KR102166882B1 - Noise filter - Google Patents

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김양현
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Abstract

본 발명은 제1축전부; 상기 제1축전부와 연결되는 공통 쵸크; 및 상기 공통 쵸크와 그라운드 사이에 연결되는 제2축전부를 포함하고, 상기 공통 쵸크에서 방사된 복사 노이즈는 상기 그라운드로 접지되는 노이즈 필터를 개시한다.The present invention is a first power storage unit; A common choke connected to the first power storage unit; And a second power storage unit connected between the common choke and the ground, wherein radiated noise radiated from the common choke initiates a noise filter that is grounded to the ground.

Description

노이즈 필터{NOISE FILTER}Noise filter {NOISE FILTER}

본 발명은 공통 모드 노이즈를 제거하는 노이즈 필터에 관한 것이다.The present invention relates to a noise filter for removing common mode noise.

통신, 정보기기, 자동화 기기 등은 다양한 전기전자 회로로 구성되어 있다. 이러한 전기전자 회로들은 본래 원하는 기능 이외에 서로 근접하게 설치되는 경우 전기적으로 또는 전자기적으로 상호 작용하여 바람직하지 않은 영향을 끼친다. 이러한 바람직하지 않은 영향을 전자파 장해라고 하는데, 상호 근접할수록 나쁜 영향을 더 많이 일으키므로 전기전자 회로의 집적도가 높아질수록 점점 더 심각한 문제로 대두되고 있다. Communication, information equipment, automation equipment, etc. are composed of various electric and electronic circuits. When these electric and electronic circuits are installed in close proximity to each other in addition to the original desired function, they interact electrically or electromagnetically to exert undesirable effects. Such an undesirable effect is called electromagnetic interference, and the closer it is to each other, the more adverse effects are caused, and thus, as the degree of integration of electric and electronic circuits increases, it is becoming increasingly serious.

장치 또는 전자회로의 설계에 있어서 이러한 문제들은 커다란 이슈로 부각되고 있는데, 전자 장치는 여타 장치로부터 영향을 받지 않고 본래의 기능에 충실해야 하는 한편, 다른 장치에 영향을 미치지 않도록 설계되어야 한다. 전자장치는 이 두 가지 상반되는 역할에 잘 적응해야 하는데, 이것을 전자파 적합성(EMC: Electro Magnetic Compatibility)이라고 한다. 특히 EMI(Electro Magnetic Interference)는 전자제품에서 방사되는 전자파에 대한 것으로써, 전세계적으로 규제가 되고 있다. In the design of a device or an electronic circuit, these problems are emerging as a big issue. The electronic device must be designed not to affect other devices while remaining unaffected by other devices and faithful to its original function. Electronic devices must adapt well to these two opposing roles, which is called Electro Magnetic Compatibility (EMC). In particular, EMI (Electro Magnetic Interference) is for electromagnetic waves radiated from electronic products, and has been regulated worldwide.

일반적으로, 전원회로에는 대부분 전원 노이즈(Noise)가 문제가 되며, 이의 억제를 위해 EMI 필터(Filter)를 사용하고 있는 실정이다. In general, power supply noise is a problem in most power circuits, and an EMI filter is used to suppress it.

그리고, 각 전원선의 전도 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)가 합성된 것이다.In addition, the conduction noise of each power line is the common mode noise caused by the common mode current component and the differential mode noise caused by the differential mode current component. It is synthesized.

공통모드 노이즈를 줄 일수 있는 필터에 사용된 코일과 캐패시터를 각각 커먼 쵸크(Common Choke)와 Y 캐패시터(Y-capacitor)라고 부르고, 차동 모드 노이즈를 줄일 수 있는 필터에 사용된 코일은 차동 쵸크 또는 노멀 코일(Normal Coil)이라고 하고 캐패시터는 X 캐패시터(X-Capacitor)라고 부른다. The coil and capacitor used in the filter that can reduce the common mode noise are called common choke and Y-capacitor, respectively, and the coil used in the filter that can reduce the differential mode noise is differential choke or normal. It is called a normal coil, and the capacitor is called an X-capacitor.

그러나, 공통 쵸크에 전원이 인가된 경우 전자기장이 방출되며, 이러한 전자기장이 외부 기기에 노이즈로 작용하는 문제가 있다.However, when power is applied to the common choke, an electromagnetic field is emitted, and there is a problem in that the electromagnetic field acts as noise on an external device.

한국공개특허공보 제10-2010-0075314호(2010.07.02)Korean Patent Application Publication No. 10-2010-0075314 (2010.07.02)

본 발명은 공통 쵸크에서 발생한 노이즈를 제거하여 노이즈를 최소화할 수 있는 노이즈 필터를 제공한다.The present invention provides a noise filter capable of minimizing noise by removing noise generated from a common choke.

본 발명의 일 특징에 따른 노이즈 필터는, 제1축전부; 상기 제1축전부와 연결되는 공통 쵸크; 및 상기 공통 쵸크와 그라운드 사이에 연결되는 제2축전부를 포함하고, 상기 공통 쵸크에서 방사된 복사 노이즈는 상기 그라운드로 접지될 수 있다.A noise filter according to an aspect of the present invention includes: a first power storage unit; A common choke connected to the first power storage unit; And a second power storage unit connected between the common choke and a ground, and radiated noise radiated from the common choke may be grounded to the ground.

본 발명의 일 특징에 따른 노이즈 필터에서, 상기 제1축전부와, 공통 쵸크, 및 제2축전부가 배치되는 기판을 포함한다.In the noise filter according to an aspect of the present invention, the first power storage unit, a common choke, and a substrate on which the second power storage unit are disposed.

본 발명의 일 특징에 따른 노이즈 필터에서, 상기 기판은 상기 공통 쵸크에서 방사된 복사 노이즈를 흡수하는 흡수층을 포함하는 제1층과, 상기 흡수층과 전기적으로 연결된 그라운드를 포함하는 제2층을 포함한다.In the noise filter according to one aspect of the present invention, the substrate includes a first layer including an absorbing layer for absorbing radiant noise radiated from the common choke, and a second layer including a ground electrically connected to the absorbing layer. .

본 발명의 일 특징에 따른 노이즈 필터에서, 상기 복사 노이즈는 상기 기판측으로 방사될 수 있다.In the noise filter according to the aspect of the present invention, the radiated noise may be radiated toward the substrate.

본 발명의 일 특징에 따른 노이즈 필터에서, 상기 쵸크는 바 코어와, 상기 바 코어에 결선되는 제1코일, 및 제2코일을 포함하고, 상기 제1코일과 제2코일의 결선 방향은 서로 반대이고, 상기 제1코일은 전원 입력단을 기준으로 시계 방향으로 결선된다.In the noise filter according to the aspect of the present invention, the choke includes a bar core, a first coil and a second coil connected to the bar core, and the connection directions of the first coil and the second coil are opposite to each other. And the first coil is connected in a clockwise direction based on a power input terminal.

본 발명의 일 특징에 따른 노이즈 필터에서, 상기 제1축전부는 X커패시터를 포함하고, 상기 제2축전부는 Y커패시터를 포함한다. In the noise filter according to an aspect of the present invention, the first power storage unit includes an X capacitor, and the second power storage unit includes a Y capacitor.

본 발명에 따르면 공통 쵸크에서 발생한 노이즈를 제거하여 노이즈를 최소화할 수 있다.According to the present invention, noise generated from a common choke can be removed to minimize noise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 필터의 블록도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 필터의 회로도이고,
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 쵸크에서 방사되는 노이즈의 방향을 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 노이즈 필터가 실장되는 기판의 분해 사이도이고,
도 6은 본 발명에 따른 노이즈 필터의 효과를 설명하기 위한 그래프이고,
도 7은 본 발명에 따른 노이즈 필터를 포함하는 전자부품을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram of a noise filter according to an embodiment of the present invention,
2 is a circuit diagram of a noise filter according to an embodiment of the present invention,
3 and 4 are views for explaining the direction of noise radiated from a common choke according to an embodiment of the present invention,
5 is an exploded view of a substrate on which a noise filter according to the present invention is mounted,
6 is a graph for explaining the effect of the noise filter according to the present invention,
7 is a block diagram illustrating an electronic component including a noise filter according to the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.In the present invention, various modifications may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에서, "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. In the present invention, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

또한 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다. In addition, the accompanying drawings in the present invention should be understood to be enlarged or reduced for convenience of description.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Now, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, and the same reference numerals are assigned to the same or corresponding components regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 필터의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 필터의 회로도이다.1 is a block diagram of a noise filter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of a noise filter according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 노이즈 필터(1)는 제1축전부(10)와, 제1축전부(제1축전유닛, 10)와 연결되는 공통 쵸크(20), 및 공통 쵸크(20)와 그라운드(G) 사이에 연결되는 제2축전부(제2축전유닛, 30)를 포함한다.1 and 2, the noise filter 1 according to the present invention includes a first power storage unit 10, a common choke 20 connected to the first power storage unit (first power storage unit, 10), and It includes a second power storage unit (second power storage unit, 30) connected between the common choke 20 and the ground (G).

제1축전부(10)는 정합 커패시터의 기능을 수행할 수 있다. 제1축전부(210)는 X 커패시터(X-CAP)일 수 있고, 차동 모드 노이즈(Differential Mode Noise)를 억제하기 위해 사용될 수 있다.The first power storage unit 10 may function as a matching capacitor. The first power storage unit 210 may be an X-capacitor (X-CAP), and may be used to suppress differential mode noise.

차동 모드 노이즈는 차동 모드 전류 성분에 의해 발생하고, 입력 전원을 위한 전원선 사이에 존재하는 노이즈로써, 제1축전부(10)는 차동 모드 노이즈에 대한 단락 경로를 구성함으로써 차동 모드 노이즈가 외부로 누설되는 것을 방지한다.Differential mode noise is generated by a differential mode current component and exists between power lines for input power, and the first power storage unit 10 configures a short-circuit path for differential mode noise so that the differential mode noise goes to the outside. Prevent leakage.

제2축전부(30)와 공통 쵸크(20)는 공통 모드 노이즈(Common Mode Noise)를 감쇄하기 위해 사용된다.The second power storage unit 30 and the common choke 20 are used to attenuate common mode noise.

제2축전부(30)는 Y 커패시터(Y-CAP)일 수 있고, 공통 쵸크(20)의 일단과 연결되는 제1커패시터(31)와, 제1커패시터(31)와 그라운드(G) 사이에 연결되는 제2커패시터(32)를 구비한다.The second power storage unit 30 may be a Y capacitor (Y-CAP), and between the first capacitor 31 connected to one end of the common choke 20 and the first capacitor 31 and the ground (G). It includes a second capacitor 32 to be connected.

제2축전부(30)는 그라운드(G)와 전원 사이에 연결되므로, 용량이 커지면 누설전류가 많아진다. 따라서, 제2축전부(30)의 용량 제한이 필요하게 되고, 이에 따라 공통 쵸크(20)와 함께 사용하여 공통 모드 노이즈를 제거한다.Since the second power storage unit 30 is connected between the ground G and the power source, as the capacity increases, the leakage current increases. Therefore, it is necessary to limit the capacity of the second power storage unit 30, and accordingly, it is used together with the common choke 20 to remove common mode noise.

제2축전부(30)가 연결되는 그라운드(G)는 회로 기판(40)의 접지이거나, 또는 고주파를 안정적으로 흡수하기 위하여 프레임(frame) 또는 대지면 접지일 수 있다.The ground G to which the second power storage unit 30 is connected may be the ground of the circuit board 40 or may be a frame or a ground ground in order to stably absorb high frequencies.

공통 쵸크(20)는 공통 모드 노이즈에 대하여 임피던스를 갖고, 공통 모드 노이즈를 감쇄하는 공통 모드 코일(21, 22)이 코어에 결선된다. 제2코일(22)은 그라운드에 접지될 수 있다.The common choke 20 has an impedance for common mode noise, and common mode coils 21 and 22 for attenuating common mode noise are connected to the core. The second coil 22 may be grounded to the ground.

공통 모드 코일(21, 22)의 결선을 서로 반대 방향으로 감고, 제2축전부(30)의 용량 및 패턴을 조절하면 기생 노이즈를 제거하고 감쇄 특성을 향상시킬 수 있으며, 차동 모드 노이즈를 감쇄할 수 있다.By winding the connection of the common mode coils 21 and 22 in opposite directions and adjusting the capacity and pattern of the second power storage unit 30, parasitic noise can be removed and attenuation characteristics can be improved, and differential mode noise can be attenuated. I can.

도 3을 참고하면, 제1코일(21)은 코어(23)에 전원 입력단(21a)을 기준으로 시계방향으로 결선되어 전원 출력단(21b)에 연결된다. 이때, 공통 쵸크(20)에서 발생하는 복사 노이즈는 플레밍의 오른손 법칙에 의해 기판(40) 방향으로 배향된다. 이때, 배향이란 복사 노이즈가 방출되는 방향성으로 정의할 수 있다. 도 4를 참고하면, 쵸크에서 발생한 복사 노이즈는 대부분 기판(40) 방향으로 배향되어 있음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, the first coil 21 is connected to the core 23 in a clockwise direction with respect to the power input terminal 21a and connected to the power output terminal 21b. At this time, the radiation noise generated from the common choke 20 is oriented toward the substrate 40 according to Fleming's right-hand rule. In this case, the orientation may be defined as the direction in which radiation noise is emitted. Referring to FIG. 4, it can be seen that most of the radiation noise generated from the choke is oriented toward the substrate 40.

도 5를 참고하면, 제1축전부과 공통 쵸크, 및 제2축전부가 배치된 노이즈 필터(1)는 기판(40)에 배치된다. 기판(40)은 필터에 전원을 인가하는 전원 라인(41a) 및 흡수층(41b)이 배치된 제1층(41)과, 그라운드 기능을 하는 제2층(42)을 포함한다. 제1층(41)과 제2층(42) 이외에도 복수의 층(43, 44)이 더 적층될 수 있다.Referring to FIG. 5, a noise filter 1 in which a first power storage unit, a common choke, and a second power storage unit are disposed is disposed on a substrate 40. The substrate 40 includes a power supply line 41a for applying power to the filter, a first layer 41 on which an absorption layer 41b is disposed, and a second layer 42 serving as a ground. In addition to the first layer 41 and the second layer 42, a plurality of layers 43 and 44 may be further stacked.

흡수층(41b)은 관통홀에 충진된 관통전극(41d)에 의해 그라운드(42)와 연결된다. 전원라인(41a)과 흡수층(41b)은 전도패드(41c)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 전도 패드(41c)는 솔더일 수 있다.The absorbing layer 41b is connected to the ground 42 by the through electrode 41d filled in the through hole. The power line 41a and the absorbing layer 41b may be electrically connected by a conductive pad 41c. The conductive pad 41c may be solder.

전술한 바와 같이, 공통 쵸크(20)의 복사 노이즈는 기판(40)을 향해 방사되며, 방사된 복사 노이즈는 흡수층(41b)에 흡수된다. 관통전극(41d)은 복사 노이즈를 그라운드(G)에 접지하는 경로를 형성한다. As described above, the radiation noise of the common choke 20 is radiated toward the substrate 40, and the radiated radiation noise is absorbed by the absorption layer 41b. The through electrode 41d forms a path for grounding the radiation noise to the ground G.

도 6을 참고하면, 종래 노이즈 필터와 본 발명에 따른 노이즈 필터에 각각 장착된 소자에 전원을 인가하여 출력 신호를 측정한 결과, 종래 노이즈 필터가 장착된 소자의 출력 신호(b)에 비해, 본 발명에 따른 노이즈 필터가 장착된 소자의 출력 신호(a)가 훨씬 양호함을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, as a result of measuring an output signal by applying power to an element mounted on each of the conventional noise filter and the noise filter according to the present invention, compared to the output signal (b) of the element equipped with the conventional noise filter, It can be seen that the output signal (a) of the device equipped with the noise filter according to the invention is much better.

전자 부품은 노이즈 필터가 장착하는 다양한 부품이 포함된다. 일 예로, 전자 부품은 카메라 모듈 또는 모터일 수 있다. 카메라 모듈의 경우 렌즈를 구동하는 액추에이터의 전단에 노이즈 필터를 장착할 수 있다.Electronic components include various components to which noise filters are mounted. For example, the electronic component may be a camera module or a motor. In the case of the camera module, a noise filter can be installed in front of the actuator that drives the lens.

도 7을 참고하면, 전자 부품은 모터를 제어하는 인버터 모듈일 수 있다. 구체적으로 모터는 전원(4)과 연결된 노이즈 필터(1), 및 인버터(2)를 포함한다. 노이즈 필터(1)의 구성은 전술한 바와 동일하며, 인버터(2)는 모터(3)에 3상 전원을 공급하는 복수 개의 스위칭 소자를 포함한다. 도시되지는 않았으나 제어부에서는 모터의 운전 상태를 근거로 제어 신호를 인버터(2)에 출력할 수 있다. 이때, 노이즈 필터는 공통 모드 노이즈를 제거할 수 있다.Referring to FIG. 7, the electronic component may be an inverter module that controls a motor. Specifically, the motor includes a noise filter 1 connected to the power supply 4 and an inverter 2. The configuration of the noise filter 1 is the same as described above, and the inverter 2 includes a plurality of switching elements for supplying three-phase power to the motor 3. Although not shown, the controller may output a control signal to the inverter 2 based on the driving state of the motor. In this case, the noise filter may remove common mode noise.

10: 제1축전부
20: 공통 쵸크
30: 제2축전부10: 1st celebration part
20: common choke
30: 2nd celebration part

Claims (7)

제1축전부;
상기 제1축전부와 연결되는 공통 쵸크;
상기 공통 쵸크와 그라운드 사이에 연결되는 제2축전부; 및
상기 제1축전부와, 공통 쵸크, 및 제2축전부가 배치되는 기판을 포함하고,
상기 공통 쵸크는 바 코어와, 상기 바 코어에 결선되는 제1코일, 및 제2코일을 포함하고,
상기 기판은 상기 공통 쵸크에서 방사된 복사 노이즈를 흡수하는 흡수층을 포함하는 제1층과, 상기 흡수층과 전기적으로 연결된 그라운드를 포함하는 제2층을 포함하고,
상기 제1코일은 전원 입력단을 기준으로 시계 방향으로 결선됨으로써 상기 공통 쵸크의 복사 노이즈가 상기 기판측으로 방사되어 상기 흡수층에 흡수되는 노이즈 필터.
A first power storage unit;
A common choke connected to the first power storage unit;
A second power storage unit connected between the common choke and the ground; And
And a substrate on which the first power storage unit, a common choke, and a second power storage unit are disposed,
The common choke includes a bar core, a first coil and a second coil connected to the bar core,
The substrate includes a first layer including an absorbing layer for absorbing radiant noise radiated from the common choke, and a second layer including a ground electrically connected to the absorbing layer,
The first coil is connected in a clockwise direction with respect to a power input terminal, so that radiant noise of the common choke is radiated toward the substrate and is absorbed by the absorption layer.
 제1항에 있어서,
상기 제1층은 필터에 전원을 인가하는 전원 라인을 더 포함하는 노이즈 필터.
The method of claim 1,
The first layer noise filter further comprises a power line for applying power to the filter.
 제1항에 있어서,
상기 흡수층은 관통홀에 충진된 관통전극에 의해 상기 그라운드와 연결되는 노이즈 필터.
The method of claim 1,
The absorption layer is a noise filter connected to the ground by a through electrode filled in a through hole.
 제1항에 있어서,
상기 제1코일과 제2코일의 결선 방향은 서로 반대인 노이즈 필터.
The method of claim 1,
A noise filter in which the first coil and the second coil are connected in opposite directions.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1축전부는 X커패시터를 포함하고,
상기 제2축전부는 Y커패시터를 포함하는 노이즈 필터.
The method of claim 1,
The first power storage unit includes an X capacitor,
The noise filter of the second power storage unit including a Y capacitor.
 제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 노이즈 필터를 포함하는 전자 디바이스.An electronic device comprising a noise filter according to any one of claims 1 to 4 and 6.
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