KR19990032542U - 전원공급시스템 - Google Patents

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KR2019970045300U
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이동균
김학조
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유무성
삼성항공산업 주식회사
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Abstract

전원공급시스템이 개시된다. 제1출력단과 제2출력단을 통해 전력을 공급하는 직류전원과, 제1입력단과 제2입력단을 통해 수급되는 전력을 부하에서 요구하는 직류전압레벨에 맞춰 전력을 변환하는 전력변환기 및 전력변환기와 상기 직류 전원사이에 접속된 일예의 EMI필터부가 제1출력단과 제1입력단 사이에 직렬상으로 접속된 제1인덕터와 제2인덕터, 제2출력단과 제2입력단 사이에 직렬상으로 접속된 제3인덕터와 제4인덕터를 갖고, 제1인덕터와 제3인덕터가 한쌍으로 상호 유기간섭이 이루어지도록 그 코일이 공통권선되어 있으며, 제1인덕터와 제2인덕터의 사이구간과 제3인덕터와 제4인덕터 사이구간 사이에서 접속된 제1커패시터 및 제1인덕터 전단의 제1출력단과 제2출력단 사이에서 직렬 접속된 제2커패시터 및 제3커패시터를 구비하고, 상기 제2커패시터와 제3커패시터 사이를 연결하고 있는 연결부는 프레임 그라운드에 접속되어 있다. 이러한 전원공급시스템에 의하면 적용되는 전력변환기 및 그 부하에 따라 적절한 필터링기능을 갖는 EMI필터부를 채용함으로써 전자간섭 신호 발생을 소망하는 규제범위 이내로 억제할 수 있다.

Description

전원공급시스템
본 고안은 전원공급시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 상용화된 전원공급원으로부터 부하가 되는 적용대상 기기가 요구하는 전압레벨로 전력변환을 수행하는 전력변환기기 및 상기 적용대상 기기에서 발생하는 전자기 간섭(electromagnetic interference) 노이즈가 외부로 방출되는 것을 억제하기 위한 EMI필터부가 개선된 전원공급시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전자기기는 가정용 교류전원 또는 차량용 배터리같은 상용 전원을 시스템의 구동 및 동작에 필요한 직류전압으로 변환하여 공급하는 전력변환기기와 접속되어 사용된다. 이렇게 전자기기가 요구하는 전압레벨에 맞추어 전원으로부터 공급된 전력을 변환하는 전력변환기기의 전력변환방법은 다양하게 이루어지고 있고, 최근에는 전력변환효율이 좋은 방식의 하나인 펄스폭 변조방식에 의한 전압변환이 주로 채용되고 있다.
이러한 펄스폭 변조방식에 의해 전력변환을 수행하는 전력변환기기에서는 스위칭에 의해 고주파 노이즈가 발생한다. 이러한 고주파 노이즈는 방사(radiation)노이즈와, 전도(conduction) 노이즈로 구별하는데 이러한 노이즈가 외부로 유출되게 되면 타전자장비의 오동작을 야기시킬 수 있기 때문에 소정의 조건에서 일정레벨 이하로 노이즈 방출만이 허용되도록 규약하고 있다.
특히, 차량전원(축전지 및 발전기)에서 공급되는 24Vdc 내지 28Vdc의 직류전압을 부하로서 적용된 군사용 전자장치에서 요구하는 소정의 직류전압레벨로 변환하는 전력변환기인 DC/DC 컨버터가 채용되는 전원공급시스템에서는 DC/DC 컨버터와 군사용 전자장치에 대해 군사규격인 MIL-STD-461D의 CE102, RE102에서 규정하는 EMI조건을 만족시키도록 요구하고 있다.
본 고안은 군사규격이 규정하는 EMI조건을 만족시킬 수 있도록, 전력변환기 및 이 전력변환기의 출력단에 접속된 군사용 전자장치로부터 발생된 노이즈가 외부로 방출되는 것을 억제시킬 수 있는 EMI필터를 갖는 전원공급시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 고안이 적용되는 전원공급시스템을 나타내보인 블록도이고,
도 2는 도 1의 전원공급시스템의 일 실시예에 따른 EMI필터부를 도시한 회로도이고,
도 3은 도 1의 전원공급시스템의 제2 실시예에 따른 EMI필터부를 도시한 회로도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10: 전원 11: 제1출력단
12: 제2출력단 20: EMI필터부
30: DC/DC컨버터 31: 제1입력단
32: 제2입력단 40: 부하
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 전원공급시스템은 제1출력단과 제2출력단을 통해 전력을 공급하는 직류전원과, 제1입력단과 제2입력단을 통해 수급되는 전력을 부하에서 요구하는 직류전압레벨에 맞cnj 전력을 변환하는 전력변환기 및 상기 전력변환기 및 상기 부하의 구동에 의해 발생되는 전자기 간섭신호의 외부방출 및 그 내부로의 유입을 차단할 목적으로 상기 직류 전원의 제1 및 제2 출력단과 상기 전력변환기의 제1 및 제2 입력단 사이에 접속된 EMI필터부를 구비하는 전원공급시스템에 있어서, 상기 EMI필터부는 부하 대상 및 적용대상 전력변환기에 따라 필터링 구조를 달리하여 적절한 필터링 효율이 이루어지도록 다음의 2개의 실시예가 적용된다.
제1실시예에 따른 전원공급시스템의 상기 EMI필터부는 상기 제1출력단과 상기 제1입력단 사이에 직렬상으로 접속된 제1인덕터, 제2인덕터와; 상기 제2출력단과 상기 제2입력단 사이에 직렬상으로 접속된 제3인덕터, 제4인덕터;를 갖되, 상기 제1인덕터와 상기 제3인덕터가 한쌍으로 상호 유기간섭이 이루어지도록 그 코일이 공통권선되어 있고, 상기 제1인덕터와 제2인덕터의 사이구간과 상기 제3인덕터와 상기 제4인덕터 사이구간 사이에서 접속된 제1커패시터; 및 상기 제1인덕터 전단의 상기 제1출력단과 상기 제2출력단 사이에서 직렬 접속된 제2커패시터 및 제3커패시터;를 구비하고, 상기 제2커패시터와 제3커패시터 사이를 연결하고 있는 연결부는 프레임 그라운드에 접속되어 있는 것을 그 특징으로 한다.
제2실시예를 통한 상기 EMI필터부는 상기 제1출력단과 상기 제1입력단 사이에 직렬상으로 접속된 제1인덕터와 제2인덕터;와 상기 제2출력단과 상기 제2입력단 사이에 직렬상으로 접속된 제3인덕터와 제4인덕터;를 갖되, 상기 제2인덕터와 상기 제4인덕터가 한쌍으로 상호 유기간섭이 이루어지도록 그 코일이 공통권선되어 있고, 상기 제1출력단과 상기 제2출력단 사이에서 직렬 접속된 제1커패시터와; 상기 제1인덕터와 제2인덕터의 사이구간과 상기 제3인덕터와 상기 제4인덕터 사이구간 사이에서 접속된 제2커패시터와; 상기 제1입력단과 상기 제2입력단 사이에서 직렬 접속된 제3커패시터; 및 상기 제1인덕터 전단의 상기 제1출력단과 상기 제2출력단 사이에서 직렬 접속된 제4커패시터 및 제5커패시터;를 구비하고, 상기 제4커패시터와 제5커패시터 사이를 연결하고 있는 연결부는 프레임 그라운드에 접속되어 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안에 따른 전원공급시시템을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 고안이 적용되는 전원공급시스템을 나타내보인 블록도이다.
도면을 참조하면, 전원공급시스템은 공급원이 되는 전원(10)과 부하(40)사이에 EMI필터부(20)와 전력변환기인 DC/DC컨버터(30)가 접속되어 있다.
전원(10)은 제1출력단자(11)와 제2출력단자(12)를 통해 전력을 공급하는 직류전원으로서, 28Vdc 내지 24Vdc 범위레벨의 직류전압을 공급하는 차량용 축전지가 적용된다.
이 전원(10)에 대해 그 양단의 제1 및 제2입력단(31)(32)을 통해 상기 전원(10)으로부터 공급되는 전력을 변환하여 +15Vdc 및 -15Vdc 전압을 출력하도록 된 DC/DC컨버터(30)와, 부하로서는 소정의 구동대상을 구동하는 IC 집적모듈이 적용된 경우에 대한 EMI필터부(20)의 구성이 도 2에 도시되어 있다. 도면에서 전압레벨에 대한 첨자로 영자 HOT와 RTN은 각각 상대적으로 양전위 음전위를 지칭하기 위한 것이다.
도면을 참조하면, EMI필터부(20)는 고주파성분에 대해 그 인덕턴스값에 의해 노이즈 통과를 억제시키는 임피던스를 갖도록 제1출력단(11)과 제1입력단(31) 사이에 제1인덕터(21a), 제2인덕터(22)가 직렬상으로 설치되어 있고, 제2출력단(12)과 제2입력단(32) 사이에는 제3인덕터(21b), 제4인덕터(23)가 직렬상으로 설치되어 있다.
여기서, 제1출력단(11)과 제2출력단(12)에 대한 공동모드 노이즈(common mode noise)는 상호 유기간섭이 이루어지도록 그 코일이 각각 공통권선되어 하나의 공통필터(21)가 되는 제1인덕터(21a)와 제3인덕터(21b)에 의해 억제되도록 되어있다. 그리고 노말모드 노이즈(normal mode noise)에 대해서는 각 라인에 대해 제2인덕터(22)와 제4인덕터(23)가 각각 담당한다.
한편, 고주파 성분에 대해 두 개의 제1 및 제2출력단(11)(12) 사이로 바이패스에 의한 도통경로가 될 수 있도록 제1인덕터(21a)와 제2인덕터(22)의 사이구간과 제3인덕터(21b)와 제4인덕터(23) 사이구간 사이에서 제1커패시터(25)가 접속되어 있다.
또한, 제1출력단(11)과 제2출력단(12) 사이에서 상호 직렬 접속되어 있는 제2커패시터(24) 및 제3커패시터(25)가 설치되어 있다. 제2커패시터(24)와 제3커패시터(25)의 연결도선인 연결부는 도선으로 프레임 그라운드(50)와 접속되어 있다. 여기서 프레임그라운드(50)는 장치전반이 설치되는 샤시(미도시)가 된다.
도 3은 제1 및 제2입력단(11)(12)을 통해 전원(10)으로부터 공급된 전력을 변환하여 +12Vdc 및 -12Vdc 전압을 출력하도록 된 DC/DC컨버터(30)와, 부하로서 신호변환용 IC모듈이 적용된 경우에 대한 EMI필터부(20)의 회로도이다.
도면을 참조하면, EMI필터부(20)는 제1출력단(11)과 제1입력단(31) 사이에 직렬상으로 제1인덕터(61)와 제2인덕터(62a)가, 제2출력단(12)과 제2입력단(32) 사이에 직렬상으로 제3인덕터(63)와 제4인덕터(62b)가 각각 접속되어 있다.
여기서, 제1출력단(11)과 제2출력단(12)에 대한 공동모드 노이즈(common mode noise)는 상호 유기간섭이 이루어지도록 그 코일이 각각 공통권선되어 하나의 공통필터(62)가 되는 제2인덕터(62a)와 제4인덕터(62b)에 의해 억제되도록 되어있다. 그리고 노말모드 노이즈(normal mode noise)에 대해서는 각 라인에 대해 제1인덕터(61)와 제3인덕터(63)가 각각 담당한다.
한편, 고주파 성분을 바이패스시키기 위해 하나의 제1커패시터(64)가 제1출력단(11)과 제2출력단(12) 사이에, 제2커패시터(67)가 제1인덕터(61)와 제2인덕터(62a)의 사이구간과 상기 제3인덕터(63)와 상기 제4인덕터(62b 사이구간 사이에, 제3커패시터(68)가 제1입력단(31)과 제2입력단(32) 사이에 각각 접속되어 있다.
그리고, 그리고, 프레임 그라운드(50)로 바이패스하기 위해 제1출력단(11)과 제2출력단(12) 사이에서 상호 직렬로 제4커패시터(65)와 제5커패시터(66)가 접속되어 있고, 그 중간 연결부는 프레임 그라운드(50)와 접속되어 있다.
각 EMI필터부(20)에 대해 노이즈 제거기능에 맞춰 구조적으로 열거하였고, 각 예마다 그 구조가 다른 이유는 적용된 DC/DC 컨버터(30) 자체의 전력변환특성에 따라 변하는 노이즈 발생특성 및 접속된 부하(40)마다 달리 발생되는 노이즈의 중첩등에 따라 사용부품을 억제하면서도 목적하는 노이즈 억제효과를 얻을 수 있도록 고려되었기 때문이다.
이러한 필터링 구조를 갖는 EMI필터부(20)의 삽입에 의해 10KHz 내지 200MHz 대역에서 발생된 노이즈 레벨이 규격이하로 떨어졌다.
지금까지 설명된 바와 같이 본 고안에 따른 전원공급시스템에 의하면 적용되는 전력변환기 및 그 부하에 따라 적절한 필터링기능을 갖는 EMI필터부를 채용함으로써 전자간섭 신호 발생을 목적하는 규제범위 이내로 억제할 수 있었다.

Claims (2)

  1. 제1출력단과 제2출력단을 통해 전력을 공급하는 직류전원과, 제1입력단과 제2입력단을 통해 수급되는 전력을 부하에서 요구하는 직류전압레벨에 맞춰 전력을 변환하는 전력변환기 및 상기 전력변환기 및 상기 부하의 구동에 의해 발생되는 전자기 간섭신호의 외부방출 및 그 내부로의 유입을 차단할 목적으로 상기 직류 전원의 제1 및 제2 출력단과 상기 전력변환기의 제1 및 제2 입력단 사이에 접속된 EMI필터부를 구비하는 전원공급시스템에 있어서,
    상기 EMI필터부는
    상기 제1출력단과 상기 제1입력단 사이에 직렬상으로 접속된 제1인덕터, 제2인덕터와;
    상기 제2출력단과 상기 제2입력단 사이에 직렬상으로 접속된 제3인덕터, 제4인덕터;를 갖되
    상기 제1인덕터와 상기 제3인덕터가 한쌍으로 상호 유기간섭이 이루어지도록 그 코일이 공통권선되어 있고,
    상기 제1인덕터와 제2인덕터의 사이구간과 상기 제3인덕터와 상기 제4인덕터 사이구간 사이에서 접속된 제1커패시터; 및
    상기 제1인덕터 전단의 상기 제1출력단과 상기 제2출력단 사이에서 직렬 접속된 제2커패시터 및 제3커패시터;를 구비하고, 상기 제2커패시터와 제3커패시터 사이를 연결하고 있는 연결부는 프레임 그라운드에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전원공급시스템.
  2. 제1출력단과 제2출력단을 통해 전력을 공급하는 직류전원과, 제1입력단과 제2입력단을 통해 수급되는 전력을 부하에서 요구하는 직류전압레벨에 맞춰 전력을 변환하는 전력변환기 및 상기 전력변환기 및 상기 부하의 구동에 의해 발생되는 전자기 간섭신호의 외부방출 및 그 내부로의 유입을 차단할 목적으로 상기 직류 전원의 제1 및 제2 출력단과 상기 전력변환기의 제1 및 제2 입력단 사이에 접속된 EMI필터부를 구비하는 전원공급시스템에 있어서,
    상기 EMI필터부는
    상기 제1출력단과 상기 제1입력단 사이에 직렬상으로 접속된 제1인덕터와 제2인덕터;와
    상기 제2출력단과 상기 제2입력단 사이에 직렬상으로 접속된 제3인덕터와 제4인덕터;를 갖되
    상기 제2인덕터와 상기 제4인덕터가 한쌍으로 상호 유기간섭이 이루어지도록 그 코일이 공통권선되어 있고,
    상기 제1출력단과 상기 제2출력단 사이에서 직렬 접속된 제1커패시터와;
    상기 제1인덕터와 제2인덕터의 사이구간과 상기 제3인덕터와 상기 제4인덕터 사이구간 사이에서 접속된 제2커패시터와;
    상기 제1입력단과 상기 제2입력단 사이에서 직렬 접속된 제3커패시터; 및
    상기 제1인덕터 전단의 상기 제1출력단과 상기 제2출력단 사이에서 직렬 접속된 제4커패시터 및 제5커패시터;를 구비하고, 상기 제4커패시터와 제5커패시터 사이를 연결하고 있는 연결부는 프레임 그라운드에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전원공급시스템.
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