I2C 풀업 저항 계산기

I2C 풀업 저항 계산기 사용법

이 계산기는 I2C 버스의 전체 정전용량과 목표 상승시간을 바탕으로 사용할 수 있는 풀업 저항 범위를 계산합니다. 전원 전압, 허용 LOW 전압 $VOL$, 디바이스의 싱크 전류를 함께 고려해 저항이 너무 크거나 작지 않도록 확인할 수 있어요.

버스 정전용량에는 마스터와 슬레이브의 핀 용량, PCB 배선, 커넥터와 케이블의 영향을 합산해 입력하세요. 정확한 값이 없다면 데이터시트의 최대 정전용량이나 측정값을 사용하는 것이 안전합니다.

계산 방법

I2C 신호의 상승시간은 풀업 저항과 버스 정전용량에 의해 결정됩니다. 상승시간 조건에서 허용되는 풀업 저항의 최대값은 다음과 같이 계산합니다.

LOW 상태에서 디바이스가 감당해야 하는 전류를 제한하기 위한 최소 저항은 다음과 같습니다.

따라서 최종적으로는 $R_{min}$ 이상, $R_{max}$ 이하인 저항값을 선택합니다. 계산된 범위가 뒤집히면 입력한 상승시간, 정전용량, 싱크 전류 조건을 동시에 만족하기 어렵다는 뜻입니다.

계산 예시

• 상황 1: 버스 정전용량이 100pF, 목표 상승시간이 1,000ns, 전원 전압이 3.3V, VOL이 0.4V, 싱크 전류가 3mA라면 최소 저항은 약 0.97kΩ, 최대 저항은 약 11.8kΩ입니다. 따라서 약 1~10kΩ 사이의 표준 저항값을 검토할 수 있습니다.
• 상황 2: 버스 정전용량이 200pF로 증가하면 같은 상승시간을 유지하기 위해 최대 저항은 약 5.9kΩ으로 낮아집니다. 배선이나 디바이스가 추가될수록 더 낮은 저항이 필요할 수 있습니다.

사용 시 주의사항 및 활용 팁

• 본 계산기 결과는 이상적인 RC 모델을 사용한 참고용 수치입니다.
• I2C 속도 모드별 최대 상승시간과 버스 정전용량 제한은 사용 중인 표준 및 디바이스 데이터시트를 확인하세요.
• 풀업 저항이 너무 낮으면 LOW 출력 시 전류와 소비전력이 증가하고, 디바이스의 VOL 조건을 초과할 수 있습니다.
• 풀업 저항이 너무 높으면 상승시간이 길어져 통신 오류가 발생할 수 있습니다.
• 최종 설계에서는 실제 보드에서 SDA와 SCL의 상승시간, HIGH/LOW 전압, 링잉과 노이즈를 측정하는 것이 좋습니다.