 : 세라믹 로드에 탄소 분말을 피막 형태로 입힌 후 나선형으로 홈을 파서 저항 값을 조절하는 것이 특징, 값이 싸고 일반적으로 사용됨(실험실에서 자주 볼 수 있는 저항 소자), 단 높은 정밀도를 요구하거나, 고전력 시스템에는 부적합
• 몰드 저항기 : 탄소 분말에 저항 값 조절을 위한 혼합재를 섞고 폴리머와 함께 그대로 성형한 형태의 저항, 높은 오차율, 고내압, 고전압, 고저항, 낮은 생산 가격이 특징, 요즘에는 많이 생산되고 있지는 않음
• 금속피막 저항기 :  세라믹 로드  + 니켈, 크롭 등 합금, 고주파 특성이 좋아 정밀한 회로에 사용
• 산화 금속피막 저항기 : 금속피막 저항과 유사하나 잡음 특성이 좋지 않음, 단 열 특성이 좋아서 전원회로에 사용
• 후막칩 저항기 : SMT 공법으로 보드를 제작할 경우 사용, 칩 형태로 소형
• 박막형 칩 저항기 : 후막칩 저항기와 유사한 모양, 두께가 훨씬 더 얇고 저항체 금속을 사용, 저항값 허용치, 저항 온도계수 특성이 정밀하고, 고주파 특성이 우수 -> 프로젝트에서 사용하는 저항(대부분)

커패시터 종류

• 전해 커패시터 : 전극이 알루미늄이고 유전체로 얇은 산화막 사용, 고용량, 극성 존재, 평활회로, 저주파 바이패스 등 사용
• 탄탈 커패시터 : 전극의 재료가 탄탈륨, 극성 존재, 우수한 온도 특성과 주파수 특성 -> 전원회로에 사용
• 필름 커패시터 : 금속 전극 사이에 필름 유전체, 가격은 공정과 재질에 따라서 천차만별, 용도도 다양
• 세라믹 커패시턴스 : 유전율이 큰 재료 사용, 좋은 고주파 특성, 바이패스용
• 적층 세라믹 커패시터 : 고유 전율계 세라믹을 다층 구조로 사용, 온도 특성과 주파수 특성이 양호 -> 대부분 MLCC 사용

 전기적인 특성도 소자를 선택함에 있어서 당연히 고려해야 한다. 고려해야할 사항으로는 저항의 경우 저항, 정격전압, 정격전력, 패키지 종류이며, 커패시터의 경우 용량, 정격전압, 정격전력, 패키지 종류이다.

 

 보드를 구성하면서 저항과 커패시터에 대해 0603(1608) 패키지를 선택하였다. 해당 패키지는 최대 전압 150V, 최대 전류 1A로 디자인하는 보드에 적합하다. 소자를 선택함에 있어서 전기적인 특성을 고려하면서도, 가장 재고수가 많은 소자를 선택하였다. 물론 추가적인 요구사항이 있다면, 해당 사항들을 소자 선정에 반영해야 한다. 이 것으로 글을 마친다.