전기 커넥터 저항: 회로 디자인에 미치는 영향

신호 체인에는 다양한 저항원이 많이 있습니다. 재료의 양이나 종류와 상관없이 보드에 있는 선들은 회로에 어느 정도의 저항을 더해줍니다(물론 PCB에 초전도체를 사용하면 저항이 늘지 않습니다. 여러분에게 그 방법을 알려주고 싶습니다). 회로 요소에 대해 말할 때 '이상적'이라고 말하고 싶지만 사실은 회로 요소 역시 저항에 기여합니다. 필터 형성에 도움을 주거나 임피던스를 안테나에 맞추기 위해 일부러 그렇게 하는 경우도 간혹 있습니다. 각 요소를 잇는 도선들은 선과 비슷한데 이것들이 또 다른 소스, 즉 저항을 더해줍니다. 마지막으로 커넥터를 말하면 전력이나 데이터 전달만 생각할 수 있지만 회로에 영향을 주는 저항을 생각할 때 커넥터를 고려해야 합니다.

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전기 저항 효과

그렇다면 연결 지점에 저항이 생기면 어떤 일이 벌어질까요? 제일 먼저 주목할 점은 아마도 전압 강하일 것입니다. 시스템에 있는 여느 저항기처럼 전압 차이는 저항기를 통과하는 전류와 같습니다. 전류가 클 때 전체적인 관점에서 큰 양은 아니라도 최대 2/10까지 볼트가 떨어질 수 있는 경우가 있습니다. FPGA와 마이크로프로세서 같은 저전압 시스템에서 매우 큰 전류를 사용하다가 3.3V 또는 볼트의 2/10 미만으로 작동할 때 정말 조심해야 하는 것이 있습니다. 고전압, 즉 600V 커넥터는 리플 전압에서 볼트의 2/10이 소실될 것입니다.

저항에 의한 전력 소실

주목해야 하는 그 다음 요소는 열 또는 전력 소실입니다. 저항 요소로 전류를 통과시키면 열로 전력이 일부 소실되며 해당 요소의 저항이 클수록 더 많은 전력이 소모됩니다. 그 문제점 하나는 시스템 효율이 떨어진다는 것입니다. 제가 경험했던 최악은 커넥터에서 1/10 퍼센트의 전력 손실이 있어 가능한 최고 효율을 내는 시스템으로 작업할 때 1/10 퍼센트가 적정 수준이었습니다. 이렇게 열로 전력이 소실될 때의 또 다른 영향은 커넥터 자체가 가열되어 온도가 상승하면 커넥터 출력이 저하된다는 것입니다. 즉, 뜨거워진 커넥터 때문에 시스템 안정성이 저하될 수 있습니다.

전기 저항: 긍정적인 효과

따라서 커넥터 저항에 관해 이러한 단점을 말했지만 커넥터 저항을 제어할 때 좋은 몇 가지 영역이 있는데 먼저 생각나는 영역이 안테나 매칭과 오디오 출력입니다. RF 커넥터의 경우 트랜스 미터 출력 임피던스를 안테나 임피던스와 최대한 가깝게 일치시키면 최대 전력을 출력할 수 있습니다. RF 시스템은 대부분 50 옴 사양을 기반으로 합니다. 오디오 출력에서 이상적인 임피던스 배열은 스피커 임피던스보다 작은 증폭기 임피던스용으로서 해당 커넥터가 낮은 저항을 필요로 하므로 서로에 영향을 주지 않습니다.

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전기 저항 실험

커넥터 저항의 영향 두 가지를 살펴보았습니다. 이제 이 둘이 결합되면 어떻게 되는지 살펴보겠습니다. EXTreme, Sabre, Mini-Fit 시리즈 같은 광범위한 전원 커넥터를 중심으로 Molex 커넥터의 데이터를 수집했습니다. 이 커넥터들은 저항 범위가 매우 낮은 0.15 밀리옴(예: Zpower 시리즈)에서 20 밀리옴(PowerPlus 신호 접점)에 이르며, 최대 600V의 전압과 50A의 전류를 지원합니다. 전력 증가와 저항 감소 패턴이 단순할 것으로 예상했는데 그렇지 않았습니다. Molex느 저항만 줄이는 것이 아니라 커넥터를 미세 조정하여 특정 요구를 충족하는 용도에서 광범위하게 사용되고 있었습니다.

용도에 따라서는 커넥터 저항뿐만 아니라 내구성, 사이클 수, 소재, 사용 사례, 비용도 고려해야 합니다. 전반적으로 전력 수준이 높아지면 저항이 감소하지만 전원 커넥터에서는 저항을 낮게 유지하기 위해 공을 들이고 있으며 신호 라인에서 저항 편차가 더 큽니다. 저항은 회로 디자인에 영향을 주고, 임피던스 매칭에 영향을 주므로 구성품을 결정할 때 이점을 면밀히 살펴야 합니다.