[ 전자 Q ] 전압을 낮추는 두 가지 방법: 전압 분배(저항) 와 DC/ DC 컨버터 차이

전압 분배와 DC/DC의 차이에 대해서 살펴보자 

전압분배

전압분배 (저항 값을 이용해서 전압의 레벨을 줄임)

-  저항 2개 이상을 이용하여 입력되는 전압을 낮춰서 출력한다.

전압 분배의 예시

 

전압분배  - 장점

- 간단한 회로:  저항 두 개만 있으면 되므로 매우 간단하고 비용이 저렴

 

- 소형화 가능 : 전력 소모가 극히 적은 신호 변환 용도에서는 매우 효과적

 

전압분배  - 단점

- 출력 전압이 부하에 따라 변함 :  무부하(open-circuit) 상태에서만 원하는 전압을 제공하며, 부하가 연결되면 실제 출력 전압이 달라짐 ( 부하 저항 이 추가될 경우, 병렬 저항 효과가 발생하여 출력 전압이 예상보다 낮아질 수 있음) 

 

- 전력 낭비 : 저항에서 에너지가 열로 소모되므로 효율 낮음 ( 낮추는데 상당한 전력이 저항에서 열에너지변환)

 

- 전류 공급 능력이 제한적 : 고출력 부하를 구동하려면 저항 값을 작게 해야 하지만, 그러면 전력 손실이 더욱 커짐.

 

전압분배  - 사용 예시

- 낮은 전류 필요시  

• ADC(아날로그-디지털 컨버터) 입력 전압 조정 ( OPAMP Gain 조절) 
• 논리 레벨 변환 (예: 5V → 3.3V 신호 변환 / TTL 신호 )

- 부하 변동이 거의 없는 경우 : 전압 기준(Vref) 생성  (그러나 정밀한 경우에는 전압 레귤레이터 사용)

- 간단한 회로가 필요한 경우 : 기본적인 센서 신호 변환

DCDC 컨버터

스위칭 기술과 에너지 저장소자(인덕터, 캐패시터)를 활용하여 높은 효율을 제공

 

DCDC - 장점

- 높은 효율 (80~95%) : 에너지를 스위칭 방식으로 변환하므로, 저항에서의 손실 없이 높은 전력 효율을 제공

 

-출력 전압이 안정 : 부하가 변동해도 출력 전압이 일정

 

- 입력 전압 변화 대응가능 : 배터리 또는 입력되는 전압의 변화가 크더라고 IC의 허용되는 입력 전압 범위이면 출력이 일정하게 출력됨

LTM4705-datasheet input voltage 범위

 

DCDC - 단점

- 전압 분배에 비해서 회로가 복잡하고 비용 많이 든 : 인덕터, 캐패시터 등등 여러 부품

- 노이즈 발생 가능 : 고속 스위칭으로 인해서 EMI 발생

- 대기 전력 소모 : 일부 컨버터에서는 매우 낮은 부하에 대기 전력이 소비

DCDC - 사용 예시

- 전력 변환이 필요시  : 12V - 5V  일정한 값으로 출력이 필요한 경우- 고출력 부하 : 모더, LED PWM 제어 등등- 에너지 효율 : 여러 IC에 전원을 공급하기 위함

마무리 및 결론:

 - 어떤 곳에 전압을 낮춰서 써야 되는지 명확하게 구분을 해줘야 된다.

- 회로와 같은 설계 시 여러 IC 들에게 일정한 전압을 공급해야 되기 때문에 꼭 사용하는 것을 권장한다.

비교 항목	전압 분배(저항)	DC-DC 컨버터
회로 복잡도	매우 단순	상대적으로 복잡
전력 효율	매우 낮음	매우 높음 (80~95%)
출력 전압 안정성	부하에 따라 변동	부하 변화에 영향 적음
전류 공급 능력	낮음	높음
소비 전력	전력 낭비 큼	최소한의 손실
비용	매우 저렴	상대적으로 비쌈
적합한 용도	저전류 신호 조정	전력 변환, 고출력 부하