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전압 분배기 계산기

단계 1 / 3 V out (V)
다음

저항 분배기는 전압을 낮추는 가장 간단한 방법입니다. 두 저항을 직렬로 연결하고 그 사이에서 출력을 뽑습니다. 거의 모든 ADC 입력, 가변저항 와이퍼, 5V에서 3.3V로의 레벨 시프팅, 기준 전압 노드에서 볼 수 있습니다. 입력 전압 Vin과 두 저항값 R1, R2를 입력하면 이 계산기는 출력 전압 Vout, 분배기를 통과하는 전류, 그리고 두 저항이 소비하는 총 전력을 돌려줍니다.

이 계산기 사용법

  1. 1

    입력 전압 입력

    Vin을 볼트로 입력하세요. 예: 12 V.

  2. 2

    R1과 R2를 옴으로 입력

    R1이 위쪽, R2가 아래쪽 저항이며 그 사이에서 출력을 뽑습니다. 범용으로는 각각 10 kΩ이 좋은 시작점입니다.

  3. 3

    출력 전압 읽기

    Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)가 입력하는 대로 갱신됩니다.

  4. 4

    전류와 전력 확인

    이 도구는 분배기를 통과하는 전류와 두 저항이 소비하는 총 전력도 보여 주므로 예산 안에서 설계할 수 있습니다.

이 계산기가 사용하는 공식

Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)

직렬로 연결된 두 저항을 통과하는 전류:

I = Vin / (R1 + R2)

분배기가 소비하는 총 전력(두 저항 합계):

P = Vin × I = Vin² / (R1 + R2)

세부 내역이 필요하면 각 저항은 P_R1 = I² × R1과 P_R2 = I² × R2를 소비하며, 둘의 합은 항상 도구가 표시하는 총 전력 P와 같습니다.

예시: 기본 12V 분배기

Vin = 12 V, R1 = R2 = 10 kΩ일 때:

Vout = 12 × 10000 / (10000 + 10000) = 6 V
I    = 12 / 20000                    = 0.6 mA
P    = 12 × 0.0006                   = 7.2 mW

같은 두 저항은 항상 전압을 절반으로 나누며, 여기서 이 쌍이 소비하는 전력은 무해한 7.2 mW뿐입니다.

목표 출력에 맞춰 R2 정하기

이 도구는 Vout를 계산하지만, 같은 공식을 손으로 정리하면 목표 출력에 맞게 저항을 고를 수 있습니다. ADC를 위해 R1 = 10 kΩ으로 12V를 3.3V로 낮추려면:

R2 = R1 × Vout / (Vin - Vout)
   = 10000 × 3.3 / (12 - 3.3)
   = 3793 Ω

가장 가까운 표준 E24 값은 3.9 kΩ입니다. 이를 계산기에 다시 입력하면 Vout = 12 × 3900 / 13900 = 3.37 V로, 여유가 조금 있는 3.3V ADC에는 충분히 가깝습니다.

부하 함정

전압 분배기는 다음 단이 전류를 전혀 끌지 않는다고 가정합니다. 출력에 저항 R_load인 실제 부하가 걸리면 유효 아래쪽 저항이 R2 || R_load가 되고 Vout이 떨어집니다. 두 가지 경험칙:

  • R_load를 R2의 최소 10배로 만드세요. 그러면 오차가 약 10% 아래로 유지됩니다.
  • 더 좋게는 분배기 뒤에 op-amp 전압 팔로워를 두세요. 전류를 거의 끌지 않고 저임피던스 출력을 제공합니다.

공차 누적

E24 저항은 보통 ±5%입니다. 최악의 경우 R1과 R2의 공차가 합쳐져 Vout에서 약 ±10%가 됩니다. 정밀 기준에는 ±1% E96 저항이나 전용 제너/전압 기준 IC를 사용하세요.

자주 묻는 질문

배터리 구동 설계에서는 전력 절약을 위해 총 분배기 전류를 10-100 µA로(즉 R1 + R2를 100 kΩ에서 1 MΩ 사이로) 잡으세요. 전류 소비보다 부하나 잡음이 더 중요하면 저항당 1-10 kΩ을 쓰세요.

네. 바깥 두 단자를 Vin과 접지에 연결하고 Vout은 와이퍼에서 뽑습니다. 공식은 같지만 R1 + R2는 와이퍼 위치와 상관없이 항상 가변저항 전체 값과 같습니다.

보통 분배기 임피던스가 ADC의 샘플앤홀드 커패시터에 비해 너무 높습니다. 소스 임피던스를 ADC 데이터시트가 지정한 값 이하로 유지하거나(작은 마이크로컨트롤러는 흔히 10 kΩ 미만), ADC 입력에서 접지로 10-100 nF 커패시터를 추가하세요.

아니요. 입력 전압과 저항값은 결과 계산에만 쓰이며 저장하거나 기록하지 않습니다.

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