전원 라인 노이즈

개요

AC전원으로 동작하는 전기 기기는, 공통의 전원 라인을 통해 접속되고 있어 다른 장치로 발생한 노이즈에 의한 오동작이나, 반대로 자신의 발생하는 노이즈에 의해, 다른 장치를 오동작시키는 일이 있습니다. 장치의 AC전원부는, 노이즈 에너지가 침입하는 입구인 것과 동시에, 각 장치로 발생하는 노이즈의 출구이기도 합니다. 이 출입구에 전원용 EMC 필터를 설치하면, 외래 노이즈의 진입과 전원 라인에의 노이즈 유출을 저감 할 수 있습니다. 세계의 각국에 있고, 장치가 만족해야 하는 외래 노이즈에 대한 내성이나 유출하는 노이즈 레벨의 한도치가 규정되고 있어 이 규격을 만족하기 위해서도, 전원용 EMC 필터가 사용됩니다. 전원라인 노이즈 필터는 일본 TDK 제품과 국내 운영, 동일, 유니온일렉트릭, 화인썬트로닉스등의 제조회사에서 제품을 생산 판매하고 있습니다.

종류

노이즈의 종류에서는 크게 고주파 노이즈. 펄스성 노이즈. 그리고 서지성 노이즈등이 있습니다. 고주파 노이즈는 주로 컴퓨터 등에서 전원 스위칭 전원에 보면 전원 라인에 노이즈 코어 등이 부착되어 전원으로 연결되는 것을 볼 수 있습니다. 이런 AC전원 라인에서 스위칭 주파수의 고조파 성분입니다. 일반적으로 EMI 노이즈라고 하면 이 노이즈에 좋은, 일반 필터는 고주파 노이즈용으로서 설계되고 있습니다. 전압 레벨은 비교적 작고, 수 mV ~수십 mV입니다. 노이즈는 다양한 전기 계통의 시스템에서 정상적인 작동을 방해하는 전기 전자적 방해 원인입니다. 시스템에서 전류가 흐르는 도체 주변에 발생하는 노이즈는 불필요한 에너지입니다. 이러한 노이즈는 전기 기기의 동작 불량과 시스템 고장의 원인이 되는 것입니다. 노이즈분류 전도노이즈는 Transient 그리고 Impulse 등과 같이 전원선을 타고 들어와 Line에서 Neutral 간을 왕복하는 차동 모드 노이즈 Normal Mode Noise등과 전원선을 타고 유입된 노이즈가 대지계통 Earth를 경유하거나 또는 대지에서 유입된 노이즈가 전원계통으로 경유하는 공통 모드 노이즈 Common Mode Noise 등으로 구분합니다. 차동 모드 노이즈는 대부분 짧은 시간에 선간에 높은 전압을 나타내며 순간적으로 사라지며 전기 기기에서는 이유 없는 오동작을 하게 되거나 고장이 날 수 있습니다. 이러한 노이즈는 다양한 시스템 계통에서의 전송 중에 있는 데이터등의 전송에 오류를 주거나 통신이 불가능할 경우도 발생합니다. 특히 공통 모드 노이즈는 대지를 기준 전위로 설계된 기기에서의 로직 회로와 이를 내장한 전기전자 기기나 메모리 소자 및 계통에 피해를 발생시킬 수 있다. 따라서, EMI 노이즈 필터는 이러한 두 종류의 노이즈를 제거하는 적절한 회로망을 설계하는 것이 반드시 필요합니다.

NOISE 대책

그리고 두 번째는 펄스성 노이즈입니다. 펄스노이즈의 경우에는 릴레이나 전자접촉기 또는 유도 모터등에서 구동을 위해 전원을 인가하는 스위칭 시에 발생하는 노이즈를 펄스형 노이즈 라고 합니다. 펄스노이즈의 특징은 피크 전압이 많이 높아 때로는 수천 V에 이르기도 합니다. 다만 순간적인 펄스 전압으로 고주파 노이즈에 비해 에너지양이 크고, 필터의 코어를 포화시키는 일이 있어, 아몰퍼스(amorphous) 코어 등의 포화 자속밀도의 높은 코어 재료가 이용됩니다( 고전압펄스 감쇠 특성참조합니다). 마지막으로 서지성 노이즈입니다. 서지형 노이즈의 발생원인은 유도되는 번개등에 의해 전원 라인에 발생하는 노이즈입니다. 매우 고전압・대전류로 에너지가 크고, 피크 전압은 수십 kV에 이르기도 합니다. 에너지 레벨이 매우 크기 때문에, 바리스터나 어레스터등의 서지 대책 소자가 이용됩니다.

설명

전도 노이즈 평가 방법 앞에서 설명한 것처럼, 기기로부터 유출하는 노이즈는 AC전원 라인을 다니며 전파해, 거기로 연결되는 다른 기기에 유입하고 오동작을 시키거나 성능을 악화시키거나 합니다. AC라인으로부터 유출하는 노이즈를 저감 하는 것은 매우 중요합니다. 전자기기의 전원 코드로부터 유출하는 전도 노이즈의 측정법과 한도치를 규정하고 있습니다. 주변 환경의 영향으로 번개, 낙뢰, 등이 주요한 전도 노이즈의 영향을 받습니다. 또한 전력 계통의 전기기기등에서의 스위칭 동작 ON OFF시에도 발생합니다. 그밖에 아크용접기를 사용할 경우와 기타 모터에 의한 브로워 진공청소기등 다양한 사무기기를 사용할 경우 SURGE가 발행하게 됩니다. 이러한 서지 등의 노이즈는 주변의 센서등에 영향을 주어서 별도의 신호 없이도 센서가 노이즈등의 영향으로 인하여 동작할 수도 있습니다. 전기로 작동하는 도어록등에서도 간혹 강한 전압의 영향으로 인하여 오동작할 수도 있는 원인과 같습니다. 또한 이러한 노이즈는 통신 속도에도 영향을 주어서 인터넷이나 이더넷 말등에 영향을 주어서 인터넷이 느려지거나 통신 불능이 될 수도 있습니다. 예를 들어 EMP탄과 같이 강력한 방사 노이즈를 발생시키는 인위적인 노이즈에 의하여 대부분의 전자지지 작동이 불능이 되는 것과 비슷한 원리입니다. 무정전 전원 장치기기인 UPS을 사용할 경우에도 노이즈 대책을 철저하게 세워야 합니다. 다양한 종류의 모터나 모터 펌프를 운전하기 위해 사용하는 INVERTER 기기에서도 그 자체로 노이즈를 발생하여 주변 기기에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 필요에 따라서 전단용 노이즈 필터와 후단용 노이즈 필터등 전원 라인에 노이즈 대책을 세워서 사용하는 것이 좋습니다. 전력선을 인터넷 통신 계통에서도 발생하는 노이즈는 전원 노이즈가 한 종류라 할 수 있습니다. 그리고 UPS 무정전 전원 장치 역시 다양한 전기 계통에서 노이즈를 방사하여 주변기기 동작에 영향을 줄 수 있기 때문입니다.

AC,전원 EMC 휠터. TDK 자료.pdf

3.95MB

EMC 필터 관련 TDK 자료 참조 합니다.