KR102034658B1 - Emi 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터 - Google Patents

Abstract

EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터는, 전원 입력단과 전력 공급 장치 사이를 연결하는 전원 라인에 배치되어, 상기 전력 공급 장치에 의해 발생되는 커몬 모드 노이즈 신호를 센싱하는 노이즈 센싱기, 상기 커몬 모드 노이즈 신호의 보상을 위한 전원을 공급하는 보상 전원, 상기 센싱된 커몬 모드 노이즈 신호에 근거한 노이즈 감지 신호에 의해 온/오프 동작함으로써, 상기 커몬 모드 노이즈 신호의 보상을 위한 노이즈 보상 신호를 출력하는 푸쉬풀 회로, 및, 대역 통과 필터로 동작하여 상기 노이즈 감지 신호를 필터링 하는 차단 필터를 포함한다.

Description

EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터{ACTIVE NOISE FILTER FOR REDUCING EMI NOISE}

본 발명은, EMI 노이즈 보상 시 대역 통과 필터로 동작하여 필터 내부에서 발생되는 노이즈를 억제할 수 있는, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 기계적 에너지를 압축성 유체의 압축에너지로 변환시키는 장치로서 냉동기기, 예를 들어 냉장고나 공기조화기 등의 일부분으로 사용된다.

공기 조화기는 압축기로 냉매를 압축시킨 후 압축된 냉매가 기화하면서 발생되는 열 교환을 통하여 공기를 냉각하는 장치이다.

공기조화기는 압축기, 팬 등에 전동기를 사용하며, 이를 구동하기 위하여 입력전원으로부터 제공된 교류전압을 직류전압으로 변환하고, 변환된 직류전압을 펄스-폭 변조된 (PWM:Pulse Width Modulation) 전압으로 다시 변환하여 부하에 공급한다.

한편 입력 전원을 변환하여 압축기를 구동하기 위하여 인버터, 컨버터 등을 포함하는 전력 변환 장치가 사용된다. 전력 변환 장치는 전력용 스위칭 소자(SCR, IGBT 등)를 사용하게 되는데, 전력 변환 장치는 노이즈를 발생시키게 된다. 노이즈가 전원선을 통하여 상용 전원으로 인입되는 것을 방지하기 위하여 각 국가는 전자파 장해(Electromagnetic Interference, EMI) 규제를 두고 있다.

전도성 노이즈는 공통모드(CM: Common Mode) 전류 성분에 의한 공통모드 노이즈(Common Mode Noise)와 차동 모드(DM : Differential Mode) 전류 성분에 의한 차동 모드 노이즈(Differential Mode Noise)를 포함한다.

그리고, 노이즈를 줄이기 위하여 커먼 쵸크(Common Choke), 차동 쵸크, Y 캐패시터(Y-capacitor), X 캐패시터(X-Capacitor) 등으로 노이즈 필터를 구성하는 패시브 방식이 이용되기도 하며, 노이즈를 감쇄하는 신호를 생성하여 반대로 보상해주는 액티브 방식이 이용되기도 한다.

이렇게 액티브 방식을 이용하는 액티브 노이즈 필터는, 대한민국 특허청 공개특허공보 10-2004-0020758에서 개시하고 있다.

한편 액티브 방식의 노이즈 필터에서는 일정 주파수 이상의 노이즈 신호에 대하여 상보적인 노이즈 보상 신호를 출력함으로써 노이즈 신호를 감쇄하는 방식으로 노이즈의 제거가 수행된다.

다만 노이즈 신호와 노이즈 보상 신호의 위상차가 발생하는 경우에는, 노이즈 신호를 감쇄하지 못할뿐더러, 더 큰 노이즈를 발생시키는 문제가 발생할 수 있다.

따라서 노이즈 신호와 노이즈 보상 신호의 위상차가 발생하는 대역에서, 노이즈 보상 신호의 발생을 억제하는 것이 필요하다.

본 발명의 목적은, EMI 노이즈 보상 시 대역 통과 필터로 동작하여 필터 내부에서 발생되는 노이즈를 억제할 수 있는, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터를 제공하기 위함이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전원 라인을 통하여 전원을 공급받아 노이즈 보상 신호를 생성하는 경우, 전원 라인을 통과하는 서지 성분에 의한 트랜지스터의 소손을 방지할 수 있는, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터를 제공하기 위함이다.

본 발명의 실시 예에 따른 EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터는, 노이즈 신호를 센싱하여 노이즈 감지 신호를 생성한 후 노이즈 보상 신호를 출력하며, 노이즈 신호와 노이즈 보상 신호의 위상차가 발생하는 대역의 노이즈 감지 신호를 차단할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터는, 벅 컨버터가 전원 라인을 통하여 공급되는 전원을 변환하여 노이즈 보상 신호의 생성을 위한 전원을 인가한다.

본 발명은, 트랜지스터의 베이스 단에 유입되는 저주파수 성분 및 고주파수 성분을 차단함으로써, 트랜지스터의 포화(Saturation)를 방지하면서도 노이즈 필터가 새로운 노이즈원으로 동작하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터가 전원 라인에 직접 연결되어 전원을 공급받는 것에 비하여, 서지(surge) 성분으로부터 액티브 노이즈 필터를 보호할 수 있는 장점이 있다

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 전원 입력단, 커먼 쵸크, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터, 전력 변환 장치 및 압축기를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른, 노이즈 감지 신호의 흐름 및 노이즈 보상 신호의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제1 필터부 없이 제2 필터부 및 제3 필터부를 구성한 경우의 제1 노이즈 감지 신호의 그래프(710)와, 제1 필터부, 제2 필터부 및 제3 필터부를 함께 구성한 경우의 제2 노이즈 감지 신호의 그래프(720)를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터를 설명하는 도면이다.
도 9는 인덕턴스 소자로 사용될 수 있는 비드의 특성을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에 개시되는 전원 유지 회로는 공기 조화기에 적용될 수 있다. 다만 이에 한정되지 아니하며, 본 명세서에 개시되는 전원 유지 회로는 냉장고 등 냉매를 압축하기 위한 압축기를 포함하는 모든 기기에 적용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 구성을 예시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(100)는 실내기(10), 상기 실내기(10)에 연결되는 적어도 하나의 실외기(20), 실내기(10)와 연결되는 리모컨(미도시), 그리고 실내기(10) 및 실외기(20)를 제어하는 제어기(미도시)를 포함할 수 있다.

제어기(미도시)는 실내기(10) 및 실외기(20)와 연결되어 그 동작을 모니터링하고 제어할 수 있다. 이때, 제어기(미도시)는 복수의 실내기에 연결되어 실내기에 대한 운전설정, 잠금설정, 스케줄제어 등을 수행할 수 있다. 제어기(미도시)는 실내기(10) 또는 실외기(20)에 포함되는 구조일 수 있다.

공기조화기(100)는 스탠드형 공기조화기, 벽걸이형 공기조화기 및 천장형 공기조화기, 덕트형 공기조화기 중 어느 것이라도 적용 가능하나, 이하 설명의 편의를 위하여 스탠드형 공기조화기를 예로 설명한다.

실외기(20)는 냉매를 공급받아 압축하는 압축기와, 냉매와 실외공기를 열교환하는 실외 열교환기와, 공급되는 냉매로부터 기체 냉매를 추출하여 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터와, 난방운전에 따른 냉매의 유로를 선택하는 사방밸브를 포함할 수 있다. 또한, 다수의 센서, 밸브 및 오일회수기 등을 더 포함할 수 있다.

실외기(20)는 구비되는 압축기 및 실외 열교환기를 동작시켜 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여 실내기(10)로 냉매를 공급한다. 실외기(20)는 제어기(미도시) 또는 실내기(10)의 요구에 의해 구동되고, 구동되는 실내기(10)에 대응하여 냉/난방 용량이 가변 됨에 따라 실외기(20)에 설치된 압축기의 작동 개수가 가변 된다.

실내기(10)는 실외기(20)에 연결되어, 냉매를 공급받아 공조 대상으로 냉온 또는 열온의 공기를 토출한다. 실내기(10)는 실내 열교환기와, 실내기팬, 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브, 다수의 센서를 포함할 수 있다.

실외기 및 실내기는 제어기(미도시)와 별도의 통신선으로 연결되어 제어기(미도시)의 제어에 따라 동작할 수 있다.

리모컨(미도시)은 실내기(10)에 연결되어, 실내기(10)로 사용자의 제어명령을 입력하고, 실내기(10)의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때, 리모컨(미도시)은 실내기(10)와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신한다. 이를 위해, 리모컨(미도시)은 데이터를 송신 또는 수신할 수 있는 통신 모듈을 포함할 수 있다.

예를 들어, 사용자는 리모컨(미도시)을 통해 목표 온도를 입력할 수 있다. 이경우, 리모컨(미도시)은 목표 온도에 대한 사용자 입력을 수신하고, 제어기(미도시)로 전송한다.

도 2는 도 1의 실외기와 실내기의 개략도이다.

도 2를 참조하면, 공기조화기(100)는, 크게 실내기(10)와 실외기(20)로 구분된다.

실외기(20)는, 냉매를 압축시키는 역할을 하는 압축기(102)와, 압축기를 구동하는 압축기용 모터(102b)와, 압축된 냉매를 방열시키는 역할을 하는 실외측 열교환기(104)와, 실외 열교환기(104)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실외팬(105a)과 실외팬(105a)을 회전시키는 모터(105b)로 이루어진 실외 송풍기(105)와, 응축된 냉매를 팽창하는 팽창기구(106)와, 압축된 냉매의 유로를 바꾸는 냉/난방 절환밸브(110)와, 기체화된 냉매를 잠시 저장하여 수분과 이물질을 제거한 뒤 일정한 압력의 냉매를 압축기로 공급하는 어큐뮬레이터(103) 등을 포함한다.

또한 실외기(20)는, 후술하는 전원 유지 회로를 포함할 수 있다.

실내기(10)는 실내에 배치되어 냉/난방 기능을 수행하는 실내측 열교환기(108)와, 실내측 열교환기(108)의 일측에 배치되어 냉매의 방열을 촉진시키는 실내팬(109a)과 실내팬(109a)을 회전시키는 모터(109b)로 이루어진 실내 송풍기(109) 등을 포함한다.

실내측 열교환기(108)는 적어도 하나가 설치될 수 있다.

압축기(102)는 인버터 압축기, 정속 압축기 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.

또한, 공기조화기(50)는 실내를 냉방시키는 냉방기로 구성되는 것도 가능하고, 실내를 냉방시키거나 난방시키는 히트 펌프로 구성되는 것도 가능하다.

한편, 도 2에서는 실내기(10)와 실외기(20)를 각각 1개씩 도시하고 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 구동장치는 이에 한정되지 않으며, 복수개의 실내기와 실외기를 구비하는 멀티형 공기조화기, 한 개의 실내기와 복수개의 실외기를 구비하는 공기조화기 등에도 적용이 가능함은 물론이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 전원 입력단, 커먼 쵸크, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터, 전력 변환 장치 및 압축기를 도시한 도면이다.

전원 입력단(310)은 전력 계통에서 전력 변환 장치로 전원을 공급하는 장치로, 전력 변환 장치와는 전원 라인에 의하여 연결될 수 있다. 여기서 전원 입력단(310)은 전력 변환 장치와 3상 4선식으로 연결될 수 있다.

전력 변환 장치는, 컨버터(330), DC 링크 캐패시터(미도시), 인버터(340) 및 압축기(350)를 포함할 수 있다.

컨버터(330)는 전원 라인을 통하여 전원 입력단(310)에 연결되고, 전원 라인을 통하여 공급되는 입력 교류 전압을 직류전압으로 변환할 수 있다.

컨버터(330)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.

다만 컨버터(330)는 스위칭 소자를 구비하고 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 승압 동작, 역률 개선 및 직류전원 변환 등을 수행할 수 있다.

이 경우 전력 변환 장치에 포함되는 마이컴(미도시)은 컨버터(300)에 컨버터 제어 신호를 출력할 수 있다.

한편 컨버터(330)와 인버터(340) 사이에는 DC 링크 캐패시터(미도시)가 병렬 연결 될 수 있다.

DC 링크 캐패시터는 컨버터(330)의 출력 단에 병렬 연결되고, DC 링크 캐패시터의 양단에 생기는 직류 전압, 즉 DC 링크 전압을 생성하여 인버터(340)의 입력단으로 인가할 수 있다.

DC 링크 캐패시터는 인버터(340) 내의 스위칭 소자들이 스위칭하는 동안, 스위칭 주파수에 대응하여 발생하는 리플 전압(전압 변동)을 평활화할 수 있다.

또한 DC 링크 캐패시터는, 컨버터(330)에 따라 정류하는 전압, 즉 전원 전압에 따라 변동하는 전압을 평활화할 수 있다.

인버터(340)는 일 단이 직류 링크부(600)에 병렬 접속되고, 타 단이 압축기(350)에 접속될 수 있다. 인버터(340)는 복수의 스위칭 소자들을 포함하고, 인버터 제어 신호에 따라 DC 링크 커패시터에 충전된 DC 링크 전압을 구동 전압으로 변환하여 압축기(350)에 공급할 수 있다.

압축기(350)는 모터(미도시)를 포함할 수 있다. 모터(미도시)는 구동 전압을 이용하여 구동력을 발생시키고, 발생된 구동력으로 압축기를 동작할 수 있다.

한편 전력 변환 장치는 노이즈원(noise source)으로 작용할 수 있다. 즉 전력 변환 장치의 구동으로 인하여 노이즈가 발생하게 되고, 발생된 노이즈를 감쇄하기 위하여 EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터가 구비된다.

전원 입력단(310)과 전력 변환 장치를 연결하는 전원 라인은 외부 노이즈가 침입히거나, 전력 변환 장치 내부에서 발생한 전도 노이즈가 외부로 유출되는 경로일 수 있다.

여기서 전원 라인은 3상 4선(R, S, T, N)으로 구성될 수 있다. 다만 이는 예시에 불과할 뿐, 전원 라인은 단상, 3상 3선 등으로 구성되어도 무방하다.

노이즈는, 전원 라인 간에 발생하는 라인간에 발생하는 차동 모드 노이즈(Differential Mode Noise)와, 전원 라인과 접지(Earth Ground) 사이에서 발생하는 커몬 모드 노이즈(Common Mode Noise)를 포함할 수 있다.

이 중 커몬 모드 노이즈(Common Mode Noise)는 접지를 통하여 전원 입력단으로 환원되므로 보상이 필요하며, 본 발명은 커몬 모드 노이즈(Common Mode Noise)의 보상을 위한 것이다.

커몬 모드 노이즈를 줄이기 위하여, 전원 라인에는 커먼 쵸크(Common Choke)와 Y 캐패시터(Y-capacitor) 등이 설치될 수 있다.

그리고 커먼 쵸크(Common Choke)(320) 와 Y 캐패시터(Y-capacitor)가 설치되는 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터는, 커먼 쵸크(Common Choke)와 Y 캐패시터(Y-capacitor)와 함께 커몬 모드 노이즈를 감쇄하는 역할을 수행한다.

다만 커먼 쵸크(Common Choke)(320) 와 Y 캐패시터(Y-capacitor)가 설치되는 것 없이, 본 발명의 실시 예에 따른 EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터가 커몬 모드 노이즈를 감쇄하는 것도 가능하다. 다만 액티브 노이즈 필터가 커먼 쵸크(Common Choke)(320) 와 Y 캐패시터(Y-capacitor) 함께 커몬 모드 노이즈를 감쇄하는 것이 더욱 바람직 할 것이다.

노이즈 센싱기(410)는 전원 입력단(310)과 전력 변환 장치를 연결하는 전원 라인에 배치될 수 있다. 즉 노이즈 센싱기(410)는 전원 입력단(310)과 전력 변환 장치에 연결될 수 있다.

노이즈 센싱기(410)는 전력 변환 장치에서 발생된 노이즈를 감지할 수 있다.

구체적으로, 노이즈 센싱기(410)는 전원 라인을 구성하는 복수의 선에 각각 연결된 복수의 선 코일(411, 412, 413, 414), 액티브 노이즈 필터(500)를 구성하는 센싱 코일(419) 및 코어를 포함할 수 있다.

예를 들어 전원 라인이 3상 4선(R, S, T, N)으로 구성되는 경우, 노이즈 센싱기(410)는 R선 코일(411), S선 코일(412), T선 코일(413), N선 코일(414)을 포함할 수 있다.

한편 노이즈 센싱기(410)는 전력 공급 장치에 의해 발생되는 커몬 모드 노이즈를 센싱할 수 있다.

구체적으로, 센싱 코일(419)은 복수의 선 코일(411, 412, 413, 414)로부터 전압이 유기되도록 설치될 수 있다.

예를 들어 센싱 코일(419)은, R선 코일(411), S선 코일(412), T선 코일(413) 및 N선 코일(414)과 함께 하나의 코어에 감겨있을 수 있다.

한편 R선, S선, T선, N선의 전류(또는 전압)의 합은 이상적으로 0이 되어야 한다. 다만 R선, S선, T선, N선의 전류(또는 전압)의 합은 0이 되지 않고 남는 부분이 발생하는데, 이 남는 부분이 노이즈 성분일 수 있다. 그리고 이 노이즈 성분은 대지(어스, 그라운드)를 통하여 순환하게 된다.

따라서 R선 코일(411), S선 코일(412), T선 코일(413) 및 N선 코일(414)에 전류가 통과하면, R선, S선, T선, N선을 통과하는 전류의 합(또는 차)만큼 센싱 코일(419)에 기전력이 발생되게 되고, 이에 따라 센싱 코일(419)에는 R선, S선, T선, N선을 통과하는 전류의 합(또는 차)에 대응하는 전압 또는 전류가 유기될 수 있다.

이렇게 센싱 코일(419)에 발생된 전압 또는 전류를 노이즈 감지 신호라고 지칭할 수 있다.

한편 EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터(500)에 대해서는 도 3 및 도 4를 참고하여 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터를 도시한 도면이다.

EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터(500)는, 센싱 코일(419), 푸쉬 풀 (Push-Pull)회로, 보상 전원(510) 및 보상부(540)를 포함할 수 있다.

보상 전원(510)은 커몬 모드 노이즈의 보상을 위한 전원을 공급할 수 있다.

구체적으로 보상 전원(510)은 전원 라인을 통하여 공급되는 전원을 이용하여 노이즈 보상 신호의 생성을 위한 전원을 차단 필터에 인가할 수 있다.

더욱 구체적으로, 보상 전원(510)은 두개의 전원 라인(T선, N선) 간의 전압을 강압하여 커몬 모드 노이즈의 보상을 위한 전압으로 변환하는 강압 변환 회로, 예를 들어 벅 컨버터(Buck converter)일 수 있다.

여기서 벅 컨버터(Buck converter)는 스위치, 다이오드, 인덕터, 캐패시터 등을 포함하고, 스위칭 동작을 통하여 인덕터나 캐패시터에 전류나 전압을 축적하는 방식으로 강압을 수행한다.

따라서, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터(500)는 전원 라인에 직접 연결되어 전원을 공급받는 것이 아니라 벅 컨버터(Buck converter)의 강압 과정을 통하여 전원을 공급하기 때문에, 전원 라인을 통하여 인입되는 서지(surge) 성분을 차단할 수 있다.

이에 따라, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터(500)가 전원 라인에 직접 연결되어 전원을 공급받는 것에 비하여, 서지(surge) 성분으로부터 티브 노이즈 필터(500)를 보호할 수 있는 장점이 있다.

푸쉬 풀 (Push-Pull)회로는, 제1 트랜지스터(520), 제2 트랜지스터(530), 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)를 포함할 수 있다.

푸쉬 풀 (Push-Pull)회로의 입력단(a)은 센싱 코일(419)의 일단과 연결되고, 푸쉬 풀 (Push-Pull)회로의 출력단(b)은 센싱 코일(419)의 타단과 연결될 수 있다.

제1 트랜지스터(520)는 NPN 형이고, 제2 트랜지스터(530)는 PNP 형으로 구성될 수 있다.

또한 제1 트랜지스터(520)의 에미터 단은 제2 트랜지스터(530)의 에미터 단에 연결될 수 있다.

또한 제1 트랜지스터(520)의 에미터 단과 제2 트랜지스터(530)의 에미터 단은 함께 푸쉬 풀 (Push-Pull)회로의 출력단(b)을 구성할 수 있다.

한편 제1 트랜지스터(520)의 콜렉터 단은 보상 전원(510)의 일단에, 제2 트랜지스터(530)의 콜렉터 단은 보상 전원(510)의 타단에 연결될 수 있다.

한편 제1 트랜지스터(520)의 베이스 단 및 제2 트랜지스터(530)의 베이스 단은 푸쉬 풀 (Push-Pull)회로의 입력단(a)에 연결될 수 있다.

한편 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)는 서로 직렬로 연결되고 트랜지스터(520, 530)와는 병렬로 연결되어, 제로 크로싱 지점에서의 전압 왜곡을 방지할 수 있다.

한편 보상부(540)의 일단은 센싱 코일(419)의 일단에 연결되고, 타단은 대지(어스, 그라운드)에 연결되어 접지될 수 있다.

보상부(540)는 노이즈 보상 신호를 대지(어스, 그라운드)로 출력함으로써, 전력 변환 장치에서 발생한 노이즈를 보상할 수 있다.

보상부(540)는 캐패시터(Co) 및 저항(Ro)을 포함할 수 있다.

보상부(540)에 포함되는 캐패시터(Co)는 EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터(500)에서 생성되어 대지(어스, 그라운드)로 유입되는 보상 전류의 저주파 성분(예를 들어 150khz)을 차단하는 역할을 한다.

또한 보상부(540)에 포함되는 저항(Ro)은, 과전압이나 과전류가 대지(어스, 그라운드)를 통하여 EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

한편 푸쉬 풀 회로는 제1 저항(Rc1) 및 제2 저항(Rc2)를 포함할 수 있다.

제1 저항(Rc1)은 제1 트랜지스터(520)의 베이스 단 및 제1 트랜지스터(520)의 콜렉터 단에 연결되어, 콜렉터에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.

또한 제2 저항(Rc2)은 제2 트랜지스터(530)의 베이스 단 및 제2 트랜지스터(530)의 콜렉터 단에 연결되어, 콜렉터에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.

한편 센싱된 커몬 모드 노이즈에 근거하여 센싱 코일(419)에서 노이즈 감지 신호가 생성되면, 푸쉬 풀 회로는 노이즈 감지 신호에 의하여 온/오프 동작함으로써, 커몬 모드 노이즈의 보상을 위한 노이즈 보상 신호를 출력할 수 있다.

구체적으로 센싱 코일(419)에 전압이 유기되어 생성된 노이즈 감지 신호는, 제1 트랜지스터(520)의 베이스단 및 제2 트랜지스터(530)의 베이스단에 인가될 수 있다. 더욱 구체적으로 센싱 코일(419)에 유기된 양단 전압은, 트랜지스터(520, 530) 각각의 베이스 단 및 에미터 단에 인가될 수 있다.

이 경우 푸쉬 풀 회로의 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터는, 노이즈 감지 신호에 의하여 온/오프 동작하며, 보상 전원(510)로부터 인가되는 전원을 이용하여 커몬 모드 노이즈의 보상을 위한 노이즈 보상 신호를 출력할 수 있다.

여기서 노이즈 보상 신호는 감지된 커몬 모드 노이즈와 동일한 주파수를 가지고 위상이 반대인 신호일 수 있다.

한편 노이즈 감지 신호를 필터링 하는 방법에 대해서 설명한다.

먼저, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터(500) 내에 저주파수 차단 필터를 구성하여 노이즈 감지 신호를 필터링 하는 방법을 설명한다.

EMI 규제에 의하여 EMI 저감 대상 주파수 영역이 존재할 수 있다. 예를 들어 가전의 경우 전도성 노이즈에 대하여 150[kHz] ~ 30[MHz] 의 주파수 대역의 노이즈를 규제하고 있다. 150[kHz] ~ 30[MHz]는 하나의 예시일 뿐, 각 국가의 정책에 따라 상이할 수 있다.

한편 EMI 규제에 따라, 도 3에서 설명한 커몬 초크(320)나 액티브 노이즈 필터(500)는 규제 대상 주파수 대역의 노이즈를 저감하기 위하여 설계될 수 있다.

예를 들어 커몬 초크(320)나 액티브 노이즈 필터(500)의 저감 목표 주파수 대역은, 150[kHz] ~ 30[MHz]일 수 있다.

한편 저감 목표 주파수 대역보다 낮은 주파수 대역의 노이즈, 예를 들어 150[kHz] 이하의 노이즈는, 규제 대상은 아니나, 푸쉬 풀 회로의 동작에 영향을 미칠 수 있다.

구체적으로 노이즈 센싱기(410)에서는 저감 목표 주파수 대역과는 관계 없이, 저감 목표 주파수 대역보다 낮은 주파수 대역을 가지는 저주파수 성분까지 감지하게 된다.

이 경우 노이즈 감지 신호에는 저주파수 성분이 포함되게 되며, 이러한 저주파수 성분은 푸쉬 풀 회로의 트랜지스터(520, 530)의 베이스 단에 인가되게 된다.

한편 이러한 저주파수 성분은 큰 매그니튜드(magnitude)를 나타내게 되므로, 트랜지스터(520, 530)의 베이스에 매그니튜드(magnitude)가 큰 저주파수 노이즈가 인입되는 경우, 트랜지스터가 포화(Saturation)되는 문제가 발생할 수 있다.

푸쉬 풀 회로가 노이즈를 적절하게 보상하기 위해서는 트랜지스터(520, 530)가 컷 오프(cut-off) 영역이나 포화(Saturation) 영역이 아닌 액티브(active) 영역에서 동작하여야 한다. 그러나 상술한 저주파수 성분까지 감지되게 됨으로써 트랜지스터가 포화(Saturation)되는 바, 노이즈에 대한 적절한 보상이 이루어 지지 않는 문제가 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위하여, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터(500)는, 노이즈 감지 신호의 저주파수 성분을 차단하는 저주파 차단 필터를 포함할 수 있다.

여기서 저주파 차단 필터는, RC 필터로 구성되어 트랜지스터(520, 530)의 베이스단에 연결될 수 있다.

구체적으로 저주파 차단 필터는, 서로 병렬로 연결되는 제2 필터부 및 제3 필터부를 포함할 수 있다.

여기서 제2 필터부는, 제1 캐패시터(Cb1) 및 제1 저항(Rb1)을 포함하고, 센싱 코일(419)의 일단 및 제1 트랜지스터(520)의 베이스 단에 연결되어 제1 트랜지스터(520)의 베이스단에 인가되는 노이즈 감지 신호를 필터링 할 수 있다.

또한 제3 필터부는, 제2 캐패시터(Cb2) 및 제2 저항(Rb2)을 포함하고, 센싱 코일(419)의 일단 및 제2 트랜지스터(530)의 베이스 단에 연결되어 제2 트랜지스터(530)의 베이스단에 인가되는 노이즈 감지 신호를 필터링 할 수 있다.

세부 구성을 살피면, 제2 필터부의 제1 캐패시터(Cb1)는, 일단이 센싱 코일(419)의 일단에 연결되고, 타단이 제1 트랜지스터(520)의 베이스단에 연결될 수 있다.

또한 제1 저항(Rb1)은, 일단이 제1 캐패시터(Cb1)와 제1 트랜지스터(520)의 베이스단의 사이에 연결되고, 타단이 제1 트랜지스터(520)의 이미터 단에 연결될 수 있다. 즉 제1 저항(Rb1)의 일단은 제1 캐패시터(Cb1)의 타단 및 제1 트랜지스터(520)의 베이스단에 연결될 수 있다.

또한 제3 필터부의 제2 캐패시터(Cb2)는, 일단이 센싱 코일(419)의 일단에 연결되고, 타단이 제2 트랜지스터(530)의 베이스단에 연결될 수 있다.

또한 제2 저항(Rb2)은, 일단이 제2 캐패시터(Cb2)와 제2 트랜지스터(530)의 베이스단의 사이에 연결되고, 타단이 제2 트랜지스터(530)의 이미터 단에 연결될 수 있다. 즉 제2 저항(Rb2)의 일단은 제2 캐패시터(Cb2)의 타단 및 제2 트랜지스터(530)의 베이스단에 연결될 수 있다.

이에 따라, 제1 캐패시터(Cb1)과 제2 캐패시터(Cb2)의 일단은 함께 푸쉬 풀 (Push-Pull)회로의 입력단(a)을 구성할 수 있다.

또한 제1 저항(Rb1)의 타단, 제2 저항(Rb2)의 타단, 제1 트랜지스터(520)의 이미터 단, 제2 트랜지스터(530)의 이미터 단은 함께 푸쉬 풀(Push-Pull) 회로의 출력단(b)를 구성할 수 있다.

제2 필터부 및 제3 필터부는, 노이즈 감지 신호에 포함되는 저주파수 성분을 필터링 하도록 설계될 수 있다. 예를 들어 액티브 노이즈 필터의 저감 목표 주파수 대역이 150[kHz] ~ 30[MHz]인 경우, 150[kHz] 이하의 저주파수 성분을 필터링 하기 위하여, 제1 캐패시터(Cb1) 및 제2 캐패시터(Cb2)는 수 마이크로 패럿(uF) 단위로 설계될 수 있으며, 제1 저항(Rb1) 및 제2 저항(Rb2)는 수 키로 옴(kΩ) 단위로 설계될 수 있다.

그리고 제2 필터부 및 제3 필터부는, 노이즈 감지 신호의 저주파수 성분을 차단함으로써, 노이즈 감지 신호에 포함되는 저주파수 성분이 제1 트랜지스터(520) 및 제2 트랜지스터(530)로 인가되는 것을 방지할 수 있다.

한편 본 실시 예에서는 제2 필터부 및 제3 필터부 각각이, 하나의 캐패시터 및 하나의 저항을 포함하는 RC 필터인 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 아니하며, 필터의 구성은 다양하게 변경될 수 있다.

즉 제2 필터부 및 제3 필터부는, 액티브 노이즈 필터의 저감 목표 주파수 대역보다 낮은 주파수 대역을 차단하도록 설계되면 족하다.

예를 들어 액티브 노이즈 필터의 저감 목표 주파수 대역이 150[kHz] ~ 30[MHz]인 경우, 제2 필터부 및 제3 필터부는 150[kHz] 이하의 저주파 성분을 차단하도록 설계되면 족하다.

다음은 저주파수 차단 필터를 구성하여 노이즈 감지 신호를 필터링 하는 경우에 발생될 수 있는 문제점을 설명한다.

저주파수 차단 필터를 구성하여 노이즈 감지 신호를 필터링 하는 경우에는, 제1 주파수보다 큰 모든 노이즈 신호에 대응하는 노이즈 보상 신호가 발생되게 된다.

구체적으로 제1 주파수보다 작은 저주파 노이즈 신호가 전원 라인을 통과한 경우에는, 동일한 주파수의 노이즈 감지 신호가 발생하나, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터 내의 저주파수 차단 필터에 의해 노이즈 감지 신호가 차단 되게 된다. 이에 따라 제1 주파수보다 작은 저주파 노이즈 신호에 대응하는 노이즈 보상 신호는 발생하지 않는다.

반면에, 제1 주파수보다 큰 노이즈 신호가 전원 라인을 통과한 경우에는, 동일한 주파수의 노이즈 감지 신호가 발생하고, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터의 동작에 의하여 동일한 주파수의 노이즈 보상 신호가 출력되게 된다.

예를 들어 제1 필터부 및 제2 필터부가 150[kHz] 이하의 저주파 성분을 차단하도록 설계된 경우, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터(500)는 150[kHz] 보다 큰 노이즈 신호에 대한 노이즈 보상 신호를 생성하여 출력하게 된다.

한편 전원 라인을 제2 주파수보다 큰 고주파 노이즈 신호가 통과하는 경우, 노이즈 신호와 노이즈 보상 신호 간의 위상차가 발생하게 된다.

구체적으로 전원 라인을 제2 주파수보다 큰 고주파 노이즈 신호가 통과하는 경우, 노이즈 신호를 감지하여 노이즈 감지 신호를 출력하는 과정, 노이즈 감지 신호에 의하여 트랜지스터가 동작하는 과정, 트랜지스터가 동작하여 노이즈 보상 신호가 출력되는 과정 등에서 딜레이(delay)가 발생할 수 있으며, 이에 따라 노이즈 신호와 노이즈 보상 신호 간에는 위상차가 발생할 수 있다.

예를 들어, 1[MHz]보다 큰 고주파수 노이즈 신호가 전원 라인을 통과하는 경우 출력된 노이즈 보상 신호는, 노이즈 신호와 주파수는 동일하나 위상이 다른 신호일 수 있다.

이렇게 노이즈 신호와 위상이 다른 노이즈 보상 신호가 출력되는 경우에는, 노이즈 신호를 감쇄하지 못할뿐더러 더 큰 노이즈를 발생시키는 문제가 발생할 수 있다.

따라서 노이즈 신호와 노이즈 보상 신호의 위상차가 발생하는 대역에서는 노이즈 보상 신호의 발생을 억제하는 것이 필요하다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터는, 대역 통과 필터(Band Pass Filter, BPF)로 동작하여 노이즈 감지 신호를 필터링 하는 차단 필터를 포함할 수 있다.

여기서 차단 필터는, 인덕턴스 소자, 캐패시턴스 소자, 저항 소자로 구성되어 트랜지스터(520, 530)의 베이스단에 연결될 수 있다.

구체적으로 차단 필터는, 제1 필터부(450), 제2 필터부 및 제3 필터부를 포함할 수 있다.

여기서 제1 필터부(450)는 인덕턴스 소자를 포함할 수 있다. 여기서 인덕턴스 소자란 인덕턴스 성분을 가지는 소자로써 예를 들어 인덕터(L)일 수 있다.

제1 필터부(450)의 일단은 센싱 코일(419)의 일단에 연결되고, 제1 필터부(450)의 타단은 제2 필터부의 일단 및 제3 필터부의 일단에 연결될 수 있다. 그리고 제1 필터부(450)는 제1 트랜지스터(520)의 베이스단 및 제2 트랜지스터(530)의 베이스단에 인가되는 노이즈 감지 신호의 고주파수 성분을 차단할 수 있다.

세부 구성을 살피면, 제1 필터부(450)의 인덕터(L)의 일단은 센싱 코일(419)의 일단에 연결될 수 있다. 또한 제1 필터부(450)의 인덕터(L)의 타단은 제2 필터부의 제1 캐패시터(Cb1) 및 제3 필터부의 제2 캐패시터(Cb2)와 연결될 수 있다.

이에 따라, 인덕터(L)의 일단은 푸쉬 풀 (Push-Pull)회로의 입력단(c)을 구성할 수 있다.

한편 제1 필터부(450)는 노이즈 감지 신호의 고주파수 성분을 차단하도록 설계 될 수 있다.

여기서 제1 필터부(450)에 의해 차단되는 고주파수 성분은, 커몬 모드 노이즈 신호와 노이즈 보상 신호의 위상차를 발생시키는 주파수 대역의 노이즈일 수 있다.

구체적으로 노이즈 감지 신호의 주파수가 제2 주파수보다 큰 경우, 커몬 모드 노이즈 신호와 노이즈 보상 신호의 위상차가 발생하거나, 커몬 모드 노이즈 신호와 노이즈 보상 신호의 위상차가 기 설정된 값 이상이 될 수 있다.

따라서 제1 필터부(450)는 노이즈 감지 신호에 포함되는 고주파수 성분(제2 주파수보다 큰 주파수 성분)이 필터링되도록 설계될 수 있다.

예를 들어 액티브 노이즈 필터의 저감 목표 주파수 대역이 150[kHz] ~ 30[MHz]이고, 1[MHz] 이상에서 커몬 모드 노이즈 신호와 노이즈 보상 신호의 위상차가 발생하는 경우, 인덕터(L)는 1[MHz] 이상의 고주파수 성분을 필터링 하도록 설계될 수 있다.

그리고 제1 필터부(450)는 노이즈 감지 신호의 고주파수 성분을 차단함으로써, 노이즈 감지 신호에 포함되는 고주파수 성분이 제1 트랜지스터(520) 및 제2 트랜지스터(530)로 인가되는 것을 방지할 수 있다.

한편 본 실시 예에서는 제1 필터부(450)가 하나의 인덕터를 포함하는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 아니하며, 제1 필터부(450)의 구성은 다양하게 변경될 수 있다.

즉 제1 필터부(450)는, 커몬 모드 노이즈 신호와 노이즈 보상 신호의 위상차가 발생하는 대역을 차단하도록 설계되면 족하다.

예를 들어 1[MHz] 이상에서 커몬 모드 노이즈 신호와 노이즈 보상 신호의 위상차가 발생하는 경우, 제1 필터부(450)는 1[MHz] 이상의 고주파수 성분을 필터링 하도록 설계되면 족하다.

한편 차단 필터는, 서로 병렬로 연결되는 제2 필터부 및 제3 필터부를 포함할 수 있다.

제2 필터부는, 제1 캐패시터 소자 및 제1 저항 소자를 포함할 수 있다. 여기서 제1 캐패시터 소자는 캐패시턴스 성분을 가지는 소자로써 예를 들어 제1 캐패시터(Cb1)일 수 있다. 또한 제1 저항 소자는 저항 성분을 가지는 소자로써 예를 들어 제1 저항(Rb1)일 수 있다.

제2 필터부는, 제1 필터부의 타단 및 제1 트랜지스터(520)의 베이스 단에 연결되어 제1 트랜지스터(520)의 베이스단에 인가되는 노이즈 감지 신호를 필터링 할 수 있다.

또한 제3 필터부는, 제2 캐패시터 소자 및 제2 저항 소자를 포함할 수 있다. 여기서 제2 캐패시터 소자는 캐패시턴스 성분을 가지는 소자로써 예를 들어 제2 캐패시터(Cb2)일 수 있다. 또한 제2 저항 소자는 저항 성분을 가지는 소자로써 예를 들어 제2 저항(Rb2)일 수 있다.

제3 필터부는, 제1 필터부의 타단 및 제2 트랜지스터(530)의 베이스 단에 연결되어 제2 트랜지스터(530)의 베이스단에 인가되는 노이즈 감지 신호를 필터링 할 수 있다.

세부 구성을 살피면, 제2 필터부의 제1 캐패시터(Cb1)는, 일단이 인덕터(L)의 타단에 연결되고, 타단이 제1 트랜지스터(520)의 베이스단에 연결될 수 있다.

또한 제1 저항(Rb1)은, 일단이 제1 캐패시터(Cb1)와 제1 트랜지스터(520)의 베이스단의 사이에 연결되고, 타단이 제1 트랜지스터(520)의 이미터 단에 연결될 수 있다. 즉 제1 저항(Rb1)의 일단은 제1 캐패시터(Cb1)의 타단 및 제1 트랜지스터(520)의 베이스단에 연결될 수 있다.

또한 제3 필터부의 제2 캐패시터(Cb2)는, 일단이 인덕터(L)의 타단에 연결되고, 타단이 제2 트랜지스터(530)의 베이스단에 연결될 수 있다.

또한 제2 저항(Rb2)은, 일단이 제2 캐패시터(Cb2)와 제2 트랜지스터(530)의 베이스단의 사이에 연결되고, 타단이 제2 트랜지스터(530)의 이미터 단에 연결될 수 있다. 즉 제2 저항(Rb2)의 일단은 제2 캐패시터(Cb2)의 타단 및 제2 트랜지스터(530)의 베이스단에 연결될 수 있다.

또한 제1 저항(Rb1)의 타단, 제2 저항(Rb2)의 타단, 제1 트랜지스터(520)의 이미터 단, 제2 트랜지스터(530)의 이미터 단은 함께 푸쉬 풀(Push-Pull) 회로의 출력단(b)를 구성할 수 있다.

제2 필터부 및 제3 필터부는, 노이즈 감지 신호에 포함되는 저주파수 성분을 필터링 하도록 설계될 수 있다. 예를 들어 액티브 노이즈 필터의 저감 목표 주파수 대역이 150[kHz] ~ 30[MHz]인 경우, 150[kHz] 이하의 저주파수 성분을 필터링 하기 위하여, 제1 캐패시터(Cb1) 및 제2 캐패시터(Cb2)는 수 마이크로 패럿(uF) 단위로 설계될 수 있으며, 제1 저항(Rb1) 및 제2 저항(Rb2)는 수 키로 옴(kΩ) 단위로 설계될 수 있다.

그리고 제2 필터부 및 제3 필터부는, 노이즈 감지 신호의 저주파수 성분을 차단함으로써, 노이즈 감지 신호에 포함되는 저주파수 성분이 제1 트랜지스터(520) 및 제2 트랜지스터(530)로 인가되는 것을 방지할 수 있다.

한편 본 실시 예에서는 제2 필터부 및 제3 필터부 각각이, 하나의 캐패시터 및 하나의 저항을 포함하는 RC 필터인 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 아니하며, 필터의 구성은 다양하게 변경될 수 있다.

즉 제1 필터부 및 제2 필터부는, 액티브 노이즈 필터의 저감 목표 주파수 대역보다 낮은 주파수 대역을 차단하도록 설계되면 족하다.

예를 들어 액티브 노이즈 필터의 저감 목표 주파수 대역이 150[kHz] ~ 30[MHz]인 경우, 제1 필터부 및 제2 필터부는 150[kHz] 이하의 저주파 성분을 차단하도록 설계되면 족하다.

한편 푸쉬 풀 (Push-Pull) 회로의 출력단(b)에는, 차단 캐패시터(Ce)가 연결될 수 있다.

구체적으로 차단 캐패시터(Ce)의 일단은 제1 트랜지스터(520)의 이미터 단 및 제2 트랜지스터(530)의 이미터 단에 연결되고, 타단은 센싱 코일(419)의 타단과 연결될 수 있다.

또한 차단 캐패시터(Ce)의 타단은, 센싱 코일(419)을 사이에 두고 보상부(540)와 연결되거나, 센싱 코일(419)을 사이에 두고 보상부(540) 없이 대지(어스, 그라운드)와 연결될 수 있다.

차단 캐패시터(Ce)는 DC 블러킹(DC Blocking) 역할을 수행하여, 차단 캐패시터(Ce)를 통과하는 직류 성분을 차단할 수 있다.

또한 차단 캐패시터(Ce)는 노이즈 보상 신호에 유입되는 저주파수 성분을 차단할 수 있다.

구체적으로 EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터(500) 내부의 전류 패쓰(path)에는 저주파 성분을 포함하는 노이즈 감지 신호와 노이즈 보상 신호가 혼재할 수 있으며, 이에 따라 푸쉬 풀 (Push-Pull)회로의 출력단(b)에서 출력되는 노이즈 보상 신호에는 저주파 성분이 유입될 수 있다.

따라서 차단 캐패시터(Ce)는 노이즈 보상 신호에 유입되는 저주파수 성분을 차단함으로써, 보상 대상이 아닌 저주파수 성분을 필터링 한 노이즈 보상 신호를 대지(어스, 그라운드)로 출력할 수 있다.

또한 차단 캐패시터(Ce)는 앞서 설명한 필터부의 일 구성으로 작용할 수 있다.

구체적으로, 제2 필터부는 제1 캐패시터(Cb1), 제1 저항(Rb1) 및 차단 캐패시터(Ce)를 포함하고, 제1 캐패시터(Cb1), 제1 저항(Rb1) 및 차단 캐패시터(Ce)의 용량은 노이즈 감지 신호의 저주파수 성분을 차단하기 위하여 적절히 설계될 수 있다.

또한 제3 필터부는 제2 캐패시터(Cb2), 제2 저항(Rb2) 및 차단 캐패시터(Ce)를 포함하고, 제2 캐패시터(Cb2), 제2 저항(Rb2) 및 차단 캐패시터(Ce)의 용량은 노이즈 감지 신호의 저주파수 성분을 차단하기 위하여 적절히 설계될 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른, 노이즈 감지 신호의 흐름 및 노이즈 보상 신호의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.

노이즈 감지 신호의 흐름은 점선으로, 노이즈 보상 신호의 흐름은 실선으로 도시하였다.

도 5는 센싱 코일(419)의 일단의 전압이 센싱 코일(419)의 타단의 전압보다 작은 경우, 즉 센싱 코일(419)의 양단 전압(VL)이 0보다 작은 경우의 노이즈 감지 신호(점선)의 흐름 및 노이즈 보상 신호(실선)의 흐름을 도시한 도면이다.

또한 도 6은 센싱 코일(419)의 일단의 전압이 센싱 코일(419)의 타단의 전압보다 큰 경우, 즉 센싱 코일(419)의 양단 전압(VL)이 0보다 큰 경우의 노이즈 감지 신호(점선)의 흐름 및 노이즈 보상 신호(실선)의 흐름을 도시한 도면이다.

노이즈는 정현파의 형태를 나타내게 된다. 그리고 노이즈가 네거티브(negative)를 나타내는 경우에는 도 5와 같은 신호의 흐름을, 노이즈가 포지티브(positive)를 나타내는 경우에는 도 6와 같은 신호의 흐름을 나타내게 된다.

도 5에 따르면, 센싱 코일(419)에 기전력이 유기되어 노이즈 감지 신호(점선)가 생성되면, 노이즈 감지 신호(점선)는 푸쉬 풀 회로의 입력단(c)으로 인가되게 된다.

그리고 노이즈 감지 신호(점선)에 포함되는 고주파수 성분은 제1 필터부(450)에 의해 차단될 수 있다.

그리고 노이즈 감지 신호(점선)에 포함되는 저주파 성분은 제2 필터부(Cb1, Rb1)에 의해 차단될 수 있다.

그리고 저주파 성분이 차단된 노이즈 감지 신호(점선)가 제1 트랜지스터(520)의 베이스단으로 유기되면 제1 트랜지스터(520)가 동작하고, 보상 전원으로부터 공급되는 전원을 이용하여 노이즈 보상 신호(실선)을 출력하게 된다.

그리고 노이즈 보상 신호(실선)은 차단 캐패시터(Ce) 및 센싱 코일(419)을 통과한 후(또는 차단 캐패시터(Ce), 센싱 코일(419) 및 보상부(540)를 통과한 후) 대지(어스, 그라운드)로 유입된다.

이 경우 노이즈 보상 신호는 대지(어스, 그라운드)를 통하여 전력 변환 장치로 유입 되는 바, 전력 변환 장치에서 발생한 노이즈에 대한 보상이 이루어 지게 된다.

도 6에서는 노이즈의 부호가 음(-)에서 양(+)으로 되는 바, 도 5에서의 신호의 흐름과 반대의 흐름으로 동작할 수 있다.

도 7은 제1 필터부 없이 제2 필터부 및 제3 필터부를 구성한 경우의 제1 노이즈 감지 신호의 그래프(710)와, 제1 필터부, 제2 필터부 및 제3 필터부를 함께 구성한 경우의 제2 노이즈 감지 신호의 그래프(720)를 도시한 도면이다.

제1 트랜지스터(520) 및 제2 트랜지스터(530)는, 노이즈 감지 신호의 크기가 A값 이상인 경우 도통되도록 설계될 수 있다.

제1 지점은 제1 주파수를 의미하는 것으로, 차단 필터는 제1 주파수보다 낮은 주파수 대역의 노이즈 감지 신호를 차단할 수 있다.

즉 EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터는, 제1 주파수보다 낮은 주파수 대역의 노이즈 감지 신호를 차단함으로써 제1 트랜지스터(520) 및 제2 트랜지스터(530)의 포화를 방지하고, 제1 주파수보다 높은 주파수 대역의 노이즈 감지 신호를 통과시킴으로써, 제1 주파수보다 높은 주파수 대역의 노이즈에 대한 노이즈 보상 신호를 출력할 수 있다.

한편 제2 지점은 제2 주파수를 의미한다.

제1 필터부 없이 제2 필터부 및 제3 필터부를 구성한 경우의 제1 노이즈 감지 신호의 그래프(710)를 참고하면, 제2 필터부 및 제3 필터부 만으로 차단 필터를 구성하는 경우, 차단 필터는 고역 통과 필터(High Pass Filter)로 동작한다.

따라서 제1 주파수보다 높은 주파수 대역의 노이즈 감지 신호를 통과시키게 되나, 노이즈 감지 신호의 주파수가 제2 주파수보다 커지는 경우에는 커몬 모드 노이즈 신호와 노이즈 보상 신호 간에 위상차가 발생할 수 있다.

이 경우에는 EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터가 노이즈원의 역할을 하게 되어, 노이즈를 도리어 증가시키게 되는 문제가 발생할 수 있다.

한편 제1 필터부, 제2 필터부 및 제3 필터부를 함께 구성한 경우의 제2 노이즈 감지 신호의 그래프(720)를 참고하면, 제1 필터부, 제2 필터부 및 제3 필터부로 차단 필터를 구성하는 경우, 차단 필터는 대역 통과 필터(Band Pass Filter)로 동작한다.

따라서 차단 필터는, 제1 주파수보다 높고 제2 주파수보다 낮은 주파수 대역의 노이즈 감지 신호를 통과시킴으로써, 노이즈 신호와 노이즈 감지 신호 간의 위상차로 인하여 노이즈가 증가하는 것을 방지할 수 있다.

예를 들어 차단 필터는 150[kHz] ~ 1[MHz] 의 주파수 대역의 노이즈 감지 신호를 통과시켜서, 150[kHz] ~ 1[MHz] 의 주파수 대역의 노이즈에 대한 보상이 이루어지도록 할 수 있다.

한편 EMI 규제는 가전의 전도성 노이즈에 대하여 150[kHz] ~ 30[MHz] 의 주파수 대역의 노이즈를 규제하고 있다.

다만 전도성 노이즈는 1[MHz]보다 낮은 주파수 대역에서 주로 발생한다. 따라서 본 발명은, 150[kHz] ~ 1[MHz] 의 주파수 대역에서는 액티브 노이즈 필터를 이용하여 노이즈 보상의 효율을 극대화 하고, 1[MHz] ~ 30[MHz]의 영역에서는 Y캡, X 캡, 커먼 쵸크(Common Choke) 등의 패시브 노이즈 필터를 이용하여 노이즈를 감쇄할 수 있는 장점이 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터를 설명하는 도면이다.

도 9는 인덕턴스 소자로 사용될 수 있는 비드의 특성을 설명하기 위한 도면이다.

제1 필터부에 포함되는 인덕턴스 소자(710)는 비드(bead) 일 수 있다.

도 9에서는 비드(bead)의 주파수 특성을 도시한 도면으로, 비드(bead)는 인덕턴스 성분과 저항 성분을 모두 가지고, 주파수에 따라 다른 크기의 임피던스를 나타낼 수 있다.

또한 비드(bead)는 고주파수 대역에서 높은 임피던스를 나타내는 특성을 가지는 바, EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터(500)의 설계값과 비드(bead)의 사양을 고려하여, 비드(bead)가 제1 필터부(710)를 구성하도록 적절히 설계할 수 있다.

이와 같이 본 발명은, 트랜지스터의 베이스 단에 유입되는 저주파수 성분 및 고주파수 성분을 차단함으로써, 트랜지스터의 포화(Saturation)를 방지하면서도 노이즈 필터가 새로운 노이즈원으로 동작하는 것을 방지할 수 있다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 마이컴(480)를 포함할 수도 있다. 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

410: 노이즈 센싱기 419: 센싱 코일
500: 액티브 노이즈 필터

Claims (9)

1. EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터에 있어서,
   전원 입력단과 전력 공급 장치 사이를 연결하는 전원 라인에 배치되어, 상기 전력 공급 장치에 의해 발생되는 커몬 모드 노이즈 신호를 센싱하는 노이즈 센싱기;
   상기 커몬 모드 노이즈 신호의 보상을 위한 전원을 공급하는 보상 전원;
   상기 센싱된 커몬 모드 노이즈 신호에 근거한 노이즈 감지 신호에 의해 온/오프 동작함으로써, 상기 커몬 모드 노이즈 신호의 보상을 위한 노이즈 보상 신호를 출력하는 푸쉬풀 회로; 및
   대역 통과 필터로 동작하여 상기 노이즈 감지 신호를 필터링 하는 차단 필터;를 포함하고,
   상기 차단 필터에 의해 차단되는 저주파수 성분은,
   상기 액티브 노이즈 필터의 저감 목표 주파수 대역보다 낮은 주파수 대역의 노이즈이고,
   상기 차단 필터에 의해 차단되는 고주파수 성분은,
   상기 커몬 모드 노이즈 신호와 상기 노이즈 보상 신호의 위상차를 발생시키는 주파수 대역의 노이즈인
   EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 보상 전원은,
   벅 컨버터이고,
   상기 전원 라인을 통하여 공급되는 전원을 변환하여 상기 노이즈 보상 신호의 생성을 위한 전원을 인가하는
   EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 노이즈 센싱기는,
   상기 전원 라인을 구성하는 복수의 라인에 각각 연결되는 복수의 선 코일 및 상기 복수의 선 코일로부터 전압이 유기되도록 설치된 센싱 코일을 포함하고,
   상기 노이즈 감지 신호는,
   상기 센싱 코일에 유기되는 전압에 의하여 생성되는
   EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 푸쉬풀 회로는,
   제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 포함하고,
   상기 노이즈 감지 신호는,
   상기 제1 트랜지스터의 제1 베이스단 및 상기 제2 트랜지스터의 제2 베이스단에 인가되고,
   상기 차단 필터는,
   인덕턴스 소자, 캐패시턴스 소자 및 저항 소자로 구성되어 상기 제1 베이스단 및 상기 제2 베이스단에 연결되는
   EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 인덕턴스 소자는,
   비드(bead)인
   EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 차단 필터는,
   상기 인덕턴스 소자를 포함하고, 상기 제1 베이스단 및 상기 제2 베이스단에 인가되는 노이즈 감지 신호의 고주파수 성분을 차단하는 제1 필터부;를 포함하는
   EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 차단 필터는,
   제1 캐패시턴스 소자 및 제1 저항 소자를 포함하고, 상기 제1 베이스단에 인가되는 노이즈 감지 신호의 저주파수 성분을 필터링 하는 제2 필터부; 및
   제2 캐패시턴스 소자 및 제2 저항 소자를 포함하고, 상기 제2 베이스단에 인가되는 노이즈 감지 신호의 저주파수 성분을 필터링 하는 제3 필터부;를 더 포함하고,
   상기 인덕턴스 소자는,
   일단이 센싱 코일에 연결되고, 타단이 상기 제1 캐패시턴스 소자 및 상기 제2 캐패시턴스 소자에 연결되고,
   상기 제1 캐패시턴스 소자는,
   일단이 상기 인덕턴스 소자에 연결되고, 타단이 상기 제1 베이스단에 연결되고,
   상기 제2 캐패시턴스 소자는,
   일단이 상기 인덕턴스 소자에 연결되고, 타단이 상기 제2 베이스단에 연결되는
   EMI 노이즈 저감을 위한 액티브 노이즈 필터.

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