EMI 필터 개요 및 구성

1. EMI 필터란?

전자기 간섭 또는 EMI 필터는 전력선의 원치 않는 특정 주파수 또는 시스템에 해로운 문제가 되는 주파수를 필터링하는 전기 장치 또는 회로입니다. AC 또는 주 전원 신호 입력을 수신하고, 수정하고, 노이즈가 제거된 출력을 해제하여 깨끗한 신호를 생성하여 장치 효율성을 보장합니다.

 

초크라고도 하는 EMI 필터는 전력 및 신호 라인의 고주파 전자기 노이즈를 완화하며 저역 통과, 고역 통과, 대역 통과 또는 대역 제거로 분류되며 LC 형태 또는 복잡한 구성의 커패시터 및 인덕터와 같은 수동 부품을 갖추고 있습니다.

 

 

 

 

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EMI 필터는 용량성 및 유도성 물질의 특성을 사용하여 신호에서 고주파 노이즈를 제거하고 실제 신호와 혼합된 노이즈는 방출된 신호가 깨끗하도록 흡수되거나 반사됩니다.

 

충분한 보호 기능이 없으면 EMI는 회로망에서 원치 않는 전류와 전압을 생성하여 전기 장비의 성능을 저하시킬 수 있고  전도 또는 방사될 수 있습니다.

 

전도성 EMI는 소스에서 수신기로 직접 경로로 제공되며 물리적 전도 경로가 있습니다. 방사 EMI는 물리적 접촉이 필요하지 않으며 공기를 통해 이동합니다. 이는 장치가 전기장 형태의 전자기 에너지를 생성하고 EMI 방사 방출에 의해 장비에 손상을 줄 때 발생합니다. 방출은 외부로 퍼져 장거리를 이동하며 회로를 압도하여 장치의 작동을 방해합니다.

 

외부 EMI는 장비에 손상을 줄 수 있지만 시스템 내 EMI는 시스템의 회로에 간섭을 일으킬 수 있습니다. 이는 민감한 구성 요소가 높은 전압과 전류를 가진 전력 관리 회로 가까이에 배치될 때 발생하며, 회로가 전자기적으로 간섭을 일으키는 레이아웃입니다.

 

 

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2.  EMI 필터의 구성

EMI 필터의 중요한 부분은 필터를 구성하는 데 사용되는 구성 요소입니다. EMI 필터의 기본 구성 요소는 커패시터와 인덕터로, 커패시터는 부하에서 잡음을 분리하는 반면 인덕터는 잡음을 차단하거나 줄입니다. 또한 퓨즈, 금속 산화물 배리스터, 입력 서지 전류 제한 저항기 및 출력 과도 전압 억제기를 포함한 회로 보호 구성 요소가 있습니다.

 

2-1. 회로 보호 구성 요소

1) 퓨즈

퓨즈는 전원 공급 장치에 공급되는 전원과 도체를 보호합니다. 퓨즈는 접지되지 않은 입력 단자와 함께 배치되어 퓨즈가 열릴 때 전원 공급 장치에 전압이 없으며 애플리케이션의 전압, 전류, 응답 시간 및 작동 온도에 따라 선택됩니다.

 

 

 

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2) 배리스터

배리스터라는 용어는 배리스터의 작동 방식을 설명하는 데 사용되는 변수와 저항의 조합입니다. 배리스터는 전압 클램핑을 통해 과전압 보호 기능을 제공합니다. 전압이 변함에 따라 저항 값이 자동으로 변경되며 과도 에너지를 흡수하도록 설계되었습니다. 입력 퓨즈는 배리스터와 입력 전원 사이에 배치됩니다.

 

3) 입력 서지 전류 제한 저항기

입력 서지 전류 제한 저항은 AC 전압이 전원 공급 장치에 적용될 때 입력 서지 전류를 제한합니다. 입력 전압이 처음 적용될 때 커패시터의 초기 급속 충전이 필요하기 때문에 필요합니다.

 

4) 출력 과도 전압 억제(TVS)

부하가 급격히 변하면 출력 전압은 출력 전압이 상승하거나 하강하는 반응을 일으키는데, 이를 과도 응답이라고 합니다. TVS는 전원 공급 장치를 보호하기 위해 출력 단자의 외부 소스에 의해 생성된 과도 전압을 분류합니다. 배리스터를 TVS로 사용할 수 있지만 전원 공급 장치의 출력은 입력 측보다 낮기 때문에 배리스터를 사용할 필요가 없습니다.

 

 

2-2. EMI 필터의 구성 요소

1)  DM 초크

DM 초크는 입력 커패시터와 함께 저역 통과 LC 필터를 형성하여 입력 도체의 전도 잡음 전압이 전원에 도달하지 못하도록 합니다. 최대 입력 전류를 견딜 수 있도록 설계되었습니다.

 

2) CM 초크

CM 초크는 입력 도체를 따라 흐르는 공통 모드 전류를 줄이기 위해 높은 저항을 생성합니다. CM 초크의 점은 쌍 권선의 방향과 방향을 나타냅니다. CM 초크는 최대 전류 흐름을 처리하고 허용 가능한 전력 손실을 갖도록 선택됩니다.

 

 

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3) 입력 커패시터

입력 커패시터는 입력 전력선에 배치되어 차동 전도 전압 잡음을 션트하여 전압 소스로 이어지지 않도록 합니다. 커패시터는 X 또는 Y 안전 등급 구조로 되어 있고, AC 입력 라인에 직접 연결하도록 설계되었으며, 서지를 견딜 수 있습니다.

 

 

 

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4) Y 안전 절연 커패시터

Y 커패시터는 입력 전원 공급 장치의 모드 전압 노이즈를 줄이기 위해 입력과 출력 사이에 배치됩니다. 입력-출력의 무결성이 실패할 때 개방 회로로 실패하도록 설계되었습니다. Y 안전 절연 커패시터의 사용은 1차측 스위칭 트랜지스터에 의해 발생하는 파형과 절연 마그네틱의 1차측과 2차측 사이의 기생 커패시턴스 때문에 필요합니다.

 

5) 출력 필터링

필터링 구성 요소는 전원 공급 장치의 출력 단자에 배치되고 부하 근처에 배치됩니다. 출력 리플 전압을 부하에 허용 가능한 수준으로 줄이는 능력 때문에 선택됩니다.

 

 

3.  EMI 필터의 장점

시중에 나와 있는 다양한 유형의 EMI 필터에는 수지 또는 유리 씰이 있는 패널 실장, PCB 실장 면적이 있는 표면 실장, 기판 실장, d-서브미니어처 커넥터, 단상 및 3상 전력선 필터가 포함됩니다. 기본적으로 모든 전자, 전력, 신호 및 AC/DC 애플리케이션을 위한 EMI 필터가 있으며 제공하는 보호 기능은 모든 유형의 전자 장치의 품질 성능에 매우 중요합니다.

 

1) 장비 보호

전자 장치의 보호는 EMI 필터를 사용하는 주된 이유입니다. 민감한 장비가 손상되고 오작동을 일으킬 수 있는 전도 또는 방사 소음의 영향을 받지 않도록 합니다. 모든 유형의 전자 장치에는 EMI 필터가 설치되어 있거나 설치되어 있어야 합니다.

 

2) 시스템 신뢰성

EMI 필터를 사용하면 간섭, 오류 또는 오작동 없이 전자 장비의 지속적인 작동이 보장됩니다. EMI 필터의 효율성은 수익에 영향을 미치는 유지 보수 및 수리 비용을 줄여줍니다.

 

EMI 필터는 장기적인 비용 절감에 도움이 되며, 시스템 신뢰성을 높이고, 가동 시간을 보장하여 국내 및 국제 표준을 충족합니다. 전기 회로의 복잡성이 증가함에 따라 전자기 교란의 수가 크게 증가하여 오류 및 실수의 가능성이 높아지며 이러한 발생 가능성을 방지하고 제거할 수 있습니다.