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다양한 응용 제품을 위한 스위치 솔루션

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글/Ryan Smoot, 기술 지원 엔지니어, CUI Devices

스위치는 다양하고 언제 어디서나 널리 사용할 수 있기 때문에 일상 생활에서 필수적인 부품이다. 소형 버튼부터 대량의 제어에 이르기까지 형태가 다양하며 기능 또한 다양하다. 기계 작동 또는 전기 작동, 수동 제어 또는 전자 제어와 같은 요인에 영향을 받는 이러한 다양성은 종종 미적인 면과 사용자 인터페이스 면에서 개인의 선호도에 따라 결론이 날 수 있다.

BJT, MOSFET, IGBT, 기타 반도체 설계와 같은 기술에 근간을 둔 전자 스위치가 비용 감소와 기능 확장으로 인해 점점 더 주목을 받고 있지만 기계적으로 작동하는 스위치는 여전히 많은 이들이 찾는 스위치 솔루션이다. 이 기사에서는 물리적 운영 모델 및 작동 모델에 대해 특히 중점을 두어 해당 스위치가 형태와 기능의 영역을 연결하는 방법을 이해하기 위해 스위치 기본 사항을 자세히 알아본다.

스위치 기본 사항

스위치를 선택하려면 극과 투의 개념을 이해하는 것으로 시작해야 한다. 간단히 말하자면 극은 단일 스위치가 제어할 수 있는 회로 개수를 나타내지만 투는 스위치가 선택할 수 있는 접점의 수를 나타낸다. 이 개념은 간단하게 시각적으로 표시하면 가장 효과적으로 이해된다.

SPST라고 하는 단극과 단투를 갖춘 스위치의 경우 단순히 단일 접점을 여닫을 수 있는 스위치를 사용하여 단일 회로를 제어할 수 있다. 이제 SPDT라고 알려진 단극 쌍투 구성을 갖는 스위치와 대조해 보겠다.

[그림 2] SPDT 스위치 구성도. (이미지 출처: CUI Devices)

SPDT 스위치 내부에는 제어 중인 단일 회로가 남아 있지만 이 스위치는 두 개의 개별 접점 사이를 전환할 수 있다. SPDT 영역에서 이 스위치는 단순히 회로를 여닫는 역할에 국한되지 않고 회로 자체의 전환에 국한된다.

쌍극 쌍투(DPDT) 스위치의 경우 단일 스위치가 2개의 회로를 제어하며 그 안에 있는 각 스위치가 2개의 접점 사이를 이동한다. SPST, SPDT, DPST 및 DPDT가 가장 널리 사용되는 스위치 구성을 나타내지만 스위치에 포함될 수 있는 극과 투의 수에 이론적인 제한은 없다. 극 또는 투가 2개 이상 있을 경우 ‘S’ 또는 ‘D’ 대신 숫자가 사용된다. 예를 들어 4개의 극과 5개의 투를 제공하는 스위치는 제조업체에서 4P5T 스위치라고 레이블을 부착할 수 있다. 마찬가지로 6개의 투가 있는 쌍극은 DP6T로 표시할 수 있다.

스위치 선택 고려 사항

극과 투 외에 선택 과정에서 고려해야 할 몇몇 다른 스위치 사양이 있다. 아래 목록에는 보다 일반적인 일부 기능이 포함되어 있으며 모든 기능이 포함되어 있는 것은 아니다.

• 크기: 앞서 언급한 바와 같이 스위치는 형태와 모양이 다양하다. 쌀 한 톨보다 작은 스위치부터 손으로 옮길 수 없을 정도로 큰 스위치까지 크기는 일반적으로 의도한 응용 분야에 따라 다르다. 산업 환경은 종종 글로브가 작동하거나 미세 동작이 어려운 큰 스위치를 구현하는 반면 콤팩트한 내장형 장치에는 보통 가능한 가장 작은 스위치가 필요하다.

• 기본 상태: 대부분의 스위치는 사전에 정의된 상태가 없지만 상시 개방(NO) 또는 상시 폐쇄(NC) 중 사전 설정된 상태를 나타내는 순간 스위치가 있다.

• 위치: 이 파라미터는 단일 장치 내에 통합된 스위치의 수량을 결정한다. 이 개념이 ‘투’와 잘못 교환되는 경우가 있을 수 있지만 위치는 각각 독립적으로 작동할 수 있는 동일한 장치 내의 이산 소자 스위치를 나타낸다는 점을 바로 알아야 한다.

• 실장: 다른 전자 부품과 마찬가지로 스위치는 다양한 실장 구성을 제공한다. 표면 실장 및 스루 형식은 보통 PCB의 작은 스위치와 관련이 있는 반면 패널 실장과 DIN 레일 마운트 스위치는 더 큰 편이다. 표면 실장과 스루홀 설정 모두에서 중요한 고려 사항은 리드의 분리 거리를 나타내는 ‘피치’로 알려진 파라미터이다. 적절한 피치는 브레드 기판과 함께 사용할 수 있으므로 스루홀 스위치 맥락에서 피치는 특히 중요하다.

• 작동: 수동 작동과 전자 작동을 구분하는 것 외에도 스위치는 다양한 작동 방법을 제공한다. 여기에는 손으로 작동하거나 소형 스크루 드라이버 또는 공구를 사용하는 것이 포함될 수 있다. 하지만 가장 일반적인 옵션은 상승 액추에이터 레벨 또는 평평한 액추에이터 레벨 사이에서 고르는 것이다.

• 전류 및 전압 정격: 스위치는 몇 볼트 및 최대 수백 또는 수천 개의 증폭기에 이르는 폭넓은 전압 및 전류 정격을 나타낸다. 스위치가 의도된 응용 분야의 예상 전류 및 전압 정격을 모두 수용할 수 있는지 항상 확인해야 한다.

• 환경 요인: 이는 일반적으로 먼지나 액체로부터 스위치의 보호 수준을 나타내기 위해 사용하는 방진 방수(IP) 등급을 나타낸다. 그러나 일부 스위치에는 진동 감도가 증가하거나 파손 방지 기능이 있을 수 있다.

기계 스위치 유형

아래에 제공된 스위치 유형은 기계적으로 운영되고 작동되며 독점적이진 않지만 일반적으로 소형, 휴대용 또는 내장형 시스템에서 많이 사용된다.

• DIP 스위치: DIP 스위치는 스루홀 또는 표면 실장 패키지에서 사용할 수 있으며 가장 일반적인 SPST 스위치이다. 이 스위치는 브레드 기판 및 완제품에 잘 맞기 때문에 반영구적인 선택이 가능하다. 피아노 형태, 슬라이드 형태, 특히 산업 응용 분야와 개발 키트에서 장치의 옵션을 설정하기 위해 사용되는 회전식 형태로 제공된다. DIP 스위치는 점퍼보다 더 많은 옵션을 제공하며 사용자 친화적이지만 자주 조정할 수는 없다.

• 회전식 DIP 스위치: DIP 스위치 하위 세트로 이 스위치에는 개별 옵션(보통 4개 ~ 16개 위치)을 선택하기 위한 회전 형식이 있으며 평평한 손잡이 또는 상승 손잡이가 특징이다. 선형 DIP 스위치와 마찬가지로 스루홀 또는 표면 실장 옵션을 사용할 수 있다. 그러나 선형 DIP 스위치와는 달리 BCD 또는 16진수로 출력할 수 있다. 콤팩트하고 사용자 친화적이지만 단일 출력을 제공하며 연속적으로 사용하기 위한 것은 아니다.

• 슬라이드 스위치: 흔히 전원 스위치로 인식되며 슬라이드 스위치는 액추에이터를 밀어 작동된다. 일반적으로 SPST이며 빈번한 사용에 적합하다. 일부는 다수의 극이나 투가 있지만 이를 통해 정확한 포지셔닝은 어려울 수 있다. DIP 스위치보다 더 용량이 크지만 전력 소비가 적으며 일반적으로 PCB에 실장된 표면 실장 또는 스루홀 형식이다. 종종 소비자 가전에서보다 더 쉽게 접근할 수 있는 DIP 스위치 역할을 하지만 사용 편의성과 우발적인 작동 방지 간에 균형을 맞추는 것이 어려울 수 있다.

• 촉각 스위치: 누르면 달칵 소리가 나는 촉각 스위치는 저전압, 저전류 신호를 위해 설계된 소형의 순간 버튼이다. 이 스위치는 적절한 전자 기능을 견고하게 보정하여 수십만 또는 수천만 회의 수명 주기를 제공한다. 일반적으로 단극이지만 다수의 투와 높은 IP 등급을 제공할 수도 있다. 게임 컨트롤러, 원격 제어, 차고 문, 다양한 산업 응용 분야 등 소비자 가전에서 널리 사용되어 작은 크기와 내구성으로 인해 인기가 좋다.

• 로커 스위치: 로커 스위치는 가운데를 기준으로 두 옵션 사이를 전환하며, 일반적으로 일시적 작동은 불가하다. 로커 스위치는 일반적으로 스위치 상태를 나타내기 위해 LED 또는 백열 전구 조명이 있는 고전압 회로용 전원 스위치 역할을 하며, 열악한 환경에 적합한 IP 등급 지정이 가능하다. 크기와 기능으로 인해 가격이 약간 높지만 간단한 인터페이스와 작동의 장점으로 인해 소비자 가전에서 인기가 있다. 산업 환경에서 이 스위치는 토글 스위치를 보완하며 우발적인 작동을 방지하기 위해 덮개가 있을 수 있다.

• 푸시 버튼 스위치: 푸시 버튼 스위치는 종종 버튼 또는 푸시 버튼이라고도 부르며 간단한 인/아웃 작동이 특징이다. 이 스위치는 일시적 작동이 가능하며 다양한 형태로 제공되고 종종 조명 또는 스위치의 상태를 나타내기 위해 LED가 내장되며, 폭넓은 전압 및 전류를 처리하며 일반적으로 PCB 또는 패널에 실장된다. 사용자 친화성이 좋아 사용자가 지속적으로 사용하는 공공 장소에 적합하다. 푸시 버튼은 파손 방지 계열 및 높은 IP 등급을 적용하여 견고하게 만들 수 있으며 엘리베이터 또는 지하철 같은 열악한 환경에 이상적이다. 그러나 크기, LED 옵션 및 소재로 인해 보다 간단하고 소형 푸시 버튼 스위치 모델에 비해 가격이 더 높을 수 있다.

• 토글 스위치: 토글 스위치는 확장된 레버로 인식되므로 글로브를 착용하거나 미세 모터 제어기를 사용하는 환경에 적합하다. 눈에 잘 띄는 레버는 명확한 시각 피드백을 제공하므로 LED를 추가할 필요가 없으며 움직임이 커 확실한 전환이 가능하다. 이는 극과 투가 다양하지만 순간 스위치로 구성되는 일은 드물다. 토글 스위치는 쉬운 작동, 빠른 피드백 및 안전 통합으로 인해 중요하므로 산업 응용 분야 또는 과학 응용 분야에 매우 적합하다. 항공기, 제어 계측 및 의료 장비에서의 핵심 용도로 인해 가격이 높은 편이다.

요약

스위치는 전자 시스템 및 전기 시스템에서 중요한 역할을 하는 기본 부품이다. 이 기사에서는 스위치의 유형, 작동, 응용 분야, 고려 사항 등 스위치의 주요 측면에 대한 포괄적인 개요를 다뤘다. 소비자 전자 장치를 설계하든 복잡한 산업 프로젝트를 수행하든 적절한 스위치를 선택하는 일은 시스템의 기능과 신뢰성에 큰 영향을 미칠 수 있다. CUI Devices에는 다양한 스위칭 수요를 충족하기 위해 준비된 다양한 스위치 솔루션이 있다. 

leekh@seminet.co.kr
(끝)
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