듀티 사이클이란?
듀티 사이클(duty cycle)은 한 주기 동안 신호나 시스템이 켜져(ON) 있는 시간의 비율을 백분율로 나타낸 값입니다. PWM(펄스 폭 변조), 구형파, 스위칭 전원 장치, 모터 제어, 레이저를 비롯해 모든 펄스 신호에서 핵심이 되는 파라미터입니다. 듀티 사이클이 50%라면 신호가 매 주기마다 정확히 절반 동안 켜져 있다는 뜻입니다.
계산기 사용 방법
펄스 ON 시간(한 주기에서 신호가 HIGH로 유지되는 시간)과 전체 주기(한 사이클의 전체 길이)를 입력하세요. 두 값은 반드시 같은 시간 단위를 사용해야 하며, 이 계산기에서는 초(s)를 기준으로 합니다. 그러면 듀티 사이클(%), OFF 시간, 신호 주파수가 함께 계산됩니다.
공식 풀이
듀티 사이클은 다음과 같이 계산합니다.
$$\text{듀티 사이클(\%)} = \frac{\text{펄스 ON 시간}}{\text{전체 주기}} \times 100$$
OFF 시간은 단순히 전체 주기에서 ON 시간을 뺀 값이며, 주파수는 주기의 역수입니다(\(f = 1 \div T\)).
계산 예시
예를 들어 어떤 PWM 신호의 펄스 ON 시간이 2초이고 전체 주기가 10초라고 가정해 봅시다. 듀티 사이클은 \((2 \div 10) \times 100 = 20\%\)입니다. OFF 시간은 \(10 - 2 = 8\)초이고, 주파수는 \(1 \div 10 = 0.1\,\text{Hz}\)입니다.
자주 묻는 질문
밀리초나 마이크로초를 사용할 수 있나요? 가능합니다. ON 시간과 주기가 같은 단위를 사용하기만 하면 듀티 사이클 백분율은 정확하게 나옵니다. 다만 주파수 결과값은 주기가 초(s) 단위라고 가정한다는 점에 유의하세요.
듀티 사이클 100%는 무슨 의미인가요? 신호가 항상 켜져 있고 절대 꺼지지 않는다는 뜻입니다. 반대로 듀티 사이클 0%는 항상 꺼져 있다는 의미입니다.
듀티 사이클과 평균 전압은 어떤 관계인가요? 0V와 Vmax 사이를 오가는 PWM 신호의 경우 평균 전압은 듀티 사이클 × Vmax와 같습니다. 바로 이 원리 때문에 PWM이 LED 밝기나 모터 속도를 제어하는 데 사용됩니다.
