저항의 역할 : 전류 제한, 전압 분배, 풀업/풀다운, 댐핑저항

2022.08.24 - [전장 관련/전기전자 기초] - 저항이란? : 개념 및 저항의 종류 (SMD저항, 바리스터)

저항이란? : 개념 및 저항의 종류 (SMD저항, 바리스터)

1. 저항의 역할

-. 저항의 역할은 지금부터 기술할 전류 제한, 전압 분배, 풀업/풀다운 이외에 노이즈 제거나 임피던스 매칭 등 다양한 사용용도가 있지만 품질담당으로 업무를 수행하다 보니 아래 3가지만 알아도 어지간한 상황은 다 대응이 되어서 가장 대표적이라 할 수 있는 4가지를 적겠습니다. 이외의 용도는 배경지식이 필요한 부분이 있어서 자료가 좀 쌓이고 설명에 링크를 걸 수 있어질때 쯤 차차 다루도록 하겠습니다.

1) 전류 제한

-. 언뜻 생각하면 전류를 왜 제한해야 하는가? 할 수 있는데, 보통 우리가 사용하려고 하는건 저항이 아니라, 연산을 하거나 입력전압을 읽거나 신호를 주고 받는 등의 동작을 하는 IC입니다. 그리고 이 IC는 동작을 위해서 입력되어야 할 전류가 정해져 있고 이는 해당 IC의 데이터시트를 통해 알 수 있습니다.

-. 즉, 기준치 이하의 전류가 들어오면 IC칩은 동작 자체를 못하고, 기준치 이상의 전압이 걸리게 되면 IC칩은 타버려 제품자체를 바꿔야하기 때문에 적정한 전류가 일정하게 들어오도록 저항을 계산해 장착시켜줘야 합니다.

2) 전압 분배

-. 예를 들어(쉬운 이해를 위한 예이니 예 자체가 이해되지 않는다면 아 그냥 전압을 분배하는데도 쓰는구나 하고 넘어가셔도 됩니다.) 보통의 전장품은 차량전원(약 14V)을 공급받아 사용 합니다. 그런데 전장품에 달려있는 소자들은 1.8V, 2.5V, 3.3V, 5V등과 같이 낮은 전원에서 동작을 하게 되는 경우가 많습니다. 즉, 14V의 전원을 그래도 받아오면 이런 소자들이 바로 타버리게 됩니다. 따라서 각 소자들의 동작전압에 맞게 14V를 낮추어서 사용해야 하는데 이때 적절한 저항을 달아 전압을 분배한다면 소자들은 타지않고 정상적으로 작동하게 됩니다. 보통 이런때는 PMIC라는 소자를 사용하는데 단순히 이해를 돕기 위한 예이니 그냥 넘어가셔도 됩니다.

3) 풀업/풀다운 저항

-. 풀업 저항과 풀다운 저항을 알기에 앞서 먼저 플로팅 상태가 뭔지부터 이해해야 합니다.

 

① 플로팅(Floating)

-. MCU등의 디지털 핀을 입력으로 설정하면 전압이 High와 Low를 왔다갔다하며 현재의 상태를 입력받게 됩니다. 그런데 만약 High든 Low든 입력을 받지 못한다면? 칩은 현재가 어떤 상태인지를 알 수가 없게 되고 이런 상태는 오동작을 일으킬 확률이 높습니다.(노이즈가 입력핀으로 들어온다면 실제로는 High입력이 들어오지 않았음에도 칩은 High입력이 들어왔다고 착각하는 것 입니다.)

② 풀업/풀다운 저항

-. 풀업 저항과 풀다운 저항은 이런 Floating 상태를 방지하기 위해 사용 됩니다.

  → 만약에 저항을 소스(Vcc)쪽에 달아서 스위치가 오픈되어 있을때 IC칩이 High라고 인식 하면 풀업 저항이 되고,

  → 저항을 그라운드쪽에 달아서 스위치가 오픈되어 있을 때 IC칩이 Low라고 인식하면 풀다운 저항이 됩니다.

4) 댐핑저항(Damping resistor)

-. 댐핑저항은 간단하게 설명하면 입력소자와 출력소자가 서로 연결되어 있다면 출력소자 쪽에 가깝게 달아주는 저항으로, 고주파 회로에서 돌입전류에 대해 제한하여 안정된 파형을 얻을 때 사용한다. 오른쪽 그래프를 보면 댐핑 저항을 달지 않은경우 파형은 빨간색과 같은 흔들림(오버슈트)이 형성되는데 댐핑저항을 달게되면 파랑색 그래프와 같이 흔들림 없이 상대적으로 안정적인 신호 전달이 가능해지기 때문에 사용한다.