KR20160046416A - 노이즈 보상 회로 - Google Patents

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KR20160046416A
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한승현
이우영
김종필
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량 탑재형 충전 장치(OBC)의 역률 보상(PFC) 회로에 적용될 수 있는 노이즈 보상 회로에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터를 포함하는 PFC 회로에 적용 가능한 노이즈 보상 회로는, 상기 PFC 회로의 제1 입력 단자에 접속된 상기 인덕터와 유도 결합되고 일단이 상기 PFC 회로의 제2 입력 단자에 접속된 보상 인덕터, 및 상기 보상 인덕터와 직렬로 접속되고 일단이 그라운드에 접속된 보상 커패시터를 포함할 수 있다.

Description

노이즈 보상 회로{NOISE COMPENSATION CIRCUIT}
본 발명은 차량 탑재형 충전 장치(OBC)의 역률 보상(PFC) 회로에 적용될 수 있는 노이즈 보상 회로에 관한 것이다.
UN 기후 변화 협약 및 최근 발효된 교토 의정서는 대한민국을 비롯한 세계 각국에 대하여 온실가스를 의무적으로 감축하도록 강제하고 있다. 이에 따라서, 대한민국 정부는 정책적으로 온실가스를 감축하기 위한 다양한 대책을 강구하고 있다. 특히, 정부는 온실가스 배출의 가장 큰 원인 중 하나인 자동차에 대하여 각종 규제를 부과하고 있는데, 자동차 산업계에서는 이에 대응하여 전기 자동차(Electric Vehicle; EV), 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle; HEV), 플러그인 하이브리드 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle; PHEV) 등 친환경 자동차의 개발에 박차를 가하고 있다.
친환경 자동차는 2차 전지인 고전압 배터리에 축적된 에너지를 전력변환장치를 통해 모터를 구동하는 전기 에너지로 변환하고, 모터는 상기 전기 에너지를 동력 에너지로 변환한다. 이러한 전기 에너지를 배터리에 충전하는 방식으로는, 내연기관으로부터 동력 에너지의 전부 또는 일부를 전달받아 발전기를 이용해 충전하는 방식과 외부로부터 직접 전기 에너지를 도입하는 방식이 있다.
상기 외부로부터 직접 전기 에너지를 도입하는 방식은, 다시 직류 고전압의 전력(약 50kW 이상)을 배터리에 직접 인가하여 충전하는 급속 충전 방식과, 상용 교류 전압을 가진 교류 전력(약 3~6kW)을 인가하는 완속 충전 방식으로 나뉜다.
급속 충전 방식은 별도로 고가의 비교적 큰 급속 충전 설비 구축이 필요하다. 그러나, 완속 충전 방식은 일반 가정에서의 상용 교류 전력을 이용하기 때문에 친환경 자동차의 전기 에너지 충전에 있어서 사용성이 용이하고 비교적 설비 투자비가 저렴하다. 상기와 같은 이점을 가지는 완속 충전 방식은, 상용 교류 전압 AC 100~240V를 친환경 자동차에 탑재되는 배터리의 전압인 DC 240V로 변환하는 과정을 가진다.
다만, 상기 전압 변환 과정을 수행하는 완속 충전기에서 발생한 전자파 노이즈는 상기 상용 교류 전원으로 유입될 수 있고, 노이즈가 전원으로 유입되면 주변 전자 장비의 오동작 및 전원 계통 품질 저하를 발생시킬 수 있다.
따라서, 친환경 자동차 관련 고전압 부품 및 탑재형 충전 장치(OBC)에 관한 전자파에 관련된 규격은 CISPR25 4th(전장품), CISPR12(완성차), IEC-61851-21(OBC), ECE R10.05 에서 제안되어 개정 중에 있으며, ECE R10.05에서는 완속 충전기의 충전 모드에서 상용 교류 전원으로의 전자파 노이즈 전도 방출을 규제하는 법규가 제정되어 있다.
상기 완속 충전기가 탑재된 전기 자동차 및 플러그인 하이브리드 자동차의 수요 증가에 따라 전세계적으로 충전모드에 관련한 전자파 규제 항목이 국가별 규제 항목으로 제정되는 추세에 있다. 따라서, 상당수의 완성차 업체에서는 이러한 규제를 만족하기 위해 많은 노력을 들여 전자파 성능이 확보된 완속 충전기를 개발하기 위해 총력을 기울이고 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 탑재형 충전 장치(OBC)의 역률 보상 회로인 PFC 회로에 포함된 스위칭 소자에 의해 발생한 노이즈를 상쇄할 수 있는 노이즈 보상 회로를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터를 포함하는 PFC 회로에 적용 가능한 노이즈 보상 회로는, 상기 PFC 회로의 제1 입력 단자에 접속된 상기 인덕터와 유도 결합되고 일단이 상기 PFC 회로의 제2 입력 단자에 접속된 보상 인덕터, 및 상기 보상 인덕터와 직렬로 접속되고 일단이 그라운드에 접속된 보상 커패시터를 포함할 수 있다.
이때, 제1 입력 단자에 접속된 상기 인덕터와 상기 보상 인덕터는 극성이 반대이고, 상기 보상 인덕터의 인덕턴스는 제1 입력 단자에 접속된 상기 인덕터의 인덕턴스와 대응할 수 있다.
또한, 상기 PFC 회로는 스위칭 소자를 포함할 수 있고, 상기 보상 커패시터의 커패시턴스는 상기 스위칭 소자와 상기 그라운드 간에 생성되는 기생 커패시턴스에 대응될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 노이즈 보상 회로에 의하면, 상용 교류 전원을 비롯하여, 탑재형 충전 장치(OBC)의 각종 내부 소자 및 외부 장치로 노이즈가 전파되는 것을 현저히 줄일 수 있다. 이것에 의하여 전도성 노이즈 방지를 위한 공통 모드(Common mode) EMI 필터를 소형화하거나, 적어도 상기 공통 모드 EMI 필터에 포함된 공통 모드 커패시터의 커패시턴스를 대폭 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용될 수 있는 탑재형 충전 장치(OBC)를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예가 적용될 수 있는 PFC 회로의 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예가 적용될 수 있는 PFC 회로에서 발생한 공통 모드 노이즈 전달 경로를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 보상 회로 및 PFC 회로의 구성을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 보상 회로가 적용된 PFC 회로에서의 공통 모드 노이즈 차단을 나타낸다.
도 6은 전도성 노이즈를 측정하기 위한 회로 구성을 나타낸 블록도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 보상 회로를 PFC 회로에 적용하기 전후의 전압-주파수 스펙트럼을 나타낸다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용될 수 있는 탑재형 충전 장치(OBC)를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 차량에 구비될 수 있는 탑재형 충전 장치(OBC) 1000은 상용 교류 전원 10으로부터 전기 에너지를 수신하여 배터리 20을 충전할 수 있다.
상용 교류 전원 10은 통상적으로 가정용 또는 상업용으로 사용될 수 있는 단상 또는 3상의 교류 전원일 수 있다. 교류 전원의 주파수는 60Hz인 것이 일반적이며, 50Hz일 수도 있다. 탑재형 충전 장치(OBC) 1000은 상용 교류 전원 10으로부터 교류 전력을 수신하여, 배터리 20에 예를 들어 약 3.3~6.6kW의 전력을 공급할 수 있다.
배터리 20은 전기 자동차의 에너지원으로서, 전기 에너지를 반복하여 충방전할 수 있는 2차 전지, 일반적으로 리튬-이온 전지로 구현될 수 있다. 배터리 20은 그 내부에 셀이 직렬로 적층되어 구성되고, 충전 상태에 따라서 약 240~413V 범위의 고전압을 가진다.
탑재형 충전 장치(OBC) 1000은 역률 보상 회로(Power Factor Correction circuit; 이하 PFC 회로) 100과 DC/DC 컨버터 200이 전기적으로 접속되어 구성될 수 있다.
PFC 회로 100은 상용 교류 전원 10으로부터 교류 전력을 공급받고, 이를 직류 전력으로 정류할 수 있다. 또한 PFC 회로 100은 입력받은 제어신호에 기초하여 PFC 회로 100의 출력 전압을 승압 제어할 수 있다.
DC/DC 컨버터 200은 PFC 회로 100으로부터 전압이 직류 전력을 수신하고, 소정의 제어신호에 기초하여 전압 크기를 변환하며, 직류 전력을 배터리 20에 공급할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예가 적용될 수 있는 PFC 회로 100의 구성을 나타낸다.
도 2를 참조하면, PFC 회로 100은 EMI 필터 101, 정류 회로 103 회로(혹은 컨버터) 105를 포함할 수 있다.
EMI 필터 101은 상용 교류 전원 10의 두 개의 입력 단자와 그라운드 사이에 각각 커패시터를 구비함으로써 구성될 수 있다. EMI 필터 101은 각종 노이즈를 제거할 수 있으며 이를 통해 PFC 회로 100에 포함된 각종 소자의 열화를 방지할 수 있다. 예를 들어, EMI 필터 101는 회로 105에 포함된 스위칭 소자 SW1에서 발생하는 전도성 노이즈(conducted emission) 가 상용 교류 전원 10의 계통으로 유입되지 않도록 할 수 있다. EMI 필터 101에 포함되는 커패시터는 도 2와 같이 2개에 한하지 않으며 더욱 효율적인 노이즈 제거를 위해 더 많은 커패시터가 사용될 수 있다.
정류 모듈 103은 상용 교류 전원 10으로부터의 전력을 정류할 수 있다. 정류 모듈 103은 4개의 다이오드로 구성된 다이오드 브릿지를 사용할 수 있다. 다이오드 브릿지에는 상용 교류 전원의 입력 단자가 접속될 수 있다.
회로 105는 PFC 회로 100의 출력 전압(커패시터 C1의 양단 전압)의 승압 제어를 수행할 수 있다. 상기 승압 제어는 회로 105에 포함된 스위칭 소자 SW1가 온(On)되는 시간의 비율, 즉 스위칭 소자 SW1의 게이트에 입력되는 제어 신호(예: PWM 신호)의 듀티비를 제어함으로써 이루어질 수 있다. 예를 들어, 스위칭 소자 SW1에 입력되는 PWM 제어 신호에 기초하여, 스위칭 소자가 드레인-소스 사이를 닫는 소위 On 시간 동안에는 인덕터 L1에 전류가 흘러 에너지가 축적될 수 있다. 또한, 스위칭 소자 SW1가 드레인-소스 사이를 여는 소위 Off 시간 동안에는 인덕터 L1에 축적된 에너지가 다이오드 D1을 통해 커패시터 C1으로 전달될 수 있다.
상기와 같은 회로 105는 적어도 인덕터 L1, 스위칭 소자 SW1, 스위칭 소자 SW1에 기생하는 기생 커패시턴스 CF, 다이오드 D1, 커패시터 C1을 포함할 수 있다.
정류 모듈 103에 포함된 다이오드의 캐소드측 출력단에는 회로 105의 제1 입력 단자가 접속될 수 있고, 애노드측 출력단에는 회로 105의 제2 입력 단자가 접속될 수 있다. 제1 입력 단자에는 인덕터 L1의 일단이 접속될 수 있다. 인덕터 L1의 타단에는 다이오드 D1의 애노드 및 스위칭 소자 SW1의 드레인이 접속될 수 있다. 다이오드 D1의 캐소드에는 커패시터 C1이 직렬로 접속되고, 커패시터 C1의 타단에는 제2 입력 단자가 접속될 수 있다. 상기 커패시터 C1의 양단에는 도 1에서 설명한 DC/DC 컨버터가 접속될 수 있다.
한편, 스위칭 소자 SW1의 소스에는 제2 입력 단자가 접속될 수 있고, 게이트에는 외부 제어 장치로부터 제어 신호(예를 들어, 소정의 듀티비를 가진 PWM 신호)가 입력될 수 있다. 스위칭 소자 SW1의 드레인에는 그라운드 사이에 기생 커패시턴스 CF가 존재할 수 있다.
구체적으로, 상기 스위칭 소자 SW1로는 고전압용 전계 효과 트랜지스터(FET; Field Effect Transistor)를 사용할 수 있다. 상기 스위칭 소자 SW1의 게이트로 입력되는 제어 신호에 기초하여 스위칭이 이루어지는 경우, 스위칭 소자 SW1을 포함하는 패키지과 방열판(heat sink; 그라운드의 전위를 가짐) 사이의 전위차에 의해 기생 커패시턴스 CF가 생성될 수 있다. 기생 커패시턴스 CF는 본 명세서에서 FET의 드레인 단자와 그라운드 사이에 생성되는 것으로 설명하였으나, 이것은 일례로서, FET을 패키지의 배치나 방열 수단에 따라 스위칭 소자 SW1의 다른 단자에 생성될 수 있다.
또한, 제1 입력 단자와 제2 입력 단자 사이의 전압 Vds는 전도성 노이즈 등을 포함하는 공통 모드 노이즈(예: 우측의 간이 그래프)에 의하여 영향을 받을 수 있다. 전압 Vds에 영향을 미치는 공통 모드 노이즈에 대하여는 도 3을 참고하면서 설명한다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예가 적용될 수 있는 PFC 회로에서 발생한 공통 모드 노이즈 전달 경로를 나타낸다.
도 3(a)를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예가 적용될 수 있는 PFC 회로 100, 상기 PFC 회로 100을 실장한 PCB 기판, PFC 회로 100에 포함된 스위칭 소자 SW1, 방열판, 기생 커패시턴스 CF, 그리고 노이즈가 전달되는 경로(굵은 선)가 도시되어 있다. 또한, 도 3(b)를 참조하면, 도 3(a)에 대응되는 노이즈 전달 경로가 회로도 상에 도시되어 있다.
PFC 회로 100의 회로 105는 PCB 기판 상에 배치될 수 있다. 다만, 회로 105의 스위칭 소자 SW1(의 패키지)는 고속의 스위칭으로 인하여 상당한 열을 발생할 수 있으므로, PCB 기판의 이면에 방열판과 접해 배치될 수 있다.
회로 105가 외부로부터 수신한 제어 신호에 기초하여 전압을 승압하는 경우, 스위칭 소자 SW1은 높은 동작 주파수로 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 스위칭 소자 SW1은 상기 높은 주파수의 스위칭 동작으로 인해 전도성 노이즈를 생성할 수 있고, 이것은 전자파 장해(EMI)의 문제를 일으킬 수 있다.
상기 전도성 노이즈는 상기 스위칭 소자 SW1와 그라운드 사이의 기생 커패시턴스 CF를 거쳐서, 방열판을 통해 상용 교류 전원 10 등으로 전파될 수 있다(도 3(a) 참조). 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 회로적인 측면에서 살펴보면 인덕터 L1, 기생 커패시턴스 CF, 그라운드, 공통 모드 경로, 모듈 107은 전도성 노이즈의 전파 경로를 형성할 수 있다. 이때 모듈 107은 상용 교류 전원 10, 정류 회로 103을 통칭할 수 있는 모듈로서 도시되어 있다.
상기와 같은 전도성 노이즈가 탑재형 충전 장치(OBC) 1000의 각종 내부 소자 및 외부 장치로 전파되면 전자파 장해 문제을 일으킬 수 있다. 예를 들어, 노이즈가 상용 교류 전원 10으로 흘러들어가는 경우 전력 공급의 안정성을 해할 수 있다. 또한, 방열판(그라운드)을 통한 공통 모드 경로로 노이즈가 전파되면 그라운드를 공유하는 다른 부품은 전도성 교란을 받을 수 있다. 아울러, 노이즈 전파에 동반하는 전자기 방사에 의해 직접적으로 전기적인 연결이 없거나 전기적으로 절연되어 있는 부품도 방사성 교란으로 인한 영향을 받을 수 있다.
상기와 같은 전자파 장해 문제를 이유로, 정류 소자 103과 상용 교류 전원 10 사이에는 EMI 필터 101과 같은 공통 모드(CM) 필터가 포함될 수 있다. 다만, EMI 필터 101와 같은 공통 모드 필터가 PFC 회로 100에 적용되면, EMI 필터 101에 포함된 커패시터로 인하여 탑재형 충전 장치(OBC) 1000의 부피가 커지고, PFC 회로 100의 구현에 필요한 비용이 상승될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 보상 회로 및 PFC 회로의 구성을 나타낸다.
도 4를 참조하면, 상기 노이즈 보상 회로 109는 보상 인덕터 LC 및 보상 커패시터 CC를 포함할 수 있다. 한편, 도 4에 도시한 다른 구성은 도 2의 구성과 대응될 수 있다.
보상 인덕터 LC는 회로 105에 포함된 인덕터 L1에 유도 결합되고, 일단이 보상 커패시터 CC, 타단이 제2 입력 단자에 접속될 수 있다. 상기 보상 인덕터 LC는 상기 인덕터 L1과 반대의 극성을 가질 수 있다. 이때, 두 인덕터가 반대의 극성을 가진다함은, 인덕터 코일의 권선 방향을 나타내는 이른바 도트 컨벤션(dot convention)에 기초하였을 때, 인덕터의 도트가 서로 엇갈려서 마주보고 있다는 것을 의미할 수 있다.
보상 커패시터 CC는 보상 인덕터와 직렬로 접속되고, 그 일단이 그라운드(예: 방열판)에 접속될 수 있다. 상기 보상 커패시터 CC의 커패시턴스는 스위칭 소자 SW1과 그라운드 간에 생성되는 기생 커패시턴스 CF에 대응(예: 동일)될 수 있다.
보상 인덕터 LC는 인덕터 L1과 반대의 극성을 가짐으로 인하여, 인덕터 L1에 노이즈를 포함하는 전류가 흐르면 상기 노이즈의 전압와 동일한 크기를 가지면서 부호가 반대인 전압을 가지는 노이즈 보상 신호가 생성될 수 있다. 특히 보상 커패시터 CC는 기생 커패시턴스 CF와 동일한 커패시턴스를 가질 수 있으므로, 노이즈 보상 신호의 전압은 상기 노이즈의 전압와 그 변화 양상이 거의 동일하되 다만 부호가 반대일 수 있다.
유도 결합에 의하여 보상 인덕터 LC에서 생성된 노이즈 보상 신호의 전압은 인덕터 L1에 흐르는 노이즈 전압과 반대의 부호를 가질 수 있으므로, 공통 모드 도선(그라운드 측)에서는 상기 노이즈와 노이즈 보상 신호가 서로 상쇄될 수 있다. 즉, 노이즈 보상 회로 109는 인덕터 L1, 기생 커패시턴스 CF를 개재한 도선을 따라 전도성으로 전파되는 노이즈와 역상의 신호를 생성하고, 양자를 상쇄시켜 공통 모드 경로에 있어서의 공통 모드 노이즈 성분을 선택적으로 제거할 수 있다(도 4의 간이 그래프 참조).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 보상 회로가 적용된 PFC 회로에서의 공통 모드 노이즈 차단을 나타낸다.
도 5(a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 보상 회로 109의 보상 인덕터 LC, 보상 커패시터 CC와, PFC 회로 100, PCB 기판, 방열판, 그리고 노이즈가 전달되는 경로(굵은 선)가 도시되어 있다. 또한, 도 5(b)를 참조하면, 도 5(a)에 대응되는 노이즈 전달 경로가 회로도 상에 도시되어 있다. 도 5(a) 및 도 5(b)의 일부 구성은 도 3(a) 및 도 3(b)에 도시된 구성에 대응될 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.
스위칭 소자 SW1에서의 높은 동작 주파수로 인한 전도성 노이즈는 인덕터 L1, 스위칭 소자 SW1, 스위칭 소자 SW1와 그라운드(방열판) 사이의 기생 커패시턴스 CF를 거쳐서 방열판으로 전파될 수 있다. 한편, 보상 인덕터 LC는 상기 전도성 노이즈에 의해 노이즈 보상 신호를 생성할 수 있다. 이 유도 기전력에 의한 노이즈 보상 신호는 상기 전도성 노이즈 신호와 역상으로 겹합되어 상호 상쇄될 수 있다. 이것에 의하여 접지 경로를 통한 공통 모드 노이즈는 거의 전파되지 않을 수 있다(도 5(a) 참조). 아울러, 도 5(b)에 도시한 바와 같이, 회로적인 측면에서 살펴보아도, 전도성 노이즈는 보상 인덕터 LC 및 보상 커패시터 CC에 의하여 생성된 노이즈 보상 신호로 인하여 상쇄될 수 있다. 이로써, 상용 교류 전원 10, 정류 회로 103을 통칭할 수 있는 모듈 107로는 거의 노이즈가 전파되지 않을 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 노이즈 보상 회로 109에 의하면, 상용 교류 전원 10를 비롯하여, 탑재형 충전 장치(OBC) 1000의 각종 내부 소자 및 외부 장치로 노이즈가 전파되는 것을 현저히 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 노이즈 보상 회로 109에 의하면 스위칭 소자 SW1에서 발생한 전도성 노이즈가 상쇄되는 경로가 짧아지므로(즉, 노이즈가 전파되는 폐회로 면적이 작아지므로) 방사성 노이즈의 생성도 억제할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 노이즈 보상 회로 109에 의하면, 전도성 노이즈 방지를 위한 EMI 필터 101을 제거할 수 있거나, 적어도 EMI 필터 101에 포함된 커패시터의 커패시턴스를 대폭 낮출 수 있다. 이것에 의하여 탑재형 충전 장치(OBC) 1000 전반적인 부피를 줄일 수 있고, 비용 역시 저감할 수 있다.
한편, 어떤 실시예에 따르면, 상기 회로(컨버터)는, 전기 에너지 축적/방출을 수행하는 인버터를 복수 구비한 인터리브트 (interleaved boost) 회로(컨버터)일 수 있다. 이 경우 노이즈 보상 회로 109는 복수 구비되어, 상기 복수의 인버터와 각각 유도 결합될 수 있다.
도 6은 전도성 노이즈를 측정하기 위한 회로 구성을 나타낸 블록도를 나타낸다. 또한, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 보상 회로를 회로 105에 적용하기 전후의 전압-주파수 스펙트럼을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 상용 교류 전원 10, 전원 안정화 회로망(LISN) 110, EMI 필터 101, 정류 회로 103, 회로 105, 노이즈 보상 회로 109, 및 회로의 출력 단자에 접속된 저항 R1이 도시되어 있다. 상용 교류 전원 10, EMI 필터 101, 정류 회로 103, 회로 105, 및 노이즈 보상 회로 109에 대하여는 전술한 바와 같으므로 그 설명을 생략한다.
일반적으로 전도성 노이즈측정은 전원 안정화 회로망(LISN) 110을 이용할 수 있다. 전원 안정화 회로망(LISN) 110을 이용하는 이유는 상용 교류 전원 10의 두 입력 단자에서 상기 상용 교류 전원 측을 바라볼 때 항상 일정한 임피던스를 가지도록 설정해야 하는데 측정 장소나 환경에 따라 그 임피던스가 변할 수 있기 때문이다. 본 발명의 일 실시예와 같이, 차량에 전원 안정화 회로망(LISN)을 적용하는 경우 상기 전원 안정화 회로망(LISN) 110은 자동차 전장품 관련 국제 전자파 표준 문서인 CISPR 25에 그 스펙이 정의되어 있다. 따라서, 전도성 노이즈는 상기 전원 안정화 회로망(LISN)에서의 전압을 모니터링하고 전압의 주파수 스펙트럼을 분석함으로써 측정될 수 있다.
도 7을 참조하면, PFC 회로 100에 있어서의 전압-주파수 스펙트럼을 나타낸다. 도 7의 그래프에 있어서 가로축은 전도성 노이즈의 주파수, 세로축은 전도성 노이즈의 진폭을 나타낸다. 상기 전압-주파수 스펙트럼에 있어서 빨강색 그래프는 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 보상 회로가 적용되기 전(즉, 도 6에 있어서 노이즈 보상 회로 109가 제외된 구성)의 그래프이고, 파란색 그래프는 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 보상 회로가 적용된 후(즉, 도 6의 구성)의 그래프이다. 전술한 노이즈 상쇄에 의하여 전도성 노이즈는 약 10~15dB 정도 감소한 것을 확인할 수 있다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래의 회로 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100 : PFC 회로
200 : DC/DC 컨버터
101 : EMI 필터
103 : 정류 회로 (혹은 컨버터)
105 : 회로
107 : 모듈
109 : 노이즈 보상 회로
110 : 전원 안정화 회로망(LISN)
1000 : 탑재형 충전 장치(OBC)

Claims (4)

  1. 인덕터를 포함하는 PFC(Power Factor Correction) 회로에 적용 가능한 노이즈 보상 회로로서,
    상기 PFC 회로의 제1 입력 단자에 접속된 상기 인덕터와 유도 결합되고 일단이 상기 PFC 회로의 제2 입력 단자에 접속된 보상 인덕터; 및
    상기 보상 인덕터와 직렬로 접속되고 일단이 그라운드에 접속된 보상 커패시터를 포함하는 노이즈 보상 회로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 입력 단자에 접속된 상기 인덕터와 상기 보상 인덕터는 극성이 반대인 것을 특징으로 하는 노이즈 보상 회로.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 보상 인덕터의 인덕턴스는 상기 제1 입력 단자에 접속된 상기 인덕터의 인덕턴스와 대응한 것을 특징으로 하는 노이즈 보상 회로.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 PFC 회로는 스위칭 소자를 더 포함하고,
    상기 보상 커패시터의 커패시턴스는 상기 스위칭 소자와 상기 그라운드 간에 생성되는 기생 커패시턴스에 대응되는 것을 특징으로 하는 노이즈 보상 회로.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180019364A (ko) * 2016-08-16 2018-02-26 영화테크(주) 출력 전압 가변형 온보드 충전장치 및 그 충전방법
KR20180136734A (ko) * 2017-06-15 2018-12-26 현대모비스 주식회사 역률 보상회로의 입력 전류 리플 저감 회로

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