콘덴서 강압식 무변압기 전원장치 계산기

계산 입력

상용 전원 전압 (V RMS)

전원 주파수 (Hz)

커패시터 용량 (µF)

부하 / 출력 전압 (V)

결과

공급 가능한 출력 전류

33.96

mA RMS

용량성 리액턴스 (Xc)	6,772.55 Ω
출력 전류	0.034 A
부하 전달 전력 (근사값)	0.41 W

콘덴서 강압식 무변압기 전원장치란?

콘덴서 강압식(이른바 '커패시터 드로퍼') 무변압기 전원장치는 X 등급 커패시터를 상용 교류 전원에 직렬로 연결하고, 그 리액턴스를 이용해 소형 저전압 부하로 흐르는 전류를 제한합니다. 보통 LED 표시등, 마이크로컨트롤러, 릴레이 코일 등 수 밀리암페어 수준의 부하에 쓰입니다. 커패시터는 저항처럼 에너지를 열로 소모하지 않고 충·방전하며 에너지를 주고받기 때문에, 회로가 작고 발열이 거의 없습니다. 그래서 전원에 직결되는 가전제품에 폭넓게 사용됩니다. 경고: 이런 회로는 상용 전원과 절연(아이솔레이션)되어 있지 않으므로 직접 만지면 매우 위험합니다. 회로 전체를 항상 활선(통전 상태)으로 간주하고 다루세요.

일반적인 콘덴서 강압 전원: X등급 커패시터가 정류·정전압 이전에 전류를 제한합니다.

계산기 사용 방법

상용 전원 전압(예: 유럽 230V, 북미 120V — 참고로 한국은 220V / 60Hz입니다), 전원 주파수(50 또는 60Hz), 강압 커패시터 용량(µF 단위), 그리고 부하의 출력 전압을 입력하세요. 그러면 용량성 리액턴스, 공급 가능한 RMS 출력 전류(mA), 그리고 부하에 전달되는 대략적인 전력을 결과로 보여줍니다.

공식 풀이

커패시터의 리액턴스는 \(X_c = \dfrac{1}{2\pi f C}\) 로 나타내며 단위는 옴(Ω)입니다. 통과하는 전류는 리액턴스에 대한 옴의 법칙으로 정해집니다: \(I = \dfrac{V_{\text{전원}}}{X_c}\). 이를 정리하면 \(I = V_{\text{전원}} \times 2\pi f C\) 가 됩니다. 이것이 공급 가능한 최대 RMS 전류이며, 커패시터의 리액턴스가 저전압 부하보다 훨씬 크기 때문에 실제 전류는 사실상 커패시터에 의해 결정됩니다.

커패시터의 리액턴스 Xc가 전류를 결정하며, 전류는 전원 전압보다 90도 앞섭니다.

계산 예시

230V / 50Hz 전원에 0.47µF 커패시터를 사용한 경우: $$2\pi f C = 6.2832 \times 50 \times 0.47 \times 10^{-6} = 1.4765 \times 10^{-4} \ \text{S}$$ 리액턴스 $$X_c = \frac{1}{1.4765 \times 10^{-4}} \approx 6773 \ \Omega$$ 전류 $$I = 230 \times 1.4765 \times 10^{-4} \approx 0.03396 \ \text{A} \approx 33.96 \ \text{mA RMS}$$

자주 묻는 질문

어떤 종류의 커패시터를 써야 하나요? 반드시 상용 전원에 직접 연결하도록 설계된 X1 또는 X2 등급 안전 커패시터를 사용하세요.

방전 저항(블리더 저항)은 왜 넣나요? 커패시터 양단에 고저항을 병렬로 연결하면 전원을 끈 뒤 커패시터에 남은 전하를 안전하게 방전시켜, 위험한 잔류 전하가 남지 않게 합니다.

출력이 정전압(레귤레이션)인가요? 아닙니다. 제너 다이오드나 레귤레이터가 출력 전압을 일정하게 제한(클램프)하며, 여기서 계산한 전류는 드로퍼 회로가 공급할 수 있는 최대치입니다.