[PCB 설계] 1. Pull-Down 저항을 고려하라

You-Know

이 글의 목적

SC8835 (위 사진에서 Location number = U3)

 

설계 1년차에 IC의 주변 회로를 설계할 때, IC 내부의 Pull-Down 저항을 고려하지 않아 대형사고가 일어난 적이 있다.

직렬 저항값을 잘못 설정하여 해당 회로가 포함된 160개의 전자제품을 일일이 분해하고, 납땜을 통해 저항 값을 수정했었다.

제품 사이즈도 컸기 때문에, 160개의 전자제품을 일일이 시방할 때 걸리는 시간은 15시간이였고, 이 글을 보는 여러분은 실수하지 말라는 의미에서 이 글을 작성하는 것이다.

 

다음 문제를 맞춰보자.

위의 IC는 SC8835이고, SC8835의 Datasheet의 일부는 아래와 같다.

 

 

Q) 위 2개의 데이터 시트를 참고할 경우, 아래 회로의 직렬 저항 (Location Number = R18, R19)은 몇 Ω이 적절한가?

(R18, R19에 인가되는 전압은 5V라고 가정한다)

 

(더 많은 Datasheet 내용을 보고싶다면, 구글에 'SC8835 datasheet'라고 검색하여 datasheet를 다운받아 보아도 된다.)

 

 

 

 

나의 문제 풀이 (맞는지 틀린지 보세요)

음.. R18, R19에 5V가 들어가네.(문제의 조건)  그러면 위 회로의 R18 부분(빨간색 선)은 아래와 같이 간소화 시킬 수 있겠군..

 

 

 

음 그러면 SC8835의 핀(Pin)에 들어가는 전류는 어떻게 될라나..

 

 

 

오케이.. 그러면 핀에 들어가는 전류는 16.67μA이군.. 데이터시트를 함볼까?

 

 

는 Input high current로, 해당 IC의 입력 핀에 높은 전압(여기서는 5V)이 걸릴 때, 해당 핀에서 흐르는 전류의 양이다.

데이터시트에 명시된 최대 Input High Current(50μA)를 초과하면 핀 손상이나 고장이 발생할 수 있다. & 회로의 다른 부품에도 영향을 미칠 수 있다. (ex. 전류가 많으면 전원 공급 장치나 다른 연결된 장치에 과부하가 된다.)

입력 핀에 연결된 전압이 5V일 때, 저항을 통해 흐르는 전류가 50μA 이하가 되도록 해야 하는군.. 오케이 16.67 μA 이니까 합격

 

 

 

그러면 VIH (Input High Voltage)를 함 봐볼까?

 

는 Input high voltage로, 입력 핀에 적용해야 하는 최소 전압을 나타낸다. 이 전압 이상이 핀에 인가될 때, 해당 IC가 High라고 인식하는 것이다.

 

그러면.. 핀에 인가되는 전압이 2.5V(0.5 X 5V)보다 커야하군... 그럼 또 등가회로로 나타내볼까?

 

오케이.. 핀에는 5V가 인가되겠군. 이는 2.5V보다 크니까 괜찮네!

그니까, 전류, 전압을 다 따져봐도 R18, R19가 150KΩ 직렬저항은 괜찮네!!

 

 

정답은?

 

 

 

사실, 여기까지 글을 봤다면, 이런 의문이 들어야한다. 

왜 내부 핀의 저항은 없고, 아래처럼 GND로 연결되지?

 

 

 

이런 생각이 들었다면, 칭찬합니다!

사실 SC8835의 Datasheet에는 아래와 같은 내용이 숨겨져 있어요

 

 

이걸 고려하면, 아래 회로의 빨간색 부분은..

 

 

아래의 등가회로로 나타낼 수 있겠죠.

 

 

그러면 위에서 V와 I는 아래와 같을 것이다.

 

 

위 결과를 보면 한가지 의문이 들어야겠죠?

핀에 입력되는 전압이 VIH보다 낮네? 

 

 

네.. 맞습니다. 그래서 위와 같이 150kΩ을 직렬저항으로 연결하면, 칩이 제대로 동작을 하지 않아요.

 

그래서, 위에서 말했듯이 대형사고가 일어났고, 150KΩ의 저항들을 다른 저항값들로 일일이 납땜해주는 작업들을 한것이죠. 

 

 

올바른 저항값

 

알맞는 저항 값을 구하기 위해, 구하고자 하는 저항의 값을 x라고 하면 아래와 같이 나타낼 수 있습니다.

 

그래서 핀에 인가되는 전압과 전류(Va, Ia) 를 식으로 나타내보면,

 

 

이고, 아래의 I_IH와 V_IH를 참고하면,

 

위와 같은 식이 되어야한다.

 

따라서 저항 값은 0Ω 보다 크고 50kΩ보다 작으면 된다.

 

 

실제로 25kΩ으로 직렬저항을 달아서 문제점을 해결하였다.

 

-끝-