KR102317867B1 - Ｅｍｉ 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 EMI 필터는 외부전원이 입력되는 전원입력부와 노이즈소스 사이에 배치되고, 전원입력부의 제 1 및 제 2 단자에 연결되는 제 1 노이즈필터부, 및 전원입력부의 제 3 단자에 연결되는 제 2 노이즈필터부를 포함할 수 있다. 여기서, 제 2 노이즈필터부는 상호 병렬로 연결되는 인덕터와 커패시터를 포함할 수 있다.
이로써, 제 2 노이즈필터부가 배제된 구조에 비해, 제 3 단자에 의한 전도노이즈가 저감될 수 있으면서도, 제 2 노이즈필터부가 인덕터만을 포함하는 구조에 비해 제 2 노이즈필터부의 임피던스의 증가가 방지됨으로써 방사노이즈의 심화가 방지될 수 있다.

Description

ＥＭＩ 필터{Electro Magnetic Interference Filter}

본 발명은 전자기기에 구비되고 EMI 노이즈를 필터링하는 EMI 필터에 관한 것이다.

전자기기 또는 전기시스템은 전자기장애(Electro Magnetic Interference; EMI, 이하 "EMI"라 함)의 영향을 저감하기 위한 EMI 필터를 구비한다.

EMI는 전류가 흐르는 도체에 의한 전도노이즈(Conducted Emissions Noise)와, 전류가 흐르는 도체 주변으로 방출되는 방사노이즈(Radiated Emissions Noise)를 포함한다.

EMI 필터는 전자기기에 대한 EMI의 영향을 감소시키기 위한 것이다. 예시적으로, EMI 필터는 전자기기 또는 전기시스템의 구동에 필요한 전원을 안정적으로 공급하기 위한 전원장치에 구비될 수 있다. 이러한 EMI 필터는 전자기기에 의해 발생된 EMI가 방출되는 것을 차단하거나, 또는 다른 전자기기에 의해 발생된 EMI가 유입되는 것을 차단하기 위한 것이다.

이러한 노이즈 필터에 관련하여, 선행문헌1 (한국특허공개번호 제10-2005-0078537호, 2005.08.05 공개, 엘지전자 주식회사 출원)은 차동모드 노이즈의 억제를 위한 X 커패시터와, 공통모드 노이즈 억제를 위한 Y 커패시터 및 커먼 초크를 포함하는 EMI 필터를 개시한다.

이러한 선행문헌1은 노이즈원을 수납한 섀시가 도체인 경우, 섀시에 의한 전도노이즈를 저감하기 위한 방안을 제시하지 않는 문제점이 있다.

이와 관련하여, 선행문헌2 (한국특허공개번호 제10-2011-0055924호, 2011.05.26 공개, 삼성전기주식회사 출원)는 활성선과 중성선에 연결된 제 1 커패시터와 라인필터, 제 1 커패시터의 양단에 구비된 페라이트 비드, 라인필터에 연결된 Y 커패시터를 포함하고 전도성 노이즈를 차단하는 EMI 필터를 개시한다. 즉, 선행문헌2는 제 1 커패시터의 양단에 구비된 페라이트 비드를 구비함으로써, 전자제품의 철제 케이스에 의한 전도노이즈를 저감하는 것을 개시한다.

그러나, 선행문헌2는 접지를 포함한 경로에 의한 전도노이즈를 저감하기 위한 방안을 제시하지 않는 문제점이 있다.

또한, 선행문헌2는 방사노이즈를 저감하는 방안을 제시하지 않는 문제점이 있다.

한국특허공개번호 제10-2005-0078537호 한국특허공개번호 제10-2011-0055924호

본 발명의 목적은 전도노이즈를 저감할 수 있는 EMI 필터를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 방사노이즈를 저감할 수 있는 EMI 필터를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 EMI 필터는 외부전원이 입력되는 전원입력부와 노이즈소스 사이에 배치되고, 전원입력부의 제 1 및 제 2 단자에 연결되는 제 1 노이즈필터부, 및 전원입력부의 제 3 단자에 연결되는 제 2 노이즈필터부를 포함할 수 있다. 여기서, 제 2 노이즈필터부는 상호 병렬로 연결되는 인덕터와 커패시터를 포함할 수 있다.

이로써, 제 2 노이즈필터부가 배제된 구조에 비해, 제 3 단자에 의한 전도노이즈가 저감될 수 있는 장점이 있다.

이와 더불어, 제 2 노이즈필터부가 인덕터만을 포함하는 구조에 비해, 인덕터에 병렬로 연결된 커패시터를 더 포함함에 따라 제 2 노이즈필터부의 임피던스의 증가가 방지될 수 있다. 그러므로, 방사노이즈의 심화가 방지될 수 있다.

즉, 본 발명에 따르면, 제 3 단자는 대지면 접지에 연결되고, 노이즈소스 및 제 1 노이즈필터부는 도전재료로 이루어진 섀시에 수납되며, 제 2 노이즈필터부는 섀시와 제 3 단자 사이에 배치될 수 있다. 이때, 섀시는 제 3 단자에 의해 접지될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 EMI 필터는 제 1, 제 2 및 제 3 단자에 대응한 제 1, 제 2 및 제 3 라인에 각각 접속되는 클램프부를 더 포함할 수 있다.

이때, 제 1 및 제 2 라인 중 적어도 어느 하나와 제 3 라인을 포함하는 제 1 전류 경로의 임피던스는 섀시와 대지면접지 사이의 기생 커패시턴스에 대응한 섀시 커패시터와 대지면 접지를 포함하는 제 2 전류 경로의 임피던스보다 작다. 이를 위해, 30MHz 이상의 고주파영역에서 제 2 노이즈필터부의 임피던스는 기준 임피던스보다 작으며, 기준 임피던스는 제 3 라인에 접속된 클램프부의 임피던스와 섀시 커패시터의 임피던스의 합으로 도출될 수 있다.

제 2 노이즈필터부의 커패시터의 커패시턴스는 100pF 내지 300pF일 수 있다.

본 발명에 따른 EMI 필터는 외부전원의 접지선에 대응한 전원입력부의 제 3 단자에 연결되는 제 2 노이즈필터부를 포함하고, 제 2 노이즈필터부는 상호 병렬로 연결되는 인덕터와 커패시터를 포함한다.

이에 따라, 제 2 노이즈필터부의 인덕터로 인해, 제 3 단자를 포함하는 공통모드 전도노이즈가 저감될 수 있는 장점이 있다.

그리고, 제 2 노이즈필터부가 인덕터와 병렬로 연결되는 커패시터를 더 포함함에 따라, 제 2 노이즈필터부의 임피던스가 인덕터로 인해 커지는 것이 방지될 수 있다. 이에, 제 2 노이즈필터부의 임피던스로 인해, 제 3 단자를 포함하는 전류 경로의 임피던스가 커지는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 제 3 단자를 포함하는 전류 경로의 임피던스가 대지면 접지를 포함하는 전류 경로의 임피던스보다 작을 수 있으므로, 방사노이즈의 심화가 방지될 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 제 1 노이즈필터부에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 EMI 필터의 제 1 전류경로를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 EMI 필터의 제 2 전류경로를 나타낸 도면이다.
도 5는 제 2 노이즈필터부가 제거된 구조인 제 1 비교예의 EMI 필터를 나타낸 도면이다.
도 6은 제 2 노이즈필터부가 접지 인덕터만을 포함하는 제 2 비교예의 EMI 필터를 나타낸 도면이다.
도 7은 제 1 및 제 2 비교예에 따른 방사노이즈를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예 및 제 2 비교예에 따른 기준 임피던스와 클램프부의 임피던스, 제 2 비교예에 따른 제 2 노이즈필터부의 임피던스 및 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 노이즈필터부의 임피던스를 나타낸 도면이다.
도 9는 제 1 및 제 2 비교예와 본 발명의 일 실시예에 따른 공통모드 전도노이즈를 나타낸 도면이다.
도 10은 제 1 및 제 2 비교예와 본 발명의 일 실시예에 따른 차동모드 전도노이즈를 나타낸 도면이다.
도 11은 제 2 비교예와 본 발명의 제 1, 제 2 및 제 3 실시예 각각에 따른 제 2 노이즈필터부의 임피던스를 나타낸 도면이다.
도 12는 제 1 및 제 2 비교예와 본 발명의 제 1, 제 2 및 제 3 실시예 각각에 따른 공통모드 전도노이즈 전류를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 1의 제 2 노이즈필터부에 대한 구현 예시를 나타낸 도면이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터를 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 제 1 노이즈필터부에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 3은 도 1의 EMI 필터의 제 1 전류경로를 나타낸 도면이다. 도 4는 도 1의 EMI 필터의 제 2 전류경로를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터(100)는 외부전원(10)이 입력되는 전원입력부(20)와 소정의 노이즈소스(30) 사이에 배치된다. 이러한 EMI 필터(100)는 노이즈소스(30)로 유입되는 EMI 또는 노이즈소스(30)로부터 방출되는 EMI를 감소시키기 위한 것이다.

일 예로, 외부전원(10)은 교류전원을 공급하고, 활성선(L; Live Line), 중성선(N; Neutral Line) 및 접지선(G; Ground Line)을 포함할 수 있다.

그리고, 전원입력부(20)는 외부전원(10)의 활성선(L)에 대응한 제 1 단자(21), 외부전원(10)의 중성선(N)에 대응한 제 2 단자(22) 및 외부전원(10)의 접지선(G)에 대응한 제 3 단자(23)를 포함할 수 있다.

이러한 전원입력부(20)는 외부전원(10)을 공급하는 소켓(socket)에 접속되는 플러그(plug)일 수 있다.

노이즈소스(30)는 전원입력부(20)에 연결된 각종 전자회로를 통칭한다. 일 예로, 노이즈소스(30)는 전원입력부(20)를 통해 공급된 교류전력을 직류전력으로 변환하는 전력변환장치일 수 있다.

여기서, 전력변환장치는 공기조화기 등의 전자기기에 구비되는 것일 수 있다. 그리고, 도 1에 도시되지 않았으나, 전력변환장치로 구현된 노이즈소스(30)는 컨버터, DC링크 커패시터 및 인버터를 포함할 수 있다.

컨버터는 EMI 필터(100)를 통해 전원입력부(20)에 연결되고, 전원입력부(20)를 통해 공급된 교류전압을 직류전압으로 변환한다. 일 예로, 컨버터는 스위치소자를 포함하지 않고, 스위치소자 없이 교류전압의 정류를 실시할 수 있다. 또는, 컨버터는 스위치소자를 포함하고 스위치소자의 스위칭 동작을 이용하여 승압, 역률 개선, 및 직류전원 변환을 실시할 수 있다.

DC링크 커패시터는 컨버터의 출력단과 인버터의 입력단 사이에 병렬로 배치되고, 컨버터의 출력으로 충전된다.

인버터는 DC링크 커패시터의 전압을 변환하여 모터에 구동전압을 공급한다. 일 예로, 모터는 공기조화기 중 냉매를 압축하는 압축기 등에 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터(100)는 전원입력부(20)의 제 1 및 제 2 단자(11, 12)에 연결되는 제 1 노이즈필터부(110), 및 전원입력부(20) 중 대지면 접지(40; Earth ground)에 대응한 제 3 단자(23)에 연결되는 제 2 노이즈필터부(120)를 포함한다. 여기서, 제 2 노이즈필터부(120)는 상호 병렬로 연결되는 인덕터(121)와 커패시터(122)를 포함한다. 이하에서, 간결한 설명을 위해 제 2 노이즈필터부(120)의 인덕터(121)와 커패시터(122)를 접지 인덕터(121)와 접지 커패시터(122)로 지칭한다.

또한, EMI 필터(100)는 전원입력부(20)의 제 1, 제 2 및 제 3 단자(21, 22, 23)에 대응한 제 1, 제 2 및 제 3 라인(21', 22', 23')에 각각 접속되는 클램프부(130)를 더 포함할 수 있다. 제 1, 제 2 및 제 3 라인(21', 22', 23')은 전원입력부(20)의 제 1, 제 2 및 제 3 단자(21, 22, 23)와 노이즈소스(30) 사이를 연결한다.

클램프부(130)는 제 1, 제 2 및 제 3 라인(21', 22', 23') 각각의 주위를 둘러싸는 페라이트 링 코어(ferrite ring core)로 이루어질 수 있다. 페라이트 링 코어는 변류기의 일부일 수 있다. 이러한 클램프부(130)는 제 1, 제 2 및 제 3 라인(21', 22', 23') 각각의 과전류를 감지하기 위한 것일 수 있다.

제 1 노이즈필터부(110)는 노이즈소스(30)와 함께 소정의 섀시(50)에 수납될 수 있다.

제 1 노이즈필터부(110)는 제 1 및 제 2 라인(21', 22')을 통해 전도되는 EMI를 필터링한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 노이즈필터부(110)는 커먼 쵸크(111) 및 Y 커패시터(112, 113) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 커먼 쵸크(111) 및 Y 커패시터(112, 113)는 공통모드 전도노이즈를 억제하기 위한 것이다.

일 예로, 제 1 노이즈필터부(110)는 제 1 및 제 2 단자(21, 22)와 노이즈소스(30) 사이에 배치되는 커먼 쵸크(111)와, 커먼 쵸크(111)의 양단에 배치되는 한 쌍의 Y 커패시터(112, 113)를 포함할 수 있다.

공통모드(Common Mode; CM) 전도노이즈는 도체와 접지 사이를 이동하는 공통성분의 전류에 의해 발생된다. 즉, 공통모드 전도노이즈는 활성선(L) 및 중성선(N) 각각과 대지면 접지(40) 사이에 존재하는 노이즈이다.

또는, 도 2에 도시되지 않았으나, 제 1 노이즈필터부(110)는 차동모드 전도노이즈를 억제하기 위한 X 커패시터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 제 1 노이즈필터부(110)는 커먼 쵸크(111)의 양단에 배치된 한 쌍의 X 커패시터(미도시)를 더 포함할 수 있다.

차동모드(Difference Mode) 전도노이즈는 도체를 왕복하는 차동성분의 전류에 의해 발생된다. 즉, 차동모드 전도노이즈는 활성선(L) 및 중성선(N)과 같은 단상 전원공급을 위한 제 1 및 제 2 라인(21', 22') 사이에 존재하는 노이즈이다.

참고로, 도 2의 PI_w는 Y 커패시터(112, 113)와 접지 사이를 연결하는 라인의 기생 인덕턴스이다. 이때, 접지는 제 3 단자(23)에 연결된 제 2 노이즈필터부(120) 또는 제 2 노이즈필터부(120)에 연결된 섀시(50)일 수 있다.

도 1의 도시와 같이, 제 2 노이즈필터부(120)는 제 3 단자(23)와 제 1 노이즈필터부(110) 사이에 연결된다. 이러한 제 2 노이즈필터부(120)는 전원입력부(20) 중 대지면 접지(40)에 대응한 제 3 라인(23')을 통해 전도되는 EMI를 필터링한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 2 노이즈필터부(120)는 제 3 단자(23)와 제 1 노이즈필터부(110) 사이에 직렬로 연결되고 상호 병렬로 연결되는 접지 인덕터(121)와 접지 커패시터(122)를 포함한다.

접지 인덕터(121)는 코어(Core)로 이루어질 수 있다. 이러한 접지 인덕터(121)에 의해, 제 3 라인(23')의 전류에 의한 전도노이즈가 저감될 수 있다.

그러나, 제 2 노이즈필터부(120)가 전도노이즈를 저감하기 위한 접지 인덕터(121)로만 이루어진 경우, 제 2 노이즈필터부(120)를 배제한 구조에 비해 전도 노이즈가 저감되는 반면, 방사 노이즈가 심화되는 문제점이 있다.

방사 노이즈는 30MHz 이상의 고주파영역에 대응하는 노이즈일 수 있다.

공통모드 전도노이즈는 제 1 및 제 2 라인(21', 22') 중 적어도 하나와 접지선(G) 사이의 전류에 의해 발생된다.

일 예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 외부전원(10)과 노이즈소스(30) 사이의 공통모드 전도노이즈는 전원입력부(20)의 제 1 및 제 2 단자(21, 22) 중 적어도 하나와 전원입력부(20)의 제 3 단자(23)를 포함하는 제 1 전류 경로(CP1)에 의해 발생될 수 있다.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 노이즈필터부(110)와 노이즈소스(30)를 수납하는 섀시(50)가 도전재료로 이루어진 경우, 섀시(50)는 전기적 안정성과 사용자 안전을 위해 접지될 필요가 있다. 이에, 섀시(50)는 전원입력부(20)의 제 3 단자(23)와 연결됨으로써 접지된다. 그리고, 접지선(G) 또는 제 3 단자(23)는 대지면 접지(40)에 연결된다.

이때, 섀시(50)와 대지면 접지(40) 사이에 기생 커패시턴스가 존재하므로, 섀시(50)와 대지면 접지(40) 사이의 기생 커패시턴스에 대응한 섀시 커패시터(51)의 영향으로, 제 2 전류 경로(CP2)가 발생될 수 있다.

즉, 외부전원(10)과 노이즈소스(30) 사이의 공통모드 전도노이즈는 제 1 및 제 2 라인(21', 22') 중 적어도 하나와 섀시 커패시터(51)와 대지면 접지(40)를 포함하는 제 2 전류 경로(CP2)에 의해서도 발생될 수 있다.

그런데, 제 1 전류 경로(CP1)의 전류 대비 제 2 전류 경로(CP2)의 전류가 클수록 방사노이즈가 심화되는 문제점이 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터(100)는 접지 인덕터(121)를 포함하여 제 3 라인(23')에 대응한 전도노이즈를 저감시키는 것과 아울러, 접지 인덕터(121)와 병렬로 연결되는 접지 커패시터(122)를 포함함으로써 접지 인덕터(121)로 인한 제 1 전류 경로(CP1)의 임피던스 증가를 방지할 수 있다. 이에 따라, 접지 인덕터(121)로 인해 방사노이즈가 심화되는 것이 방지될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 효과를 설명하기 위해, 우선, 다음과 같이 제 1 및 제 2 비교예를 설명한다.

도 5는 제 2 노이즈필터부가 제거된 구조인 제 1 비교예의 EMI 필터를 나타낸 도면이다. 도 6은 제 2 노이즈필터부가 접지 인덕터만을 포함하는 제 2 비교예의 EMI 필터를 나타낸 도면이다. 도 7은 제 1 및 제 2 비교예에 따른 방사노이즈를 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 비교예에 따른 EMI 필터(REF1)는 제 1 노이즈필터부(110)와 클램프부(130)만을 포함하고, 제 2 노이즈필터부(도 1의 120)를 배제한 구조이다.

이러한 제 1 비교예(REF1)에 따르면, 제 1 전류 경로(CP1)에 의한 공통모드 전도노이즈, 특히 접지선에 대응한 제 3 라인(23')의 전도 노이즈를 억제하는 데에 한계가 있는 문제점이 있다.

반면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2 비교예에 따른 EMI 필터(REF2)는 제 1 노이즈필터부(110)와 제 2 노이즈필터부(120')와 클램프부(130)를 포함하고, 제 2 노이즈필터부(120')가 접지 인덕터(121)만을 포함하는 구조이다.

이러한 접지 인덕터(121)에 의해 제 3 라인(23')의 전도 노이즈가 억제될 수 있는 장점이 있다.

그러나, 접지 인덕터(121)로 인해 제 1 전류 경로(CP1)의 임피던스가 증가함에 따라, 제 1 전류 경로(CP1)의 임피던스와 제 2 전류 경로(CP2)의 임피던스 간의 차이가 작아진다. 그로 인해, 제 2 전류 경로(CP2)에 의한 노이즈 전류의 크기가 커짐으로써, 30MHz 이상의 고주파 영역에 대응한 방사노이즈가 심화되는 문제점이 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제 2 노이즈필터부(120')가 접지 인덕터(121)만을 포함하는 구조인 제 2 비교예(REF2)에 의한 30MHz 이상의 고주파 영역에서의 차동모드 전도노이즈(DP noise)는 접지 인덕터(121)를 포함하지 않는 구조의 제 1 비교예(REF1)에 비해 약 20dBpW 이상 증가된 것을 확인할 수 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 2 노이즈필터부(120)는 접지 인덕터(121)에 병렬로 연결된 접지 커패시터(122)를 더 포함함으로써, 접지 인덕터(121)로 인한 임피던스의 증가가 상쇄될 수 있다. 이에 따라, 제 2 노이즈필터부(120)로 인해 방사노이즈가 심화되는 것이 방지될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예 및 제 2 비교예에 따른 기준 임피던스와 클램프부의 임피던스, 제 2 비교예에 따른 제 2 노이즈필터부의 임피던스 및 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 노이즈필터부의 임피던스를 나타낸 도면이다. 도 9는 제 1 및 제 2 비교예와 본 발명의 일 실시예에 따른 공통모드 전도노이즈를 나타낸 도면이다. 도 10은 제 1 및 제 2 비교예와 본 발명의 일 실시예에 따른 차동모드 전도노이즈를 나타낸 도면이다.

제 1 전류 경로(CP1)는 제 1 및 제 2 라인(21', 22') 중 적어도 어느 하나와 제 3 라인(23')을 포함한다.

이에 따라, 아래의 수학식 1과 같이, 제 1 전류 경로(CP1)의 임피던스(Z_in1)는 제 3 라인(23')에 배치된 제 2 노이즈필터부(120)의 임피던스(Z_NF2)와 제 1 전류 경로(CP1)를 구현하는 케이블의 임피던스(Z_cable1)의 합에 대응한다. 이때, 제 1 및 제 2 라인(21', 22') 중 적어도 어느 하나에 접속된 클램프부(130)와, 제 3 라인(23')에 접속된 클램프부(130)가 상호 상쇄되므로, 제 1 전류 경로(CP1)의 임피던스(Z_in1)는 클램프부(130)의 임피던스에 영향을 받지 않을 수 있다.

그리고, 제 2 전류 경로(CP2)는 제 1 및 제 2 라인(21', 22') 중 적어도 어느 하나와 섀시 커패시터(51)와 대지면 접지(40)를 포함한다.

이에 따라, 아래의 수학식 2와 같이, 제 2 전류 경로(CP2)의 임피던스(Z_in2)는 섀시 커패시터(51)의 임피던스(Z_ch), 제 3 라인(23')에 접속된 클램프부(130)의 임피던스(Z_clamp) 및 제 2 전류 경로(CP2)를 구현하는 케이블의 임피던스(Z_cable2)에 대응한다.

이때, 방사노이즈의 심화를 방지하기 위해서는 제 2 전류 경로(CP2)에 의한 전류 크기가 제 1 전류 경로(CP1)에 의한 전류 크기보다 작아져야 하므로, 제 2 전류 경로(CP2)의 임피던스(Z_in2)가 제 1 전류 경로(CP1)의 임피던스(Z_in1)에 비해 매우 크다는 조건이 발생한다. (|Z_in2| >> |Z_in1|)

그리고, 제 1 전류 경로(CP1)를 구현하는 케이블의 임피던스(Z_cable1)와 제 2 전류 경로(CP2)를 구현하는 케이블의 임피던스(Z_cable2)가 상호 유사하다는 가정 하에, 수학식 1 및 2에 방사노이즈의 심화를 방지하기 위한 조건(|Z_in2| >> |Z_in1|)을 적용하면, 다음의 수학식 3과 같이, 제 2 노이즈필터부(120)의 임피던스(Z_NF2)는 기준 임피던스(Z_base)보다 매우 작다는 조건이 발생한다. 여기서, 기준 임피던스(Z_base)는 섀시 커패시터(51)의 임피던스(Z_ch) 및 제 3 라인(23')에 접속된 클램프부(130)의 임피던스(Z_clamp)의 합이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 30MHz 이상의 고주파 영역에서, 섀시 커패시터(51)의 임피던스(Z_ch)는 제 3 라인(23')에 접속된 클램프부(130)의 임피던스(Z_clamp)에 비해 무시할 수 있을 정도로 작으므로, 기준 임피던스(Z_base)는 제 3 라인(23')에 접속된 클램프부(130)의 임피던스(Z_clamp)와 유사하게 도출되는 것을 확인할 수 있다.

그리고, 앞서 언급한 바와 같이, 제 2 비교예(REF2)에 따른 제 2 노이즈필터부(120')는 접지 인덕터(121)만을 포함하므로, 제 2 비교예(REF2)에 따른 제 2 노이즈필터부(120')의 임피던스(|Z_NF2| of REF2)는 접지 인덕터(121)의 임피던스에 대응한다. 이에 따라, 30MHz 이상의 고주파 영역에서, 제 2 비교예(REF2)에 따른 제 2 노이즈필터부(120')의 임피던스(|Z_NF2| of REF2)는 기준 임피던스(Z_base)보다 작고 기준 임피던스(Z_base)에 인접한다.

반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 노이즈필터부(120)는 접지 인덕터(121)에 병렬로 연결된 접지 커패시터(122)를 더 포함하므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 노이즈필터부(120)의 임피던스(|Z_NF2| of EM)는 접지 커패시터(122)에 의해 감소될 수 있다.

이에 따라, 30MHz 이상의 고주파 영역에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 노이즈필터부(120)의 임피던스(|Z_NF2| of EM)는 기준 임피던스(Z_base) 뿐만 아니라, 섀시 커패시터(51)의 임피던스(Z_ch)보다도 작은 것을 확인할 수 있다.

앞서 개진한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터(100) 및 제 2 비교예에 따른 EMI 필터(REF2)는 제 1 비교예(REF1)와 달리 제 3 라인(23')에 배치된 접지 인덕터(121)를 포함한다.

그러므로, 도 9에 도시된 바와 같이, 30MHz 이하의 영역에서, 본 발명의 일 실시예(EM) 및 제 2 비교예(REF)에 따른 공통모드 전도노이즈(CM CE; Common Mode Conducted Noise)는 제 1 비교예(REF1)보다 감소되는 것을 확인할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터(100)는 제 2 비교예(REF2)와 달리 접지 인덕터(121)에 병렬로 연결된 접지 커패시터(122)를 더 포함한다. 이에 따라, 제 3 라인(23')에 연결된 제 2 노이즈필터부(120)의 임피던스가 커지는 것이 방지될 수 있으므로, 제 2 전류 경로(CP2)의 전류 크기가 제 1 전류 경로(CP1)의 전류 크기보다 커지는 것이 방지될 수 있다.

이에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이, 30MHz 이상의 고주파 영역에서, 본 발명의 일 실시예(EM)에 따른 차동모드 전도노이즈(DP noise)는 제 2 비교예(REF2)보다 낮은 것을 확인할 수 있다. 특히, 30MHz 이상의 고주파 영역에서, 본 발명의 일 실시예(EM)에 따른 차동모드 전도노이즈(DP noise)는 제 2 노이즈필터부를 포함하지 않는 구조의 제 1 비교예(REF1)와 유사한 것을 확인할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터(100)는 전도노이즈를 저감하면서도, 방사노이즈의 증가를 방지할 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터(100)의 접지 커패시터(122)의 커패시턴스는 제 2 노이즈필터부(Z_NF2)가 기준 임피던스(Z_base)보다 작은 조건을 만족하는 범위에서 선택될 수 있다.

도 11은 제 2 비교예와 본 발명의 제 1, 제 2 및 제 3 실시예 각각에 따른 제 2 노이즈필터부의 임피던스를 나타낸 도면이다. 도 12는 제 1 및 제 2 비교예와 본 발명의 제 1, 제 2 및 제 3 실시예 각각에 따른 공통모드 전도노이즈 전류를 나타낸 도면이다.

도 11 및 도 12에서, 본 발명의 제 1 실시예(EM1)는 접지 커패시터(122)의 커패시턴스가 100pF인 경우이고, 본 발명의 제 2 실시예(EM2)는 접지 커패시터(122)의 커패시턴스가 200pF인 경우이며, 본 발명의 제 3 실시예(EM3)는 접지 커패시터(122)의 커패시턴스가 300pF인 경우를 나타낸다.

도 11에 도시된 바와 같이, 접지 커패시터(122)의 커패시턴스가 100pF인 본 발명의 제 1 실시예(EM1)에 따르면, 제 2 노이즈필터부(120)의 임피던스(|Z_NF2| of EM1)는 기준 임피던스(Z_base)의 약 1/10으로 도출되는 것을 확인할 수 있다.

그리고, 접지 커패시터(122)의 커패시턴스가 200pF인 본 발명의 제 2 실시예(EM2)에 따르면, 제 2 노이즈필터부(120)의 임피던스(|Z_NF2| of EM2)는 기준 임피던스(Z_base)의 약 1/20으로 도출되는 것을 확인할 수 있다.

또한, 접지 커패시터(122)의 커패시턴스가 300pF인 본 발명의 제 3 실시예(EM3)에 따르면, 제 2 노이즈필터부(120)의 임피던스(|Z_NF2| of EM3)는 본 발명의 제 2 실시예(|Z_NF2| of EM2)보다 작은 값으로 도출되는 것을 확인할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 제 2 노이즈필터부(120)의 임피던스(|Z_NF2| of EM1, EM2, EM3)는 기준 임피던스(Z_base)보다 작고, 특히 접지 커패시터(122)를 포함하지 않는 구조의 제 2 비교예(REF2)보다 작은 것을 확인할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예와 같이, 접지 커패시터(122)의 커패시턴스가 100pF~300pF의 범위 중 큰 값일수록, 제 2 노이즈필터부(120)의 임피던스(|Z_NF2| of EM1, EM2, EM3)가 작아지는 것을 확인할 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 30MHz ~ 100MHz의 고주파 영역에서, 본 발명의 제 1, 제 2 및 제 3 실시예(EM1, EM2, EM3)에 따른 공통모드 전도노이즈 전류(I_CM)는 접지 인덕터(121)만을 포함하는 구조의 제 2 비교예(REF2)보다 작은 것을 확인할 수 있다.

특히, 30MHz ~ 100MHz의 고주파 영역에서, 제 2 및 제 3 실시예(EM2, EM3)에 따른 공통모드 전도노이즈 전류(I_CM)는 제 2 노이즈필터부(120)를 포함하지 않는 구조의 제 1 비교예(REF1)와 유사한 것을 확인할 수 있다.

다만, 제 1 실시예(EM1)의 경우, 30MHz 영역에서, 공통모드 전도노이즈 전류(I_CM)가 제 2 비교예(REF2)와 유사하게 높은 것을 확인할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 EMI 필터(100)의 제 2 노이즈필터부(120)의 접지 커패시터(122)는 접지 인덕터(121)의 임피던스를 상쇄하기 위해 100pF 내지 300pF의 커패시턴스를 가질 수 있다. 특히, 접지 커패시터(122)는 200pF 내지 300pF의 커패시턴스를 가질 수 있다.

도 13은 도 1의 제 2 노이즈필터부에 대한 구현 예시를 나타낸 도면이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 제 2 노이즈필터부(120)의 접지 인덕터(121)와 접지 커패시터(122)는 섀시(50) 외부에 배치된 기판(123)에 본딩될 수 있다.

일 예로, 접지 인덕터(121)는 1.15mm 지름의 와이어가 16mm 지름의 코어에 다수 회 감겨진 형태로 이루어질 수 있다.

접지 커패시터(122)는 접지 인덕터(121)와 함께 기판(123)에 본딩될 수 있다. 그리고, 접지 인덕터(121)에 병렬로 연결되는 접지 커패시터(122)는 복수 개로 마련될 수 있다. 이때, 복수 개의 접지 커패시터(122)는 상호 병렬로 연결될 수 있다.

기판(123)은 제 1 노이즈필터부(110)에 대응한 기판(미도시)과 별개로 구현될 수 있다. 또한, 기판(123)은 섀시(50) 외벽에 설치될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

10: 외부전원
L, N, G: 활성선, 중성선, 접지선
20: 전원입력부
21, 22, 23: 제 1, 제 2, 제 3 단자
21', 22', 23': 제 1, 제 2, 제 3 라인
30: 노이즈소스 40: 대지면 접지
50: 섀시 51: 섀시 커패시터
100: EMI 필터 110: 제 1 노이즈필터부
120: 제 2 노이즈필터부 121: 접지 인덕터
122: 접지 커패시터
CP1, CP2: 제 1, 제 2 전류 경로

Claims (8)

1. 외부전원이 입력되는 전원입력부와 노이즈소스 사이에 배치되는 EMI 필터에 있어서,
   상기 전원입력부의 제 1 및 제 2 단자에 연결되는 제 1 노이즈필터부; 및
   상기 전원입력부의 제 3 단자에 연결되고 상호 병렬로 연결되는 인덕터와 커패시터를 포함하는 제 2 노이즈필터부를 포함하며,
   상기 제 3 단자는 대지면 접지(Earth ground)에 연결되고,
   상기 노이즈소스 및 상기 제 1 노이즈필터부는 도전재료로 이루어진 섀시에 수납되며,
   상기 제 2 노이즈필터부는 상기 섀시(chassis)와 상기 제 3 단자 사이에 배치되고,
   상기 섀시는 상기 제 3 단자를 통해 접지되며,
   상기 전원입력부의 상기 제 1, 제 2 및 제 3 단자에 대응한 제 1, 제 2 및 제 3 라인 각각은 클램프부에 접속되고,
   상기 제 1 및 제 2 라인 중 적어도 어느 하나와, 상기 제 3 라인을 포함하는 제 1 전류 경로의 임피던스는,
   상기 제 1 및 제 2 라인 중 적어도 어느 하나와, 상기 섀시와 상기 대지면 접지 사이의 기생 커패시턴스에 대응한 섀시 커패시터와, 상기 대지면 접지를 포함하는 제 2 전류 경로의 임피던스보다 작은 EMI 필터.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   30MHz 이상의 고주파영역에서 상기 제 2 노이즈필터부의 임피던스는 기준 임피던스보다 작고,
   상기 기준 임피던스는 상기 제 3 라인에 접속된 클램프부의 임피던스와 상기 섀시 커패시터의 임피던스의 합으로 도출되는 EMI 필터.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 2 노이즈필터부의 상기 커패시터의 커패시턴스는 100pF 내지 300pF인 EMI 필터.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 노이즈필터부는
   상기 제 1 및 제 2 단자와 상기 노이즈소스 사이에 배치되는 공통모드 초크; 및
   상기 공통모드 초크의 양단에 배치되는 한 상의 Y 커패시터를 포함하는 EMI 필터.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 단자는 상기 외부전원의 활성선(Live Line)에 대응하고,
   상기 제 2 단자는 상기 외부전원의 중성선(Neutral Line)에 대응하며,
   상기 제 3 단자는 상기 외부전원의 접지선(Ground Line)에 대응하는 EMI 필터.

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