KR20030012746A

KR20030012746A - 전자파를 성분별로 분석하고 저감시키는 전자파 장해 측정장치

Info

Publication number: KR20030012746A
Application number: KR1020010047168A
Authority: KR
Inventors: 김철수
Original assignee: 주식회사 이엠시스
Priority date: 2001-08-04
Filing date: 2001-08-04
Publication date: 2003-02-12
Also published as: WO2003014749A1; EP1423716A4; EP1423716A1; TWI227783B; KR100484408B1; CN1559009A; DE60137589D1; CN1268935C; EP1423716B1

Abstract

본 발명은, 전원선에서 발생하는 노이즈를 전원선의 한 선인 L1의 노이즈를 측정하는 L1 모드, 전원선의 다른 한 선인 L2의 노이즈를 검출하는 L2 모드, 상기 L1과 상기 L2와 접지간의 노이즈를 검출하는 공통 모드 및 상기 L1과 상기 L2 사이의 노이즈를 검출하는 차동 모드의 4가지 모드별로 분리하여 측정하기 위한 전자파 장해 분석기로서, 상기 4가지 모드 중 사용자가 원하는 모드를 선택하기 위하여 조작하는 선택 스위치부, 다수의 스위치를 포함하여 상기 선택 스위치부의 선택에 따라 상기 4가지 모드 중 어느 하나로 동작하도록 스위치가 조작되는 입력 모드 선택부, 상기 모드 선택부에서 선택된 모드를 사용자가 알아볼 수 있도록 디스플레이해 주는 표시부, 상기 입력 모드 선택부의 출력 중 어느 하나를 선택하기 위한 출력 선택부 및 상기 선택 스위치부의 선택에 따라 상기 입력 모드 선택부와 상기 출력 선택부를 제어하고 상기 표시부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 분석기를 제공한다.

따라서 사용자의 간단한 조작에 따라 필요로 하는 노이즈 성분만을 전자파 측정기에 공급하여 테스트 시료에서 발생하는 노이즈를 각 모드별로 쉽게 분석할 수 있어서 전자파 장해에 대한 대책을 쉽고 빠르게 할 수 있다.

Description

전자파를 성분별로 분석하고 저감시키는 전자파 장해 측정 장치{EMI ANALYZER CAPABLE OF ANALYZING AND REDUCING EACH ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE COMPONENT}

본 발명은 전자파 장해(EMI: ElectroMagnetic Interference)를 감소시키기 위한 전자파 측정 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 한번의 측정으로 각 전원선의 EMI를 측정하거나 두 가지 성분의 EMI 노이즈를 분리해서 측정할 수 있도록 구성된 전자파 장해 분석 장치에 관한 것이다.

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.

장치 또는 전자회로의 설계에 있어서 이러한 문제들은 커다란 이슈로 부각되고 있는데, 전자 장치는 여타 장치로부터 영향을 받지 않고 본래의 기능에 충실해야 하는 한편, 다른 장치에게 영향을 끼쳐서도 안되도록 설계되어야 한다. 전자장치는 이 두 가지 상반되는 역할에 잘 적응해야 하는데, 이것을 전자파 적합성(EMC: ElectroMagnetic Compatibility)이라고 한다.

한편, 노이즈의 원인이 되는 노이즈원은 크게 세 가지로 분류된다. 첫째는, 본원 노이즈원(Intrinsic Noise Source)으로서, 물리적인 시스템 자체의 속성 때문에 발생하는 열 잡음(Thermal Noise) 또는 샷 노이즈(Shot Noise) 등이 있다. 둘째로, 인공(Man-made Noise) 노이즈가 있는데, 모터, 스위치, 디지털 기기, 안테나 등 인간이 만든 장치로부터 발생되는 노이즈를 일컫는다. 세 번째로는, 자연적인 노이즈가 있는데, 낙뢰나 태양 흑점에 의한 노이즈 등이 여기에 속한다. 발생 원인이 무엇이든 노이즈는 전기 및 전자기기에 바람직하지 않은 영향을 끼치는데, 현실적으로 이를 완전하게 제거시키는 것은 불가능하다. 다만, 기기의 본래의 기능에 지장이 없는 정도까지 감소시키는 것이 최선으로 알려져 있다.

한편, 전기 및 전자 기기에서 발생하는 전자파 노이즈를 그 형태별로 분류한다면, 전원선을 통해서 외부로 나가는 전도 노이즈(Conducted Emission 또는 Conducted Noise)와 전자파의 형태로 공중으로 방사되는 방사 노이즈(Radiated Emission 또는 Radiated Noise)가 있다.

노이즈가 있는 환경을 통과하는 도전체는 스스로가 노이즈의 영향을 받게 되는 한편 다른 부분으로 이 노이즈를 전달한다. 또한 전하가 움직이는 곳에서는 언제나 전자파(Electromagnetic Wave)가 발생되는데, 이 전자파가 다른 회로에 영향을 미치는 경우 주요한 노이즈의 원인이 된다.

발생된 노이즈가 어떤 형태로든 전기 및 전자기기에 악영향을 끼치는 것을 전자파 장해라고 하며 각 나라마다 나름대로의 기준을 설정하여 전자파 장해와 관련한 규제를 하고 있고, 국제적으로도 일정한 기준이 마련되어 있다. 이 규제치를 만족하지 못하면 제품을 만들어도 정상적으로 판매하기가 어렵다.

일반적으로 방사 노이즈는 적절한 접지(Grounding)와 차폐(Shielding) 기술을 적용하면 어느 정도 용이하게 저감시키는 것이 가능한 것으로 알려져 있다. 반면, 전도 노이즈는 측정하기가 어려울 뿐만 아니라 뚜렷한 대책을 세우기도 용이하지 않아서 제품 개발에 있어서 가장 많은 시간과 노력을 소비하는 부분이 바로 이 전도 노이즈를 저감하는 것이다.

전도 노이즈는 통상 상용 전원에 연결된 전기 및 전자 기기에서 발생한 노이즈가 전원선을 타고 나가는 노이즈를 의미한다. 전도 노이즈에 대한 적절한 대책을 수립하기 위해서는 전도 노이즈를 정확히 측정하는 것이 선행 조건이다.

전도 노이즈를 측정하기 위한 기존의 방식은, 도 1에서 도시한 바와 같이 접지선을 갖는 전원(10)과 측정 대상 장치(EUT: Equipment Under Test)라고 하는 테스트 시료(11) 사이에 의사 전원 회로망(LISN: Line Impedance Stabilization Network) (12, 13)을 두는 것이다.

의사 전원 회로망은 도 2에 나타낸 임피던스 대 주파수 특성을 갖는 회로를 말한다. 도 3은 9 kHz 내지 30 MHz 사이의 주파수에 대하여 도 2의 임피던스 대 주파수 특성을 갖는 회로를 예시한 도면이다.

이 의사 전원 회로망(12, 13)은 테스트 시료(11)에서 발생하는 전도 노이즈가 전원(10) 측으로 나가지 못하게 하는 역할을 함과 동시에 이 전도 노이즈를 검출하는 역할도 한다.

의사 전원 회로망(12, 13)에서 검출된 전도 노이즈는 통상 전자파 측정기(EMI Receiver)(14)를 이용하여 측정한다. 이 때 검출하고 있지 않는 의사 전원 회로망(12, 13)의 검출 단자에는 등가 종단 임피던스(Equivalent Termination Impedance) Z_T(15)를 연결한다.

위와 같은 방법으로 측정된 각 전원선의 전도 노이즈는 공통 모드(CM: Common Mode) 전류 성분에 의한 공통 모드 노이즈(Common Mode Noise)와 차동 모드(DM: Differential Mode) 전류 성분에 의한 차동 모드 노이즈(Differential Mode Noise)가 합성된 것이다.

이러한 공통 모드 노이즈와 차동 모드 노이즈를 저감시키기 위해 의사 전원 회로망과 테스트 시료사이에 필터가 필요하게 되는데, 이 필터의 일련의 예를 도 4, 도 5 및 도 6에서 보여주고 있다.

도 4는 공통 모드 노이즈를 줄일 수 있는 필터의 일례로서, 여기에 사용되는 코일과 캐패시터를 각각 커먼 초크(Common Choke)와 Y 캐패시터(Y-Capacitor)라고 부른다. 반면에 도 5는 차동 모드 노이즈를 줄일 수 있는 필터 구성인데, 여기에 사용된 코일을 차동 초크(Differential Choke) 또는 노멀 코일(Normal Coil)이라고 하고 캐패시터는 X 캐패시터(X-capacitor)라고 부른다. 도 4와 도 5의 두 필터 구성을 합성한 것이 도 6의 그림이다.

도 7은 도 1에서 보인 기존의 전자파 장해 노이즈 측정 시스템의 구성도 중에서 의사 전원 회로망(12, 13), 필터(16), 테스트 시료(11)의 연결 방법을 나타낸 도면이다.

도 7에서 예시한 바와 같이 도 4, 도 5, 도 6에서 예시한 필터들은 의사 전원 회로망(12, 13)과 테스트 시료(11) 사이에 위치하며 여러 가지 필터들을 다양하게 구현하여 공통 모드 노이즈와 차동 모드 노이즈를 함께 저감할 수 있게 해준다.

상기 도 7에서 예시한 종래의 노이즈 필터 연결 방법은, 상용 전원(10)이 의사 전원 회로망(12, 13)으로 공급되고 테스트 시료(11)가 정상적으로 동작하는 상태에서 발생하는 전자파 노이즈가 필터(16)를 통과하면서 감쇄된 후 의사 전원 회로망(12, 13)에 의해 검출되어 출력단자(L1, L2)를 통해 출력된다. 그 후에 그 출력된 노이즈 신호는 도 1에서 본 전자파 측정기(EMI Receiver)로 보내져 측정된다.

그러나 앞에서도 언급했듯이, 의사 전원 회로망(12, 13)의 검출 단자에서 검출되는 신호는 공통 모드와 차동 모드가 합성된 노이즈 성분을 보여주기 때문에 어느 성분에서 어느 정도의 노이즈가 발생되었는지 구별하기가 불가능하다.

결국, 합성 노이즈 성분을 측정한 결과로는, 제품 설계시 어떤 부품을 어떻게 배치해야 할 지 판단하기란 상당히 어려운 일이다. 이런 이유 때문에, 대부분의 경우에 있어서 전도 노이즈를 줄이기 위해서는 매우 많은 시간과 노력을 들이는 시행착오법을 적용하고 있다.

이와 같이, 앞에서 설명한 종래 기술에 따른 전도 노이즈 측정 방법을 이용하여 그 결과를 토대로 감쇄필터를 설계하려면 테스트 시료(11)에 여러 가지 필터를 구성해보고 전도 노이즈를 측정하는 일련의 작업을 반복적으로 해야 한다.

즉, 상기와 같은 시행착오법에 의하여 많은 작업을 해야 하는 번거로움이 있었다. 또한, 기존의 감쇄 필터를 이용하여 직접 신호를 감쇄시켜 볼 수 있는 디버깅 모듈을 이용하면, 먼저 전체 전원을 끄고 테스트 시료(11)의 케이스를 연 후에, 여러 종류의 필터를 교환하여 장착한 후 다시 케이스를 닫고 전원을 켠 후에 신호를 감쇄해 볼 수 있다.

그러나 신호를 감쇄시켜 본 후에 원하는 결과가 나오지 않은 경우에는 다시앞서 설명한 일련의 과정을 반복하여 다른 필터로 바꿔서 장착한 후에 다시 신호를 감쇄해 보는 작업을 반복하게 되어 시간이 많이 걸리게 되는 문제점이 있었다.

이렇게 공통 모드 노이즈와 차동 모드 노이즈가 합성된 전도 노이즈를 보고 감쇄필터를 설계하는 방법은 많은 시간을 필요로 하기 때문에 제품 개발에 있어서 개발 기간과 개발비용이 증가할 수밖에 없다. 뿐만 아니라, 제품개발 계획을 수립하기도 어렵고, 수립하더라도 장시간의 시간 지연에 따라 경쟁 업체와의 제품 출시 경쟁에서 뒤쳐질 수도 있다.

따라서 본 발명은, 의사 전원 회로망을 통해서 검출되는 전도 노이즈의 두 성분인 공통 모드와 차동 모드 노이즈를 분리하여 측정하여 측정하는 전자파 장해 분석기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 전원선을 통해 전도되는 노이즈를 모드별로 측정하여 이를 감쇄 필터 설계에 이용하여 기존의 방식보다 쉽고 빠르게 전자파 장해 문제를 해결할 수 있는 전자파를 성분별로 측정하고 저감시키는 전원선 노이즈 측정 및 대책 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 본 발명의 목적에 따라, 전원선에서 발생하는 노이즈를 전원선의 한 선인 L1의 노이즈를 측정하는 L1 모드, 전원선의 다른 한 선인 L2의 노이즈를 검출하는 L2 모드, 상기 L1과 상기 L2와 접지간의 노이즈를 검출하는 공통 모드 및 상기 L1과 상기 L2 사이의 노이즈를 검출하는 차동 모드의 4가지 모드별로 분리하여 측정하기 위한 전자파 장해 분석기로서, 상기 4가지 모드 중 사용자가 원하는 모드를선택하기 위하여 조작하는 선택 스위치부, 다수의 스위치를 포함하여 상기 선택 스위치부의 선택에 따라 상기 4가지 모드 중 어느 하나로 동작하도록 스위치가 조작되는 입력 모드 선택부, 상기 모드 선택부에서 선택된 모드를 사용자가 알아볼 수 있도록 디스플레이해 주는 표시부, 상기 입력 모드 선택부의 출력 중 어느 하나를 선택하기 위한 출력 선택부 및 상기 선택 스위치부의 선택에 따라 상기 입력 모드 선택부와 상기 출력 선택부를 제어하고 상기 표시부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 분석기를 제공한다.

한편, 본 발명은, 전기전자기기인 테스트 시료로부터 발생되어 전원선으로 전도되는 전도 노이즈를 측정하여 적절한 노이즈 대책을 수립하기 위한 전원선 노이즈 측정 및 대책 시스템으로서, 상기 전원선의 각 라인에 연결되어 상기 전도 노이즈가 전원 측으로 전달되지 못하게 하는 함과 동시에 상기 전도 노이즈를 검출하는 기능을 하는 의사 전원 회로망, 상기 의사 전원 회로망에 연결되어 노이즈의 측정 대상이 되는 상기 테스트 시료, 상기 의사 전원 회로망에 연결되어 상기 의사 전원 회로망에서 검출된 신호를 모드 별로 측정하기 위한 전자파 장해 분석기 및 상기 전자파 장해 분석기에 연결되어 상기 전자파 장해 분석기에서 출력된 신호를 분석하는 전자파 측정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원선 노이즈 측정 및 대책 시스템을 제공한다.

도 1은 종래 기술에 따른 전도 노이즈 측정 시스템의 개략도,

도 2는 통상적인 의사 전원 회로망의 임피던스 대 주파수 특성을 나타낸 도면,

도 3은 도 2의 특성을 나타내기 위한 의사전원 회로망의 예시 회로도,

도 4는 공통 모드 노이즈를 저감하기 위한 필터 구성의 일례를 도시한 도면,

도 5는 차동 모드 노이즈를 저감하기 위한 필터 구성의 일례를 도시한 도면,

도 6은 도 4와 도 5의 회로를 결합하여 노이즈를 저감하기 위한 합성 필터 구성의 일례를 도시한 도면,

도 7은 의사 전원 회로망과 테스트 시료 사이에 도 4, 도 5, 도 6 과 같은 필터를 넣은 구성도,

도 8은 본 발명에 따른 전자파 장해 노이즈 측정 시스템의 구성도,

도 9는 본 발명의 따른 전자파 장해 분석기의 외부 구성도,

도 10은 본 발명에 따른 전자파 장해 분석기의 내부 구성도,

도 11은 도 10의 전자파 장해 분석기의 L1 측정 모드의 동작시 각 스위치의연결 상태를 나타내는 동작 설명도,

도 12는 도 10의 전자파 장해 분석기의 L2 측정 모드의 동작시 각 스위치의 연결 상태를 나타내는 동작 설명도,

도 13은 도 10의 전자파 장해 분석기의 공통 및 차동 측정 모드의 동작시 각 스위치의 연결 상태를 나타내는 동작 설명도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 상용전원11: 테스트 시료

12, 13: 의사전원회로망(LISN)14: 전자파 측정기

15: 종단 임피던스16:필터

20: EMI분석기

21: 본체22: 디버깅 모듈

23: 입력 선택부24: 표시부

25: 선택 스위치부26: 디버깅 모듈 연결부

27: 전원스위치30: 모드 선택부

31: 제어부32: 전원부

33: 입력 선택부34: 출력 선택부

36: CM/DM 분리 모듈40: 라인 트랜스포머

42: 선택 스위치 박스44: 선택 트랜스포머

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술사상에 따른 다양한 실시예를 상세히 설명하고자 한다. 동일한 개체에는 동일한 참조 부호를 사용하도록 한다.

도 8은 본 발명에 따른 제 1 실시예로서, 이는 테스트 시료(11)로부터 발생되는 노이즈를 두 개의 의사 전원 회로망(12, 13)을 통해서 검출하여 그 검출된 신호를 본 발명에 따른 전자파 장해 분석기의 입력으로 수신한다.

입력 신호를 수신한 전자파 장해 분석기는 원하는 모드의 노이즈 신호를 선택하여 그 선택된 신호를 전자파 측정기(EMI Receiver)(14)로 보내어 그 노이즈를 측정한다.

상기에서 언급한 의사 전원 회로망(12, 13)으로부터 검출된 신호를 받아 전자파 측정기(14)로 원하는 선택된 모드의 노이즈 신호를 보내주는 매개체 역할을 하는 것이 바로 전자파 장해 분석기(20)이다.

이 전자파 장해 분석기(20)는 크게 두 가지 모드로 분리되어 동작한다.

첫째는 두 개의 의사 전원 회로망(12, 13)을 통해서 검출되는 신호를 받아서 각 신호(L1, L2)를 각각 바이패스시켜 출력하는 모드이다. 즉, 사용자의 선택에 따라서 L1의 신호를 검출하는 모드와 L2의 신호를 검출하는 모드로 분리되도록 구성된다.

둘째로 입력신호를 공통 모드와 차동 모드로 분리하여 출력하는 모드를 가진다. 이 모드는 분리된 공통 모드 노이즈를 검출하는 모드와 분리된 차동 모드 노이즈를 검출하는 모드로 다시 구분된다.

도 9는 본 발명의 도 8에서 도시한 전자파 장해 분석기(20)의 외부 구성도를 도시한 것으로서, 이 전자파 장해 분석기(20)는 크게 본체(21)와 디버깅 모듈(22)로 구성된다.

본체(21)의 전면에는, 의사 전원 회로망(12, 13)에서 검출되어 들어오는 신호(L1, L2)와 상기 전자파 장해 분석기의 출력 신호의 연결부인 입력 선택부(23)와, 어떤 모드를 선택하였는지 그 선택 모드를 눈으로 확인할 수 있도록 표시해 주는 표시부(24)와, 측정하려는 모드를 선택할 수 있는 선택 스위치부(25)와, 본체(21)와 디버깅 모듈(22)을 연결하기 위한 디버깅 모듈 연결부(26)와, 전원 스위치(27) 등이 설치되어 있다. 이들 각 부분들은 사용자의 사용상 편의를 위해서 도면상에 표시된 위치가 아닌 본체(21)의 다른 부분에 장착될 수도 있다.

한편, 본체와 분리된 디버깅 모듈(22)은 테스트 시료(11)가 동작하는 중에 미리 제작된 표준 필터를 이용하여 의사 전원 회로망(12, 13)을 통해서 검출되는 신호(L1, L2)를 즉시 감쇄시켜 볼 수 있도록 해주는 역할을 한다.

이 디버깅 모듈(22)은 앞서 설명한 기존의 디버깅의 문제점을 해결하고자, 전원을 끄지 않은 상태에서 디버깅 모듈(22)의 케이스를 열지 않고서도 직접 필터를 장착하여 즉시 신호를 감쇄시켜 볼 수 있다.

또한 신호를 감쇄시켜본 후 원하는 결과가 나오지 않았을 때에는 앞서 말한 일련의 동작을 반복할 필요 없이 필터만 바꿔서 장착한 후에 다시 신호를 감쇄해 보는 작업을 하면 되므로 테스트를 위하여 전원을 꺼야 하거나 케이스를 열어야 하는 등의 불필요한 동작을 없애 그 만큼 시간을 현저히 단축시킬 수 있다.

이러한 디버깅 모듈(22)은 사용자가 직접 표준 필터를 선택하여 디버깅 모듈(22)에 결합시킬 수 있도록 구성된 수동형으로 구성할 수도 있고, 필터의 선택을 자동으로 해주는 자동형으로 구성할 수도 있어, 사용자의 편의에 따라 원하는것을 선택할 수 있다.

도 10은 도 9에 도시된 본체(21)의 내부 구성도이다. 사용자가 원하는 모드를 선택하기 위해서 조작하는 선택 스위치부(25)와, 의사 전원 회로망(12, 13)을 통해서 검출되는 두 신호(L1, L2)를 수신하여 L1의 신호를 검출하는 L1 모드, L2의 신호를 검출하는 L2 모드, 공통 모드, 차동 모드 등 4가지 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 조작되는 모드 선택부(30)와, 선택된 모드를 표시해 주는 표시부(24)와, 본체(21)에 필요한 전원을 공급해 주는 전원부(32)와, 입력 신호를 선택할 수 있도록 해 주는 입력 선택부(33)와, 출력 신호의 모드를 선택하도록 하는 출력 선택부(34)와, 이상의 각 부분들의 동작을 전체적으로 제어하는 제어부(31)로 구성되어 있다.

이 구성에서 입력단(L1, L2)과 연계하여 사용할 수 있는 디버깅 모듈 연결부(26)는 디버깅 모듈을 사용하지 않는 경우에는 본체(21)와 분리 또는 제거해도 무방하다.

상기 전자파 장해 분석기(20)의 각 모드별 동작을 도 11 내지 도 13을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첫째, 전원선의 한 선인 L1의 신호를 측정하는 경우이다. 이 경우의 본체 내부의 각 스위치의 연결 방식과 동작 개념은 도 11에 제시되어 있다. 먼저 선택 스위치부(25)에서 사용자가 의사 전원 회로망(12, 13)으로부터 받은 검출신호 L1 신호를 선택하면 제어부(31)는 표시부(24)에 L1 신호가 선택되었다고 표시하게 하고, 동시에 제어부(31)는 L1 신호를 입력 선택부(33)에 입력시킨다.

이 제어 신호가 입력 선택부(33)에 있는 S1 스위치를 a, b 중에서 a 위치로 연결되도록 하고, S2 스위치를 a, b 중에서 a 위치로 연결되도록 하며 모드 선택부(30)의 S3 스위치를 a, b 중에서 a 위치로 연결되도록 한다.

이렇게 하면 L1 신호는 출력 선택부(34)로 입력되고, 출력 선택부(34)의 S7 스위치가 a 위치로 연결되도록 하면 이 출력 신호는 전자파 측정기(14)나 EMI 리시버 등에 입력되어 측정된다.

한편, 제어부(31)는 L2 신호를 입력 선택부(33)에 입력시키되, 입력 선택부(33)에 있는 S4 스위치를 a, b 중에서 a 위치로 연결되도록 하고, S5 스위치를 a, b 중에서 a 위치로 연결되도록 하며, 모드 선택부(30)의 S6 스위치를 a, b 중에서 b 위치로 연결되도록 하여 종단 임피던스저항(R2)에 연결시킨다. 이렇게 함으로써 전자파 측정기(14)나 EMI 리시버 등은 L1 신호, 즉 입력 전원 두 선 중 한 선, 즉, L1만의 전체 EMI 노이즈를 측정하게 된다.

둘째로, 전원선의 다른 한 선인 L2의 신호를 측정하는 경우이다. 이 경우의 본체 내부의 각 스위치의 연결 방식과 동작 개념은 도 12에 제시되어 있다. 먼저 선택 입력부(33)에서 사용자가 의사 전원 회로망(12, 13)으로부터 받은 검출신호 중 L2 신호를 선택하면 제어부(31)는 표시부(24)에 L2 신호가 선택되었다고 표시하게 하고, 동시에 제어부(31)는 L2 신호를 입력 선택부(33)에 입력시킨다.

상기 제어 신호는 입력 선택부(33)에 있는 S4 스위치를 a 위치로 연결되도록 하고, S5 스위치를 a 위치로 연결되도록 하며 모드 선택부(30)의 S6 스위치를 a 위치로 연결되도록 한다.

이렇게 함으로써 이 L2 신호는 출력 선택부(34)로 입력되고 상기 출력 선택부의 S7 스위치가 a 위치로 연결되도록 하면 출력신호는 전자파 측정기(14)나 EMI 리시버 등에 입력되어 측정된다.

한편, 제어부(31)는 L1 신호를 입력 선택부(33)에 입력시켜 입력 선택부(33)에 있는 S1 스위치를 a 위치로 연결되도록 하고, S2 스위치를 a 위치로 연결되도록 하는 한편, 모드 선택부(30)의 S3 스위치를 b 위치로 연결되도록 하여 종단 임피던스저항(R1)에 연결되도록 한다.

이렇게 함으로써 전자파 측정기나(14) EMI 리시버 등은 L2 신호, 즉 입력 전원 한 선의 전체 EMI 노이즈를 측정할 수 있게 된다.

세 번째로, 전원선의 공통 모드 노이즈를 측정하는 방법 및 동작을 설명한다. 이 경우의 본체 내부의 각 스위치의 연결 방식과 동작 개념은 도 13에 제시되어 있다. 사용자가 선택 스위치부(25)에서 공통 모드(CM)를 선택하면 제어부(31)는 표시부(24)에 공통 모드(CM)가 선택되었다고 표시하게 한다.

이때 제어부(31)는 L1과 L2 신호 모두를 입력 선택부(33)에 입력시키고 모드선택부(30)의 CM/DM(Common Mode/Differential Mode) 분리 모듈(36)이 CM 모드로 동작하도록 한다.

이어서 입력 선택부(33)에 있는 S1 및 S4 스위치를 a 위치로 연결되도록 하고 S2 및 S5 스위치를 b 위치로 연결되도록 한다. 이렇게 함으로써 L1과 L2 신호 모두가 모드 선택부(30)의 CM/DM 분리 모듈(36)에 입력되도록 한다. 또한 제어부(31)는 CM/DM 분리 모듈(36)이 CM 모드가 선택되도록 신호를 인가한다.

모드 선택부(30)의 CM/DM 분리 모듈(36)은 L1 신호와 L2 신호를 입력으로 해서 두 신호 중 각 선과 접지 사이의 노이즈만을 선택하여 출력하게 된다.

이 출력된 노이즈 성분은 공통 모드(CM) 노이즈 성분이 된다. 이 신호를 출력 선택부(34)에 입력하고 제어 신호가 출력 선택부(34)에 있는 S7 스위치를 b 위치로 연결되도록 하면 그 출력 신호, 즉, 공통 모드 노이즈는 전자파 측정기(14)나 EMI 리시버 등에 입력되어 측정된다.

이렇게 함으로써 전자파 측정기(14)나 EMI 리시버는 입력 전원의 각 선과 접지 사이의 노이즈인 공통 모드(CM) 신호를 측정하게 되는 것이다.

네 번째로, 역시 도 13을 참조하여 전원선의 차동 모드 노이즈를 측정하는 방법 및 동작을 설명한다. 사용자가 선택 스위치부(25)에서 차동 모드(DM)를 선택하면 제어부(31)는 표시부(24)에 차동 모드(DM)가 선택되었다고 표시하게 한다.

이때 제어부(31)는 L1 신호와 L2 신호를 모두 입력 선택부(33)에 입력시키고 모드 선택부(30)의 CM/DM 분리 모듈(36)이 DM 모드로 동작하도록 한다.

L1과 L2 신호는 입력 선택부(33)에 있는 S1 및 S4 스위치를 a 위치로 연결되도록 하고 S2 및 S5 스위치를 b 위치로 연결되도록 하여 L1과 L2 신호를 모드 선택부(30)의 CM/DM 분리 모듈(36)에 입력시킨다. 또한 제어부(31)는 CM/DM 분리 모듈(36)이 DM 모드가 선택되도록 신호를 인가한다.

이때 모드 선택부(30)의 CM/DM 분리 모듈(36)은 L1 신호와 L2 신호를 입력으로 해서 두 신호 중 두 선 사이의 노이즈만을 선택하여 출력한다. 이 출력된 노이즈 성분은 차동 모드 (DM)노이즈 성분이 된다.

이 신호를 출력 선택부(34)에 입력하고 제어 신호가 출력 선택부(34)에 있는 S7 스위치를 a, b 중에서 b 위치로 연결되도록 하여 그 출력 신호가 전자파 측정기(14)나 EMI 리시버 등에 입력되어 측정된다.

이렇게 함으로써 전자파 측정기(14)나 EMI 리시버는 입력 전원의 두 선 사이의 노이즈인 차동 모드(DM) 신호를 측정하게 된다.

공통 모드 신호의 측정과 차동 모드 신호의 측정을 좀더 명확하게 구분하기 위하여 도 14를 참조한다.

도 14는 CM/DM 분리 모듈(36)의 내부 구성을 상세히 도시한 것으로서, 입력 선택부를 통해서 수신한 L1 및 L2 신호를 입력으로 받는다. L1으로부터 연장된 선은 라인 트랜스포머(40)의 한 단자에 연결되어 있고, 라인 트랜스포머(40)의 다른 단자는 출력 선택부(34) 내의 스위치 S7의 단자 b에 연결되어 있다. 한편, L2로부터 연장된 선은 모드 선택 스위치 박스(42)의 스위치 S2에 연결되어 있다. 모드 선택 스위치 박스(42)의 스위치 S1의 한 단자는 접지에 연결되어 있다. 스위치 S1의 단자 a 및 스위치 S2의 단자 b는 결합되어 선택 트랜스포머(44)의 한 단자에 접속되고, 스위치 S1의 단자 b 및 스위치 S2의 단자 a는 결합되어 선택 트랜스포머(44)의 다른 단자에 연결되어 있다. 각각의 트랜스포머(40, 44)의 극성은 도면에 점으로 도시되어 있다.

CM/DM 분리 모듈(36)의 동작을 설명하기 위하여 도 14 및 도 15를 동시에 참조하면, 모드 선택 스위치 박스(42)의 스위치 S1 및 S2가 모두 단자 a의 위치에 연결되면 도 15의 (a)에 도시한 바와 같이 공통 모드가 설정된다. 한편, 모드 선택스위치 박스(42)의 스위치 S1 및 S2가 모두 단자 b의 위치에 연결되면 도 15의 (b)에 도시한 바와 같이 차동 모드가 설정된다.

한편, 테스트 시료(11)가 동작하는 중에 적절한 필터를 구성하여 의사 전원 회로망(12, 13)으로부터 검출되는 신호를 즉시 감쇄시켜 볼 수 있도록 해주는 디버깅 모듈(22)에 대한 설명에 대하여 설명하겠다.

앞에서 설명한 4가지 모드별 측정 방법에 있어서, 사용자가 선택 스위치부(25)에서 디버깅 모듈(22)을 선택하게 되면 제어부(31)는 표시부(24)에 외부 디버깅 모듈(22)이 선택되었다고 표시하도록 한다.

이때 L1 신호 및 L2 신호는 도 11 내지 도 13에서 볼 수 있는 바와 같이 디버깅 모듈(22)로 수신되게 된다. 디버깅 모듈(22)은 인덕터(L)와 캐패시터(C)로 구성할 수 있으며, 구성된 L과 C의 값에 의해 L1 신호 및 L2 신호의 측정 및 공통 모드와 차동 모드에서의 감쇄된 값이 전자파 측정기(14)나 EMI 리시버 등에 입력되어 측정된다.

따라서 테스트 시료(11)에서 발생하는 노이즈를 감쇄시킬 수 있는 필터 회로를 예측할 수 있다. 다시 말해, 공통 모드와 차동 모드의 파형에서 설정한 한계치를 초과하는 파형 부분의 주파수대를 파악하여, 공통 모드에서는 L값을 먼저 추정하고 차동 모드에서는 C값을 먼저 추정한 후 나머지 소자의 값들을 계산해 내는 방식으로 필터 회로를 예측한다.

앞에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 전원선 각 라인의 EMI를 측정하거나 두 가지 성분의 EMI 노이즈를 분리해서 측정할 수 있는 전자파 측정 장치에 관한 것으로서, 사용자의 간단한 조작에 따라 필요로 하는 노이즈 성분만을 전자파 측정기(14)에 공급함으로써, 테스트 시료(11)에서 발생하는 노이즈를 각 모드별로 쉽게 분석할 수 있다. 따라서 전자파 장해에 대한 대책을 쉽고 빠르게 할 수 있다.

또한 본체의 외부에 디버깅 모듈을 구성하고 이를 이용하면 전원을 켠 상태에서 표준필터를 이용하여 직접 신호를 감쇄시켜 볼 수 있으며 원하는 필터 구성을 쉽고 빠르게 결정할 수 있다. 따라서 많은 시행착오를 겪지 않고도 노이즈 필터 회로에 적용되는 대체 부품을 빠르고 정확하게 설정할 수 있다. 따라서, 노이즈 필터 회로 설계에 소요되는 시간을 현저히 감소시킬 수 있으므로 작업성 향상의 효과를 얻을 수 있어 제품 시장에서 빠르게 대처할 수 있다.

그러므로, 전기전자 기기의 개발 계획을 수립하는데 있어서 큰 효과를 얻을 수 있고, 이는 곧 제품 개발 기간의 단축과 개발비의 절감을 의미한다.

Claims

전원선에서 발생하는 노이즈를 전원선의 한 선인 L1의 노이즈를 측정하는 L1 모드, 전원선의 다른 한 선인 L2의 노이즈를 검출하는 L2 모드, 상기 L1과 상기 L2와 접지간의 노이즈를 검출하는 공통 모드 및 상기 L1과 상기 L2 사이의 노이즈를 검출하는 차동 모드의 4가지 모드별로 분리하여 측정하기 위한 전자파 장해 분석기로서,

상기 4가지 모드 중 사용자가 원하는 모드를 선택하기 위하여 조작하는 선택 스위치부,

다수의 스위치를 포함하여 상기 선택 스위치부의 선택에 따라 상기 4가지 모드 중 어느 하나로 동작하도록 스위치가 조작되는 입력 모드 선택부,

상기 모드 선택부에서 선택된 모드를 사용자가 알아볼 수 있도록 디스플레이해 주는 표시부,

상기 입력 모드 선택부의 출력 중 어느 하나를 선택하기 위한 출력 선택부 및

상기 선택 스위치부의 선택에 따라 상기 입력 모드 선택부와 상기 출력 선택부를 제어하고 상기 표시부를 제어하는 제어부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 분석기.
제1항에 있어서,

상기 입력 모드 선택부는,

상기 L1과 L2를 각각 선택할 지 여부를 결정하는 다수의 스위치를 구비한 입력 선택부 및

상기 입력 선택부의 선택 결과를 받아 상기 4가지 모드 중 어느 하나를 결정하는 모드 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 분석기.
제 2항에 있어서,

상기 모드 선택부는,

상기 L1과 연결되어 상기 입력 선택부에서 출력된 신호를 상기 출력 선택부로 연결시킬 지 접지와 연결된 종단 임피던스에 연결시킬 지 결정하는 제 1 스위치,

상기 L2와 연결되어 상기 입력 선택부에서 출력된 신호를 상기 출력 선택부로 연결시킬 지 접지와 연결된 종단 임피던스에 연결시킬 지 결정하는 제 2 스위치 및

상기 각기 L1 및 L2와 연결되어 상기 입력 선택부에서 출력된 신호를 각기 입력받아 공통 모드로 결정할 지 차동 모드로 결정할 지를 선택하는 CM/DM(Common Mode/Differential Mode) 분리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 분석기.
제 3항에 있어서,

상기 CM/DM 분리 모듈은,

상기 L1을 입력으로 하고 상기 출력 선택부에 연결되는 출력을 갖는 라인 트랜스포머,

상기 L1을 입력으로 하여 상기 공통 모드와 상기 차동 모드를 결정하는 스위치를 구비한 모드 선택 스위치 박스,

상기 라인 트랜스포머와 코어를 공유하며 상기 모드 선택 스위치 박스의 출력을 두 입력 단자로 갖는 선택 트랜스포머를 구비하되,

상기 모드 선택 스위치 박스의 스위치 선택에 따라 상기 선택 트랜스포머의 극성을 선택함으로써 상기 공통 모드와 상기 차동 모드를 각기 선택하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 분석기.
제 4항에 있어서,

상기 종단 임피던스는 저항으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자파 장해 분석기.
제 5항에 있어서,

상기 전자파 장해 분석기는,

상기 선택 스위치부, 상기 입력 선택부, 상기 모드 선택부, 상기 표시부, 상기 출력 선택부 및 상기 제어부에 각기 전원을 공급하는 전원부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 분석기.
제 6항에 있어서,

상기 출력 선택부에는 전자파 측정기(EMI receiver)가 연결되어 상기 출력 선택부에서 출력되어 나오는 신호를 분석하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 분석기.
제 7항에 있어서,

상기 전자파 장해 분석기는,

표준 필터를 포함하며 상기 테스트 시료가 동작하는 중에 상기 표준 필터를 이용하여 상기 L1과 L2의 신호를 감쇄시켜 노이즈 대책을 수립하기 위한 디버깅 모듈을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 분석기.
전기전자 기기인 테스트 시료로부터 발생되어 전원선으로 전도되는 전도 노이즈를 측정하여 적절한 노이즈 대책을 수립하기 위한 전원선 노이즈 측정 및 대책 시스템으로서,

상기 전원선의 각 라인에 연결되어 상기 전도 노이즈가 전원 측으로 전달되지 못하게 하는 함과 동시에 상기 전도 노이즈를 검출하는 기능을 하는 의사 전원 회로망,

상기 의사 전원 회로망에 연결되어 노이즈의 측정 대상이 되는 상기 테스트 시료,

상기 의사 전원 회로망에 연결되어 상기 의사 전원 회로망에서 검출된 신호를 모드 별로 측정하기 위한 전자파 장해 분석기 및

상기 전자파 장해 분석기에 연결되어 상기 전자파 장해 분석기에서 출력된 신호를 분석하는 전자파 측정기(EMI Receiver)

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원선 노이즈 측정 및 대책 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 모드는,

상기 전원선의 한 선인 L1의 노이즈를 측정하는 L1 모드, 상기 전원선의 다른 한 선인 L2의 노이즈를 검출하는 L2 모드, 상기 L1과 접지간 및 상기 L2와 접지간의 노이즈를 검출하는 공통 모드 및 상기 L1과 상기 L2 사이의 노이즈를 검출하는 차동 모드의 4가지 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원선 노이즈 측정 및 대책 시스템.
제 10항에 있어서,

상기 전자파 장해 분석기는,

상기 전도 노이즈를 각 모드별로 분리하여 측정하는 전자파 장해 분석기와

표준 필터를 포함하며 상기 테스트 시료가 동작하는 중에 상기 표준 필터를 이용하여 상기 의사 전원 회로망을 통해서 검출되는 신호를 감쇄시켜 노이즈 대책을 수립하기 위한 디버깅 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원선 노이즈 측정 및 대책 시스템.
제 11항에 있어서,

상기 전자파 장해 분석기는,

상기 4가지 모드 중 사용자가 원하는 모드를 선택하기 위하여 조작하는 선택 스위치부,

다수의 스위치를 포함하여 상기 선택 스위치부의 선택에 따라 상기 4가지 모드 중 어느 하나로 동작하도록 스위치가 조작되는 입력 모드 선택부,

상기 모드 선택부에서 선택된 모드를 사용자가 알아볼 수 있도록 디스플레이해 주는 표시부,

상기 입력 모드 선택부의 출력 중 어느 하나를 선택하기 위한 출력 선택부 및

상기 선택 스위치부의 선택에 따라 상기 입력 모드 선택부와 상기 출력 선택부를 제어하고 상기 표시부를 제어하는 제어부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원선 노이즈 측정 및 대책 시스템.
제12항에 있어서,

상기 입력 모드 선택부는,

상기 L1과 L2를 각각 선택할 지 여부를 결정하는 다수의 스위치를 구비한 입력 선택부 및

상기 입력 선택부의 선택 결과를 받아 상기 4가지 모드 중 어느 하나를 결정하는 모드 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 분석기.
제 13항에 있어서,

상기 모드 선택부는,

상기 L1과 연결되어 상기 입력 선택부에서 출력된 신호를 상기 출력 선택부로 연결시킬 지 접지와 연결된 종단 임피던스에 연결시킬 지 결정하는 제 1 스위치,

상기 L2와 연결되어 상기 입력 선택부에서 출력된 신호를 상기 출력 선택부로 연결시킬 지 접지와 연결된 종단 임피던스에 연결시킬 지 결정하는 제 2 스위치 및

상기 각기 L1 및 L2와 연결되어 상기 입력 선택부에서 출력된 신호를 각기 입력받아 공통 모드로 결정할 지 차동 모드로 결정할 지를 선택하는 CM/DM(Common Mode/Differential Mode) 분리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 분석기.
제 14항에 있어서,

상기 CM/DM 분리 모듈은,

상기 L1을 입력으로 하고 상기 출력 선택부에 연결되는 출력을 갖는 라인 트랜스포머,

상기 L1을 입력으로 하여 상기 공통 모드와 상기 차동 모드를 결정하는 스위치를 구비한 모드 선택 스위치 박스,

상기 라인 트랜스포머와 코어를 공유하며 상기 모드 선택 스위치 박스의 출력을 두 입력 단자로 갖는 선택 트랜스포머를 구비하되,

상기 모드 선택 스위치 박스의 스위치 선택에 따라 상기 선택 트랜스포머의 극성을 선택함으로써 상기 공통 모드와 상기 차동 모드를 각기 선택하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 분석기.