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초크 (유도자)

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파일:Common mode choke 2A with 20mH inductance.jpg
20 mH 권선 2개와 2암페어 정격의 공통 모드 초크

일렉트로닉스에서 초크(choke)는 회로에서 직류와 저주파 교류를 통과시키면서 고주파 교류를 차단하는 데 사용되는 유도자이다.[1] 초크는 일반적으로 자기 철심에 감긴 절연 전선으로 된 코일로 구성되지만, 일부는 전선에 꿰인 도넛 모양의 페라이트 비드로 구성되기도 한다. 초크의 온저항은 주파수에 따라 증가한다. 낮은 전기저항으로 AC와 DC를 모두 거의 전력 손실 없이 통과시키지만, 반응저항이 통과되는 AC의 양을 제한한다.

이름은 고주파를 차단("choking")하고 저주파를 통과시키는 기능에서 유래했다. 이것은 기능적인 이름이다. 유도자가 고주파를 차단하거나 디커플링하는 데 사용될 때 "초크"라는 이름이 사용되지만, 전자 필터나 동조 회로에 사용될 때는 단순히 "유도자"라고 불린다. 초크로 사용하도록 설계된 유도자는 일반적으로 동조 회로나 필터링 애플리케이션에 사용되는 유도자에서 요구되는 저손실 구조(높은 Q 인자)를 갖지 않는다는 점에서 구별된다.

유형 및 구조

파일:Two inductors (437342545).jpg
수십 암페어용 중주파 또는 고주파 초크와 수 암페어용 페라이트 비드 초고주파 초크
파일:Ferrite bead no shell.jpg
페라이트 비드 초크는 전자 노이즈를 차단하기 위해 컴퓨터 전원 코드 주위를 둘러싸는 페라이트 실린더로 구성된다.

초크는 크게 두 가지 종류로 나뉜다.

  • 저주파 초크 - 저주파 및 전력선 주파수를 차단하면서 DC를 통과시키도록 설계됨
  • 무선주파수 초크 - 무선주파수를 차단하면서 오디오 및 DC를 통과시키도록 설계됨.

저주파 초크

저주파 초크는 일반적으로 유도계수를 높이기 위해 강자성 철심을 사용한다. 변압기와 유사하게 적층 철심과 공극으로 구성되는 경우가 많다. 철심은 주어진 코어 부피에 대해 유도계수를 증가시킨다. 초크는 라디오 수신기나 증폭기와 같은 진공관 장비용 정류기 전원 공급 장치 설계에 자주 사용되었다. 직류(DC)를 생성하는 직류 모터 컨트롤러에서 흔히 볼 수 있으며, 이들은 대형 전해 커패시터와 함께 사용하여 출력 DC에서 전압 리플(AC)을 제거하는 데 사용되었다. 초크 출력 필터용으로 설계된 정류기 회로는 유도자가 제거될 경우 너무 많은 DC 출력 전압을 생성하고 정류기 및 필터 커패시터에 과도한 돌입 및 리플 전류를 유발할 수 있다. 그러나 높은 리플 전류 정격을 가진 현대의 전해 커패시터와 초크보다 더 많은 전원 공급 장치 리플을 제거하는 전압 조정기는 주파수 전원 공급 장치에서 무겁고 부피가 큰 초크를 제거했다. 더 작은 초크는 스위칭 전원 공급 장치에서 출력에서 고주파 스위칭 과도 현상을 제거하고 때로는 주 입력으로 다시 피드백되는 것을 제거하는 데 사용된다. 이들은 종종 토로이달 페라이트 코어를 사용한다.

일부 자동차 오디오 애호가들은 자동차 오디오 시스템(특히 서브우퍼 배선에서 증폭된 신호에서 고주파를 제거하기 위해)에 초크 코일을 사용한다.

무선주파수 초크

무선주파수 초크(RFC)는 종종 유도계수와 전체적인 작동을 증가시키는 철분 또는 페라이트 코어를 사용한다.[2] 기생 용량 및 근접효과 (전자기학) 손실을 줄이기 위해 복잡한 패턴(바스켓 권선)으로 감기는 경우가 많다. 훨씬 더 높은 주파수용 초크는 비자성 코어와 낮은 유도계수를 갖는다.

라인에서 디지털 RF 노이즈를 제거하는 데 사용되는 현대적인 형태의 초크는 전선에 끼워진 원통형 또는 토러스형 페라이트 코어인 페라이트 비드이다. 이들은 종종 컴퓨터 케이블에서 볼 수 있다.

공통 모드 초크

파일:Common-mode choke.svg
전형적인 공통 모드 초크 구성. 초크 권선의 각 부분을 통해 같은 방향으로 흐르는 공통 모드 전류 i1과 i2는 동일하고 동위상인 자기장을 생성하여 서로 더해진다. 결과적으로 초크는 공통 모드 신호에 높은 온저항을 제공한다.[3]
파일:Slionnnnnn1.jpg
차동 전류가 있는 공통 모드 초크
파일:4ffffss123.jpg
균형 잡힌 꼬임 권선 CM 초크의 프로토타입

공통 모드(CM) 초크는 초크가 공통 모드 신호에 작용하도록 사용되는 특별한 애플리케이션이다. 이 초크는 전원 공급 장치 라인과 같이 고전류 전선에 자주 유입되어 원치 않는 작동을 유발할 수 있는 전자파장애(EMI) 및 무선주파수 간섭(RFI)을 억제하는 데 유용하다. 이 노이즈를 줄이는 것은 종종 단일 코어에 두 개의 병렬 코일 권선을 사용하는 공통 모드 초크를 사용하여 이루어진다. 공통 모드 초크는 차동 전류를 통과시키면서 두 전선에 영향을 미치는 신호를 차단한다.[4] 공통 모드 초크 코어 내의 차동 모드 전류에 의해 생성되는 자기장은 서로 상쇄되는 경향이 있으므로 초크는 차동 모드 전류에 거의 임피던스를 제공하지 않는다. 이는 권선의 배치를 통해 차동 모드 신호에 대해 동일하지만 반대되는 필드를 생성하여 서로 상쇄되도록 함으로써 달성된다. 일반적으로 이는 코어가 큰 차동 모드 전류에 대해 포화되지 않음을 의미하며, 최대 전류 정격은 대신 권선 저항의 가열 효과에 의해 결정된다. 반면에 공통 모드 전류는 서로 강화하는 권선의 결합 유도 용량으로 인해 높은 임피던스 경로를 본다.

CM 초크는 일반적으로 산업, 전기 및 통신 애플리케이션에서 노이즈 및 관련 전자파장애를 제거하거나 줄이는 데 사용된다.[5]

CM 초크가 CM 전류를 전도할 때, 권선에 의해 생성된 자기장 대부분은 높은 투자율 때문에 유도자 코어 내에 갇힌다. 이 경우, 누설 자속, 즉 CM 초크의 근 자기장 방출은 낮다. 그러나 권선을 통해 흐르는 DM 전류는 권선이 이 경우 음으로 결합되기 때문에 높은 방출 근 자기장을 생성한다. 근 자기장 방출을 줄이기 위해 CM 초크에 꼬임 권선 구조를 적용할 수 있다.

파일:Wiki1dsdfq2.png
균형 잡힌 꼬임 권선 CM 초크
파일:Wiki2asfasdasd.png
등가 전류 루프 및 생성된 자기장

균형 잡힌 꼬임 권선 CM 초크와 기존의 균형 잡힌 이중 권선 CM 초크의 차이점은 권선이 코어 개방 창의 중앙에서 상호 작용한다는 것이다. CM 전류를 전도할 때, 균형 잡힌 꼬임 권선 CM 유도자는 기존 CM 유도자와 동일한 CM 유도 용량을 제공할 수 있다. DM 전류를 전도할 때, 등가 전류 루프는 공간에서 역방향 자기장을 생성하여 서로 상쇄되는 경향이 있다.

같이 보기

각주

  1. ↑ Hood, John (2001). 《Valve & Transistor Audio Amplifiers》. Newnes. 30쪽. ISBN 9780750633567. 
  2. ↑ “Types of Inductors in Electronics” (영어). 《Lifewire》. 2018년 3월 14일에 확인함. 
  3. ↑ “Understanding Common Mode Noise” (PDF). Pulse Electronics. 2022년 4월 25일에 확인함. 
  4. ↑ “Differential and Common Mode Noise / Noise Suppression by Common Mode Choke Coils” (PDF). 《murata.com》. 2011년 9월 27일. 2010년 11월 27일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2025년 5월 12일에 확인함. 
  5. ↑ Dull, Bill. “Differential Mode vs. Common Mode Chokes” (미국 영어). 2018년 3월 14일에 확인함. 

추가 자료

  • Wildi, Théodore (1981) Electrical power technology, ISBN 978-0471077640

외부 링크

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