KR102166882B1 - 노이즈 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1축전부; 상기 제1축전부와 연결되는 공통 쵸크; 및 상기 공통 쵸크와 그라운드 사이에 연결되는 제2축전부를 포함하고, 상기 공통 쵸크에서 방사된 복사 노이즈는 상기 그라운드로 접지되는 노이즈 필터를 개시한다.

Description

노이즈 필터{NOISE FILTER}

본 발명은 공통 모드 노이즈를 제거하는 노이즈 필터에 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 장치에 영향을 미치지 않도록 설계되어야 한다. 전자장치는 이 두 가지 상반되는 역할에 잘 적응해야 하는데, 이것을 전자파 적합성(EMC: Electro Magnetic Compatibility)이라고 한다. 특히 EMI(Electro Magnetic Interference)는 전자제품에서 방사되는 전자파에 대한 것으로써, 전세계적으로 규제가 되고 있다.

일반적으로, 전원회로에는 대부분 전원 노이즈(Noise)가 문제가 되며, 이의 억제를 위해 EMI 필터(Filter)를 사용하고 있는 실정이다.

그리고, 각 전원선의 전도 노이즈는 공통모드(CM: Common Mode) 전류 성분에 의한 공통모드 노이즈(Common Mode Noise)와 차동 모드(DM: Differential Mode) 전류 성분에 의한 차동 모드 노이즈(Differential Mode Noise)가 합성된 것이다.

공통모드 노이즈를 줄 일수 있는 필터에 사용된 코일과 캐패시터를 각각 커먼 쵸크(Common Choke)와 Y 캐패시터(Y-capacitor)라고 부르고, 차동 모드 노이즈를 줄일 수 있는 필터에 사용된 코일은 차동 쵸크 또는 노멀 코일(Normal Coil)이라고 하고 캐패시터는 X 캐패시터(X-Capacitor)라고 부른다.

그러나, 공통 쵸크에 전원이 인가된 경우 전자기장이 방출되며, 이러한 전자기장이 외부 기기에 노이즈로 작용하는 문제가 있다.

한국공개특허공보 제10-2010-0075314호(2010.07.02)

본 발명은 공통 쵸크에서 발생한 노이즈를 제거하여 노이즈를 최소화할 수 있는 노이즈 필터를 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따른 노이즈 필터는, 제1축전부; 상기 제1축전부와 연결되는 공통 쵸크; 및 상기 공통 쵸크와 그라운드 사이에 연결되는 제2축전부를 포함하고, 상기 공통 쵸크에서 방사된 복사 노이즈는 상기 그라운드로 접지될 수 있다.

본 발명의 일 특징에 따른 노이즈 필터에서, 상기 제1축전부와, 공통 쵸크, 및 제2축전부가 배치되는 기판을 포함한다.

본 발명의 일 특징에 따른 노이즈 필터에서, 상기 기판은 상기 공통 쵸크에서 방사된 복사 노이즈를 흡수하는 흡수층을 포함하는 제1층과, 상기 흡수층과 전기적으로 연결된 그라운드를 포함하는 제2층을 포함한다.

본 발명의 일 특징에 따른 노이즈 필터에서, 상기 복사 노이즈는 상기 기판측으로 방사될 수 있다.

본 발명의 일 특징에 따른 노이즈 필터에서, 상기 쵸크는 바 코어와, 상기 바 코어에 결선되는 제1코일, 및 제2코일을 포함하고, 상기 제1코일과 제2코일의 결선 방향은 서로 반대이고, 상기 제1코일은 전원 입력단을 기준으로 시계 방향으로 결선된다.

본 발명의 일 특징에 따른 노이즈 필터에서, 상기 제1축전부는 X커패시터를 포함하고, 상기 제2축전부는 Y커패시터를 포함한다.

본 발명에 따르면 공통 쵸크에서 발생한 노이즈를 제거하여 노이즈를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 필터의 블록도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 필터의 회로도이고,
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 쵸크에서 방사되는 노이즈의 방향을 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 노이즈 필터가 실장되는 기판의 분해 사이도이고,
도 6은 본 발명에 따른 노이즈 필터의 효과를 설명하기 위한 그래프이고,
도 7은 본 발명에 따른 노이즈 필터를 포함하는 전자부품을 설명하기 위한 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 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 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 필터의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 필터의 회로도이다.

도 1과 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 노이즈 필터(1)는 제1축전부(10)와, 제1축전부(제1축전유닛, 10)와 연결되는 공통 쵸크(20), 및 공통 쵸크(20)와 그라운드(G) 사이에 연결되는 제2축전부(제2축전유닛, 30)를 포함한다.

제1축전부(10)는 정합 커패시터의 기능을 수행할 수 있다. 제1축전부(210)는 X 커패시터(X-CAP)일 수 있고, 차동 모드 노이즈(Differential Mode Noise)를 억제하기 위해 사용될 수 있다.

차동 모드 노이즈는 차동 모드 전류 성분에 의해 발생하고, 입력 전원을 위한 전원선 사이에 존재하는 노이즈로써, 제1축전부(10)는 차동 모드 노이즈에 대한 단락 경로를 구성함으로써 차동 모드 노이즈가 외부로 누설되는 것을 방지한다.

제2축전부(30)와 공통 쵸크(20)는 공통 모드 노이즈(Common Mode Noise)를 감쇄하기 위해 사용된다.

제2축전부(30)는 Y 커패시터(Y-CAP)일 수 있고, 공통 쵸크(20)의 일단과 연결되는 제1커패시터(31)와, 제1커패시터(31)와 그라운드(G) 사이에 연결되는 제2커패시터(32)를 구비한다.

제2축전부(30)는 그라운드(G)와 전원 사이에 연결되므로, 용량이 커지면 누설전류가 많아진다. 따라서, 제2축전부(30)의 용량 제한이 필요하게 되고, 이에 따라 공통 쵸크(20)와 함께 사용하여 공통 모드 노이즈를 제거한다.

제2축전부(30)가 연결되는 그라운드(G)는 회로 기판(40)의 접지이거나, 또는 고주파를 안정적으로 흡수하기 위하여 프레임(frame) 또는 대지면 접지일 수 있다.

공통 쵸크(20)는 공통 모드 노이즈에 대하여 임피던스를 갖고, 공통 모드 노이즈를 감쇄하는 공통 모드 코일(21, 22)이 코어에 결선된다. 제2코일(22)은 그라운드에 접지될 수 있다.

공통 모드 코일(21, 22)의 결선을 서로 반대 방향으로 감고, 제2축전부(30)의 용량 및 패턴을 조절하면 기생 노이즈를 제거하고 감쇄 특성을 향상시킬 수 있으며, 차동 모드 노이즈를 감쇄할 수 있다.

도 3을 참고하면, 제1코일(21)은 코어(23)에 전원 입력단(21a)을 기준으로 시계방향으로 결선되어 전원 출력단(21b)에 연결된다. 이때, 공통 쵸크(20)에서 발생하는 복사 노이즈는 플레밍의 오른손 법칙에 의해 기판(40) 방향으로 배향된다. 이때, 배향이란 복사 노이즈가 방출되는 방향성으로 정의할 수 있다. 도 4를 참고하면, 쵸크에서 발생한 복사 노이즈는 대부분 기판(40) 방향으로 배향되어 있음을 확인할 수 있다.

도 5를 참고하면, 제1축전부과 공통 쵸크, 및 제2축전부가 배치된 노이즈 필터(1)는 기판(40)에 배치된다. 기판(40)은 필터에 전원을 인가하는 전원 라인(41a) 및 흡수층(41b)이 배치된 제1층(41)과, 그라운드 기능을 하는 제2층(42)을 포함한다. 제1층(41)과 제2층(42) 이외에도 복수의 층(43, 44)이 더 적층될 수 있다.

흡수층(41b)은 관통홀에 충진된 관통전극(41d)에 의해 그라운드(42)와 연결된다. 전원라인(41a)과 흡수층(41b)은 전도패드(41c)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 전도 패드(41c)는 솔더일 수 있다.

전술한 바와 같이, 공통 쵸크(20)의 복사 노이즈는 기판(40)을 향해 방사되며, 방사된 복사 노이즈는 흡수층(41b)에 흡수된다. 관통전극(41d)은 복사 노이즈를 그라운드(G)에 접지하는 경로를 형성한다.

도 6을 참고하면, 종래 노이즈 필터와 본 발명에 따른 노이즈 필터에 각각 장착된 소자에 전원을 인가하여 출력 신호를 측정한 결과, 종래 노이즈 필터가 장착된 소자의 출력 신호(b)에 비해, 본 발명에 따른 노이즈 필터가 장착된 소자의 출력 신호(a)가 훨씬 양호함을 알 수 있다.

전자 부품은 노이즈 필터가 장착하는 다양한 부품이 포함된다. 일 예로, 전자 부품은 카메라 모듈 또는 모터일 수 있다. 카메라 모듈의 경우 렌즈를 구동하는 액추에이터의 전단에 노이즈 필터를 장착할 수 있다.

도 7을 참고하면, 전자 부품은 모터를 제어하는 인버터 모듈일 수 있다. 구체적으로 모터는 전원(4)과 연결된 노이즈 필터(1), 및 인버터(2)를 포함한다. 노이즈 필터(1)의 구성은 전술한 바와 동일하며, 인버터(2)는 모터(3)에 3상 전원을 공급하는 복수 개의 스위칭 소자를 포함한다. 도시되지는 않았으나 제어부에서는 모터의 운전 상태를 근거로 제어 신호를 인버터(2)에 출력할 수 있다. 이때, 노이즈 필터는 공통 모드 노이즈를 제거할 수 있다.

10: 제1축전부
20: 공통 쵸크
30: 제2축전부

Claims (7)

1. 제1축전부;
   상기 제1축전부와 연결되는 공통 쵸크;
   상기 공통 쵸크와 그라운드 사이에 연결되는 제2축전부; 및
   상기 제1축전부와, 공통 쵸크, 및 제2축전부가 배치되는 기판을 포함하고,
   상기 공통 쵸크는 바 코어와, 상기 바 코어에 결선되는 제1코일, 및 제2코일을 포함하고,
   상기 기판은 상기 공통 쵸크에서 방사된 복사 노이즈를 흡수하는 흡수층을 포함하는 제1층과, 상기 흡수층과 전기적으로 연결된 그라운드를 포함하는 제2층을 포함하고,
   상기 제1코일은 전원 입력단을 기준으로 시계 방향으로 결선됨으로써 상기 공통 쵸크의 복사 노이즈가 상기 기판측으로 방사되어 상기 흡수층에 흡수되는 노이즈 필터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1층은 필터에 전원을 인가하는 전원 라인을 더 포함하는 노이즈 필터.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 흡수층은 관통홀에 충진된 관통전극에 의해 상기 그라운드와 연결되는 노이즈 필터.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1코일과 제2코일의 결선 방향은 서로 반대인 노이즈 필터.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1축전부는 X커패시터를 포함하고,
   상기 제2축전부는 Y커패시터를 포함하는 노이즈 필터.
   
7. 제1항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 노이즈 필터를 포함하는 전자 디바이스.

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