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EMI 필터를 선택하는 방법?

2021-11-01

최신품은 뉴스를 따릅니다 EMI 필터를 선택하는 방법?

스위칭 모드 전원 공급 장치는 EMI(전자기 방출)가 발생하면 노이즈를 방출하게 됩니다.고전압 및 전류 노드의 빠른 스위칭은 회로 내에서 상대적으로 큰 di/dt 및 dv/dt 값으로 이어져 넓은 주파수 범위에서 노이즈가 방출됩니다.대부분의 국가에서 규제 기관은 방출될 수 있는 전자기 노이즈의 양을 제한합니다.결과적으로 노이즈 소스를 완화하고 남아 있는 노이즈를 필터링하는 데 많은 시간과 노력이 소요됩니다.

그러나 이러한 전원 공급 장치는 단독으로 테스트할 때 규정을 준수하지만 시스템에 추가하면 의도하지 않은 전자기 방출이 발생할 수 있으므로 규정 승인을 얻기 위해 추가 필터링이 필요합니다.기성품EMI 필터, 적절하게 선택하면 배출을 개선하고 규정을 준수하는 쉬운 방법입니다.

 

EMI 및 EMC 배경

 

전자기 호환성(EMC) 문제를 다룰 때 일반적으로 노이즈 소스, 경로 및 수용체의 세 가지 구성 요소를 통해 모델링됩니다.

 

노이즈 소스는 간섭을 생성하는 장치 또는 회로 노드입니다.전원 공급 장치 자체 외에도 노이즈 소스에는 마이크로프로세서, 비디오 드라이버 및 RF 생성기와 같은 다른 장치가 포함될 수 있습니다.

 

노이즈 소스에 의해 생성된 노이즈는 두 가지 경로를 통해 전송될 수 있습니다.첫 번째는 전자기 에너지가 공간으로 전파되고 다른 시스템에 연결되는 방사 경로입니다.두 번째는 전도 경로로, 신호가 시스템의 전도체(예: PCB 정렬 및 레벨, 구성 요소 리드, 입력 배선 등)를 통과합니다.이 경로는 주 전원 라인으로 돌아가 해당 라인에서 전원을 받는 다른 장치에 영향을 줄 수 있습니다.

 

리셉터는 노이즈 소스로부터 노이즈를 받아 간섭의 영향을 받는 장치입니다.리셉터는 거의 모든 아날로그 및 디지털 회로를 포함할 수 있습니다.

 

EMC를 테스트할 때 규제 기관은 전도 및 복사 전자기 방출에 대해 별도로 테스트합니다.각 유형의 방사선에는 고유한 한계와 주파수 범위와 억제 방법이 있습니다.방사 전자기 방출은 훨씬 더 높은 주파수 범위(일반적으로 30MHz ~ 1,000MHz)를 포함하며 공간을 통해 전파되는 잡음으로 제어할 수 있는 방법이 제한될 수 있습니다.적절한 레이아웃 및 회로 설계 기술을 사용하여 노이즈 소스에서 노이즈를 감쇠하는 것 외에도 차폐를 사용하여 방사 노이즈를 억제할 수 있습니다.반면에 전도된 전자기 방출은 더 낮은 주파수 범위(일반적으로 0.15Mhz ~ 30Mhz)를 포함하며 통과하기 때문입니다.

 

EMI 필터 및 시스템 요구 사항


기성품 EMI 필터를 선택하는 엔지니어는 시스템에 올바른 필터를 선택하는 방법에 대해 약간의 혼란을 가질 수 있습니다.첫 번째 단계는 EMI 필터가 기본 전기 요구 사항을 충족하는지 확인하는 것입니다.검토해야 할 중요한 항목은 다음과 같습니다.

 

  • 접지/랙 접지를 통해 흐르는 전류인 누설 전류.전원 공급 장치 자체의 누설 전류 외에도 EMI 필터는 누설 전류도 생성합니다.안전상의 이유로 누설 전류에는 규제 제한이 있으며 설계자는 필터 누설의 영향을 고려해야 합니다.
  • 지정된 작동 온도 범위에서 EMI 필터를 통과하는 최대 전류인 정격 전류.장치가 작동할 수 있는 최대 온도인 작동 온도입니다.
  • 각 입력 라인과 접지/랙 접지 사이에서 측정된 절연 등급인 절연 전압(입력과 출력 사이에 절연 없음).
  • 정격 전압은 입력에 인가할 수 있는 최대 전압입니다.이 값을 초과하면 내부 구성 요소가 손상됩니다.

 

emi filter

EMI 필터 특성

 

시스템의 작동 조건에 맞는 EMI 필터를 찾은 후 실제 필터링 특성을 검토해야 합니다.데이터 시트에는 일반적으로 공통 모드 손실을 보여주는 삽입 손실 그래프와 차동 모드 손실을 보여주는 삽입 손실 그래프가 있습니다.이 차트는 입력과 출력 사이에서 신호 주파수가 얼마나 감쇠되는지 사용자에게 보여줍니다.

 

삽입 손실은 일반적으로 데시벨로 측정되며 다음 방정식으로 표현되는 넓은 주파수 범위로 인한 필터 입력과 출력 사이의 신호 비율입니다.

 

삽입 손실(dB) = 20Log 10(필터링되지 않은 신호/필터링된 신호)

 

분할 규칙을 사용하여 필터링된 신호를 풀기 위해 방정식을 다시 작성할 수 있습니다.

 

필터링된 신호(dB) = 필터링되지 않은 신호(dB)-삽입 손실(dB)

 

—— 공통 모드 ------ 차동 모드

 

1A emi filter 2A EMI Filter 3A EMI Filter
(1A) (2A) (3A)

 

때때로 그래프가 제공되지 않고 오히려 노이즈 감쇠 값이 데이터 테이블에 나열됩니다.이것은 일반적으로 감쇠가 적용되는 주파수 범위와 일치합니다.예를 들어, 데이터시트는 150kHz와 1GHz 사이에서 30dB의 감쇠를 지정할 수 있습니다.

 

필터 데이터를 볼 때 마지막으로 주의해야 할 사항은 노이즈 소스와 부하 임피던스가 필터의 동작을 변경할 수 있다는 것입니다.데이터 시트에 제공된 삽입 손실은 적용되는 시스템의 임피던스와 매우 다를 수 있는 임피던스(일반적으로 50Ω)를 사용하여 파생됩니다.따라서 데이터 시트에 표시된 필터가 좋아 보일 수 있지만 최종 시스템의 실제 노이즈 소스 및 부하 조건에서 성능을 확인하려면 회로에서 필터를 테스트하는 것이 중요합니다.

 

EMI 필터 선택

 

EMI 필터를 선택할 때 필터링할 전원 공급 장치에 대한 예비 EMC 테스트를 수행하여 전도 방출에 대한 기준 값을 얻는 것이 가장 좋습니다.테스트 결과는 설계자에게 장비의 고장 빈도와 고장 정도를 알려줍니다.이 정보는 EMI 필터의 삽입 손실 그래프와 비교하여 EMC 테스트를 통과하는 데 도움이 되는 오류 주파수에서 충분한 감쇠를 제공할 수 있는지 여부를 결정할 수 있습니다.예를 들어, 500kHz에서 약 -75dB의 감쇠 수준을 보여주는 아래 EMI 필터의 공통 모드 삽입 손실 그래프를 참조하여 500kHz에서 64dB의 값을 산출하는 공통 모드 방사 테스트가 다음을 나타내는지 확인합니다. 테스트 실패.이 EMI 필터를 적용하면 500kHz에서 11dB의 마진으로 EMC 테스트를 통과할 것으로 예상된다.

 

4A emi fliter

 

스펙트럼 전반에 걸쳐 감쇠가 일관되지 않기 때문에 모든 오류 또는 마진 주파수가 적절하게 감쇠되도록 하는 것이 중요합니다.데이터 시트가 삽입 손실 그래프가 아닌 단일 감쇠 값을 제공하는 경우 이 단일 값이 최대 결함 여유보다 큰지 확인하는 것이 중요합니다.

 

결론


스위칭 전원 공급 장치는 전자파 방사(EMI)의 주요 소스이므로 다른 전자 장치와의 간섭을 방지하기 위해서는 해당 규정이 중요합니다.전부는 아니지만 대부분의 스위칭 전원 공급 장치에는 입력 측에 필터가 있지만 광범위한 애플리케이션에서 사용되기 때문에 전체 시스템에 사용할 때 최종 EMC 테스트를 통과하기에 항상 적절하다는 보장은 없습니다.기성품 EMI 필터는 내부 필터가 충분하지 않고 처음부터 별도의 솔루션을 설계하는 것보다 시간 효율적일 때 전자기 방출을 줄이는 데 도움이 되는 빠르고 쉬운 방법입니다.cUI는 시스템의 EMC 요구 사항에 최적화할 수 있는 보드 장착, 랙 장착 및 DIN 레일 구성의 광범위한 ac-dc EMI 전원 필터 및 dc-dc EMI 전원 필터를 제공합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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