KR20190020466A - 능동 emi 필터 및 그를 포함하는 차량 - Google Patents

능동 emi 필터 및 그를 포함하는 차량 Download PDF

Info

Publication number
KR20190020466A
KR20190020466A KR1020170105466A KR20170105466A KR20190020466A KR 20190020466 A KR20190020466 A KR 20190020466A KR 1020170105466 A KR1020170105466 A KR 1020170105466A KR 20170105466 A KR20170105466 A KR 20170105466A KR 20190020466 A KR20190020466 A KR 20190020466A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resistor
noise
parallel diode
emi
diode
Prior art date
Application number
KR1020170105466A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102379057B1 (ko
Inventor
김종필
한승현
김석준
정상영
김진국
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
울산과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사, 울산과학기술원 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020170105466A priority Critical patent/KR102379057B1/ko
Publication of KR20190020466A publication Critical patent/KR20190020466A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102379057B1 publication Critical patent/KR102379057B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/006Thin film resistors

Abstract

개시된 일 측면에 따르면, AC 전원에서 발생하는 과전압 및 과전류의 유입으로부터 능동 소자를 보호하면서 동시에 저주파에서 일어날 수 있는 노이즈 감쇄효과를 떨어뜨리지 않는 능동 EMI 필터 및 그를 포함하는 차량을 제공한다.
개시된 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터는 전원 라인에 공통 모드 EMI(Electro Magnetic Interference) 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부; 상기 전원 라인의 상기 EMI 노이즈를 제거하기 위한 상쇄 전압을 전달하는 노이즈 보상부;를 포함하고, 상기 노이즈 검출부는 적어도 하나의 제 1저항 및 적어도 하나의 제 1병렬 다이오드를 포함하고, 상기 노이즈 보상부는 적어도 하나의 제 2 저항 및 적어도 하나의 제 2병렬 다이오드를 포함한다.

Description

능동 EMI 필터 및 그를 포함하는 차량 {ACTIVE EMI(Electro-Magnetic Interference) FILTER AND VEHICLE HAVING THE SAME}
개시된 발명은 능동 EMI(Electro Magnetic Interference) 필터 및 그를 포함하는 차량에 관한 것으로, 상세하게는 능동 EMI 필터에서 설계되는 반도체 소자들의 보호를 위한 기술에 관한 것이다.
일반적으로 교류 전원의 노이즈를 저감시키기 위한 EMI 필터는 수동 EMI 필터와 능동 EMI 필터로 분류할 수 있다.
수동 EMI 필터에서 CM Choke와 Y-Capacitor는 공통모드 (CM) 노이즈 저감을 위해서 사용되며, CM 노이즈 저감은 전원라인 필터의 설계에서 매우 중요한 요소이다.
CM Choke는 토로이달 형태의 코어가 사용되며, 높은 감쇄율 구현을 위해서는 고사양의 코어를 사용해야 하므로 사이즈 및 가격이 높아지고, 권선을 방식이 수제작에 의존하기 때문에 성능 균일성 및 양산성에 제약이 크다는 문제점이 존재한다. 따라서 Y-Capacitor의 용량을 늘려 높은 감쇄율을 구현할 수 있으나 용량에 따른 누설전류가 증가할 수 있으므로 사용 용량의 제약이 발생한다.
수동 EMI 필터의 설계 제약을 극복하는 방법으로 능동 EMI 필터에 대한 연구개발이 진행되고 있다.
능동 EMI 필터는 전원라인의 공통모드 노이즈 전압 또는 전류를 센싱하여 능동적으로 상쇄하는 방법이며 전력변환장치에서 발생하는 전도성 노이즈를 저감시키기 위해 반도체 소자들을 포함한다.
이러한 반도체 소자들은 교류 전원에서 유입되는 과전압 및 과전류에 취약하다. 따라서 능동 EMI 필터는 AC 전원에서 발생하는 외란(Disturbance)으로부터 보호하기 위한 대책이 필요하다.
개시된 일 측면에 따르면, AC 전원에서 발생하는 과전압 및 과전류의 유입으로부터 능동 소자를 보호하면서 동시에 저주파에서 일어날 수 있는 노이즈 감쇄효과를 떨어뜨리지 않는 능동 EMI 필터 및 그를 포함하는 차량을 제공한다.
개시된 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터는 전원 라인에 공통 모드 EMI(Electro Magnetic Interference) 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부; 상기 전원 라인의 상기 EMI 노이즈를 제거하기 위한 상쇄 전압을 전달하는 노이즈 보상부;를 포함하고, 상기 노이즈 검출부는 적어도 하나의 제 1저항 및 적어도 하나의 제 1병렬 다이오드를 포함하고, 상기 노이즈 보상부는 적어도 하나의 제 2 저항 및 적어도 하나의 제 2병렬 다이오드를 포함한다.
상기 제 1 병렬 다이오드 및 상기 제 2 병렬 다이오드는, TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 노이즈 검출부는, 상기 1저항 및 상기 제 1 병렬 다이오드와 연결되는 연산 증폭기(OP-Amp)를 포함할 수 있다.
상기 노이즈 검출부는, 상기 입력되는 공통 모드 EMI 노이즈를 검출하는 센싱 커패시터(Capacitor)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 저항은, 상기 연산 증폭기의 입력단과 연결되는 제 3저항; 및
상기 병렬 다이오드 및 상기 제 3저항을 상기 센싱 커패시터와 직렬 연결하는 제 4저항;을 포함할 수 있다.
상기 노이즈 보상부는, 상기 제 2 저항과 연결되는 인덕터(Inductor)를 포함할 수 있다.
상기 제 2저항은 상기 연산 증폭기의 출력단과 연결되는 제 5저항; 및 상기 인덕터와 직렬 연결되는 제 6저항을 포함하고, 상기 제 6저항과 상기 인덕터는 상기 제 5저항과 병렬 연결할 수 있다.
상기 제 3항 저항값은 상기 제 4저항값을 초과할 수 있다.
상기 제 6저항값은 상기 제 5저항값을 초과할 수 있다.
상기 제 1 저항 및 상기 제 2저항은, Anti-pulse 필름형 저항을 포함할 수 있다.
개시된 다른 실시예에 따른 차량은 차량에 전원을 공급하는 AC 전원; 상기 AC 전원이 공급하는 전원을 상기 차량에 전달하는 전원 라인; 상기 전원의 노이즈 성분을 제거하는 능동 EMI 필터; 및 상기 능동 EMI 필터가 전달하는 전원을 변환하는 전력변환장치;를 포함하고, 상기 능동 EMI 필터는, 전원 라인에 공통 모드 EMI(Electro Magnetic Interference) 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부; 상기 전원 라인의 상기 EMI 노이즈를 제거하기 위한 상쇄 전압을 전달하는 노이즈 보상부;를 포함하고, 상기 노이즈 검출부는 적어도 하나의 제 1저항 및 적어도 하나의 제 1병렬 다이오드를 포함하고, 상기 노이즈 보상부는 적어도 하나의 제 2 저항 및 적어도 하나의 제 2병렬 다이오드를 포함한다.
상기 제 1 병렬 다이오드 및 상기 제 2 병렬 다이오드는, TVS(Transient Voltage Suppressors) 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 노이즈 검출부는, 상기 1저항 및 상기 제 1 병렬 다이오드와 연결되는 연산 증폭기(OP-Amp)를 포함할 수 있다.
상기 노이즈 검출부는, 상기 입력되는 공통 모드 EMI 노이즈를 검출하는 센싱 커패시터(Capacitor)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 저항은, 상기 연산 증폭기의 입력단과 연결되는 제 3저항; 및 상기 병렬 다이오드 및 상기 제 3저항을 상기 센싱 커패시터와 직렬 연결하는 제 4저항;을 포함할 수 있다.
상기 노이즈 보상부는, 상기 제 2 저항과 연결되는 인덕터(Inductor)를 포함할 수 있다.
상기 제 2항은, 상기 연산 증폭기의 출력단과 연결되는 제 5저항; 및 상기 인덕터와 직렬 연결되는 제 6저항을 포함하고, 상기 제 6저항과 상기 인덕터는 상기 제 5저항과 병렬 연결될 수 있다.
상기 제 3항 저항값은 상기 제 4저항값을 초과할 수 있다.
상기 제 6저항값은 상기 제 5저항값을 초과할 수 있다.
상기 EMI 노이즈를 제거하기 위한 적어도 하나의 수동 소자;를 더 포함할 수 있다.
개시된 일 측면에 따른 능동 EMI 필터 및 그를 포함하는 차량은 AC 전원에서 발생하는 과전압 및 과전류의 유입으로부터 능동 소자를 보호하면서 동시에 저주파에서 일어날 수 있는 노이즈 감쇄효과를 떨어뜨리지 않는 효과가 있다.
도 1은 개시된 일 실시예 따른 차량에 포함된 능동 EMI 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 개시된 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터의 제어 블록도이다.
도 3 종래 능동 EMI 필터를 설명하기 위한 회로도이고, 도 4는 서지 유입에 따라 종래 능동 EMI 필터가 소손되는 경우를 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 개시된 일 예에 따라 능동 EMI 필터의 구조의 회로도이다.
도 6 은 노이즈 보상부가 서지 유입을 방지하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 6의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 노이즈 검출부가 서지 유입으로부터 보호되는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 8의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 10 은 개시된 다른 실시예에 따른 노이즈 검출부를 나타내기 위한 도면이다.
도 11은 개시된 일 예에 따른 능동 EMI 필터가 적용되는 전기 자동차를 나타낸 도면이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 개시된 일 실시예 따른 차량에 포함된 능동 EMI 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량(1) 구체적으로 AC 전원(50)으로부터 전력을 공급받는 전기 자동차는, AC 전원(50)이 인가하는 교류 전원에서 발생하는 전도성 노이즈를 저감시키는 능동 EMI 필터(100) 및 능동 EMI 필터(100)가 필터링한 교류 전원을 변환하여 전기 자동차에 필요한 전압을 생성하는 전력변환장치(200)를 포함한다.
일 예로, AC 전원(50)은 전기 자동차를 충전하는 충전기(40, 도 11참조)일 수 있다.
전력변환장치(200)는 인버터(inverter), 완속 충전기 등을 포함하며, 차량(1)의 각 구성이 필요로 하는 전압을 변환시킨다.
일 실시예에 따른 차량(1)의 전력변환장치(200)는 고속 스위칭 방식을 사용하므로, AC 전원(50)에 의해서 발생하는 EMI(Electro Magnetic Interference) 노이즈를 제거하기 위한 능동 EMI 필터(100)가 필요하다.
능동 EMI 필터(100)는 AC 전원(50)에 발생하는 과전압, 과전류에 취약한 반도체 소자들을 포함한다. 즉, 능동 EMI 필터(100)는 도 1에서 도시된 바와 같이, AC 전원(50)에서 발생하는 과전압, 과전류(이하 서지(surge), 59)의 유입으로부터 반도체 소자의 소손(190)을 방지하기 위한 보호 구조를 필요로 한다.
도 2는 개시된 일 실시예에 따른 능동 EMI 필터의 제어 블록도이다.
도 2를 참조하면, 능동 EMI 필터(100)는 입력되는 교류 전원에서 미리 설정된 특정 주파수 대역의 EMI 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부(130)와 검출된 주파수 대역에서의 EMI 노이즈 성분을 제거하는 노이즈 보상부(170)를 포함한다.
여기서 노이즈 검출부(130) 및 노이즈 보상부(170)는 각 동작에 필요한 구성을 포함한다. 또한, 개시된 능동 EMI 필터(100)는 노이즈 보상부(130) 및 노이즈 검출부(170) 각각 서지 유입으로부터 각 구성을 보호하는 구조를 포함한다.
이하의 도면을 참조하여, 개시된 능동 EMI 필터(100)가 종래 EMI 필터와 차이를 가지는 구성에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 3 종래 능동 EMI 필터를 설명하기 위한 회로도이고, 도 4는 서지 유입에 따라 종래 능동 EMI 필터가 소손되는 경우를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3을 먼저 참조하면, 종래 일반적인 능동 EMI 필터(101)는 AC 전원(50)과 종래 능동 EMI 필터(101) 사이에 바리스터(Variable Resistor, 60) 및 가스방출튜브(GDT, 70)를 마련한다.
종래 능동 EMI 필터(101)는 바리스터(60)와 가스방출튜브(70)으로부터 서지 유입을 방지한 후, AC 전원(50)에서 EMI 노이즈를 제거하고, 입력단 커패시터(90)를 통해 전력변환장치(200)로 전원을 공급한다.
여기서 바리스터(60)는 서지 전압과 같은 크기를 알 수 없는 전압에 대비하여 저항이 가변적인 저항을 의미하며, 가해지는 전압의 극성에 관계없이, 전압의 크기만에 의해 저항이 정해지는 대칭형 배리스터와, 가해지는 전압의 극성에 의해서 달라지는 비대칭형 배리스터를 모두 포함한다.
가스방출튜브(70)는 세라믹관 또는 유리관 등의 방전관에 삽입된 전극장치로, 서지 전압이 입력되면, 전극장치에서 방전이 일어나고 고저항 상태에서 저저항 상태로 전이된다.
종래 능동 EMI 필터(101)는 서지 유입을 필터 앞단에 마련된 바리스터(60) 및 가스방출튜브(70)에 의존한다. 하지만, 바리스터(60)와 가스방출튜브(70)는 AC 전원(50)의 동작 전압과 누설전류제한을 고려해야 하기 때문에 성능에 제한이 따른다. 따라서 종래 능동 EMI 필터(101)의 바리스터(60) 및 가스방출튜브(70)는 서지 유입을 충분히 방지할 수 없는 경우가 생기고, EMI 필터의 손상을 야기한다.
도 4를 참조하면, 종래 능동 EMI 필터(101)는 노이즈 검출부(131)와 노이즈 보상부(171)로 구분될 수 있다.
만약 AC 전원(50)에서 뇌 서지(Lightning surge, 59)가 발생하면, 전원 라인을 따라 인덕터(L2)에는 과전류(191)가 흐른다. 이 때 노이즈 보상부(171)에는 EMI 노이즈 보상을 위해 마련된 Injection trnasformer를 통해 유도 전류(192)가 발생한다.
발생된 유도 전류(192)는 노이즈 보상부(171)에 포함된 저항(R2)를 통해 제한될 수 있다. 그러나 과전류 제한을 위해 저항(R2)의 크기가 커질수록, 저주파에서 EMI 노이즈 감쇄 효과가 떨어질 수 있다. 결국 종래 능동 EMI 필터(101)는 유도되는 과전류를 효과적으로 차단시킬 수 없다.
한편, AC 전원(50)에서 뇌 서지(59)가 발생하면, 공통모드초크(80)와 입력단 커패시터(90) 사이에 마련되는 센싱 커패시터(Cs)를 통해 연산 증폭기(132)의 입력단에 과전압(193)이 발생할 수 있다.
연산 증폭기(132) 내부에는 대부분 정전 대비용 다이오드가 내장되어 있지만, 내장된 다이오드는 과전압(193)과 같은 높은 에너지를 가진 펄스에는 손상될 수 있다. 결국, 유도되는 과전압(193)이 연산 증폭기(132)에 입력되어 종래 능동 EMI 필터(101)가 소손될 수 있다.
한편, 공통모드초크(80)는 연산 증폭기(132)의 입력단에 인가되는 입력부분으로 AC 전원(50)에서 인가되는 입력값을 증폭시키는 역할을 하는 수동 소자(L∥C∥R)이다.
도 5는 개시된 일 예에 따라 능동 EMI 필터의 구조의 회로도이다.
도 5에서 도 3 및 도 4과 중복된 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 개시된 능동 EMI 필터(100)는 도 4에서 전술한 문제점을 해결하기 위해서 연산 증폭기(132)의 입력단과 출력단에 병렬 다이오드(D1, D2)를 포함한다.
구체적으로 개시된 능동 EMI 필터(100)는 EMI 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부(130)와 EMI 노이즈를 보상하는 노이즈 보상부(170)에 각각 병렬 다이오드(D1, D2)를 포함한다.
개시된 일 예에 따라 노이즈 검출부(130)에 포함된 제 1병렬 다이오드(D1)는 연산 증폭기(132)의 입력단과 연결된 제 3저항(R3) 및 센싱 커패시터(Cs)와 연결된 제 4저항(R4) 사이에 마련될 수 있다.
노이즈 검출부(130)에 마련된 제 1병렬 다이오드(D1)는 과전압(193)에 기초하여 항복 전압(Break-Down Voltage)을 발생시키고, 도 4에서 전술한 연산 증폭기(132)에 마련된 내부 다이오드의 수용 전압보다 낮은 항복 전압을 유도한다. 이를 통해서 제 1병렬 다이오드(D1)는 과전압(193)으로부터 연산 증폭기(132)를 보호할 수 있다.
또한, 개시된 노이즈 보상부(170)는 연산 증폭기의 출력단과 연결된 제 5저항(R5) 및 과전류(191)를 유도할 수 있는 인덕터(L2)와 직렬 연결된 제 6저항(R6) 사이에 제 2 병렬 다이오드(D2)를 포함할 수 있다.
제 2병렬 다이오드(D2)는 인덕터(L2)에 의해서 유도되는 전류가 미리 설정된 값 이상이 되면, 턴 온(Turn-On)된다. 유도된 과전류(193)는 제 2병렬 다이오드(D2)를 통해 흐른다. 이를 통해서 제 2병렬 다이오드(D2)는 과전류로부터 연산 증폭기(132)를 보호할 수 있다.
한편, 제 1 및 제 2 병렬 다이오드(D1, D2)는 TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드 일 수 있다. TVS 다이오드는, 정전기 방전(Electrostatic Discharge) 또는 서지 유입과 같은 과전압의 크기를 회로가 손상되지 않을 정도로 감소시키는 실리콘 PN접합의 Avalanche 동작을 수행한다. 즉, 과전압이 발생하면, TVS 다이오드는 제한 전압(Clamping Voltage)이라고 불리는 안전 전압을 제한시키고, 과전류를 전도시킨다.
도 6 은 노이즈 보상부가 서지 유입을 방지하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 6의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 6을 먼저 참조하면, 개시된 일 실시예에 따라 노이즈 보상부(170)는 인덕터(L2)와 직렬 연결된 제 5저항(R5)과 연산 증폭기(132)의 출력단에 연결된 제 6저항(R6) 사이에 제 2 병렬 다이오드(D2)를 포함한다.
전술한 바와 같이, AC 전원(50)에서 발생한 과전류(191)는 Injection transformer를 통해 유도(M)되고, 인덕터(L2)에 유도전류(I2)가 흐른다.
유도전류(I2)의 크기가 미리 설정된 이상이 되면, 일 실시예에 따른 제 2 병렬 다이오드(D2)는 턴-온되고, 유도전류(I2)의 대부분이 제 2 병렬 다이오드(D2)를 통해 빠져나간다(I4). 따라서 제 5저항(R2)에 흐르는 전류(I6)는 연산 증폭기(132)를 소손시키지 않을 정도의 크기를 가진다.
일 실시예에 따른 제 2병렬 다이오드(D2)는 TVS 다이오드일 수 있고, TVS 다이오드의 정전용량은 개시된 능동 EMI 필터(100)의 노이즈 감쇄 성능을 감소시킬 수 있다. 따라서 TVS 다이오드의 정전용량은 최대한 작은 용량으로 설계되는 것이 바람직하며, 일 예로, TVS 다이오드의 정전용량은 1pF일 수 있다.
유도전류(I2)가 흐르면, 제 5저항(R5)에는 고전압이 걸릴 수 있다. 따라서 제 5저항(R5)은 고전압 펄스에 내성이 있는 저항을 사용할 수 있다. 구체적으로 제 5저항(R5)은 Anti-pulse 필름형 저항을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 노이즈 보상부(170)에서 제 2병렬 다이오드(D2)가 설계된 경우와 설계되지 않은 경우를 비교할 수 있다.
도7의 그래프에서 X축은 과전류가 유도된 후 경과하는 시간(mSec)을, Y축은 도 6의 제 5저항(R5)에 흐르는 전류를 측정한 것으로, 단위는 암페어(A)이다.
도 7을 구체적으로 살펴보면, 유도전류(I2)가 발생한 0초에서 10mSec사이에 제 2 병렬 다이오드(D2)가 설계되었을 때 제 5저항(R5)에 흐르는 전류(I6)는 제 2 병렬 다이오드가 설계되었지 않았을 때 흐르는 전류(I6')의 전류의 크기보다 제한되었다는 것을 확인할 수 있다.
즉, 도 6에서 설명한 바와 같이, 제 2 병렬 다이오드(D2)가 설계되면, 유도전류(I2)가 제 2병렬 다이오드(D2)를 통해 그라운드(G)로 빠져나가므로, 제 5저항(R5)에 흐르는 전류는 제한된다. 이를 통해서 연산 증폭기(132)의 출력단은 보호되고, 나아가 노이즈 보상부(170)도 서지 유입으로부터 보호된다.
도 8은 노이즈 검출부가 서지 유입으로부터 보호되는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 8의 효과를 나타내는 그래프이다.
도 8을 먼저 참조하면, 개시된 일 실시예에 따라 노이즈 검출부(130)는 연산 증폭기(132)의 입력단과 직렬 연결된 제 3저항(R3)과 센싱 커패시터(Cs)와 직렬 연결된 제 4저항(R4) 사이에 제 1 병렬 다이오드(D1)를 포함한다.
전술한 바와 같이 서지 유입으로 인해 과전압(V2, 193)가 발생하면, 연산 증폭기(132) 내부에 내장된 다이오드(D3)는 상대적으로 긴 주기를 가지는 반파 정류를 형성한다. 따라서 제 1병렬 다이오드(D1)가 설계되지 않는 경우, 연산 증폭기(132)는 높은 에너지를 가지는 과전압(V2)에 의해서 소손된다.
그러나 제 1병렬 다이오드(D1)가 설계되면, 제 1병렬 다이오드(D1)에는 과전압(V2)에 의해서 항복전압(V4)이 걸린다. 또한, 제 1병렬 다이오드(D1)는 항복전압(V4)이 연산 증폭기(132) 내부에 설계된 다이오드(D3)에 걸리는 전압(V6)보다 낮은 크기의 전압을 형성하도록 설계된다. 이를 통해서 연산 증폭기(132)가 보호된다.
한편, 개시된 일 예에 따른 노이즈 검출부(130)에서 제 3저항(R3)과 제 4저항(R4)은 저항값의 크기 비율이 조절될 수 있고, 설계된 비율에 따라 연산 증폭기(132)에 걸리는 전압 제한량을 조절할 수 있다. 구체적으로 제 3저항(R3)는 제 4저항(R4)보다 큰 저항값을 가지도록 설계되는 것이 바람직하다.
도 6에서 전술한 바와 같이, 노이즈 검출부(130)에 포함되는 제 1병렬 다이오드(D1) 또한, 노이즈 감쇄 성능을 유지하면서 서지 유입으로부터 회로를 보호하기 위해 작은 정전용량을 가지도록 설계될 수 있다. 일 예로, 제 1병렬 다이오드(D1)의 정전용량은 1pF일 수 있다.
또한, 제 4저항(R4) 역시, 순간적으로 인가되는 과전압 펄스로부터 강건하기 위해서 고전압 펄스에 내성이 있는 저항으로 마련될 수 있다. 구체적으로 제 5저항(R5)은 Anti-pulse 필름형 저항을 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 노이즈 검출부(130)에서 제 1병렬 다이오드(D1)가 설계된 경우와 설계되지 않은 경우를 비교할 수 있다.
도9의 그래프에서 X축은 시간(mSec)을, Y축은 연산 증폭기(132)의 입력단에 걸린 전압을 측정한 것으로, 단위는 볼트(V)이다.
서지 유입에 따라 과전압(V2)가 발생한 시간을 0초로 설정하면, 제 1병렬 다이오드(D1)가 설계되지 않은 노이즈 검출부(130)에서 연산 증폭기(132)의 내부 다이오드(D3)는 0.1 mSec가 되기 전에 동작한다. 이와 비교하여 제 1병렬 다이오드(D1)가 설계되면, 내부 다이오드(D3)는 0.1mSec가 지난 후 동작한다. 또한 제 1병렬 다이오드(D1)가 설계되면, 제한되는 전압값이 제 1병렬 다이오드(D1)가 설계되지 않은 전압값에 비해서 낮은 크기로 발생한다.
한편, 도 9를 검토하면, 제 1병렬 다이오드(D1)가 설계되면, 정상 상태로 수복되기까지 걸리는 시간이 짧아지는 것을 볼 수 있다. 즉, 제 1병렬 다이오드(D1)가 설계되지 않으면, 정상상태로 수복되기까지 약 2배의 시간이 걸리는 것을 확인할 수 있다.
이를 통해서 개시된 일 예에 따라 제 1병렬 다이오드(D1)가 설계되면, 과전압(V2)이 안정적으로 제한됨을 확인할 수 있다.
도 10 은 개시된 다른 실시예에 따른 노이즈 검출부를 나타내기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 개시된 다른 실시예에 따른 노이즈 검출부(130)는 제 1병렬 다이오드(D1)를 제 1노드(n1)에 위치하도록 설계될 수 있다. 이 경우, 제 3저항(R3)과 제 4저항(R4)는 제 2저항(R2)이 된다.
도 8과 비교하면, 개시된 일 실시예에 따른 노이즈 검출부(130)는 제 2노드(n2)에 제 1병렬 다이오드(D1)가 설계된다. 이 경우, 제 3저항(R3)와 제 4저항(R4)의 크기는 제 4저항(R4)이 큰 저항값을 가지도록 마련될 수 있다. 또한, 저항의 크기 비율이 클수록 junction capacitance 영향이 적게 미치고, 고주파 노이즈 감쇄가 적어진다.
도 11은 개시된 일 예에 따른 능동 EMI 필터가 적용되는 전기 자동차를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 전기 자동차(1)는 전기 자동차(1)의 외관을 형성하는 차체(2), 차체(2)와 함께 마련되는 프런트 윈도(3) 또는 사이드 윈도(4) 및 전기 자동차(1)를 이동시키는 차륜(9)을 포함한다.
차체(2)는 후드(5), 프런트 휀더(6), 도어(7) 및 트렁크 리드(8)로 구분될 수 있다.
여기서 도어(7)는 차체(2)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어, 탑승자가 전기 자동차(1)에 탑승할 수 있도록 개방된다. 폐쇄 시에는 전기 자동차(1)의 내부를 외부로부터 차폐시킬 수 있다.
전기 자동차(1)는 차체(2)의 전방에 설치되어 운전자에게 전방의 시야를 제공하는 프런트 윈도(3), 측, 후방의 시야를 제공하는 사이드 윈도(4) 등 다양한 윈드 쉴드(Wind Shield)가 마련될 수 있다.
차륜(9)은 전륜, 후륜으로 구분될 수 있으며, 전기 자동차(1)를 구동시키는 전기 모터(미도시)로부터 동력을 제공받아 회전한다. 전기 자동차(1)에서 전기 모터는 배터리(battery)가 전달하는 전기 에너지를 차륜(9)을 회전시키기 위한 운동 에너지로 변환한다. 전기 자동차(1)의 동력원은 배터리가 저장하는 전기 에너지이다. 배터리는 도 1에서 도시된 바와 같이 차체(2)의 외부, 즉 충전기(40)로부터 전기를 전달받는다.
충전기(40)는 차체(2)의 프런트 휀더(6)에 마련된 충전구(43)와 커넥터(41)를 통해 연결되어 배터리를 충전시킬 수 있다.
개시된 일 예에서 충전기(40)가 전달하는 전원은 교류 전원, 즉 AC 전원(50)일 수 있다. AC 전원(50)은 개시된 능동 EMI 필터(100)를 거처 전기 자동차(1)의 각 구성에 필요한 전력으로 변환하는 전력변환장치(200)를 통해 전달된다.
개시된 능동 EMI 필터(100)는 전기 자동차(1)에 유입될 수 있는 서지 유입으로부터 강건해 질 수 있으며, 안정적으로 EMI 노이즈를 감쇄시켜 전기 자동차(1)의 각 구성에 필터링된 전원을 전달할 수 있다.
1: 차량, 50: AC 전원,
100: 능동 EMI 필터. 130: 노이즈 검출부,
170: 노이즈 보상부, 200: 전력변환장치.

Claims (20)

  1. 전원 라인에 공통 모드 EMI(Electro Magnetic Interference) 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부;
    상기 전원 라인의 상기 EMI 노이즈를 제거하기 위한 상쇄 전압을 전달하는 노이즈 보상부;를 포함하고,
    상기 노이즈 검출부는 적어도 하나의 제 1저항 및 적어도 하나의 제 1병렬 다이오드를 포함하고,
    상기 노이즈 보상부는 적어도 하나의 제 2 저항 및 적어도 하나의 제 2병렬 다이오드를 포함하는 EMI 능동 필터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 병렬 다이오드 및 상기 제 2 병렬 다이오드는,
    TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드를 포함하는 능동 EMI 필터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 노이즈 검출부는,
    상기 1저항 및 상기 제 1 병렬 다이오드와 연결되는 연산 증폭기(OP-Amp)를 포함하는 능동 EMI 필터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 노이즈 검출부는,
    상기 입력되는 공통 모드 EMI 노이즈를 검출하는 센싱 커패시터(Capacitor)를 포함하는 능동 EMI 필터.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 저항은,
    상기 연산 증폭기의 입력단과 연결되는 제 3저항; 및
    상기 병렬 다이오드 및 상기 제 3저항을 상기 센싱 커패시터와 직렬 연결하는 제 4저항;을 포함하는 능동 EMI 능동 필터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 노이즈 보상부는,
    상기 제 2 저항과 연결되는 인덕터(Inductor)를 포함하는 능동 EMI 필터.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2저항은,
    상기 연산 증폭기의 출력단과 연결되는 제 5저항; 및
    상기 인덕터와 직렬 연결되는 제 6저항을 포함하고,
    상기 제 6저항과 상기 인덕터는 상기 제 5저항과 병렬 연결되는 능동 EMI 필터.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제 3항 저항값은 상기 제 4저항값을 초과하는 능동 EMI 필터.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 제 6저항값은 상기 제 5저항값을 초과하는 능동 EMI 필터.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 저항 및 상기 제 2저항은,
    Anti-pulse 필름형 저항을 포함하는 능동 EMI 필터.
  11. 차량에 전원을 공급하는 AC 전원;
    상기 AC 전원이 공급하는 전원을 상기 차량에 전달하는 전원 라인;
    상기 전원의 노이즈 성분을 제거하는 능동 EMI 필터; 및
    상기 능동 EMI 필터가 전달하는 전원을 변환하는 전력변환장치;를 포함하고,
    상기 능동 EMI 필터는,
    전원 라인에 공통 모드 EMI(Electro Magnetic Interference) 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부;
    상기 전원 라인의 상기 EMI 노이즈를 제거하기 위한 상쇄 전압을 전달하는 노이즈 보상부;를 포함하고,
    상기 노이즈 검출부는 적어도 하나의 제 1저항 및 적어도 하나의 제 1병렬 다이오드를 포함하고,
    상기 노이즈 보상부는 적어도 하나의 제 2 저항 및 적어도 하나의 제 2병렬 다이오드를 포함하는 차량.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 병렬 다이오드 및 상기 제 2 병렬 다이오드는,
    TVS(Transient Voltage Suppressors) 다이오드를 포함하는 차량.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 노이즈 검출부는,
    상기 1저항 및 상기 제 1 병렬 다이오드와 연결되는 연산 증폭기(OP-Amp)를 포함하는 차량.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 노이즈 검출부는,
    상기 입력되는 공통 모드 EMI 노이즈를 검출하는 센싱 커패시터(Capacitor)를 포함하는 차량.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 저항은,
    상기 연산 증폭기의 입력단과 연결되는 제 3저항; 및
    상기 병렬 다이오드 및 상기 제 3저항을 상기 센싱 커패시터와 직렬 연결하는 제 4저항;을 포함하는 차량.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 노이즈 보상부는,
    상기 제 2 저항과 연결되는 인덕터(Inductor)를 포함하는 차량.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제 2항은,
    상기 연산 증폭기의 출력단과 연결되는 제 5저항; 및
    상기 인덕터와 직렬 연결되는 제 6저항을 포함하고,
    상기 제 6저항과 상기 인덕터는 상기 제 5저항과 병렬 연결되는 차량.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 제 3항 저항값은 상기 제 4저항값을 초과하는 차량.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 제 6저항값은 상기 제 5저항값을 초과하는 차량.
  20. 제 11항에 있어서,
    상기 EMI 노이즈를 제거하기 위한 적어도 하나의 수동 소자;를 더 포함하는 차량.
KR1020170105466A 2017-08-21 2017-08-21 능동 emi 필터 및 그를 포함하는 차량 KR102379057B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170105466A KR102379057B1 (ko) 2017-08-21 2017-08-21 능동 emi 필터 및 그를 포함하는 차량

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170105466A KR102379057B1 (ko) 2017-08-21 2017-08-21 능동 emi 필터 및 그를 포함하는 차량

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190020466A true KR20190020466A (ko) 2019-03-04
KR102379057B1 KR102379057B1 (ko) 2022-03-28

Family

ID=65760075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170105466A KR102379057B1 (ko) 2017-08-21 2017-08-21 능동 emi 필터 및 그를 포함하는 차량

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102379057B1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102131263B1 (ko) * 2019-04-17 2020-07-07 울산과학기술원 전류 보상 장치
CN111413818A (zh) * 2020-03-31 2020-07-14 精电(河源)显示技术有限公司 一种抵抗电性干扰的液晶显示模组
KR20200113483A (ko) * 2019-03-25 2020-10-07 울산과학기술원 전류 보상 장치
KR20200122264A (ko) * 2019-04-17 2020-10-27 울산과학기술원 전류 보상 장치
KR20210045962A (ko) * 2019-03-25 2021-04-27 이엠코어텍 주식회사 전류 보상 장치
KR20230028334A (ko) * 2021-04-09 2023-02-28 이엠코어텍 주식회사 전류 보상 장치
KR20230034261A (ko) * 2020-06-29 2023-03-09 이엠코어텍 주식회사 전류 보상 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010057268A (ja) * 2008-08-28 2010-03-11 Fuji Electric Systems Co Ltd 伝導性ノイズフィルタ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010057268A (ja) * 2008-08-28 2010-03-11 Fuji Electric Systems Co Ltd 伝導性ノイズフィルタ

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Eric Modica and Michael Arkin, Robust Amplifiers Provide Integrated Overvoltage Protection, Analog Dialogue 46-02 (2012.02.28.) *
Fredy Edimer Hoyos Velasco et al., EMI filter techniques in power electronic converters, INGENIERÍA E INVESTIGACIòN Vo.30, No.2, pp.168-177 (2010.06.11.) *
Jingook Kim et al.,Analysis and Design Guide of Active EMI Filter in a Compact Package for Reduction of Common-Mode Conducted Emissions,IEEE Trans. on ectromagnetic Compatibility,vo.57,is.4(2015.2.24) *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200113483A (ko) * 2019-03-25 2020-10-07 울산과학기술원 전류 보상 장치
KR20210045962A (ko) * 2019-03-25 2021-04-27 이엠코어텍 주식회사 전류 보상 장치
KR102131263B1 (ko) * 2019-04-17 2020-07-07 울산과학기술원 전류 보상 장치
KR20200122264A (ko) * 2019-04-17 2020-10-27 울산과학기술원 전류 보상 장치
CN111413818A (zh) * 2020-03-31 2020-07-14 精电(河源)显示技术有限公司 一种抵抗电性干扰的液晶显示模组
CN111413818B (zh) * 2020-03-31 2021-02-02 精电(河源)显示技术有限公司 一种抵抗电性干扰的液晶显示模组
KR20230034261A (ko) * 2020-06-29 2023-03-09 이엠코어텍 주식회사 전류 보상 장치
KR20230028334A (ko) * 2021-04-09 2023-02-28 이엠코어텍 주식회사 전류 보상 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102379057B1 (ko) 2022-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102379057B1 (ko) 능동 emi 필터 및 그를 포함하는 차량
CN109478855B (zh) 谐振型逆变器
CN106093494A (zh) 一种用于电子式互感器的信号防护滤波电路
CN213305249U (zh) 一种机载dc-dc滤波浪涌抑制电路
JP2012210048A (ja) 耐サージ電源装置
EP1050092B1 (en) Power conditioning circuit
US20140118867A1 (en) Drive circuits and systems for motor controller protection
US6288917B1 (en) Three stage power conditioning circuit
KR101438120B1 (ko) Hemp 대책용 전원선로 방호장치
JP2009232629A (ja) サージ吸収回路
Jeong et al. Design of effective surge protection circuits for an active EMI filter
JP3392915B2 (ja) 電子機器用電源装置
US9300204B2 (en) Switching power supply
JP4577465B2 (ja) インバータ装置の保護方法
JP2007336682A (ja) 過電圧保護回路並びに過電圧保護およびノイズ抑制回路
KR20150052446A (ko) 전원장치용 보호회로
US20070176574A1 (en) Power converter topologies for better traction drive packaging
CN111900872B (zh) 一种电磁防护滤波装置
JP6789146B2 (ja) 漏電遮断器
CN105871191A (zh) 抑制三相电压源型pwm整流器上电冲击电流的装置和方法
CN201450328U (zh) 一种工程机械控制器的电源保护电路
JP2010239758A (ja) 雷サージ保護回路
CN105763029A (zh) 一种过载过流保护抗干扰驱动电路
WO2008155600A1 (en) Improved switched-mode power converter and method
US11509212B2 (en) Switched-mode power supply with voltage limitation

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant