전압 분배 회로 계산을 브라우저에서 바로 실험할 수 있는 학습 도구입니다. 입력 전압 Vin, 위쪽 저항 R1, 아래쪽 저항 R2를 바꾸면 출력 전압 Vout, 분압비, 전류와 회로도가 즉시 갱신됩니다.
부하 저항 RL도 연결할 수 있어 계산상 2.5 V인데 실제 연결 시 전압이 낮아지는 이유를 확인할 수 있습니다. 계산 결과만 필요하다면 아래 도구에 값을 입력하세요.
전압 분배기 계산기
초기값은 Vin = 5 V, R1 = 10 kΩ, R2 = 10 kΩ입니다. 무부하에서는 Vout = 2.5 V입니다. RL을 활성화하면 연결된 부하에 의한 전압 강하를 계산합니다.
회로도는 이상적인 직류 전압원, R1, R2, Vout, GND의 연결 관계를 보여 줍니다. 부하를 켜면 RL이 Vout과 GND 사이에 추가됩니다. 전류는 회로도의 화살표 대신 아래의 수치와 식에서 확인하세요.
입력
결과와 연동 그림
계산기 사용 방법
- 입력 전압 Vin을 설정합니다.
- 위쪽 저항 R1과 아래쪽 저항 R2를 kΩ 단위로 설정합니다.
- Vout, 분압비, 전류와 회로도의 변화를 확인합니다.
- 실제 회로에 가까운 조건을 보려면 부하 저항 RL을 활성화합니다.
절반 분압, 5 V에서 약 3.3 V 또는 1.8 V, 부하 효과를 프리셋으로 바로 시험할 수 있습니다.
전압 분배 공식과 계산 방법
R1과 R2를 Vin에 직렬로 연결하고 두 저항의 접점에서 Vout을 얻습니다. 부하가 없을 때 출력 전압은 다음과 같습니다.
Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)
직렬 회로의 전류는 I = Vin / (R1 + R2)입니다. Vout은 R2 양단의 전압이므로 옴의 법칙에 따라 Vout = I × R2이며 위 공식이 도출됩니다.
R1과 R2가 같을 때
R1 = R2라면 Vout은 Vin의 절반입니다. 예를 들어 Vin = 5 V, R1 = R2 = 10 kΩ이면 Vout = 2.5 V입니다. 이는 출력에서 거의 전류가 흐르지 않는 무부하 조건입니다.
부하 저항을 연결하면 Vout이 낮아지는 이유
Vout에 다음 단계 회로를 연결하면 그 입력 저항 RL은 R2와 병렬이 됩니다. 아래쪽 등가 저항 Req는 다음과 같습니다.
Req = R2 ∥ RL = (R2 × RL) / (R2 + RL)
부하가 있을 때 Vout = Vin × Req / (R1 + Req)입니다. Req는 원래 R2보다 작으므로 Vout은 무부하 값보다 낮아집니다.
Vin = 5 V이고 R1 = R2 = RL = 10 kΩ이면 Req = 5 kΩ, Vout은 2.5 V가 아니라 약 1.67 V입니다. “부하 효과 보기” 프리셋에서 확인할 수 있습니다.
테브난 저항 Rth란?
전원을 0 V로 두고 Vout 쪽에서 보면 출력 저항은 Rth = R1 ∥ R2입니다. Rth가 RL에 비해 충분히 작지 않으면 부하 효과를 무시할 수 없습니다. 이 도구는 Rth도 표시합니다.
5 V에서 약 3.3 V와 1.8 V를 만드는 예
5 V에서 약 3.3 V로 분압
R1 = 5.1 kΩ, R2 = 10 kΩ이면 Vout은 약 3.31 V입니다. 저항 공차와 후단 입력 저항에 따라 실제 값은 달라지므로 허용 전압 범위를 확인하세요.
5 V에서 약 1.8 V로 분압
R1 = 18 kΩ, R2 = 10 kΩ이면 Vout은 약 1.79 V입니다. 정확한 1.8 V가 필요하다면 표준 저항값뿐 아니라 공차도 고려하세요.
자주 묻는 질문
R1과 R2가 같으면 Vout은 언제나 Vin의 절반인가요?
무부하이거나 부하 저항이 충분히 큰 경우에만 거의 절반입니다. RL이 작으면 R2와의 병렬 등가 저항이 줄어 Vout이 절반보다 낮아집니다.
전압 분배기로 Vin보다 높은 전압을 만들 수 있나요?
아니요. 수동 저항 분배 회로의 출력은 0 V와 Vin 사이입니다. 전압을 높이려면 승압 컨버터 등이 필요합니다.
저항값이 클수록 항상 절전 측면에서 좋은가요?
상시 전류는 줄지만 출력 저항이 높아집니다. 따라서 부하, 누설 전류, 잡음, ADC 획득 시간의 영향이 커집니다. 비율뿐 아니라 연결 회로의 조건에 따라 저항의 절대값을 정해야 합니다.
계산값과 측정값이 다른 주된 이유는 무엇인가요?
저항 공차, 계측기나 ADC의 입력 저항, 입력 누설 전류, 배선 저항, 전원 변동, 온도 변화 등이 원인입니다. 측정기를 연결하는 행위 자체가 부하가 될 수도 있습니다.
요약
- 무부하 분압 공식은 Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)입니다.
- RL을 연결하면 R2를 R2 ∥ RL로 바꾸어 계산하며 Vout이 낮아집니다.
- ADC 입력에는 분압비뿐 아니라 Rth와 획득 시간도 확인해야 합니다.
- 변동하는 부하에 전력을 공급하는 전원으로 저항 분배기를 사용하지 마세요.
위 계산기에서 R1, R2, RL을 바꾸며 Vout에 미치는 영향을 확인해 보세요. 실제 회로에서는 사용 부품과 연결 기기의 데이터시트도 검토하세요.
면책 고지
이 글과 계산기는 이상적인 직류 조건을 바탕으로 한 학습 및 대략적인 계산용입니다. 저항 공차, 온도 특성, 기생 성분, 전원 변동, 입력 누설 전류, 과도 현상, 부품 정격을 모두 반영하지는 않습니다. 제품, 설비 또는 안전과 관련된 회로에 사용할 때는 각 부품의 데이터시트를 확인하고 충분히 검증하여 안전하게 설계하세요. 이 글과 도구의 사용으로 발생한 손해에 대해 본 사이트는 책임을 지지 않습니다.
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