입력에 주의하세요

EMI 필터를 설계할 때 원하는 삽입 손실을 얻으려면 필터를 설치하는 방법과 위치가 중요합니다. 일반적으로 잘못된 위치나 설치로 인한 영향은 필터 설계에 고려되지 않으며 예상치 못한 결과가 나타납니다.

몇 주 전에 저는 전도성 방출에 실패한 회사의 제품을 작업하고 있었습니다. 이 제품은 10A를 소비하는 240V 50Hz(유럽) 주 네트워크에서 전원을 공급받았으며 9kHz-30MHz 범위의 전도성 방출에 대한 규정을 통과하기 위해 맞춤형 필터가 설계에 포함되었습니다.

이 제품에 사용된 필터의 회로도는 그림 1에 나와 있습니다. 필터는 100nF X2 커패시터 2개, 470uH 공통 모드 초크 1개, 4.7nF 커패시터 2개로 구성되었습니다.

그림 1: 연구 중인 필터의 회로도.

그러나 회사가 EMC 테스트 하우스에서 얻은 결과는 1MHz ~ 10MHz 범위의 이론 및 시뮬레이션에서 예상한 결과에 비해 정말 나빴습니다(>20dB).

필터가 예상대로 작동하지 않을 때 나는 일반적으로 몇 가지 일반적인 사항을 확인합니다.

분석 결과 이전 효과 중 어느 것도 문제의 원인이 아니라는 것을 확인할 수 있었기 때문에 필터가 어떻게 연결되어 있는지 확인하러 갔는데 필터의 입력과 출력이 실제로 서로 가깝다는 것을 발견했습니다. 이는 특히 고주파수 범위에서 위험한 상황입니다.

아이디어를 이해하실 수 있도록 효과를 부분적으로 재현했습니다. (정확한 식별 정보와 시스템 사진은 기밀로 유지됩니다.)

예를 들어 그림 2와 같이 차폐된 필터가 있다고 가정해 보겠습니다. 이론상으로는 저역 통과 차동 필터링 응답이 예상됩니다.

그림 2: "이상적인" 레이아웃의 예에서 사용된 필터.

이제 입력 케이블과 출력 케이블이 서로 가깝게 필터가 설치된 그림 3을 살펴보겠습니다.

그림 3: 입력 와이어와 출력 와이어 사이의 거리가 짧은 이 예에서 사용된 필터.

이제 케이블의 위치는 필터의 입력과 출력 사이에 일종의 결합을 생성합니다. 이 커플링은 용량성(전기장) 및 유도성(자기장)일 수 있으므로 이론적 저역 통과 필터 응답은 "단락"되고 신호는 입력에서 출력으로 쉽게 이동할 수 있습니다(특히 고주파수 범위에서). 그림 2와 3에서는 부품의 기생 효과를 고려하지 않았습니다.

당사 제품에 필터가 장착되었는지 확인하기 위해 제품을 끈 상태에서 Bode 100 네트워크 분석기를 사용했습니다. 결과는 그림 4에 포함되어 있습니다.

그림 4: 입력-출력 와이어 라우팅이 양호-불량인 필터의 측정된 응답.

저주파(<600kHz)에서의 응답은 기생 IO 피드백의 영향을 받지 않습니다. 그러나 그림 3과 유사하게 IO 피드백이 존재할 경우 1~10MHz 주파수 범위에서 최대 30dB까지 저하됩니다.

측정 결과 361kHz(커서 1, 녹색)에서 응답의 피크가 나타나는 것은 흥미롭습니다. 피크가 0dB를 초과하고 IO 피드백과 관련이 없는 경우 이는 매우 위험한 상황입니다(향후 기사의 주제).

또한 필터의 저역 통과 응답이 2.5MHz보다 높은 주파수(커서 2, 주황색)에서 구성 요소의 기생 성분에 의해 지배되는 방식에 유의하세요.

나의 마지막 조언: 유선 또는 PCB 형식 모두에서 필터 레이아웃을 수행할 때 I/O 피드백에 주의하세요. 고주파수에서 필터 응답을 저하시키는 기생 피드백을 최소화하려면 라인을 올바르게 라우팅하십시오.

참고자료

아르투로 메디아노 M.Sc.를 받았습니다. (1990) 및 University of Zaragoza(스페인)에서 전기 공학 박사 학위(1997)를 취득했으며, 1992년부터 EMI/EMC/RF/SI 교수직을 역임했습니다. 1990년부터 R&D에 참여했습니다. 스페인, 미국, 스위스, 프랑스, ​​영국, 이탈리아, 벨기에, 독일, 캐나다, 네덜란드, 포르투갈, 싱가포르. 그는 I3A(University of Zaragoza)에서 EMI/EMC/SI 및 RF 분야의 설계, 진단, 문제 해결 및 교육을 위한 전문 실험실인 The HF-Magic Lab®의 창립자이며, 2011년부터 강사로 재직하고 있습니다. Besser Associates(캘리포니아, 미국)는 미국 전역, 특히 실리콘 밸리/샌프란시스코 베이 지역에서 EMI/EMC/SI/RF 주제에 대한 공개 및 현장 교육 과정을 제공합니다. 그는 IEEE의 선임 회원이자 마이크로파 이론 및 기술 학회의 MTT-17(HF/VHF/UHF) 기술 위원회의 1999년 활동 회원(2013-2016년 의장)이자 전자기 호환성 학회 회원입니다. Arturo는 [email protected]로 연락할 수 있습니다.