KR101101677B1

KR101101677B1 - 전도성 노이즈를 감소시킬 수 있는 ｅｍｉ 필터

Info

Publication number: KR101101677B1
Application number: KR1020090112550A
Authority: KR
Inventors: 김성호; 최흥균
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-12-30
Also published as: KR20110055924A

Abstract

스위칭 모드 전원 공급 장치(Switching Mode Power Supply: SMPS)의 스위칭 동작 의해 발생하는 전도성 노이즈가 교류(AC) 전원으로 입력되는 것을 차단할 수 있는 EMI 필터가 개시된다.

상기 EMI 필터는, 교류 전원의 활성선에 연결된 제1 입력단 및 상기 교류 전원의 중성선에 연결된 제2 입력단에 양단이 연결된 제1 캐패시터; 및 상기 제1 캐패시터의 양단에 각각 구비된 페라이트 비드를 포함하며, 상기 페라이트 비드는 스위칭 모드 전원 장치를 포함하는 전자제품의 철제 케이스에 의해 상기 제1 캐패시터에 전도되는 노이즈를 제거할 수 있다.

EMI, 필터, 노이즈, 전도성, 페라이트, 비드, 캐패시터, X-캐패시터

Description

전도성 노이즈를 감소시킬 수 있는 ＥＭＩ 필터{EMI FILTER REDUCING CONDUCTIVE NOISE}

본 발명은 EMI 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스위칭 모드 전원 공급 장치(Switching Mode Power Supply: SMPS)의 스위칭 동작 의해 발생하는 전도성 노이즈가 교류(AC) 전원으로 입력되는 것을 차단할 수 있는 EMI 필터에 관한 것이다.

근래에 디스플레이 분야는, 기존의 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT)에서 고해상도와 대형화가 가능한 새로운 기술의 평판 디스플레이(Flat Panel Display: FPD)로 급격하게 대체되고 있다. 특히, 대형 디스플레이 시장에서는 밝기나 선명도에서 다른 평판 디스플레이에 비해 우수성을 갖는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD)가 급격한 성장세를 보이고 있어 향후 디스플레이 시장의 주도적 역할 을 할 것으로 기대되고 있다.

초기 LCD 디스플레이는 백라이트의 광원으로 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL)가 주로 사용되었으나 내구성이나 환경 오염의 문제로 인해 최근에는 발광 다이오드(Light Emitting Diode)가 새로운 광원으로 대체되고 있 다. 이 LED 광원은 전력 소모, 내구성 및 친환경성을 가질 뿐만 아니라 LCD 디스플레이의 두께를 현저하게 줄여 LCD 디스플레이를 사용한 TV 등의 슬림화를 가능하게 하는 장점이 있다.

이러한 LED 광원을 이용한 LCD를 채용한 TV 등의 슬림화가 진행 됨에 따라 디스플레이의 후면에 배치되는 전원부와 TV 등의 외부 케이스의 이격 거리가 단축되었다. 통상, LCD 디스플레이의 백라이트의 전원을 제공하는 전원부는 스위칭 모드 전원 공급 장치(Switching Mode Power Supply: SMPS)로 구현되는데 이 SMPS의 스위칭 동작에 의해 발생하는 노이즈가 인접하게 배치된 외부 케이스를 통해 전도되어 전원부에 구비된 노이즈 필터에 포함된 캐패시터로 유기되는 문제가 발생한다. 노이즈 필터의 캐패시터에 유기된 전도성 노이즈는 교류 전원 입력단으로 전달되어 다른 전자제품의 동작에 영향을 미치는 등의 문제를 발생시킬 수 있다.

본 발명은, 스위칭 모드 전원 장치의 스위칭 동작에 의해 캐패시터로 유기되는 전도성 노이즈를 감소 또는 제거할 수 있는 EMI 필터를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
교류 전원의 활성선에 연결된 제1 입력단 및 상기 교류 전원의 중성선에 연결된 제2 입력단에 양단이 연결된 제1 캐패시터; 및 상기 제1 캐패시터의 양단에 각각 구비된 페라이트 비드를 포함하며, 상기 페라이트 비드는 스위칭 모드 전원 장치를 포함하는 전자제품의 철제 케이스에 의해 상기 제1 캐패시터에 전도되는 노이즈를 제거하는 EMI 필터를 제공한다.

삭제

본 발명의 일실시형태는, 상기 제1 입력단 및 제2 입력단에 각각 일단이 연결되며 상호 유도결합되는 제1 및 제2 코일을 갖는 라인필터 및 상기 라인 필터의 제1 및 제2 코일의 타단에 각각 일단이 연결되고 그 타단은 접지된 제2 및 제3 캐패시터를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시형태는, 상기 제1 입력단 및 제2 입력단에 양단이 연결된 바리스터를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시형태는, 상기 라인 필터를 구성하는 제1 및 제2 코일의 각 타단에 양단이 연결된 바리스터를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시형태는, 상기 제1 입력단에 일단이 연결되고 타단이 접지되는 제4 캐패시터를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 페라이트 비드는 상기 제1 캐패시터를 회로기판에 고정하기 위한 상기 제1 캐패시터의 리드에 배치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 교류 전원의 활성선과 중성선 사이에 연결된 캐패시터의 양단에 배치된 페라이트 비드를 통해 스위칭 모드 전원장치의 스위칭 동작에 의해 발생하여 전자제품의 철제 케이스를 매개로 전도되는 전도성 노이즈를 제거할 수 있다. 이를 통해 캐패시터에 전도성 노이즈가 유기되어 교류전원 입력단으로 전도성 노이즈가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 EMI 필터의 회로도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 EMI 필터는, 교류 전원의 입력단(11) 중 활성선(Live)에 연결된 제1 입력단(111)과 상기 교류 전원의 입력단(11) 중 중성선(Neutral)에 연결된 제2 입력단(112)에 양단이 연결된 제1 캐패시터(C1)와, 상기 제1 캐패시터(C1)의 양단에 각각 구비된 페라이트 비드(B1, B2)와, 상기 제1 입력(111)단 및 제2 입력단(112)에 각각 일단이 연결되며 상호 유도결합되는 제1 및 제2 코일(L1, L2)을 갖는 라인필터(13)와, 상기 라인필터(13)의 상기 라인 필터의 제1 및 제2 코일의 타단에 각각 일단이 연결되고 그 타단은 접지된 제2 및 제3 캐패시터(C2, C3)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시형태는, 상기 제1 입력단(111) 및 제2 입력단(112)에 양단이 연결된 제1 바리스터(V1)와, 상기 라인 필터(13)을 구성하는 제1 및 제2 코일의 (L1, L2)의 각 타단에 양단이 연결된 제2 바리스터(V2)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기와 같은 회로 구조를 갖는 본 발명에 따른 EMI 필터는 교류전원 입력단(11)과 SMPS 스위칭부(14) 사이에 구비되어 교류 전원에 의한 전자파(노이즈)를 감쇄시키며 서지 전압으로부터 회로를 보호할 수 있다.

상기 제1 캐패시터(C1)는 교류전원의 활성선과 중성선의 두 라인 사이에 구 비되는 캐패시터로서 그 연결구조에 의해 X-캐패시터(across-the-line capacitor)라고도 한다. 상기 제1 캐패시터(C1)는 차동모드(Differential Mode) 노이즈를 제거하기 위한 것으로 판상의 전도 필름을 복수개 적층하여 제조된 적층 캐패시터로 구현될 수 있으며, 그 양단은 리드를 통해 회로 기판에 고정될 수 있다.

도 2는 스위칭 모드 전원 장치를 구비하는 LCD TV의 측면 모식도로서, LCD TV 등과 같은 전자제품이 슬림화 됨에 따라 LCD 패널(22) 후방에 배치되는 전원 회로가 LCD TV의 후면 케이스(21)와 매우 인접하게 배치된다. 이에 따라 스위칭 모드 전원 장치의 스위칭부(14)에서 발생하는 노이즈가 가까이 위치한 후면의 철제 케이스(21)를 통해 전도되어 상기 제1 캐패시터(C1)으로 유기될 수 있다. 제1 캐패시터(C1)에 유기된 전도성 노이즈는 교류전원 입력단으로 흘러 들어가 여러가지 문제를 발생시킬 수 있다.

이러한 전도성 노이즈가 제1 캐패시터(C1)에 유기되는 것을 방지하기 위해 본 발명은 상기 제1 캐패시터(C1)의 양단에 페라이트 비드(B1, B2)를 배치한다. 도 3은 실제 회로에서 제1 캐패시터와 페라이트 비드의 배치예를 도시한 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 페라이트 비드(B1, B2)는 원통형으로 제조되어 상기 제1 캐패시터(C1)의 양단을 회로 기판에 연결 고정하는 리드를 상기 페라이트 비드(B1, B2)에 삽입한 형태로 실제 회로상에 배치될 수 있다. SMPS의 스위칭에 의해 발생하여 외부 철제 케이스를 통해 전도된 노이즈는 제1 캐패시터(C1)에 유기되기 전에 상기 페라이트 비드를 통과하면서 페라이트 비드의 발열을 통해 제거된다. 이와 같이, 본 발명에 따르면, 제1 캐패시터(C1)의 양단에 배치된 페라이트 비드(B1, B2)를 통해 제1 캐패시터(C1)로 전달되는 전도성 노이즈가 제거될 수 있다.

상기 라인필터(13)는 상기 제1 입력(111)단 및 제2 입력단(112)에 각각 일단이 연결되며 상호 유도결합되는 제1 및 제2 코일(L1, L2)로 구성될 수 있다. 상기 라인 필터(13)는 저주파 대역의 공통 모드(Common Mode) 노이즈를 억제하기 위해 구비된다.

상기 제2 및 제3 캐패시터(C2, C3)는 상기 라인필터(13)의 상기 라인 필터의 제1 및 제2 코일의 타단에 각각 일단이 연결되고 그 타단은 접지된 형태의 회로 연결 구조를 가지며 고주파 대역의 공통 모드 노이즈를 억제하기 위해 구비된다.

상기 제1 바리스터(V1)는 상기 제1 입력단(111) 및 제2 입력단(112)에 양단이 연결되며, 상기 제2 바리스터는 상기 라인 필터(13)을 구성하는 제1 및 제2 코일의 (L1, L2)의 각 타단에 양단이 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2 바리스터(V1, V2)는 충격 서지 전압이나 낙뢰 등에 의해 과전압이 걸리는 경우 도통되어 회로를 보호한다.

상기 제4 캐패시터(C4)는, 소위 Y-캐패시터로 불리는 것으로 공통모드 노이즈를 필터링 하기 위해 활성선과 접지 사이에 연결될 수 있다.

도 1에 도시된 본 발명의 일실시형태에서 도면 참조부호 '12'는 과전류 또는 과전압 인가시 회로를 보호하기 위해 라인을 개방(open)시키는 휴즈이다.

도 4의 (a) 및 (b)는 제1 캐패시터의 양단에 페라이트 비드를 배치하지 않은 EMI 필터를 사용한 LCD TV와 본 발명의 일실시형태에 따라 제1 캐패시터의 양단에 페라이트 비드를 배치한 EMI 필터를 사용한 LCD TV의 EN55013 규격 테스트 결과를 도시한 도면이다.

페라이트 비드를 배치하지 않은 도 4의 (b의 경우 150 kHz에서 EN55013 규격과의 마진이 1.9 dB에 불과하였으나, 페라이트 비드를 배치한 도 4의 (a)의 경우 동일 주파수에서 EN55013 규격과의 마진이 11.6 dB로 현저하게 노이즈 특성이 개선되었음을 확인할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 EMI 필터의 회로도.

도 2는 스위칭 모드 전원 장치를 구비하는 LCD TV의 측면 모식도.

도 3은 실제 회로에서 본 발명의 일실시형태에 따른 제1 캐패시터와 페라이트 비드의 배치예를 도시한 도면.

도 4의 (a) 및 (b)는 제1 캐패시터의 양단에 페라이트 비드를 배치하지 않은 EMI 필터를 사용한 LCD TV와 본 발명의 일실시형태에 따라 제1 캐패시터의 양단에 페라이트 비드를 배치한 EMI 필터를 사용한 LCD TV의 EN55013 규격 테스트 결과를 각각 도시한 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11: 교류전원 입력단 111: 제1 입력단

112: 제2 입력단 12: 휴즈

C1: 제1 캐패시터(X-캐패시터) B1, B2: 페라이트 비드

13: 라인 필터 C4: 제4 캐패시터(Y-캐패시터)

Claims

교류 전원의 활성선에 연결된 제1 입력단 및 상기 교류 전원의 중성선에 연결된 제2 입력단에 양단이 연결된 제1 캐패시터; 및

상기 제1 캐패시터의 양단에 각각 구비된 페라이트 비드를 포함하며,

상기 페라이트 비드는 스위칭 모드 전원 장치를 포함하는 전자제품의 철제 케이스에 의해 상기 제1 캐패시터에 전도되는 노이즈를 제거하는 EMI 필터.
제1항에 있어서,

상기 제1 입력단 및 제2 입력단에 각각 일단이 연결되며 상호 유도결합되는 제1 및 제2 코일을 갖는 라인필터; 및

상기 라인 필터의 제1 및 제2 코일의 타단에 각각 일단이 연결되고 그 타단은 접지된 제2 및 제3 캐패시터를 더 포함하는 EMI 필터.
제1항에 있어서,

상기 제1 입력단 및 제2 입력단에 양단이 연결된 바리스터를 더 포함하는 EMI 필터.
제2항에 있어서,

상기 라인 필터를 구성하는 제1 및 제2 코일의 각 타단에 양단이 연결된 바리스터를 더 포함하는 EMI 필터.
제1항에 있어서,

상기 제1 입력단에 일단이 연결되고 타단이 접지되는 제4 캐패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EMI 필터.
제1항에 있어서,

상기 페라이트 비드는 상기 제1 캐패시터를 회로기판에 고정하기 위한 상기 제1 캐패시터의 리드에 배치되는 것을 특징으로 하는 EMI 필터.