KR100597697B1 - 능동 공통 모드 이엠아이 필터 - Google Patents

능동 공통 모드 이엠아이 필터 Download PDF

Info

Publication number
KR100597697B1
KR100597697B1 KR1020047017542A KR20047017542A KR100597697B1 KR 100597697 B1 KR100597697 B1 KR 100597697B1 KR 1020047017542 A KR1020047017542 A KR 1020047017542A KR 20047017542 A KR20047017542 A KR 20047017542A KR 100597697 B1 KR100597697 B1 KR 100597697B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
common mode
current
coupled
transistor
emi filter
Prior art date
Application number
KR1020047017542A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040108768A (ko
Inventor
다카하시도시오
펠리브라이언
Original Assignee
인터내쇼널 렉티파이어 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인터내쇼널 렉티파이어 코포레이션 filed Critical 인터내쇼널 렉티파이어 코포레이션
Publication of KR20040108768A publication Critical patent/KR20040108768A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100597697B1 publication Critical patent/KR100597697B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H02M1/15—Arrangements for reducing ripples from dc input or output using active elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/123—Suppression of common mode voltage or current

Abstract

능동 EMI 필터는 AC 네트워크에 결합된 정류기를 구비하고, 정류기는 DC 버스에 DC 전력을 공급하며, DC 버스는 부하에 AC 전력을 제공하기 위하여 인버터스테이지를 피딩한다. 부하는 AC 네트워크의 접지 연결로 접지 복귀 라인을 구비한다. 능동 필터는 DC 버스 양단에 결합된 트랜지스터 스위칭 스테이지(Q1, Q2)를 구비한다. 전류 센서(G1, G2)는 DC 버스로 유입되는 공통 모드 전류를 감지하기 위하여 DC 버스에 결합되며, 전류 센서(G1, G2)는 DC 버스의 각 다리에 결합된 입력들, 및 상기 트랜지스터 스위칭 스테이지(Q1, Q2)를 구동하는 출력들을 구비한다. 커패시터는 트랜지스터 스위칭 스테이지(Q1, Q2)와 접지 복귀 라인을 결합한다. 커패시터는 접지 복귀 라인의 공통 모드 전류를 실질적으로 소거하기 위하여 트랜지스터 스위칭 스테이지(Q1, Q2)로부터 접지 복귀 라인으로 소거 전류를 제공한다.
정류기, 공통 모드 전류, 부동 바이어스.

Description

능동 공통 모드 이엠아이 필터{ACTIVE COMMON MODE EMI FILTERS}
관련출원
본 출원은 2002년 4월 30일 출원된 미국가출원 제 60/376,643호(IR-2166), 및 2002년 5월 3일 출원된 미국가출원 제 60/378,201호(IR-2222/2224)에 근거하고, 이들의 우선권을 주장하며, 이 공보들은 본원에서 참조로 인용된다.
본 발명은 공통 모드 전류 감지 변류기와 결합된 쌍극성 트랜지스터 또는 MOSFET를 사용한 능동 공통 모드 EMI 필터 회로에 관한 것이다.
피드포워드 구성의 단위 이득 증폭기 또는 피드백 구성의 고이득 증폭기를 구비하는 이런 타입의 다양한 회로가 종래에 개시되었다.
능동 EMI 필터는 예컨대, 2001년 3월 23일 출원된 '공통 모드 전류 감소를 위한 능동 필터'라는 명칭의 제 09/816,590호(IR-1744), 및 2003년 1월 2일 출원된 '피드 포워드 소거를 구비한 능동 EMI 필터'라는 명칭의 제 10/336,157호(IR-2146)의 공동 계류중인 출원에서 알려졌고 설명되었으며, 이 공보들은 본원에서 참조로서 인용된다.
능동 EMI 필터 회로는 상기 주목된 출원 제 09/816,590호에서 개시된 바와 같은 피드 포워드 설계를 사용할 수 있다. 도 1A 및 1B를 참조하자. 도 1B에서 도 시된 피드 포워드 설계는 도 1A에서 도시된 통상적인 피드백 설계에 비해 근본적으로 우수한 성능 특성을 갖는다.
도 1A는 종래 기술의 피드백 구성을 도시한다. 공통 모드 전류 감소를 위한 능동 EMI 잡음 필터의 피드백 구성에서, 잡음 센서는 예컨대, AC 배선(main)으로부터 정류기 회로(R)에 의해 정류된 DC 전류가 제공되는 DC 버스의 각 다리에 각각 결합된 두 개의 1 차측(primary)을 구비한 변류기(CT)를 포함할 수 있다. 각 1 차측은 각 DC 버스에 직렬로 결합된다. 각 DC 버스는 예를 들어, 전기 모터(M)와 같은 부하에 삼상 AC 전류를 제공하도록 제어되는 인버터(I)에 결합된다.
변류기(CT)의 2 차측 권선은 증폭기(A)에 결합된다. 공통 모드 전류는 DC 버스의 양 다리에서 인버터로 동일 방향으로 공통으로 흐르는 잡음 전류이고, 이는 모터 권선과 모터 케이스 및/또는 인버터 열발산판(heat sink) 사이의 진성 리액티브 소자(전형적으로 용량성임)에 의해 야기된다. 커패시터(CFILT)를 통한 필터링 없이, 이 공통 모드 전류는 메인 네트워크 접지(GND)로 복귀될 것이고, 이것이 AC 메인상에서의 바람직하지 않은 잡음 전류를 나타낼 것이다. 능동 EMI 필터 회로의 목적은, 능동 스위칭 회로를 통하여 DC 버스로 되돌아가는 커패시터(CFILT)를 통한 공통 모드 전류 통로(path)를 제공하고, 이에 따라 DC 버스, 반전기, 및 모터에서 순환 전류로서 공통 모드 전류를 포함하며, 이 전도가 AC 네트워크로 되돌아가는 것을 방지하는 것이다. 접지로 복귀된 공통 모드 전류는 이에 따라 소거된다.
도 1A의 증폭기(A) 출력은 공통 모드 전류를 모터 케이스와 접지를 연결하는 접지 라인(L)으로부터 커패시터(CFILT)를 통해 션트(shunt)시키기 위하여 두 상보 트랜지스터(Q1 및 Q2)를 제어한다. 최소화 되어야하는 공통 모드 전류는 DC 버스의 각 다리에서 반전기를 통하여 모터(M)로 흐르는 공통의 편광 전류를 포함하고, 내부 진성 커패시턴스에 의한 모터 권선과 모터 케이스/반전기의 열발산판 사이의 전류 흐름에 기인한다. 공통 모드 전류는 이후에 접지 라인을 통하여 되흐르고, 보통 접지로 흐를 것이다. 이것은 AC 라인 상에 불필요한 잡음 전류 및 고조파를 생성할 것이다. 이들 전류를 최소화하기 위하여, 지금까지는 수동 필터를 이용하여 공통 모드 전류를 션트시켰다. 도 1A는 어느 트랜지스터가 턴온되는지에 따라(이는 특정 순간에서의 공통 모드 전류의 흐름 방향에 의존한다) 공통 모드 전류가 커패시터(CFILT)에 의하여 트랜지스터 Q1이나 Q2를 통해, DC 버스로 션트되어, 접지로 되돌아가는 공통 모드 전류를 제거함으로써, AC 라인상에 나타나는 잡음 전류를 최소화하는 종래 기술의 능동 피드백 필터의 구성을 도시한다. 하지만, 도 1A에 도시된 시스템은 접지에 되돌아가는 공통 모드 전류를 최소화하기 위하여 고 이득을 갖는 증폭기(A)와 변류기를 요구한다. 이론적으로, 시스템의 이득은, 도 1A의 수식 및 도 1Aa의 등가 회로에 도시된 바와 같이 접지에 복귀된 공통 모드 전류가 0이 되도록 무한대일 것이 요구된다. 이는 시스템의 가능한 진동을 발생시키며, 더욱이 적합한 크기의 변류기를 요구한다. 게다가, 신호대 잡음 비는 고 이득 증폭기에 대한 요구에 부합하여 낮다.
이와 대조적으로, 도 1B에 도시된 피드포워드 구성 및 도 1Ba의 등가회로를 이용하게 되면, 라인(L)으로부터 접지에 복귀된 공통 모드 전류는 시스템 이득이 1인 경우에 이론적으로 0이다. 따라서, 증폭기의 이득을 얻기 쉽고, 시스템은 우수한 안정성을 가지며, 높은 신호대 잡음 비 때문에 비교적으로 작은 변류기가 사용될 수 있다. 따라서, 도 1B에 도시된 피드 포워드 설계는 변류기가 상당히 작은 크기로 구성될 수 있고, 증폭기를 구현하기가 용이하고, 시스템의 안정성이 우수하고 진동이 없기 때문에, 큰 장점을 갖는다.
두 개의 N채널 MOSFET과 1-턴 1 차측 및 2 차측을 구비한 전류 감지 변류기를 사용한 종래 개시된 회로의 다른 예가 도 2A에 도시된다. 이 회로는 쌍극성 트랜지스터나 P채널 MOSFET를 사용하는 회로에 대하여 잠재적으로 매력적인데, 이는 N채널 MOSFET가 쌍극성 트랜지스터나 P채널 MOSFET 보다 높은 전압 등급(rating)으로 이용가능하기 때문이다. 쌍극성 트랜지스터에 대비한 MOSFET의 큰 견고성이 또한 장점이다. 상당히 높은 전압에 대하여, IGBT가 MOSFET에 비해 바람직할 수 있으며, 이는 IGBT의 보다 높은 트랜스컨덕턴스 및 보다 높은 피크 전류 특성 때문이다.
하지만, MOSFET나 IGBT의 문제점은 요구되는 출력 전류를 발생시키는데 필요한 게이트-소스 구동 전압이 비교적으로 높다는 것이다. 예컨대, 2.5A 피크의 출력 전류를 위해 200V IRFD210 HEXFET를 구동시키는데에 필요한 피크 게이트-소스 전압은 대략 6.5V이다. 500V IRF820은 2.5A 피크의 출력 전류에 대하여 거의 동일한 게이트-소스 전압을 필요로 할 것이다.
MOSFET의 게이트-소스 전압은 전류 감지 변류기의 2 차측 권선 (Q1에 대한 )S1 및 (Q2에 대한)S2 양단에서 유도된다. 이러한 단위 전류 이득 피드포워드 구성을 위하여, 1 차측 대 2 차측의 권선비는 정의에 의해 1.0이 되어야 한다. 1 차측 권선 양단에 유도된 전압은 이에 따라 2 차측 양단에서의 전압과 동일하며, 상기 예에서 이 전압은 대략 6.5V이다.
유감스럽게도, 1 차측 양단 전압이 높을수록, 1 차측 전류의 자화 성분이 커진다. 2 차측에 유입된 전류는 자화 성분을 제외한 전체 1 차측 전류와 일치하기 때문에, 1 차측 양단 전압이 높을수록, 능동 필터의 출력 전류인 2 차측 전류와 1 차측 전류 사이의 에러가 더 커진다. 능동 필터의 출력 전류와 1 차측 공통 모드 전류 사이의 에러가 클수록, 능동 필터의 성능이 악화된다.
도 2B는 마그네틱스 ZW-42507 토로이드 페라이트 철심 상의, 1-턴 1 차측 및 2 차측을 구비한 iCOMDRIVE 및 출력 전류(능동 필터의 iOUT)의 파형을 도시한다. 중대한 에러가 iOUT과 iCOMDRIVE 사이에 존재한다.
도 2C에 도시된 자화 전류에 기인한 에러를 최소화하는 방법은, 단위 전류 이득을 보존하기 위하여, 1 차측과 2 차측 턴을 1:1 비율로 유지하면서 전류 감지 변류기 상의 턴 수를 증가시키는 것이다. 권선 양단 전압이 MOSFET의 게이트-소스 전압에 의해 정해지고, 이에 따라 턴 수에 관계없이 고정되기 때문에, 전류의 자화 성분은 턴 수 제곱에 반비례하여 감소한다(이는 자화 인덕턴스가 턴 수 제곱에 비례하기 때문이다).
도 2D는 3-턴 1 차측 및 3-턴 2 차측의 대응 파형을 도시한다. iOUT 과 iCOMDRIVE 사이의 에러가 상당히 감소되었다. 단점은 다중 턴 핸드-와운드(hand-wound) 1 차측이 이제 필요하다는 것이다. 하지만, 1 차측 턴 수는 최소화되는 것이 바람직하다. 선택적으로, 토로이드의 중심을 통하여 감겨지는 단지 단일 1 차측 철선(예컨대, 단일 '턴')이 바람직하다. 이는 1 차측이 상대적으로 큰 직경을 가져야 하기 때문인데, 이는 1 차측 철선은 완전한 정상 모드 전류를 전송하도록 규격이 정해져야 하기 때문이다. 큰 직경 철선으로된 다중-턴 1 차측은 토로이드 상에 핸드-와운드되어야 하며, 이는 값이 비싸다.
쌍극성 트랜지스터를 사용한 능동 공통 모드 필터의 다른 알려진 구성이 도 3에 도시된다. 도 2A 및 도 2C의 회로와 유사하게도, 이것은 "피드포워드" 회로이며, iOUT 과 iCOMDRIVE 사이에 1의 이득을 갖는다.
바람직하게도, 공통 모드 감지 변류기 상의 1 차측 권선은 자기 코어의 중심을 통과하는 단일 철선이어야 한다. 이는 1 차측 권선이 상대적으로 큰 단면을 가지기 때문인데, 이는 1 차측이 구동의 완전한 정상 모드 전류를 전송하기 때문이다. CT의 2 차측 전류는 단지 공통 모드 전류를 나타내는 신호이고 낮은 평균값을 갖는다. 따라서, 2 차측 철선은 1 차측 보다 훨씬 더 작은 단면을 가질 수 있다.
전류 이득은 1이어야 하기 때문에, 전류 감지 변류기 상의 단일 '턴' 1 차측은 2 차측이 또한 단지 단일 '턴'을 가질 것을 요구한다. 유감스럽게도, 단일-턴 전류-감지 변류기는 부적절하게 큰 단면을 갖는 자기 코어를 요구한다. 이는 2 차측 양단에 발생된 전압 및 이에 따른 1 차측 전압 또한 본질적으로 트랜지스터 Q1/Q2의 베이스-이미터 전압이기 때문이다(이는 권선비가 1.0이기 때문이다). 이 전압은 전형적으로 대략 1V이다. 이러한 단일-턴 1 차측 양단에 발생된 전압은 자화 전류의 중요한 성분을 생성하는데, 이는 만일 코어 단면이 부적절하게 크게 만들어지지 않았다면 단일-턴 자화 인덕턴스가 비교적으로 낮기 때문이다.
1 차측 공통 모드 전류의 자화 성분은 2 차측으로 전송되지 않으며, 따라서 이것은 증폭기의 출력 전류(i0UT) "에러"가 된다. 이는 능동 필터의 성능을 저화시킨다.
단지 단일 턴 1 차측을 갖는, 저 비용의 공통 모드 전류 감지 변류기를 사용하기 위하여, 1 차측 양단에 발생된 전압을 감소하는, 이에 따라 자화 전류를 감소하는 방법을 찾는 것이 필요하다.
도 4(a)와 관련하여 하기에서 설명될 것으로서, 하나의 접근은 트랜지스터의 베이스-이미터 회로에 베이스-에미터 임계 전압을 소거하는 오프셋 바이어스 전압을 생성하는 것이다. 이 접근은 필요한 동작 온도 범위에 대하여 바이어스 전압과 트랜지스터의 베이스-에미터 전압을 정확하게 매칭하는 것이다.
다른 접근(도면에 미도시)은 단일-턴 1 차측 감지 변류기의 2 차측 상에 다중 턴을 사용하는 것이다. 1 차측 권선에 나타나는 전압은 이제 Vb-e/N(N은 2 차측 턴 수)이다. 전체 공통 모드 1 차측 전류에 대한 자화 전류의 1 차측 성분은 이제 1/N로 감소된다. 비록 2 차측 전류 진폭의 절대값이 또한 1/N로 감소되지만은(즉, 2 차측 전류는 축소화되었지만, 1 차측 전류의 비교적으로 더욱 정확한 복제가 된 다), 2 차측 전류의 에러 대 신호비는 또한 이에 따라 1/N로 감소된다.
하지만, iCOMDRIVE으로부터 iOUT으로의 전체 전류 이득이 1이어야 하기 때문에, N 전류 이득을 갖도록 설계된, 전류 미러 회로와 같은 어떠한 형태의 전류 증폭기는 iOUT과 iCOMDRIVE 사이에 일치를 복원하도록 요구된다. 이런 타입의 전류 미러에서의 문제점은, 이것이 임피던스 매칭 및/또는 트랜지스터 특성에서 허용오차에 기인한 부정확성을 갖는다는 것이다.
따라서, 본 발명의 제 1 양상에 의하면, 능동 공통 모드 필터의 트랜지스터 임계 전압에 의해 야기된 에러를 감소하기 위한 구성은 단일 턴 1 차측을 구비한 공통 모드 전류 감지 변류기를 이용한다. 더 일반적으로, 변류기의 1 차측 및 2 차측 각각은 동일 턴 수(바람직하게는, 단일 턴)를 갖고; 다른 2 차측 또는 "오버와인딩(overwinding)"이 각 트랜지스터의 제어 전극에 인가된 바이어스 전압을 올리도록 제공된다. 이러한 구성은, 고전압, 고전류 시스템에서 MOSFET 또는 IGBT를 사용하도록 요구되는 경우(적절한 등급의 쌍극성 트랜지스터가 이용될 수는 없다)에 특히 유용하다.
본 발명의 제 2 양상에 의하면, 감지 변류기가 단일 턴 1 차측 및 다중 턴 2 차측을 구비하도록 허용하는 회로 구성은 정확도에 대해 임피던스 매칭이나 트랜지스터 특성에 따르지 않는, 2 차측에 있는 제 2 변류기를 포함한다. 그 대신에, 충분한 정확도는 제 2 변류기에 정확한 턴 수를 제공함으로써 얻어진다.
본 발명의 제 3 양상은, 도 1A 및 1B에 도시된 능동 EMI 필터 회로에 대한 바이어스 전원 공급을 생성하는 새로운 방법에 관한 것이다. 부동 전원은 동일한 변류기를 사용하여 능동 EMI 필터가 소거하고자 하는 공통 모드 잡음으로부터 유도될 수 있다. 일 실시예에서는, 어떠한 부가적인 권선도 요구되지 않는다. 바이어스 부동 전원 공급기의 전력원이 공통 모드 잡음이기 때문에, 전원 전압은 잡음 진폭에 거의 비례한다. 잡음이 증가함에 따라, 바이어스 전원 전압은 증가함으로써, 더욱 효과적인 필터링 동작을 가져온다. 이는 효과적으로 공통 모드 잡음을 감소시키며, 이에 따라 잡음 소거 동작에 대한 요구가 적어지게 되어, 바이어스 전원 전압을 감소시킨다. 따라서 전체 회로는 소거 잡음과 잡음-생성된 전원 사이에 폐루프 동작을 제공한다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하는 본 발명의 하기의 상세한 설명으로부터 자명할 것이다.
도 1A 및 1Aa는 각각 종래 기술의 피드백-타입 능동 공통 모드 EMI 필터 및 그 등가 회로를 도시한다.
도 1B 및 1Ba는 각각 종래 기술의 피드포워드-타입 능동 공통 모드 EMI 필터 및 그 등가 회로를 도시한다.
도 2A 및 2B는 각각 종래 기술의 제 3 능동 공통 모드 EMI 필터 및 그 동작을 도시하는 일련의 그래프를 도시한다.
도 2C 및 2D는 각각 종래 기술의 제 4 능동 공통 모드 EMI 필터 및 그 동작 을 도시하는 일련의 그래프를 도시한다.
도 3은 종래 기술의 제 5 능동 공통 모드 EMI 필터를 도시한다.
도 4(a)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 능동 공통 모드 EMI 필터를 도시하고, 도 4(b)는 그 동작을 도시하는 일련의 그래프를 도시한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동 공통 모드 EMI 필터를 도시한다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 피드포워드-타입 능동 공통 모드 EMI 필터를 도시한다.
도 7은 제 3 실시예에 따른 피드백-타입 능동 공통 모드 EMI 필터를 도시한다.
도 8은 도 6의 회로의 변형을 도시한다.
도 9 및 10은 각각 도 6 내지 8의 회로에서 사용가능한 전파 및 반파 브릿지 정류기를 도시한다.
도 11은 공통 모드 잡음 전류의 전형적 파형을 도시한다.
제 1 실시예
단일 턴 1 차측을 가능하게 하는 제시된 해결책은 도 4(a)에 도시된다. ( "큰" 직경의 철선의)1 차측 권선(P1 및 P2) 및 ("작은" 직경의 철선의)2 차측 권선(S1A 및 S2A) 각각이 단일 턴을 가지며, 이에 따라 단지 단일 턴 1 차측에 대한 요건을 충족시킨다. (또한 "작은" 직경의 철선의)"오버와인딩"(S1B 및 S2B)이 1 차측 전압에 관련된 MOSFET의 게이트와 소스 사이에 인가된 전압을 올리기 위해서 부가 된다.
소정의 1 차측 전류에 대해 요구되는 게이트-소스 구동 전압이 MOSFET의 특성에 의해 고정되기 때문에, 각 1 차측 권선 양단 전압은 1/1+N의 비율로 감소된다(여기서, N은 1 차측 턴 수에 대한 S1B 및 S2B 상에서의 "오버와인드" 턴 수이다). 따라서, 자화 전류 에러는 동일 비율로 감소된다.
도 4(b)는 단일 턴 1 차측 및 N=3인 iCOMDRIVE 과 iOUT의 파형을 도시한다. iOUT 과 iCOMDRKVE 사이의 에러는 도 2(b)의 파형과 비교하여 상당히 감소되었다.
제 2 실시예
제 2 실시예가 도 5의 예에 의해 도시된다. 여기에서, 1-턴 1 차측 감지 변류기(CT1) 상에 10 턴 2 차측이 있다. 관련 자화 전류 에러는 이에 따라 동일 철심 상의 단지 단일 턴 2 차측 에러의 1/10이다. 이에 따라, 2 차측(SA) 및 제 2 소형 변류기(CT2)의 100-턴 1 차측 권선에 유입된 전류는(비록 1 차측 전류의 1/10의 진폭을 갖지만) 이에 따라 비교적 정확한 1 차측 전류의 복제이다. CT2는 단지 "공통 모드" 전류만 전송하고, 따라서 이는 1 차측 및 2 차측 권선 모두에 대해 작은 크기의 철선을 갖는다.
CT2는 10 턴 2 차측을 구비한다. 따라서, CT2의 2 차측 전류는 1 차측 전류의 10배이며, iCOMDRIVE 으로부터 iOUT로 전체 회로 전류 이득은 원하는 1의 값을 갖는다.
CT2의 1 차측에 나타나는 전압은 Q1/Q2 베이스-에미터 전압의 10배(즉, 약 10V)이다. (CT2 상의 작은 철선 크기 때문에, 큰 철심 직경일 필요는 없지만)CT2가 CT1과 동일 단면을 가진다고 가정한다면, 자화 인덕턴스가 턴 수의 제곱에 비례하기 때문에 CT2의 자화 인덕턴스는 CT1의 대략 10,000배일 것이다. 따라서, 비록 CT2의 1 차측 전압이 대략 10V이고, CT2의 1 차측 전류는 대략 iCOMDRIVE의 1/10배 이지만은, CT2에 의해 도입된 자화 전류 에러는 여전히 단지 도 3 회로에서 에러의 대략 1/100배이다.
CT2의 1 차측 양단 전압이 대략 10V이기 때문에, Q3/Q4에 대한 버스 전압은 단지 대략 15V가 필요하다는 것을 주목하자. 이에 따라, Q3/Q4에 의해 처리되는 전압 및 전류 모두는 작고, 전력 소모는 아주 작다.
또한, CT2 상의 1 차측 턴 수에 약간의 조정을 가함으로써, Q1 내지 Q4의 한정된 전류 이득으로 기인한 iOUT 과 iCOMDRIVE 사이에 발생하는 작은 에러는 적어도 개략적으로 보상될 수 있음을 주목하자. 예컨대, 만일 트랜지스터의 이득으로 인하여 1% 에러가 iOUT 과 iCOMDRIVE 사이에 생긴다면, 이는 단지 CT2 상의 1 차측 턴 수를 100에서 101로 증가함으로써 보상될 수 있다.
제 3 실시예
도 6은 잡음-전원의 잡음 제거 능동 EMI 필터의 기본 다이어그램이다. 능동 필터 방법은 도 1B의 피드포워드 잡음 제거 방법에 근거한다. 도 7은 도 1A의 피드백 잡음 소거 방법에 근거한 잡음-전원의 잡음 제거 필터의 기본 다이어그램이다. 부동 바이어스 전원은 피드백이나 피드포워드 회로의 능동 EMI 필터 증폭기에 바이 어스 전압을 공급한다. 도 6 및 7의 실시예 각각은 부동 전원에 대한 권선과 별개인 잡음 감지를 위한 권선을 구비한 CT를 포함할 수 있다.
도 6 및 7에서, 잡음-전원의 능동 EMI 필터가 AC 모터 인버터 시스템에 응용된다. 양자의 경우에, AC 라인은 접지단을 수반하는 삼상 AC 라인(L1, L2, L3)이다. 또한 단상 AC 라인일 수 있다. 일반적으로, 잡음-전원의 능동 EMI 필터는, 전원 스위칭 디바이스를 포함하고, 그리고/또는 스위치 모드 전원 공급기, 무정전 전원 공급기(UPS), 웰딩(welding) 인버터 시스템 등과 같은 전원 인버터를 형성하는 모든 시스템에 응용될 수 있다. 따라서, 전원 스위칭 디바이스를 구비한 모든 회로는 이러한 잡음-전원의 능동 EMI 필터의 장점을 가질 수 있다.
도 8은 바이어스 전원 공급기에 대한 전용 권선을 필요로하지 않고, 오히려 잡음 감지를 위해 사용된 권선과 동일한 권선을 공유하며, 증폭기에 피딩된 잡음-전원의 능동 EMI 필터의 실시예를 도시한다.
도 9 및 10은 부동 바이어스 전원 공급기 회로의 예를 도시한다. 도 9는 전파 브릿지 정류기를 구비하며 쌍극성 전원 공급기를 제공하는 반면에, 도 10은 반파 브릿지 정류기를 도시하며 단극성(one-sided) 전원 공급기를 제공한다. 이들은 비-제한적인 예들이다. 응용 요구에 따라 정류 다이오드와 같은 소자를 적절히 배열함으로써 임의의 다른 형태의 전원 공급기를 구성할 수 있다.
공통 모드 잡음 전류의 전형적 파형이 도 11에 도시된다. 예를 들어, 2KW AC 모터 인버터구동에서, 그 진폭은 200 나노세컨드 내지 일 마이크로세컨드의 지속 기간에 대해 2 내지 3A 피크에 이른다. 잡음 전류는, 고속 스위칭 이벤트가 발 생하고, 그 스위칭 dv/dt이 접지로의 기생 커패시턴스와 결합할 때, 생성된다. 따라서, 잡음 전류는 모터 위상 전압의 스위칭 이벤트와 동기화되고, 양의 및 음의 전류 모두가 접지 상에 나타난다.
비록 본 발명이 그 특정 실시예와 관련되어 설명되었지만은, 다른 많은 변화, 변경, 및 다른 이용은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 본원의 특정된 개시에 의해 제한되지 않는다.

Claims (50)

  1. AC 네트워크에 결합된 정류기-상기 정류기는 DC 전력을 DC 버스에 제공하며, 상기 DC 버스는 AC 전력을 부하에 제공하기 위하여 인버터 스테이지를 피딩하며, 상기 부하는 AC 네트워크의 접지 연결로의 접지 복귀 라인을 가지며-를 포함하는 회로의 공통 모드 잡음 전류를 감소하기 위한 능동 EMI 필터에 있어서,
    상기 DC 버스 양단에 결합된 두 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터 스위칭 스테이지와;
    상기 DC 버스에 유입된 공통 모드 잡음 전류를 감지하기 위한, 상기 DC 버스에 결합된 전류 센서와, 여기서 상기 전류 센서는 상기 DC 버스의 각 다리와 직렬로 연결된 1 차측을 구비한 변류기를 포함하며; 그리고
    상기 트랜지스터 스위칭 스테이지와 상기 접지 복귀 라인을 결합하는 커패시터를 포함하며;
    상기 전류 센서는 상기 트랜지스터 스위칭 스테이지에 결합된 출력을 가지며, 상기 트랜지스터 스위칭 스테이지는 상기 트랜지스터들이 상기 DC 버스의 공통 모드 전류 방향에 따라 각각 스위칭 온 및 오프되도록 상기 전류 센서에 의해 구동되며;
    상기 커패시터는 상기 접지 복귀 라인의 공통 모드 전류를 소거하기 위하여 상기 트랜지스터 스위칭 스테이지로부터 상기 접지 복귀 라인으로 소거 전류를 제공하며;
    상기 트랜지스터 스위칭 스테이지의 두 트랜지스터는, 상기 두 트랜지스터의 각 주 전극이 상기 DC 버스의 각 다리에 결합되고, 각 트랜지스터의 다른 대응 주 전극이 상기 변류기의 각 2 차측에 의해 공통 노드에 결합되며, 상기 각 트랜지스터의 제어 전극은 상기 변류기의 다른 각 2 차측에 의해 상기 공통 노드에 결합되도록, 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전류 센서 및 상기 스위칭 스테이지는 피드 포워드 구성으로 결합되어, 상기 스위칭 스테이지는 상기 정류기와 상기 전류 센서 사이의 상기 DC 버스 양단에 결합되고, 상기 트랜지스터 스위칭 스테이지 및 상기 전류 센서는 1의 진폭 이득을 갖는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 두 트랜지스터는 MOSFET인 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 MOSFET는 동일 타입인 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 커패시터는 상기 접지 복귀 라인을 상기 트랜지스터의 공통 노드에 결합하는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 변류기의 상기 다른 2차측은 각 바이어스 전압을 상기 두 트랜지스터의 제어 전극에 인가하기 위한 바이어스 회로를 제공하는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 변류기의 상기 1 차측 및 상기 2차측은 동일 턴 수를 갖는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 변류기의 1 차측 및 2 차측 각각은 단일 턴을 갖는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 다른 2 차측은 상기 1 차측 보다 큰 턴 수를 갖는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  10. AC 네트워크에 결합된 정류기-상기 정류기는 DC 전력을 DC 버스에 제공하며, 상기 DC 버스는 AC 전력을 부하에 제공하기 위하여 인버터 스테이지를 피딩하며, 상기 부하는 AC 네트워크의 접지 연결로의 접지 복귀 라인을 가지며-를 포함하는 회로의 공통 모드 잡음 전류를 감소하기 위한 능동 EMI 필터에 있어서,
    상기 DC 버스 양단에 결합된 두 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터 스위칭 스테이지와;
    상기 DC 버스에 유입된 공통 모드 잡음 전류를 감지하기 위한, 상기 DC 버스 에 결합된 전류 센서와; 그리고
    상기 트랜지스터 스위칭 스테이지와 상기 접지 복귀 라인을 결합하는 커패시터를 포함하며;
    상기 전류 센서는 상기 DC 버스의 각 다리에 결합된 입력들 및 상기 트랜지스터 스위칭 스테이지를 구동하는 출력들을 가지며, 상기 트랜지스터 스위칭 스테이지는 상기 트랜지스터들이 상기 DC 버스의 공통 모드 전류 방향에 따라 각각 스위칭 온 및 오프되도록 상기 전류 센서의 상기 출력에 의해 구동되는 두 트랜지스터를 포함하며;
    상기 커패시터는 상기 접지 복귀 라인의 공통 모드 전류를 소거하기 위하여 상기 트랜지스터 스위칭 스테이지로부터 상기 접지 복귀 라인에 소거 전류를 제공하며;
    상기 전류 센서는 상기 DC 버스의 각 다리와 직렬로 연결된 1 차측을 갖는 제 1 변류기, 및 상기 제 1 변류기의 2 차측에 결합된 1 차측을 구비한 제 2 변류기를 포함하며;
    상기 트랜지스터 스위칭 스테이지의 상기 두 트랜지스터 각각은 두 개의 주 전극 및 하나의 제어 전극을 가지며, 각 트랜지스터의 하나의 주 전극은 상기 제 2 변류기 2 차측의 일단에 공통으로 결합되고, 각 트랜지스터의 제어 전극은 상기 제 2 변류기 2 차측의 타단에 공통으로 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 두 트랜지스터는 쌍극성 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 두 트랜지스터의 에미터들이 함께 연결된 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 두 트랜지스터는 상보적인 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 두 트랜지스터의 에미터들이 함께 연결된 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  15. 제 10항에 있어서, 상기 전류 센서 및 상기 스위칭 스테이지는 피드 포워드 구성으로 결합되어, 상기 스위칭 스테이지는 상기 정류기와 상기 전류 센서 사이의 상기 DC 버스 양단에 결합되고, 상기 트랜지스터 스위칭 스테이지 및 상기 전류 센서는 1의 진폭 이득을 갖는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  16. 제 10항에 있어서, 상기 커패시터는 상기 접지 복귀 라인을 상기 두 트랜지스터의 상기 제어 전극들에 공통으로 연결하는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  17. 제 10항에 있어서, 제 3 및 제 4 트랜지스터를 더 포함하며,
    이들 각각은 두 개의 주 전극을 가지며, 상기 제 3 및 제 4 트랜지스터 각각의 하나의 주 전극은 상기 제 1 변류기의 상기 2 차측 일단에 공통으로 연결되고; 및
    이들 각각은 제어 전극을 가지며, 상기 제어 전극은 상기 제 1 변류기의 상기 2 차측 타단에 공통으로 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 제 3 및 제 4 트랜지스터의 다른 주 전극은 상기 DC 버스 전압 보다 낮은 DC 공급 전압 양단에 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  19. 제 10항에 있어서, 상기 제 1 변류기는 스텝-업 턴 비율을 가지며, 상기 제 2 변류기는 스텝-다운 턴 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  20. AC 네트워크에 결합된 정류기-상기 정류기는 DC 전력을 DC 버스에 제공하며, 상기 DC 버스는 AC 전력을 부하에 제공하기 위하여 인버터 스테이지를 피딩하며, 상기 부하는 AC 네트워크의 접지 연결로의 접지 복귀 라인을 가지며-를 포함하는 회로의 공통 모드 잡음 전류를 감소하기 위한 능동 EMI 필터에 있어서,
    상기 DC 버스 양단에 결합된 두 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터 스위칭 스테이지와;
    상기 DC 버스에 유입된 공통 모드 잡음 전류를 감지하기 위한, 상기 DC 버스에 결합된 전류 센서와, 상기 전류 센서는 상기 DC 버스의 각 다리와 직렬로 연결된 1 차측을 구비한 변류기를 포함하며;
    상기 트랜지스터 스위칭 스테이지와 상기 접지 복귀 라인을 결합하는 커패시터와; 그리고
    상기 공통 모드 잡음 전류를 나타내는 신호를 수신하고, 상기 신호를 정류하며, 및 상기 증폭기에 DC 바이어스 전압을 공급하기 위한, 상기 전류 센서에 결합된 부동 바이어스 회로를 포함하며,
    상기 전류 센서는 증폭기에 결합된 출력을 가지며, 상기 트랜지스터 스위칭 스테이지는 상기 트랜지스터들이 상기 DC 버스의 공통 모드 전류 방향에 따라 각각 스위칭 온 및 오프되도록 상기 증폭기에 의해 구동되며;
    상기 커패시터는 상기 접지 복귀 라인의 공통 모드 전류를 소거하기 위하여 상기 트랜지스터 스위칭 스테이지로부터 상기 접지 복귀 라인으로 소거 전류를 제공하는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 전류 센서 및 상기 스위칭 스테이지는 피드백 구성으로 결합되어, 상기 스위칭 스테이지는 상기 전류 센서와 상기 인버터 사이의 상 기 DC 버스 양단에 결합되며, 상기 트랜지스터 스위칭 스테이지, 상기 증폭기, 및 상기 전류 센서는 높은 진폭 이득을 갖는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  22. 제 20항에 있어서, 상기 전류 센서 및 상기 스위칭 스테이지는 피드 포워드 구성으로 결합되어, 상기 스위칭 스테이지는 상기 정류기와 상기 전류 센서 사이의 상기 DC 버스 양단에 결합되며, 상기 트랜지스터 스위칭 스테이지, 상기 증폭기, 및 상기 전류 센서는 1의 진폭 이득을 갖는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 부동 바이어스 회로 및 상기 증폭기는 모두 상기 회로 변류기의 2 차측에 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  24. 제 20항에 있어서, 상기 부동 바이어스 회로 및 상기 증폭기는 모두 상기 회로 변류기의 2 차측에 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  25. 제 20항에 있어서, 상기 부동 바이어스 회로 및 상기 증폭기는 각각 상기 변류기의 제 1 및 제 2의 2 차측에 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  26. AC 네트워크에 결합된 정류기-상기 정류기는 DC 전력을 DC 버스에 제공하며, 상기 DC 버스는 AC 전력을 부하에 제공하기 위하여 인버터 스테이지를 피딩하며, 상기 부하는 AC 네트워크의 접지 연결로의 접지 복귀 라인을 가지며-를 포함하는 회로의 공통 모드 잡음 전류를 감소하기 위한 능동 EMI 필터에 있어서,
    직렬로 결합된 두 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터 스테이지와;
    상기 회로에서 상기 공통 모드 잡음 전류를 감지하기 위한 전류 센서와, 여기서 상기 전류 센서는 공통 모드 잡음이 발생하는 상기 회로의 브랜치에 결합된 1 차측을 구비하는 변류기를 포함하며; 그리고
    상기 트랜지스터 스테이지와 상기 접지 복귀 라인를 결합하는 커패시터를 포함하며;
    상기 전류 센서는 상기 트랜지스터 스테이지에 결합된 출력을 구비하고, 상기 트랜지스터 스테이지는 상기 공통 모드 잡음 전류에 따라 상기 전류 센서에 의해 구동되며;
    상기 커패시터는 상기 접지 복귀 라인의 공통 모드 전류를 소거하기 위하여 상기 트랜지스터 스테이지로부터 상기 접지 복귀 라인으로 소거 전류를 제공하며;
    상기 트랜지스터 스테이지의 상기 두 트랜지스터들 중 하나는, 트랜지스터의 각 주 전극이 공통 모드 잡음이 발생하는 상기 회로의 각 다리에 결합되고, 상기 트랜지스터의 다른 대응 주 전극이 상기 변류기의 각 2 차측에 의하여 공통 노드에 결합되며, 그리고 상기 트랜지스터의 제어 전극이 상기 변류기의 다른 각 2 차측에 의하여 상기 공통 노드에 결합되도록, 결합되며; 및
    상기 두 트랜지스터들 중 다른 하나는, 트랜지스터의 각 주 전극이 상기 공통 노드에 결합되고, 상기 트랜지스터의 다른 대응 주 전극이 상기 변류기의 다른 대응 2 차측에 의하여 공통 모드 잡음이 발생하는 상기 회로의 다른 다리에 결합되고, 그리고 상기 제어 전극이 다른 각 2 차측에 의하여 상기 회로의 상기 다른 다리에 결합되도록, 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 전류 센서와 상기 트랜지스터 스테이지는 상기 트랜지스터 스테이지와 상기 전류 센서가 1의 진폭 이득을 갖는 피드 포워드 구성으로 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  28. 제 26항에 있어서, 상기 두 트랜지스터는 MOSFET인 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 MOSFET는 동일 타입인 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  30. 제 26항에 있어서, 상기 커패시터는 상기 접지 복귀 라인과 상기 트랜지스터의 상기 공통 노드를 결합시키는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  31. 제 26항에 있어서, 상기 변류기의 상기 다른 2 차측은 상기 두 트랜지스터의 상기 제어 전극에 각 바이어스 전압을 인가하기 위한 바이어스 회로를 제공하는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  32. 제 26항에 있어서, 상기 변류기의 상기 1 차측 및 상기 2 차측은 동일한 턴수를 갖는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 변류기의 상기 1 차측 및 상기 2 차측 각각은 단일 턴을 갖는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  34. 제 32항에 있어서, 상기 다른 2 차측은 상기 1 차측 보다 큰 턴 수를 갖는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  35. AC 네트워크에 결합된 정류기-상기 정류기는 DC 전력을 DC 버스에 제공하며, 상기 DC 버스는 AC 전력을 부하에 제공하기 위하여 인버터 스테이지를 피딩하며, 상기 부하는 AC 네트워크의 접지 연결로의 접지 복귀 라인을 가지며-를 포함하는 회로의 공통 모드 잡음 전류를 감소하기 위한 능동 EMI 필터에 있어서,
    직렬로 결합된 두 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터 스테이지와;
    상기 회로에 흐르는 상기 공통 모드 잡음 전류를 센싱하기 위한 전류 센서와, 여기서 상기 전류 센서는 공통 모드 잡음이 발생하는 상기 회로의 브랜치에 결합된 입력과 상기 트랜지스터 스테이지를 구동하는 출력을 구비하고, 상기 트랜지스터 스테이지의 상기 두 트랜지스터는 상기 공통 모드 잡음 전류에 따라 상기 전류 센서의 상기 출력단에 의해 구동되며; 그리고
    상기 트랜지스터 스테이지와 상기 접지 복귀 라인을 결합하는 커패시터를 포함하며;
    상기 커패시터는 상기 접지 복귀 라인의 공통 모드 전류를 소거하기 위하여 상기 트랜지스터 스테이지로부터 상기 접지 복귀 라인으로 소거 전류를 제공하며;
    상기 전류 센서는 공통 모드 전류가 발생하는 상기 회로 브랜치에 결합된 1 차측을 구비하는 제 1 변류기, 및 상기 제 1 변류기의 2 차측에 결합된 1 차측을 구비하는 제 2 변류기를 포함하며;
    상기 트랜지스터 스테이지의 상기 두 트랜지스터 각각은 두 개의 주 전극 및 하나의 제어 전극을 구비하고, 각 트랜지스터의 하나의 주 전극은 상기 제 2 변류기의 2 차측의 일단에 공통으로 결합되며, 각 트랜지스터의 제어 전극은 상기 제 2 변류기의 상기 2 차측 타단에 공통으로 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 두 트랜지스터는 쌍극성 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  37. 제 36항에 있어서, 상기 두 트랜지스터의 에미터들이 함께 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  38. 제 35항에 있어서, 상기 두 트랜지스터는 상보적인 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  39. 제 38항에 있어서, 상기 두 트랜지스터의 에미터들이 함께 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  40. 제 35항에 있어서, 상기 전류 센서와 상기 트랜지스터 스테이지는 상기 트랜지스터 스테이지와 상기 전류 센서가 1의 진폭 이득을 갖는 피드 포워드 구성으로 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  41. 제 35항에 있어서, 상기 커패시터는 상기 접지 복귀 라인과 상기 두 트랜지스터의 상기 제어 전극들을 공통으로 연결하는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  42. 제 35항에 있어서, 제 3 및 제 4 트랜지스터를 더 포함하며,
    이들 각각은 두 개의 주 전극을 가지며, 상기 제 3 및 제 4 트랜지스터 각각의 하나의 주 전극은 상기 제 1 변류기의 상기 2 차측 일단에 공통으로 연결되고; 및
    이들 각각은 제어 전극을 가지며, 상기 제어 전극은 상기 제 1 변류기의 상기 2 차측 타단에 공통으로 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  43. 제 42항에 있어서, 상기 제 3 및 제 4 트랜지스터의 다른 주 전극은 DC 공급 전압 양단에 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  44. 제 35항에 있어서, 상기 제 1 변류기는 스텝-업 턴 비율을 가지며, 상기 제 2 변류기는 스텝-다운 턴 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  45. AC 네트워크에 결합된 정류기-상기 정류기는 DC 전력을 DC 버스에 제공하며, 상기 DC 버스는 AC 전력을 부하에 제공하기 위하여 인버터 스테이지를 피딩하며, 상기 부하는 AC 네트워크의 접지 연결로의 접지 복귀 라인을 가지며-를 포함하는 회로의 공통 모드 잡음 전류를 감소하기 위한 능동 EMI 필터에 있어서,
    직렬로 결합된 두 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터 스테이지와;
    상기 회로의 상기 공통 모드 잡음 전류를 센싱하기 위한 전류 센서와, 여기서 상기 전류 센서는 공통 모드 잡음이 발생하는 상기 회로의 브랜치에 결합된 1 차측을 구비하는 변류기를 포함하며;
    상기 트랜지스터 스테이지와 상기 접지 복귀 라인을 결합하는 커패시터와; 그리고
    상기 공통 모드 잡음 전류를 나타내는 신호를 수신하고, 상기 신호를 정류하며, 상기 증폭기에 DC 바이어스 전압을 공급하기 위한, 상기 전류 센서에 결합된 부동 바이어스 회로를 포함하며,
    상기 전류 센서는 증폭기에 결합된 출력단을 구비하고, 상기 트랜지스터 스테이지는 상기 공통 모드 잡음 전류에 따라 상기 증폭기에 의해 구동되며;
    상기 커패시터는 상기 접지 복귀 라인의 공통 모드 잡음 전류를 소거하기 위하여 상기 트랜지스터 스테이지로부터 상기 접지 복귀 라인으로 소거 전류를 제공하는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  46. 제 45항에 있어서, 상기 전류 센서 및 상기 트랜지스터 스테이지는 상기 트랜지스터 스테이지, 상기 증폭기, 및 상기 전류 센서가 고 진폭 이득을 갖는 피드백 구성으로 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  47. 제 45항에 있어서, 상기 전류 센서 및 상기 트랜지스터 스테이지는 상기 트랜지스터 스테이지, 상기 증폭기, 및 상기 전류 센서가 1의 진폭 이득을 갖는 피드 포워드 구성으로 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  48. 제 47항에 있어서, 상기 부동 바이어스 회로 및 상기 증폭기는 모두 상기 전류 변류기의 2 차측에 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  49. 제 45항에 있어서, 상기 부동 바이어스 회로 및 상기 증폭기는 모두 상기 회로 변류기의 2 차측에 연결되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
  50. 제 45항에 있어서, 상기 부동 바이어스 회로 및 상기 증폭기는 각각 상기 변류기의 제 1의 2 차측 및 제 2의 2 차측에 결합되는 것을 특징으로 하는 능동 공통 모드 EMI 필터.
KR1020047017542A 2002-04-30 2003-04-29 능동 공통 모드 이엠아이 필터 KR100597697B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US37664302P 2002-04-30 2002-04-30
US60/376,643 2002-04-30
US37820102P 2002-05-03 2002-05-03
US60/378,201 2002-05-03
PCT/US2003/013499 WO2003094330A1 (en) 2002-04-30 2003-04-29 Active common mode emi filters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040108768A KR20040108768A (ko) 2004-12-24
KR100597697B1 true KR100597697B1 (ko) 2006-07-10

Family

ID=29406765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020047017542A KR100597697B1 (ko) 2002-04-30 2003-04-29 능동 공통 모드 이엠아이 필터

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6842069B2 (ko)
JP (1) JP4236634B2 (ko)
KR (1) KR100597697B1 (ko)
CN (1) CN1650503A (ko)
AU (1) AU2003228784A1 (ko)
DE (1) DE10392579T5 (ko)
TW (1) TWI223920B (ko)
WO (1) WO2003094330A1 (ko)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040141275A1 (en) * 2002-08-29 2004-07-22 International Rectifier, Inc. Active EMI filter for power switching circuit output
WO2005098880A2 (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Axiom Microdevices, Inc. Distributed active transformer power control techniques
DE102005004177A1 (de) * 2005-01-27 2006-08-10 Nordseewerke Gmbh Anordnung zur Dämpfung oder Kompensation leitungsgebundener asymmetrischer Störströme
US7557644B2 (en) * 2005-10-07 2009-07-07 International Rectifier Corporation Fully integrated floating power supply for high voltage technologies including N-EPI biasing
US7595687B2 (en) * 2006-07-31 2009-09-29 Wisconsin Alumni Research Foundation Apparatus and method for reducing EMI generated by a power conversion device
US7649407B2 (en) * 2007-09-28 2010-01-19 Intel Corporation Digitally tuned, integrated RF filters with enhanced linearity for multi-band radio applications
US8087593B2 (en) 2007-11-30 2012-01-03 Honeywell International Inc. HVAC controller with quick select feature
US20090195303A1 (en) * 2008-02-04 2009-08-06 William Joseph Bowhers Method of Reducing Common Mode Current Noise in Power Conversion Applications
US8086974B2 (en) * 2008-03-31 2011-12-27 International Business Machines Corporation Structure for fractional-N phased-lock-loop (PLL) system
US7750697B2 (en) * 2008-03-31 2010-07-06 International Business Machines Corporation Fractional-N phased-lock-loop (PLL) system
US8324980B2 (en) * 2009-02-27 2012-12-04 General Electric Company Electromagnetic interference mitigation system and method
US8089786B1 (en) * 2009-06-18 2012-01-03 Rockwell Collins, Inc. Reduced-loss polyphase resonant power converter
DE102011013247A1 (de) * 2010-09-09 2012-03-15 Esw Gmbh Vorrichtung zur Unterdrückung von asymmetrischen elektromagnetischen Störungen
US8730690B2 (en) 2010-11-30 2014-05-20 General Electric Company Systems and apparatus for reducing electromagnetic interference and methods of assembling the same
EP2709250A1 (en) 2012-09-13 2014-03-19 Nxp B.V. Noise filtering
JP5993886B2 (ja) * 2014-03-04 2016-09-14 株式会社豊田中央研究所 ノイズフィルタ
CN104868466B (zh) 2015-04-27 2017-11-28 华为技术有限公司 一种滤波装置和电源供电系统
US9800133B2 (en) * 2016-03-22 2017-10-24 Infineon Technologies Ag Active common mode cancellation
US10355669B2 (en) 2016-08-19 2019-07-16 General Electric Company Filtering system and an associated method thereof
US10462417B2 (en) * 2017-08-31 2019-10-29 Apple Inc. Methods and apparatus for reducing electromagnetic interference resultant from data transmission over a high-speed audio/visual interface
CN112165311A (zh) * 2020-09-11 2021-01-01 华中科技大学 接入电力电子变换器系统接地回路的有源emi滤波器及系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4730243A (en) * 1985-12-23 1988-03-08 Sundstrand Corporation EMI reduction circuit
US5012058A (en) * 1987-12-28 1991-04-30 General Electric Company Magnetron with full wave bridge inverter
US5757628A (en) * 1996-01-31 1998-05-26 Tohoku Ricoh Co., Ltd. Stabilized high frequency switching power supply with suppressed EMI noise
JP2863833B2 (ja) * 1996-09-18 1999-03-03 岡山大学長 アクティブコモンモードキャンセラ
US6636107B2 (en) * 2000-03-28 2003-10-21 International Rectifier Corporation Active filter for reduction of common mode current

Also Published As

Publication number Publication date
WO2003094330A1 (en) 2003-11-13
DE10392579T5 (de) 2005-04-21
JP2005524377A (ja) 2005-08-11
AU2003228784A1 (en) 2003-11-17
TW200400683A (en) 2004-01-01
US6842069B2 (en) 2005-01-11
CN1650503A (zh) 2005-08-03
JP4236634B2 (ja) 2009-03-11
TWI223920B (en) 2004-11-11
US20030210563A1 (en) 2003-11-13
KR20040108768A (ko) 2004-12-24
WO2003094330B1 (en) 2005-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100597697B1 (ko) 능동 공통 모드 이엠아이 필터
US8289737B2 (en) Bridgeless boost PFC circuits and systems with reduced common mode EMI
US4262328A (en) DC-to-DC converter
US11088614B2 (en) Conductive noise suppressor, power converter, and motor device
US6839250B2 (en) Active EMI filter with feed forward cancellation
US6690230B2 (en) Active common mode filter connected in A-C line
US11750087B2 (en) Totem pole bridgeless PFC power converters
WO2011125944A1 (ja) 漏れ電流低減装置
US7053505B2 (en) Amplifying circuit, noise reducing apparatus and power converting apparatus
CN111492568B (zh) 交错式llc谐振变换器
JP6149977B1 (ja) 電圧変換装置及び漏れインダクタンス決定方法
EP1378988A2 (en) Switching power supply apparatus
US8379415B2 (en) Systems and methods for reducing EMI in switch mode converter systems
JP2006507714A (ja) 低減された消費電力及びトランジスタ定格電圧を有する直列カスケード接続フィルタを備えたアクティブコモンモードｅｍｉフィルタ
JP3912096B2 (ja) 電力変換装置のノイズ低減装置
JP3236825B2 (ja) ダブルエンドコンバータ装置
JP3906680B2 (ja) ノイズ低減装置及び電力変換装置
JP3937869B2 (ja) 増幅回路、ノイズ低減装置及び電力変換装置
US11509237B2 (en) Power conversion device
JP2001025242A (ja) スイッチング電源
JP7021562B2 (ja) 電力変換装置
JP2005151680A (ja) スイッチング電源装置
JP2003250269A (ja) 増幅回路、ノイズ低減装置及び電力変換装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee