필터가 실패하는 이유에 대해 이야기해 봅시다

이 문서에서는 적절한 필터링의 함정을 간략하게 다룹니다. 우리는 여러분이 생각하는 필터가 실제 회로에 적용되었을 때 종종 작동하지 않는 몇 가지 이유를 살펴보겠습니다. 그럼… 필터가 실패하는 이유에 대해 이야기해 보겠습니다.

귀하의 특정 요구 사항에 가장 적합한 성능을 제공하는 최고의 필터가 무엇인지 연구하고 찾는데 셀 수 없이 많은 시간을 투자한 적이 있습니까? 그리고 일단 설치하면 RF 방출을 거의 억제하지 않는다는 사실을 발견하셨나요? 이러한 성능 부족의 한 가지 이유는 필터 제조업체가 공통 모드(CM) 또는 차동 모드(DM) 잡음에 대한 감쇠 특성을 테스트했는데 어느 것을 사용했는지 사양이 명확하지 않기 때문일 수 있습니다. 방출 문제가 주로 CM이지만 필터 감쇠가 DM에 대해 지정된 경우 필터를 성공적으로 구현하는 데 문제가 있습니다.

또 다른 문제는 필터 성능을 테스트하는 데 사용되는 표준(일반적으로 MIL-STD-220)과 관련된 것일 수 있습니다. 일반적으로 필터는 dB로 표시되는 삽입 손실(IL)을 특징으로 합니다. 필터 삽입으로 인해 주어진 주파수에서 부하 감소를 측정한 것입니다. 필터의 IL은 소스 및 부하 임피던스에 따라 달라지며 터미널 부하/소스 임피던스와 독립적으로 기술되어서는 안 되지만 MIL-STD-220을 따르는 경우가 많습니다. 측정 장비, 소스 및 부하 임피던스, 입력 감쇠기 및 기타 구성 요소는 이상적인 50Ω 특성 임피던스를 갖도록 지정됩니다. 이와 같은 이상적인 50Ω 임피던스를 갖는 전원 공급 장치 입력 회로와 같은 것을 갖는 경우는 거의 없습니다. 필터가 실제로 보는 부하 임피던스는 50Ω과 정확히 일치하지 않습니다. 또한 입력 감쇠기에는 공진을 약화시킬 수 있는 직렬 임피던스가 있습니다. 이는 테스트에 사용된 감쇠기가 최종 제품에 존재하지 않기 때문에 문제가 됩니다.

테스트 중에 인가되는 전류는 또 다른 문제입니다. 테스트 방법은 테스트 중에 필터에 전류가 흐르도록 요구하지 않으므로 어떤 경우에도 필터가 의도한 회로와 일치하지 않습니다. DC 전류가 흐르면 필터의 인덕턴스 값이 달라질 수 있습니다. 지정된 전류 범위 밖에서 사용하면 초크가 포화되어 원래 의도한 임피던스를 공급할 수 없게 될 수 있습니다.

이러한 이유로 완벽한 필터 테스트 상황은 반드시 표준 방법을 따를 필요는 없지만 특정 EMI 테스트 공급 임피던스에 맞게 조정되고 제품에 대해 계획되고 예상 전류 소모에서 작동되는 실제 스위칭 전원 공급 장치를 활용하는 것입니다. . 잠재적 사용자에게 최상의 결과와 정보를 제공하려면 무부하 및 최대 부하 전류 수준에서 필터의 삽입 손실 또는 감쇠 특성을 설정해야 합니다.

차폐되지 않은 필터 요소도 문제를 일으킬 수 있습니다. 필터 구성 요소가 차폐되지 않고 스위칭 전원 공급 장치 또는 빠른 상승 시간 디지털 논리 회로와 같은 잡음 소스가 포함된 PCB에 장착되면 잡음이 필터 구성 요소와 필터에 대한 입력 연결 모두에 결합되는 경우가 많습니다. 이러한 원치 않는 누화는 필터의 감쇠 기능을 부분적으로 또는 완전히 감소시킵니다. 필터에 대한 입력/출력 전력선이 서로 너무 가깝게 연결되는 경우 유사한 상황이 발생할 수 있습니다. 이 문제는 전력선 필터를 차폐하고 필터 인클로저에 장착된 입력 전원 커넥터를 사용하여 장비 인클로저 벽에 장착하면 완화될 수 있습니다. 입력/출력 연결을 서로 멀리 떨어져 유지하는 것도 도움이 됩니다.

I/O 신호 라인에 저역 통과 필터를 추가하면 필터가 예상한 대로 방출을 줄이지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 문제는 각 라인과 접지(반환) 경로에 CM 노이즈가 존재한다는 점일 수 있습니다. CM 노이즈 전류는 접지 경로를 포함한 모든 라인에 동일하게 흐릅니다. 이 시나리오에서 CM 노이즈를 억제하기 위해 커패시터를 사용하는 경우 더티 디지털 접지의 노이즈를 깨끗한 신호 라인으로 전달하므로 상황이 더욱 악화될 수 있습니다. 더 나은 결과를 얻으려면 커패시터를 제거하거나 노이즈가 있는 디지털 접지를 깨끗한(섀시) 접지에 연결해 보십시오. 이 경우 공통 모드 초크가 접지 솔루션에 대한 커패시터보다 더 나은 솔루션일 수 있습니다.