세라믹 콘덴서는 티탄산 바륨 원판을 은전극 사이에 넣어 피복 한 것으로, 고주파 특성이 좋으나 음질은 떨어져 저가 제품이나 고주파 필터로 사용 됩니다. 업그레이드 용으로 코넬 실버마이카를 권장 합니다.
마이카 콘덴서(Mica)는 운모를 AL판에 넣고 수지 몰딩 한 것으로 내압, 내열 및 용량 변화가 적고 안정적입니다. 특히 고주파 특성이 좋아 필터 회로에 많이 사용되며, 세라믹 콘덴서의 업그레이드 용으로 좋습니다. 보다 고 품질의 제품을 원할 경우, 코넬 실버마이카나 말로리 폴리캡을 사용 하십시오.
3. 전해콘덴서
전해 콘덴서는 전원부 평활용이나 필터용으로 사용되며, 일정기간이 지나면 용량감퇴 및 경련변화가 심합니다. 특히 구형앰프의 경우 가장 문제가 되는 부품의 하나로서, 앰프의 험이나 고장의 원인이 될 수 있습니다. 특히 70년대 후반부터 전원부, 필터 회로에 대한 새로운 인식(과거에는 신호부가 아닌 전원부나 필터부에는 필름 콘덴서를 사용 할 필요가 없다고 생각 하였다)이 바뀌어, 전원부에 넓은 주파수 대역을 커버하는 저임피던스 전원을 공급하고 응답속도를 빠르게 함으로서 음질이 개선 된다는 사실을 알게 되었습니다. 이에따라 젠센 전해콘덴서, 블랙 게이트와 같은 하이엔드급 전해 콘덴서나, 또는 필름 콘덴서로 교체하기 시작 하였습니다. 일반적으로 10uf 이하의 저용량 전해 콘덴서는 필름 콘덴서로 교체하고, 고용량 전해콘덴서는 용량의 약 10% 이상의 필름 콘덴서로 바이패스 시켜 줌으로서 음색의 투명도와 대역을 향상 시킬수 있습니다. 이에 대한 대체용 필름 콘덴서로는 고용량의 제품이 생산되는 솔렌 패스트캡이 많이 사용되고 있습니다. 또한 기존의 앰프에 장착되어 있는 전해 콘덴서를 고급 전해 콘덴서로 교체 함으로서, 음질 향상 외에 전원부의 신뢰성을 높일 수 있습니다.
콘덴서의 개요
콘덴서란 전기를 축적하는 기능을 가지고 있다. 그러나, 일반적으로는 전기를 축적하는 기능 이외에 직류전류를 차단하고 교류전류를 통과시키려는 목적에도 사용된다. 회로도의 기호는
으로 표시한다. 콘덴서는 기본적으로는 2장의 전극판을 대향시킨 구조로 되어 있다. 여기에 직류전압을 걸면, 각 전극에 전하(電荷)라고 하는 전기가 축적되며, 축적하고 있는 도중에는 전류가 흐른다. 축적된 상태에서는 전류는 흐르지 않게 된다. 10μF 정도의 전해콘덴서에 아날로그 미터식 테스터를 저항 측정 모드하고 접속하면 순간 전류가 흘러 테스터의 바늘이 움직이는 것을 알 수 있다. 그러나 바로 0으로 되고 만다.
테스터의 접속 방법(콘덴서의 리드에 접속하는 테스터의 측정봉)을 반대로 하면 역시 순간 전류가 흐른다는 것을 알 수 있다. 그러므로, 직류전압이 콘덴서에 가해진 경우, 순간적으로 전류가 흐르지만 후에는 흐르지 않기 때문에 직류를 통과시키지 않으려는(직류 커트) 용도에도 사용된다. 그러나, 교류의 경우에는 앞서 언급한 테스터의 측정봉을 항상 교대로 바꾸어 접속하는 것과 같으므로 그 때마다 전류가 흐르게 되어, 교류전류는 흐르는 것이다.
두 극판의 전극간에 절연체(유전체라고 한다)를 넣어(절연체를 전극으로 삽입한다) 콘덴서를 만드는데, 이 재질에 따라 여러 종류의 콘덴서가 있다. 아무것도 삽입하지 않고 공기를 유전체로 하는 콘덴서도 있다. 콘덴서의 용량을 나타내는 단위는 패러드(farad: F)가 사용된다. 일반적으로 콘덴서에 축적되는 전하용량은 매우 작기 때문에, μF(마이크로 패러드: 10-6F)나 pF(피코 패러드: 10-12F)의 단위가 사용된다. 최근에는 슈퍼 커패시터라는 명칭으로 패러드 단위의 용량을 가진 콘덴서도 등장했다. 콘덴서의 용량 표시에 3자리의 숫자가 사용되는 경우가 있다. 부품 메이커에 따라 용량을 3자리의 숫자로 표시하든가, 그대로 표시하기도 한다.
3자리 숫자로 나타내는 경우에는 앞의 2자리 숫자가 용량의 제1숫자와 제2숫자이고, 3자리째가 승수가 된다. 표시의 단위는 pF(피코 패러드)로 되어 있다. 예를 들면 103이면 10×103=10,000pF=0.01μF로 된다. 224는 22×104=220,000pF=0.22μF이다. 100pF 이하의 콘덴서는 용량을 그대로 표시하고 있다. 즉, 47은 47pF를 의미한다. 그러면, 대표적인 콘덴서를 소개하기로 한다.
알루미늄 전해콘덴서(전해콘덴서, 케이콘)
단순히, 전해콘덴서 또는 케미콘(chemical condenser)이라고도 부른다. 이 콘덴서는 유전체로 얇은 산화막을 사용하고, 전극으로는 알루미늄을 사용하고 있다. 유전체를 매우 얇게 할 수 있으므로 콘덴서의 체적에 비해 큰 용량을 얻을 수 있다. 특징은 극성(플러스 전극과 마이너스 전극이 정해져 있다)이 있다는 점이다. 일반적으로 콘덴서 자체에 마이너스측 리드를 표시하는 마크가 붙어 있다. 또, 가할 수 있는 전압, 용량(전기를 축적할 수 있는 양)도 표시되어 있다. 극성을 잘못 접속하거나, 전압이 너무 높으면 콘덴서가 파열(펑하는 소리가 나며, 매우 위험)되고 만다. 절대로 실수해서는 안된다(통상, 회로도에도 + 극성을 표시한다). 이 콘덴서는 1μF부터 수천μF, 수만μF라는 식으로 비교적 큰 용량이 얻어지며, 주로 전원의 평활회로, 저주파 바이패스(저주파 성분을 어스 등에 패스시켜 회로 동작에 악영향을 주지 않는다) 등에 사용된다. 단, 코일 성분이 많아 고주파에는 적합하지 않다(이것을 주파수 특성이 나쁘다고 말한다).
이 사진은 용량, 전압이 다른 전해콘덴서의 예이다. 좌측부터
1μF(50V) [직경 5mm, 높이 12mm]
47μF(16V) [직경 6mm, 높이 5mm]
100μF(25V) [직경 5mm, 높이 11mm]
220μF(25V) [직경 8mm, 높이 12mm]
1000μF(50V) [직경 18mm, 높이 40mm]
의 전해콘덴서이다. 단, 크기에 대해서는 정해져 있는 것이 아니며, 메이커에 따라서도 다르다. 여기에 나타낸 것은 어디까지나 참고로 하기 바란다.
전해콘덴서에는 우측 사진과 같이, 마이너스측 전극을 표시하는 마크가 있다. 사용할 때는 틀리지 않도록 주의해야 한다.
탄탈전해콘덴서(탄탈콘덴서)
단순히, 탄탈 콘덴서(tantalum condenser)라고도 부르며, 전극에 탄탈륨이라는 재료를 사용하고 있는 전해콘덴서이다. 알루미늄 전해콘덴서와 마찬가지로, 비교적 큰 용량을 얻을 수 있다. 그리고 온도 특성(온도의 변화에 따라 용량이 변화한다. 용량이 변화하지 않을수록 특성이 좋다고 말한다), 주파수 특성 모두 전해콘덴서 보다 우수하다. 알루미늄 전해콘덴서는 크라프트(kraft)지 등에 전해액이 스며 들게 한 것을 금속 알루미늄으로 삽입하여 감아 붙인 구조로 되어 있지만, 탄탈 전해콘덴서의 경우는 tantalum powder를 소결하여 굳혔을 때에 나오는 빈틈을 이용하는 구조로 되어 있어, 두루마리 구조가 아니므로 앞서 언급한 바와 같이 특성이 우수하다(이것은 어디까지나 알루미늄 전해콘덴서와 비교했을 때의 이야기). 이 콘덴서도 극성이 있으며, 통상, 콘덴서 자체에 +의 기호로 전극을 표시하고 있다. 탄탈 콘덴서도 절대로 극성을 잘못 접속해서는 안된다. 가격은 전해콘덴서 보다 비싸기 때문에 온도에 의한 용량변화가 엄격한 회로, 어느 정도 주파수가 높은 회로 등에 사용한다. 또한, 알루미늄 전해콘덴서에서 발생하는 spike 형상의 전류가 나오지 않으므로 신호 파형을 중요시하는 아날로그 신호계에는 탄탈 콘덴서를 사용하는 것이 상식인 것 같다. 스파이크와 같은 불요 파형이 문제가 되지 않는 경우에는 전해콘덴서로도 충분하다.
탄탈 콘덴서도 전해 콘덴서와 마찬가지로 플러스와 마이너스 극성을 가지고 있다. 전극(리드선)의 +측을 나타내는 기호가 콘덴서 자체에 표시되어 있다.
세라믹 콘덴서
적층 세라믹 콘덴서
스티롤 콘덴서
슈퍼 커패시터
폴리에스테르 필름 콘덴서(마일러 콘덴서)
폴리프로필렌 콘덴서
마이카 콘덴서
메털라이즈드 폴리에스테르 필름 콘덴서(시멘스 MKT 적층 콘덴서)
가변용량 콘덴서
1. 전해콘덴서가 견딜 수 있는 정격전압(콘덴서표면에 써있습니다)을 초과하는 전압이 콘덴서에 가해졌
을때 전해콘덴서 내부의 절연층이 파괴되면서 발열이 일어나고 그 결과 콘덴서용기가 터지게 되어있습
니다.
(그러한 때를 대비하여 알루미늄 용기에는 큰 폭발이 일어나지 않도록 쉽게 터지도록 되어 있지요.)
2. 일반적으로 전해콘덴서는 극성을 가지고 있는데 (특수한 용도로 쓰이는 바이폴라형 전해콘덴서도 있습니다.)
만약, 극성과 반대되는 전압이 가해졌을 때는 1번과 마찬가지로 발열이 생기고 알미늄용기가 터지게 되어있지요.
3. 전해콘덴서 외부의 온도가 상승되어 전해콘덴서가 방열이 제대로 안될 경우 내부온도의 상승으로 인하여 폭발하게
되어 있습니다.
(일반전해콘덴서의 내온도는 섭씨 85도 이며 특수품은 105도 까지 인것이 제조됩니다. 온도규격도 표면에 인쇄되어
있습니다. 메인보드에 쓰이는 전해콘덴서는 보통 105도 짜리를 쓰며 발열이 별로 없는 곳은 85도의 것도 쓰입니다. )
11. 콘덴서를 이용한 Noise 대책
콘덴서는 노이즈 대책으로 흔히 사용한다.
노이즈 대책용 콘덴서가 갖추어야할 사항은 아래와 같습니다.
1. 노이즈 대책 콘덴서의 요구특성
가. 주파수 특성이 광범위에 걸쳐서 양호할 것.
나. 절연저항과 내압이 높을 것.
다. 자기 공진 주파수가 높은 주파수 대역일 것.
먼저 주파수 특성일 광범위에 걸쳐서 양호한 콘덴서란 존재히지 않는다.
그러므로 여러 가지 다른종류의 콘덴서를 혼용함으로서 필터링이 필요한 대역을 취하게 된다.
2.전해 콘덴서의 적용
가.사실 대부분의 업체들은 단가문제로 전해콘덴서를 애용하고 있다.
나.전해 콘덴서는 저가인 반면에 온도에 따라서 그 특성이 크게 좌우되는 단점이 있다.
특히 10도 근방에서 리플 노이즈가 증가한다.
3. 대개 세라믹 콘덴서보다는 폴리에스터 필름 콘덴서가 저주파 노이즈 대책용으로 사용한다.
앞에서도 언급하였지만 노이즈 대책용 콘덴서는 서로다른 종류와 다른 용량의 콘덴서를
혼용하여 사용함으로서 각 콘덴서가 갖는 특정 주파수대의 필터효과를 잘 이용한는 것이
바람직하다. 같은 종류의 같은 용량 콘덴서를 2개를 사용할 때 거의 대부분이 별다른
특성변화가 없다. 전 주파수 대역에서 균형있는 특성을 갖는 콘덴서는 단연 탄탈 콘덴서가
가장 우수하다고 할 수 있다. 특히 탄탈 콘덴서는 저온에서 타 콘덴서와 비교할 때 특성이
매우 좋다. 알루미늄 전해 콘덴서는 10도 이하의 저온에서 다른 콘덴서에 비해서 특성이
급격하게 나빠진다. 또한 고온에서는 콘덴서 자체의 특성도 중요하지만 실장 상태에 따라서
매우 민감하게 반응하게 된다. 그러므로 최대한 콘덴서 리드 길이를 줄여서 실장할수
있도록 한다.
12.콘덴서의 용량값 표시에 대하여
저항기와 마찬가지로 크기가 작은 것은 약숫자의 형태로 표시되어 있는 것이 있다.
또한 용량 값이 직접 씌어 있는 경우에도 6.8pF±5%를 6R8J로 생략하는 경우가 있다.
약숫자 표시의 방법은 저항기의 숫자 표시법과 같지만, 저항의 단위가 Ω인데 대하여 콘덴서는
보통 pF단위로 되어있다.
예를 들면 472K라는 약숫자의 콘덴서는 47 Ⅹ102= 4,700pF, 오차가 ±10%가 된다.
곤덴서의 용량 값은 자주 사용하는 범위만 해도 1pF ~ 10.000uF까지 10행 이상이
되기때문에 pF,nF,uF,mF의 4개의 단위를 사용하지만 , 내수용은 왠지 pF와 uF만을 써서
4,700pF 이라든가 0.0047uF로 나타내고 있는 것이 일반적이다.