EMI필터의 종류

 EMI 필터의 능동형과 수동형으로 구성됩니다.

 

능동형 EMI 필터를 사용하면 내부 전원 공급 장치가 전기를 생성하여 교란을 일으키는 전류를 제거하고 전압 입력을 감지하고 반대 방향으로 전류 흐름을 생성하여 방해를 제거합니다. 능동 전자 소자와 내부 회로를 사용하여 원치 않는 주파수를 차단합니다.

 

능동 EMI 필터와 달리 수동 EMI 필터는 원치 않는 에너지를 흡수하며 커패시터, 저항기, 변압기 및 인덕터를 포함하는 수동 부품을 사용하여 전자 회로의 방출을 줄이며, 단일 주파수 또는 주파수 대역에서 전기 공진을 생성하도록 조정됩니다.  수동 EMI 필터는 고조파 전류를 억제하고 전자 시스템의 민감한 요소에서 전압 왜곡을 줄일 수 있습니다.

 

EMI필터의 종류는 다음과 같습니다. 

1) 단상 EMI필터

단상 EMI 필터는 공통 및 차동 모드 응용 분야와 함께 사용됩니다. 전력선의 노이즈를 억제하도록 설계된 범용 필터이며 AC 전력선에서 간섭 전압의 진폭을 제한하고 확산을 방지합니다.

 

2) 3상 EMI필터

3상 EMI 필터는 3상 필터링 시스템을 사용하여 더 높은 수준의 노이즈를 차단할 수 있어 47Hz에서 최대 400Hz의 범위를 가지며 주파수 변환기, 모터 드라이브 및 공작 기계와 함께 사용됩니다.

 

3상 EMI 필터의 유형은 Wye 및 Delta입니다.

• Wye 필터 유형 – Wye 필터는 단일 중성점에 연결된 3개의 열선이 있는 Y 구성을 가지고 있습니다. 하나의 중성선은 Wye 필터에 4선식 시스템을 제공하며 라인-중성 또는 단상 및 라인 대 라인 2 또는 3상 연결이 가능합니다.
• 델타 필터 유형 – 델타 유형의 3 상은 권선의 한쪽 끝에서 다른 권선의 시작 끝까지 연결되어 폐쇄 회로를 형성하는 삼각형처럼 연결되며 Wye 필터 유형과 달리 Delta 유형은 3개의 와이어만 필요합니다. 단상 회로가 일관되게 전력을 공급하기 때문에 전력 부하는 동일합니다.

 

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3) 페라이트 초크

패시브 EMI 필터의 일반적인 형태는 페라이트 초크이며, 이는 저역 통과 여과를 제공하는 정전 용량이 있는 인덕터입니다. 페라이트 초크에는 여러 가지 이름이 있으며 페라이트 클램프, 페라이트 칼라, EMI 필터 비드 또는 페라이트 링 필터가 있습니다. 페라이트 초크는 고주파 신호를 억제하고 랩톱과 같은 특정 장치의 전력선 주위에 배치됩니다.

 

페라이트는 자성 재료이며 전원 공급 장치 주위에 배치하면 전원 공급 장치를 통과하는 신호에 유도 저항을 제공합니다. 부하 전류와 전압 강하가 변함에 따라 저항이 변하는 비선형 EMI 필터입니다. 또한 페라이트 초크는 전류 및 온도 변화의 함수로 변합니다.

 

페라이트 초크의 설치에는 장비에 연결된 와이어 주위에 작은 장치를 배치하는 작업이 포함됩니다. 페라이트 초크의 크기와 유형은 전선의 두께에 따라 다르며, 헤드폰 코드의 경우 3mm에서 12게이지 또는 120볼트 전원 코드의 경우 최대 13mm까지 다양할 수 있습니다. 

 

장치에 가까이 놓았을 때 더 잘 작동하기 때문에 장치에서 5cm내에 설치합니다. 

 

 

 

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4) 차동 모드(DM) 패시브 EMI 필터

차동 모드 패시브 EMI 필터는 저주파 AC 또는 DC 전류가 있는 회로에서 고주파 AC 전류의 양을 줄입니다. 개별적으로 또는 여러 인덕터가 서로 다른 위치에 배치된 그룹으로 사용됩니다. 차동 모드라는 용어는 한 쌍의 선에서 반대 방향으로 흐르는 신호 또는 노이즈를 나타냅니다.

 

차동 모드 수동 EMI 필터는 자기 코어 주위에 전선이 감겨 있는 부품을 사용하여 장치의 잡음을 줄입니다. 자기 부품의 구조는 전류의 급격한 변화에 반대하여 DM 노이즈에 질식 효과를 생성합니다. 주파수의 진폭이 감소하여 회로 작동에 대한 방해가 제한됩니다.

 

다양한 DM EMI 필터는 다양한 응용 분야의 요구 사항에 맞게 다양한 유형으로 제공되며 코일의 권선, 재료 및 자기 코어의 유형에 의해 구별됩니다. DM EMI 필터는 전원 공급 장치 및 컨버터, 태양광 인버터 및 풍력 발전 시스템, 자동차 전자 장치 및 통신에 사용됩니다.

 

 

 

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5) 공통 모드(CM) 패시브 EMI 필터

공통 모드 수동 EMI 필터는 전력선에 공통적인 고주파 잡음을 차단합니다. CM EMI 필터에 의해 필터링 된 잡음 전류는 무선 신호, 차폐되지 않은 전자 장치, 인버터 및 모터에서 방사됩니다. 공통 모드에서 전류는 두 라인에서 같은 방향으로 이동합니다. EMI 필터의 자속은 노이즈를 차단하고 걸러내는 반대 자기장을 생성합니다.

 

공통 잡음이 공통 모드 EMI 필터에 들어가면 코어의 양쪽 권선에 자속이 유도되며, 이 권선은 잡음 주파수의 저항에 비례하는 저항을 가진 인덕터처럼 작동하도록 회전 자기장을 생성하도록 구성되어 있습니다. 저주파는 통과할 수 있고 고주파는 방해를 받습니다.

 

공통 모드 EMI 필터는 무선 주파수(RF) 필터와 오디오 주파수(AF) 필터인 애플리케이션의 주파수 범위에 따라 분류됩니다. 공통 모드 AF 필터는 스위치 모드 전원 공급 장치, AC/DC 정류기, 전기 안정기, 전력 인버터 및 가변 주파수 드라이브를 포함하여 최대 30KHz의 오디오 주파수 범위에서 노이즈를 억제하도록 설계되었습니다.

 

공통 모드 RF 필터를 사용하면 USB, HDMI, LVDS, CAN 버스 및 이더넷 애플리케이션과 같은 노이즈 주파수가 30KHz 이상으로 높아집니다.

AF와 RF 공통 모드 EMI 필터의 차이점은 코어 재료에 있는데, AF 필터는 단단한 철심이 있는 반면 RF 필터는 분말 강자성 코어 재료가 있습니다.

 

 

 

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6) 라인 초크

라인 초크는 가변 주파수 드라이브(VFD) 입력 또는 출력 회로에 연결되며 전류에 반대되는 전압을 생성하여 전류를 제한하는 자기장을 형성합니다. 라인 초크는 스파이크, 과도 상태 및 고조파에 대한 보호 기능을 제공하며 VFD의 입력 측 또는 출력 측에 배치할 수 있습니다. 입력 측에 배치되면 라인 반응기라고 합니다. 출력 측에서는 부하 반응기라고 합니다.

 

라인 초크의 사용은 1KVA 등급의 VFD에서 발견되며 고조파가 큰 전류 왜곡인 정현파 및 고조파 전류 흐름에 사용됩니다. 라인 초크를 사용하면 유도 전압이 인가 전압과 반대 극성을 가지며 전류 변화율을 줄이고 인가 전류를 제한합니다.

3상 라인 초크는 인버터의 주 전원에 연결되며 DC 링크에 대해 주전원이 정류될 때 발생하는 고조파를 줄이며 인버터 또는 기타 장치에서 소비하는 추가 전류를 줄이고 주전원의 문제로 인해 입력을 목표로 합니다.

 

모터와 VFD 사이의 거리가 100피트 이상인 경우 장거리로 인해 전압 스파이크가 증폭될 수 있기 때문에 부하 반응기를 사용하면 전류가 안전한 수준으로 감소합니다. 인덕턴스는 VFD의 사이리스터를 과열 및 손상으로부터 보호하며 여러 드라이브가 연결되거나 전원 공급 장치에 불균형이 있을 때 사용됩니다.

 

라인 초크는 AC 전력선에 직렬로 배치되며 전력 품질을 개선하고 EMI 효과를 줄이도록 설계되었으며 모터 제어 시스템 및 전력선에 사용됩니다.

 

 

 

 

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7) RF 초크

RF 초크는 무선 주파수 장치의 고주파 AC 신호를 억제하고 저주파 DC 신호가 통과할 수 있도록 하는 고정 인덕터이며 DC 신호를 제외한 모든 주파수를 차단합니다. RF 초크는 모든 주파수를 억제하기 위해 광범위한 주파수에 대해 높은 임피던스를 가지며 주파수가 높아질수록 동일한 저항에 부딪히고 통과가 차단됩니다.

 

RF 초크의 구조에는 자기 코어 또는 와이어에 매달린 페라이트 재료로 만들어진 원형 비드를 감싼 절연 와이어 코일이 포함되며 자체 정전 용량을 줄이기 위해 복잡한 권선 패턴이 있습니다.

 

RF 초크는 RF 신호가 회로 작동을 방해하는 것을 방지하기 위해 안테나 및 송신기와 같은 무선 주파수 회로에 사용됩니다. 높은 인덕턴스와 낮은 저항으로 인해 RF 신호를 차단하고 저주파 신호가 통과할 수 있도록 하는 데 이상적입니다.

 

 

 

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8) 파워 초크

RF 초크와 마찬가지로 파워 초크는 안정적인 전원 공급을 제공하기 위해 노이즈를 걸러내도록 설계되었습니다. DC 출력에서 AC 리플을 필터링하여 안정적인 DC 전압을 제공합니다. 전원 초크는 주 전원과 인버터 사이에 배치되어 전류 피크를 부드럽게 합니다. 높은 인덕턴스와 낮은 저항을 가지고 있어 DC 신호가 통과할 수 있도록 하면서 노이즈를 걸러냅니다.

 

9) 액티브 EMI 필터(AEF)

능동 EMI 필터는 연산 증폭기(op-amp)와 복잡한 회로로 설계되어 있으며 공통 모드 및 차동 모드 잡음에 대해 구성할 수 있습니다. 액티브 EMI 필터는 설치 공간이 작은 부품을 사용하여 EMI를 제거할 수 있는 간단하고 컴팩트한 방법을 제공합니다.

 

능동 EMI 필터의 회로는 커패시터 및 저항과 결합된 연산 증폭기로 구성되며 액티브 EMI 필터는 최적의 성능을 잃지 않으면서 EMI 필터의 크기와 비용을 줄여줍니다.

 

능동 EMI 필터의 프로세스에는 공급 입력에서 고주파 잡음을 감지하고 전원 공급 장치에 다시 주입되는 잡음 제거 전류를 생성하는 작업이 포함됩니다. CM 잡음의 낮은 저항 경로를 가진 능동 EMI 필터는 100kHz에서 최대 3MHz의 주파수 범위에 대해 15dB에서 최대 30dB의 CM 잡음 제거를 제공합니다.

 

수동 EMI 필터는 부피가 커서 컨버터 부피와 무게의 30%를 차지하는 반면, 능동 EMI 필터는 공간을 덜 차지하지만 고품질 성능을 제공합니다.

 

AEF는 넓은 작동 주파수 범위, 탁월한 안정성, 더 낮은 부피, 무게 및 비용으로 감소된 CM 초크 크기를 가진 간단한 구조를 가지고 있습니다.