KR200209405Y1 - Broadband EMC Filter - Google Patents

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Abstract

개시된 내용은 교류 전력선상에 유도되는 불요전자파를 필터링(filtering)하여 제거하는 광대역 EMC(Electro-Magnetic Compatibility)필터에 관한 것이다. 종래의 전원필터는 불요전자파의 주파수 대역에 따라 감쇠특성이 일정하지 않고 감쇠도가 20dB이하로 낮아 필터에 연결된 부하가 오동작을 하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 고안은 서지(surge)전압으로부터 부하를 보호하기 위한 바리스터, 과도전류와 불요전자파를 접지로 바이패스(bypass)하기위한 관통형 콘덴서 및 부하의 입력임피던스를 높혀주는 코아류로 구성된다. 따라서, 본 고안은 입력되는 교류전원상에 유도되는 불요전자파의 거의 모든 주파수대역에 걸쳐 20dB이상 감쇠할 수 있고 서지전압을 종래기술보다 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.Disclosed is a broadband Electro-Magnetic Compatibility (EMC) filter that filters out unwanted electromagnetic waves induced on an AC power line. The conventional power filter has a problem that the load connected to the filter malfunctions because the attenuation characteristic is not constant and the attenuation is less than 20 dB according to the frequency band of the unnecessary electromagnetic wave. The present invention to solve this problem is a varistor to protect the load from surge voltage, through-type capacitor for bypassing transients and unwanted electromagnetic waves to ground, and cores to increase the input impedance of the load It consists of. Therefore, the present invention has the advantage of being able to attenuate 20 dB or more over almost all frequency bands of the unwanted electromagnetic waves induced on the AC power input and effectively remove the surge voltage than the prior art.

Description

광대역 EMC 필터(Electro-magnetic compatibility filter for wide band)Electromagnetic Compatibility filter for wide band

본 고안은 교류 전력선에 유도되는 불요전자파를 제거하고, 불연속 서지(surge)전압으로부터 부하를 보호해주는 EMC(Electro-Magentic Compatibility) 필터에 관한 것이다.The present invention relates to an EMC (Electro-Magentic Compatibility) filter that removes unwanted electromagnetic waves induced in AC power lines and protects the load from discontinuous surge voltages.

고속 스위칭을 하는 CPU나 사용주파수가 1GHz를 상회하는 휴대용 무선단말기등의 고주파 기기의 사용이 확대되면서 선박제어기기나 각종 자동화설비의 제어기에 입력되는 전력선이 이들 불요전자파로부터 노출되어 있어 기기의 오동작을 발생시키고 있다.As the use of high frequency devices such as CPUs for high-speed switching or portable wireless terminals with operating frequencies above 1 GHz expands, power lines input to the vessel control equipment or controllers of various automation facilities are exposed to these unwanted electromagnetic waves, resulting in malfunction of the equipment. I'm making it.

전력선상에 유도되는 이들 불요전자파를 제거하기 위하여 종래에는 라인필터나 절연변압기를 이용해 왔다. 하지만, 절연변압기는 고가이므로 일반적으로 저가의 라인필터를 주로 이용해 왔다. 도 1을 참조하여 종래의 라인필터의 동작에 대해 간단히 설명하겠다.In order to remove these unwanted electromagnetic waves induced on a power line, a line filter or an isolation transformer has been conventionally used. However, insulated transformers are expensive and generally use low-cost line filters. The operation of the conventional line filter will be briefly described with reference to FIG. 1.

도 1은 종래의 라인필터의 회로구성을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the circuit configuration of a conventional line filter.

종래의 라인필터는 도 1에 도시된 바와 같이, 입력단에 과도전압보호부(11)를 구비하고 있다. 과도전압보호부(11)의 출력측에는 토로이달코아(Toroidal Core)(12)가 연결된다. 그리고, 출력단에는 리플전압제어부(13)가 구비 되어있다. 이들 요소들은 접지되어 있는 전도성 외함(14)의 내부에 구성됨으로써 외부 전자파로부터 차폐된다. 먼저, 입력단으로부터 불요전자파와 서지전압이 포함된 교류전력이 입력되면 과도전압보호부(11)의 필름콘덴서가 서지(surge)전압을 완화한다. 그리고, 토로이달코아(12)는 출력단에 연결되는 부하의 입력임피던스(Impedence)를 높혀주며, 리플전압제거부(13)의 저항과 콘덴서들은 고주파의 리플전압을 제거한다.In the conventional line filter, as shown in FIG. 1, the transient voltage protection part 11 is provided at an input terminal. The toroidal core 12 is connected to the output side of the transient voltage protection unit 11. The ripple voltage control unit 13 is provided at the output terminal. These elements are shielded from external electromagnetic waves by being configured inside a conductive enclosure 14 that is grounded. First, when AC power including an unwanted electromagnetic wave and a surge voltage is input from the input terminal, the film capacitor of the transient voltage protection part 11 relaxes the surge voltage. In addition, the toroidal core 12 increases the input impedance of the load connected to the output terminal, and the resistors and capacitors of the ripple voltage removing unit 13 remove the high frequency ripple voltage.

하지만, 위와 같은 종래의 라인필터는 입력단자에 70MHz부터 2GHz까지의 불요전자파를 인위적으로 인가하였을 경우 불요전자파의 임의 대역 이상에서는 필터의 특성을 잃고 그대로 부하측에 전도 되었다. 또한, 종래의 라인필터는 감쇠도가 20dB이하로 나타나고 토로이달코아의 권선간 용량과 코일 자체의 인덕터가 병렬공진을 발생시키며 출력단에 있는 알루미늄콘덴서의 리드선에 포함되어 있는 인덕턴스(Inductance)성분이 콘덴서의 자체 용량과 직렬공진을 발생시키는 문제점을 효과적으로 감쇠시킬 수 없었다.However, in the conventional line filter as described above, when an unwanted electromagnetic wave of 70 MHz to 2 GHz is artificially applied to an input terminal, the characteristic of the filter is lost and conducted to the load side as it is over an arbitrary band of the unwanted electromagnetic wave. In addition, the conventional line filter has an attenuation of 20 dB or less, the capacitance between the windings of the toroidal core and the inductor of the coil itself generate parallel resonance, and the inductance component included in the lead wire of the aluminum capacitor in the output stage is a capacitor. It is not possible to effectively attenuate the problem of generating its own capacitance and series resonance.

따라서, 본 고안의 목적은 70MHz부터 2GHz까지의 불요전자파 및 전원의 개폐시나 릴레이접점 차단시 발생하는 서지전압에 대해 20dB이상의 평탄한 감쇠특성을 갖고 전원 선로상의 직/병렬공진점을 발생시키지 않는 광대역 EMC(Electro-Magnetic Compatibility)필터를 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention is to provide a wide band EMC (flat attenuation characteristic) of 20 dB or more with respect to undesired electromagnetic waves from 70 MHz to 2 GHz and surge voltage generated when switching a power supply or closing a relay contact, and does not generate a series / parallel resonance point on a power line. Electro-Magnetic Compatibility) filter.

제1도는 종래의 라인필터의 회로구성을 나타낸 도면.1 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional line filter.

제2도는 본 고안에 따른 광대역 EMC 필터의 회로구성을 나타낸 도면.2 is a view showing a circuit configuration of a broadband EMC filter according to the present invention.

제3도는 본 고안을 구성하는 각 구성요소의 배치를 나타낸 도면.3 is a view showing the arrangement of each component constituting the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 과도전압보호부 12 : 토로이달코아(Toroidal Core)11: transient voltage protection unit 12: toroidal core (Toroidal Core)

13 : 리플전압제거부 14 : 외함13: ripple voltage removing unit 14: enclosure

21 : 과도전압보호부 22 : 관통형콘덴서부21: transient voltage protection part 22: through capacitor part

23 : 토로이달코아 24 : 페라이트코아(Ferrite)23: toroidal core 24: ferrite core (Ferrite)

25 : 외함25: enclosure

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 광대역 EMC필터는 2상 교류전원에 유도되는 불요전자파를 제거하여 부하로 출력하는 필터에 있어서, 입력되는 전원에 유도되어 있는 정전기 전압, 서지(surge)전압 및 연속/불연속 과도전압을 감쇠하여 다음단으로 출력하는 과도전압보호부를 구비한다. 그리고 본 고안은 과도전압이 감쇠된 전원에 유도되어 있는 70MHz부터 20GHz까지의 불요전자파를 20dB이상 평탄하게 감쇠하여 다음단으로 출력하며 외함에 직접 취부 되어있는 관통형 콘덴서부를 구비한다. 또한 본 고안은 트로이달(Troidal)코아 및 상기 트로이달코아로부터 발생하는 병렬공진현상을 상쇄하는 페라이트(Ferrite)코아를 구비하여 불요전자파가 감쇠된 전원을 부하로 출력하며 부하의 입력임피던스를 높혀주는 코아부 및 이들 구성요소들은 외부 전자파로부터 차폐하고 접지가 되어있는 외함을 포함한다.Broadband EMC filter according to the present invention for achieving the above object is a filter for removing the unwanted electromagnetic waves induced in the two-phase AC power supply to the load, the electrostatic voltage, surge voltage induced in the input power And a transient voltage protection unit configured to attenuate the continuous / discontinuous transient voltages and output them to the next stage. In addition, the present invention flatly attenuates the unwanted electromagnetic waves from 70 MHz to 20 GHz induced by the transient voltage attenuated by more than 20 dB to the next stage and includes a through-type condenser mounted directly on the enclosure. In addition, the present invention includes a troidal core and a ferrite core that cancels parallel resonant phenomena generated from the troidal core, thereby outputting a power to which the unwanted electromagnetic waves are attenuated and increasing the input impedance of the load. The core part and these components include an enclosure shielded from external electromagnetic waves and grounded.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 고안에 따른 광대역 EMC 필터의 회로구성을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 고안은 입력단에 입력전원에 유도되는 서지전압을 완화시켜 서지전압으로부터 부하를 보호하기 위한 과도전압보호부(21)를 구비한다. 과도전압보호부(21)에는 불요전자파, 정전기 및 서지전류를 접지측으로 바이패스(bypass)시키는 관통형콘덴서부(22)가 연결 되어있다. 관통형콘덴서부(22)에는 부하의 입력임피던스(Impedance)를 높혀주는 토로이달코아(23) 및 페라이트(Ferrite)코아(24)가 연결된다. 이들 구성요소들은 모두 접지되어 있는 외함(25)의 내부에 내장되어, 외부의 불요전자파를 효과적으로 차폐한다.2 is a view showing a circuit configuration of a broadband EMC filter according to the present invention. As shown in the drawing, the present invention includes a transient voltage protection part 21 for relieving the surge voltage induced in the input power supply at the input terminal to protect the load from the surge voltage. The transient voltage protection part 21 is connected with a through-type capacitor part 22 for bypassing unnecessary electromagnetic waves, static electricity and surge current to the ground side. The toroidal core 23 and the ferrite core 24 which increase the input impedance of the load are connected to the through capacitor 22. These components are all embedded inside the enclosure 25 which is grounded, effectively shielding external unwanted electromagnetic waves.

본 고안의 바람직한 실시예(도 3참조)에서 과도전압보호부(21)는 마콘(Marcon)사 TNR 15G모델의 바리스터를 사용하였고, 관통형콘덴서부(22)는 250V(AC) 5㎌ 15A 사양의 코넬-듀빌리어(Cornell-dubilier)사 관통형콘덴서를 사용하였다. 그리고, 페라이트(Ferrite)코아(24)는 Φ : 14mm(내경), Φ : 30mm(외경), L : 30mm(길이) 사양의 디엠스튜어드(D.M steward)사 제품을 사용하였고, 외함(25)은 170mm×110mm×70mm(크기), 스틸플레이트(steel plate)(재질) 사양으로 하였다.In the preferred embodiment of the present invention (see Fig. 3), the transient voltage protection part 21 uses a varistor of the Marcon TNR 15G model, and the through type capacitor part 22 is 250V (AC) 5㎌ 15A specification. Cornell-Dubilier's penetrating capacitor was used. In addition, the ferrite core 24 is a product of DM steward of Φ 14mm (inner diameter), Φ: 30mm (outer diameter), L: 30mm (length) specification, and the enclosure 25 is 170 mm x 110 mm x 70 mm (size) and steel plate (material) specification.

도 3은 본 고안을 구성하는 각 구성요소의 배치를 나타낸 도면이다.3 is a view showing the arrangement of each component constituting the present invention.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 광대역 EMC필터에 대한 동작을 도 2 및 도 3을 참조하여 좀더 구체적으로 설명한다.Operation of the broadband EMC filter according to the present invention configured as described above will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.

먼저, 과도전압보호부(21)의 3개의 바리스터는 두 개의 입력단자사이, 제 1 입력단자와 접지단자 사이 및 제 2입력단자와 접지단자 사이에 각각 연결되어 있다. 이들 각각의 바리스터는 종래의 필름형콘덴서보다 내압에 강하고, 입력단자를 통해 입력되는 교류전압에 포함되어 있는 서지(surge)전압, 정전기전압 등의 순시 과전압(Electrical Fast Transient; 이하 EFT라함)을 50ns의 응답속도로 감소시킨다. 그리고, 관통형콘덴서부(22)는 과도전압보호부(21)를 통과한 전원의 과도전류 및 EFT불요전자파를 70MHz에서 2GHz까지의 주파수대역에 걸쳐 평탄하게 20dB이상 감쇠한다. 본 고안에 이용한 관통형콘덴서는 외함에 직접 취부되어 있어서 종래의 알미늄콘덴서에 비해 리드선이 없으므로 리드의 인덕턴스 성분으로 인해 발생하는 직렬공진현상을 발생시키지 않는다. 그리고, 마지막단의 토로이달코아(23) 및 페라이트(Ferrite)코아(24)는 필터의 출력단에 연결될 부하의 입력임피던스를 높혀주어 부하에 입력되는 유도전압의 영향으로부터 차단해준다. 이때 토로이달코아(23)의 권성용량으로 인해 병렬공진이 발생하는데 페라이트(Ferrite)코아(24)는 이 병렬공진을 상쇄시켜 전원라인상의 병렬공진점을 없애주는 역할을 한다.First, three varistors of the transient voltage protection unit 21 are connected between two input terminals, a first input terminal and a ground terminal, and a second input terminal and a ground terminal, respectively. Each varistor is stronger than the conventional film capacitor, and has 50ns of instantaneous overvoltage (EFT), such as surge voltage and electrostatic voltage, included in the AC voltage input through the input terminal. Reduce the response speed. Then, the through capacitor 22 attenuates the transient current and the EFT-free electromagnetic wave of the power supply passing through the transient voltage protection part 21 evenly over 20 dB over the frequency band from 70 MHz to 2 GHz. Since the through-type capacitor used in the present invention is directly mounted to the enclosure, there is no lead wire as compared with the conventional aluminum capacitor, and thus does not generate a series resonance phenomenon caused by the inductance component of the lead. The toroidal core 23 and the ferrite core 24 of the last stage increase the input impedance of the load to be connected to the output of the filter and block the influence of the induced voltage input to the load. At this time, parallel resonance occurs due to the winding capacity of the toroidal core 23, and the ferrite core 24 serves to eliminate the parallel resonance point on the power line by canceling the parallel resonance.

상술한 바와 같이, 본 고안은 기기에 입력되는 전원라인에 유도되는 불요전자파에 대해 70MHz부터 2GHz까지의 광대역에 걸쳐 20dB이상의 평탄할 감쇠특성을 발휘하고 직/병렬공진점을 발생시키지 않는 효과를 제공한다.As described above, the present invention provides a flat attenuation characteristic of more than 20 dB over a broadband from 70 MHz to 2 GHz for the unwanted electromagnetic wave induced in the power line input to the device, and provides an effect of not generating a series / parallel resonance point. .

Claims (3)

2상 교류전원에 유도되는 불요전자파를 제거하여 부하로 출력하는 필터에 있어서, 입력되는 전원에 유도되어 있는 정전기 전압, 서지(surge)전압 및 연속/불연속 과도전압을 감쇠하여 다음단으로 출력하는 과도전압보호부, 외함에 직접 취부되어 있으며, 상기 과도전압이 감쇠된 전원에 유도되어 있는 70MHz부터 2GHz까지의 불요전자파를 20dB이상 평탄하게 감쇠하여 다음단으로 출력하는 관통형콘덴서부; 트로이달(Troidal)코아 및 상기 트로이달코아로부터 발생하는 병렬공진현상을 상쇄하는 페라이트(Ferrite)코아를 구비하여 상기 불요전자파가 감쇠된 전원을 부하로 출력하고 부하의 입력임피던스를 높혀주는 코아부; 및 상기 구성요소들을 외부 전자파로부타 차폐하고 접지가 되어있는 외함을 포함하는 광대역 EMC필터.A filter that removes unnecessary electromagnetic waves induced in a two-phase AC power source and outputs it to a load, and transients that attenuate electrostatic voltage, surge voltage, and continuous / discontinuous transient voltages induced in the input power source and output them to the next stage A through-type capacitor unit mounted directly to the voltage protection unit and the enclosure and outputting attenuated undesired electromagnetic waves from 70 MHz to 2 GHz that are induced in the power supply in which the transient voltage is attenuated by 20 dB or more to the next stage; A core part having a troroidal core and a ferrite core that cancels the parallel resonance phenomenon generated from the troidal core to output a power attenuated by the undesired electromagnetic wave to a load and to increase an input impedance of the load; And an enclosure that shields the components with external electromagnetic waves and is grounded. 제1항에 있어서, 상기 과도전압보호부는 제 1상전원선과 제 2상전원사이, 제 1상전원선과 외함사이 및 제 2상전원선과 외함사이에 각각 연결되어 있는 3개의 바리스터를 구비함을 특징으로 하는 광대역 EMC필터.2. The transient voltage protection unit of claim 1, wherein the transient voltage protection unit includes three varistors connected between the first phase power line and the second phase power source, between the first phase power line and the enclosure, and between the second phase power line and the enclosure, respectively. Wide band EMC filter. 제1항에 있어서, 상기 관통형콘덴서부는 제 1상전원선과 외함사이 및 제 2상전원과 외함사이에 각각 연결되어 있는 2개의 관통형콘덴서를 구비함을 특징으로 하는 광대역 EMC필터.The broadband EMC filter of claim 1, wherein the through capacitor comprises two through capacitors connected between the first phase power line and the enclosure and between the second phase power source and the enclosure.
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