엔지니어 로드맵 #42 — 자기회로 해석과 설계 응용

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#42 — 자기회로: 자기장을 위한 고속도로 설계하기 #42 — 자기회로 해석과 설계 응용 자기장을 위한 고속도로 설계하기: 자기회로(Magnetic Circuit)의 이해 🔑 자기회로(Magnetic Circuit) 란 자속(Magnetic Flux)이 흐르는 통로를 전기회로처럼 모델링하여 분석하는 기법입니다. 전기회로의 전류가 전선을 따라 흐르듯, 자속은 철심(Core)과 같은 강자성체를 따라 흐르려는 성질을 이용합니다. 🎯 왜 알아야 할까요? 실제 인덕터나 변압기를 설계할 때, "코일을 몇 번 감아야 원하는 성능이 나올까?" 혹은 "철심의 크기는 얼마나 커야 할까?"라는 질문에 답하기 위해 반드시 필요합니다. 복잡한 전자기학 수식을 전기회로의 '옴의 법칙' 수준으로 단순화시켜 주는 마법 같은 도구이기 때문입니다. 목차 1. 자기회로 비유: 자기장을 위한 전용 도로 2. 전기회로 vs 자기회로: 놀라운 평행이론 3. 자기저항(Reluctance): 도로의 정체 구간 4. 설계 응용: 공극(Air-gap)의 비밀 1. 자기회로 비유: 자기장을 위한 전용 도로 자기장은 사방으로 퍼지려는 성질이 있지만, 철심(Iron Core) 을 만나면 그 속으로만 흐르려고 합니다. > 고속도로 비유: 자속($\phi$)을 자동차라고 한다면, 공기 중은 울퉁불퉁한 산길이고 철심은 탁 트인 8차선 고...
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엔지니어 로드맵 #25 : 전자 부품 활용: 다이오드, 트랜지스터

#25 — 전자 부품 활용: 다이오드, 트랜지스터
#25 — 전자 부품 활용: 다이오드, 트랜지스터

전자 부품 활용: 다이오드와 트랜지스터

💡 다이오드와 트랜지스터는 전자회로의 핵심 부품으로, 신호 제어, 전류 증폭, 방향 제어, 스위칭 등에 활용됩니다. 이 두 부품을 이해하면 자동화 장비, 제어 회로 설계와 문제 해결 능력이 향상됩니다.

1️⃣ 다이오드 기본 개념과 특징

다이오드는 전류를 한 방향으로만 흐르게 하는 반도체 소자입니다. PN 접합으로 구성되며, 역방향 전압에서 전류를 차단하고 순방향 전압에서 전류를 통과시킵니다.

💡 주요 특징:
  • 순방향 전압 강하: 일반 실리콘 다이오드 약 0.7V
  • 역방향 차단 능력: 역방향 누설 전류는 매우 적음
  • 스위칭 속도와 전류 용량에 따라 종류 선택

2️⃣ 다이오드 활용 사례

  • 전원 회로: 정류용 다이오드 → AC를 DC로 변환
  • 보호 회로: 역전압 보호, 서지 보호용 다이오드 사용
  • 신호 제어: LED, 발광신호, 전압 클램프
🧩 현장 예시:
PLC 입력 단자 보호용 다이오드: 역전압으로부터 장치 보호

3️⃣ 트랜지스터 기본 개념과 동작 원리

트랜지스터는 전류 증폭과 스위칭이 가능한 반도체 소자로, NPN과 PNP 형태가 있습니다. 입력 전류(베이스)를 조절하여 출력 전류(컬렉터-이미터)를 증폭하거나 스위칭할 수 있습니다.

💡 동작 원리:
  • NPN: 베이스 전류로 컬렉터-이미터 전류 제어
  • PNP: NPN과 반대 극성, 베이스 전류가 흐르면 컬렉터-이미터 전류가 흐름
  • 스위칭과 증폭 기능 활용 시 전류·전압 허용치 준수 필수

4️⃣ 트랜지스터 활용 사례

  • 스위칭: PLC 출력, 릴레이 구동, 모터 제어
  • 증폭: 센서 신호, 오디오, 계측 신호 증폭
  • 논리회로: 전자 스위칭 소자 및 인터페이스
🧩 실무 예시:
센서 신호(저전류) → 트랜지스터 스위칭 → PLC 입력 신호 수준으로 증폭

5️⃣ 실무 설계 팁 및 주의사항

  • 다이오드 역방향 전압과 순방향 전류 허용치 확인
  • 트랜지스터 컬렉터-이미터 전압과 전류 허용치 준수
  • 스위칭 속도와 발열 관리: 방열판 필요 여부 판단
  • 보호 회로와 함께 설계: 퓨즈, 서지보호기 등 병행 사용
  • PCB 배치 시 전류 루프 최소화 및 EMI 고려
🔗 함께 보면 좋은 글: #20 : 스위치, 릴레이, 접촉기의 이해와 응용
🔜 다음 글 예고: #26 — NPN/PNP 센서 실전 결선과 트러블슈팅

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