KR20010094590A - 전자파 장해 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 전자파 장해 측정 장치는, 측정 주파수에 대하여, 교류 전원 공급부로부터 피시험기에 인가되는 임피던스를 일정하게 유지시키는 전원선 임피던스 안정화 회로망과, 고주파 성분의 노이즈에 대해서는 단락시키고 저주파 성분은 차단하는 콘덴서가, 교류 전원 공급부의 L 선과 N 선에 각각 마련된 바이패스 부와, 피시험기에서 발생되는 전자파 장해에 의한 순환 전류(IL) 신호를 검출하는 순환 전류 신호 검출부와, 피시험기에서 발생되는 전자파 장해에 의한 입력 전류(ISC) 신호를 검출하는 입력 전류 신호 검출부와, 순환 전류 신호 검출부 및 입력 전류 신호 검출부로부터 각각 검출되는 순환 전류(IL) 신호 및 입력 전류(ISC) 신호를 입력받고, 입력된 신호를 분석하는 스펙트럼 분석기를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 피시험기에서 발생되는 공통 모드 전자파 장해에 의한 노이즈 신호의 전류 값 측정을 함에 있어서, 순환 전류(IL)와 입력 전류 (ISC)의 값을 별도의 코어에서 각각 측정함으로써, 피시험기의 정확한 공통모드측 임피던스를 구할 수 있는 장점이 있다.

Description

전자파 장해 측정 장치{Device for measuring an EMI}
본 발명은 전자파 장해(Electro Magnetic Interference:EMI) 측정 장치에 관한 것으로서, 특히 피시험기(Device Under Test:DUT)에서 발생되는 공통 모드 (common mode:CM) 전자파 장해에 의한 노이즈(noise) 신호의 전류 값 측정을 통하여, 피시험기의 정확한 공통모드측 임피던스(impedance)를 구할 수 있는 전자파 장해 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전자파 장해는 크게 복사성 전자파 장해(radiated EMI)와 전도성 전자파 장해(conducted EMI)로 분류하며, 복사성 전자파 장해는 다시 복사 방출 (radiated emission:RE)과 복사 감응(radiated susceptibility:RS)으로 구분하며, 전도성 전자파 장해는 전도 방출(conducted emission:CE)과 전도 감응(conducted susceptibility:CS)으로 구분한다.
한편, 도 1은 일반적인 전기 기기에서 발생되는 전도성 전자파 장해를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 전기 기기(110)에서 발생되는 전도 방출 전자파 장해는 공통 모드(common mode:CM) 전도성 전자파 장해와 차동 모드(differential mode:DM) 전도성 전자파 장해로 구분할 수 있다. 그리고, 공통 모드 전도성 전자파장해의 노이즈 전압(VCM)은 교류 전원 공급부(100)의 그라운드(Ground:G) 선과 라인 (Line:L) 선 또는 G 선과 뉴트럴(Neutral:N) 선 사이에서 발생되고, 차동 모드 전도성 전자파 장해의 노이즈 전압(VDM)은 상기 교류 전원 공급부(100)의 N 선과 L 선 사이에서 발생된다. 이때, 상기 교류 전원 공급부(100)의 양단(L 선과 N 선)에는 공통 모드 전도성 전자파 장해의 노이즈 전압(VCM)과 차동 모드 전도성 전자파 장해의 노이즈 전압(VDM)의 합 또는 차이 만큼의 노이즈 전압(V1, V2)이 발생되며, 이에 따른 각 노이즈 전압(VCM, VDM, V1, V2) 상호 간의 관계식은 다음 수학식 1과 같다.
공통 모드 노이즈 전압(VCM) = (V1+ V2)/2
차동 모드 노이즈 전압(VDM) = (V1- V2)/2
이와 같은 전기 기기로부터 발생되는 전도성 전자파 장해의 노이즈 신호 크기를 측정하는 전도성 전자파 장해 측정 장치를 도 2에 나타내었다. 도 2는 종래의 공통 모드 전도성 전자파 장해 측정 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 공통 모드 전도성 전자파 장해 측정 장치(210)는, 측정하는 주파수에 대하여, 교류 전원 공급부(200)로부터 피시험기(220)에 인가되는 임피던스를 일정하게 유지시키는 전원선 임피던스 안정화 회로망(Line Impedance Stabilization Network:LISN)(211)과, 상기 피시험기(220)에서 발생되는 전자파 장해에 의한 전류 신호를 검출하는 코어(core)(212)와, 그 코어(212)에서 검출된 전류 신호를 입력받고, 그 입력된 신호를 분석하는 스펙트럼 분석기(spectrum analyzer)(214) 및 상기 코어(212)에서 검출된 전류 신호를 상기 스펙트럼 분석기 (214)로 전송하는 신호 전송부(213)를 포함한다.
여기서, 도 2의 스위치 S1과 S2가 열린 상태에서는 상기 코어(212)에서 순환 전류(IL)가 검출되며, 상기 스위치 S1과 S2가 닫힌 상태에서는 상기 코어(212)에서 입력 전류(ISC)가 검출되는데 이때, 입력 전류(ISC)를 검출함에 있어서 순환 전류 (IL)가 미치는 영향도 포함되어 검출된다.
한편, 도 3은 일반적인 RLC 병렬 공진 회로에서의 공진 시 전류의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, RLC 병렬 공진 회로에서 공진 시에는 입력 전류(ISC)가 저항(R)에만 흐르고, 인덕터(inductor)(L)와 콘덴서(condenser)(C)의 지로에는 상기 입력 전류(ISC)와는 무관한 순환 전류(IL)가 흐른다. 이때, 공진 주파수 0에서는 다음 수학식 2가 성립된다.
따라서, 상기 수학식 2를 이용하면, RLC 병렬 공진 회로에서의 공진 시 입력 전류(ISC) 값과 순환 전류(IL) 값의 측정을 통하여 Q(Quality factor) 값을 구할 수있다. 또한, 상기 Q 값으로부터 피시험기(220)의 임피던스를 구할 수 있다.
그런데, 도 2에 나타낸 바와 같은 종래의 공통 모드 전도성 장해 측정 장치에서는 입력 전류(ISC) 값의 측정 시에, 순환 전류(IL)가 미치는 영향이 입력 전류 (ISC) 값에 포함되어 측정됨으로써, 피시험기의 정확한 임피던스를 측정할 수 없는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 피시험기에서 발생되는 공통 모드 전자파 장해에 의한 노이즈 신호의 전류 값 측정을 통하여, 피시험기의 정확한 공통모드측 임피던스를 구할 수 있는 전자파 장해 측정 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 전기 기기에서 발생되는 전도성 전자파 장해를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 공통 모드 전도성 전자파 장해 측정 장치를 나타낸 블록도.
도 3은 일반적인 RLC 병렬 공진 회로에서의 공진 시 전류의 흐름을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 공통 모드 전도성 전자파 장해 측정 장치를 나타낸 블록도.
도 5는 도 4에 나타낸 블록도의 등가 회로를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200, 400... 교류 전원 공급부 110... 전기 기기
210, 410... 공통 모드 전도성 전자파 장해 측정 장치
211, 420... 전원선 임피던스 안정화 회로망
212... 코어 213... 신호 전송부
214, 460... 스펙트럼 분석기 220, 470... 피시험기
430... 바이패스부 440... 순환 전류 신호 검출부
441... 제 1 코어 442... 순환 전류 신호 전송부
450... 입력 전류 신호 검출부 451... 제 1 스위치부
452... 제 2 스위치부 453... 제 2 코어
454... 입력 전류 신호 전송부
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전자파 장해 측정 장치는,
측정 주파수에 대하여, 교류 전원 공급부로부터 피시험기에 인가되는 임피던스를 일정하게 유지시키는 전원선 임피던스 안정화 회로망(LISN)과;
고주파 성분의 노이즈에 대해서는 단락(short)시키고 저주파 성분은 차단하는 콘덴서가, 상기 교류 전원 공급부의 L 선과 N 선에 각각 마련된 바이패스 (bypass)부와;
상기 피시험기에서 발생되는 전자파 장해에 의한 순환 전류(IL) 신호를 검출하는 순환 전류 신호 검출부와;
상기 피시험기에서 발생되는 전자파 장해에 의한 입력 전류(ISC) 신호를 검출하는 입력 전류 신호 검출부와;
상기 순환 전류 신호 검출부 및 입력 전류 신호 검출부로부터 각각 검출되는 순환 전류(IL) 신호 및 입력 전류(ISC) 신호를 입력받고, 그 입력된 신호를 분석하는 스펙트럼 분석기를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 순환 전류 검출부는,
상기 피시험기에 인가되는 상기 교류 전원 공급부의 L 선 및 N 선이 그 내부 공간에 동일 방향으로 통과되어, 상기 순환 전류(IL)의 공통 모드 신호를 검출하는 제 1 코어와;
상기 제 1 코어와 상기 교류 전원 공급부의 L 선의 출력 단자 사이에 마련된 제 1 인덕터와;
상기 제 1 코어와 상기 교류 전원 공급부의 N 선의 출력 단자 사이에 마련된 제 2 인덕터; 및
상기 제 1 코어에서 검출된 순환 전류(IL) 신호를 상기 스펙트럼 분석기로 전송하는 순환 전류 신호 전송부를 구비하는 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기 입력 전류 검출부는,
상기 피시험기에 인가되는 상기 교류 전원 공급부의 L 선과 G 선 사이에 연결되어, 저주파 성분은 차단하고 고주파 성분에 대해서는 단락시키는 제 1 콘덴서와, 제 1 저항 및 상기 교류 전원 공급부의 L 선과 G 선의 연결을 제어하는 제 1스위치가 마련된 제 1 스위치부와;
상기 피시험기에 인가되는 상기 교류 전원 공급부의 N 선과 G 선 사이에 연결되어, 저주파 성분은 차단하고 고주파 성분에 대해서는 단락시키는 제 2 콘덴서와, 제 2 저항 및 상기 교류 전원 공급부의 N 선과 G 선의 연결을 제어하는 제 2 스위치가 마련된 제 2 스위치부와;
상기 제 1 스위치부 및 제 2 스위치부의 연결에 의하여, 상기 교류 전원 공급부의 G 선에 각각 연결되는 상기 L 선과 N 선이 그 내부 공간에 동일 방향으로 통과되어, 상기 입력 전류(ISC)의 공통 모드 신호를 검출하는 제 2 코어; 및
상기 제 2 코어에서 검출된 입력 전류(ISC) 신호를 상기 스펙트럼 분석기로 전송하는 입력 전류 신호 전송부를 구비하는 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기 제 1 저항 및 제 2 저항은 3Ω이하의 크기를 갖는다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 피시험기에서 발생되는 공통 모드 전자파 장해에 의한 노이즈 신호의 전류 값 측정을 함에 있어서, 순환 전류(IL)와 입력 전류 (ISC)의 값을 별도의 코어에서 각각 측정함으로써, 피시험기의 정확한 임피던스를 구할 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 공통 모드 전도성 전자파 장해 측정 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 공통 모드 전도성 전자파 장해 측정 장치(410)는, 측정 주파수에 대하여, 교류 전원 공급부(400)로부터 피시험기(470)에 인가되는 임피던스를 일정하게 유지시키는 전원선 임피던스 안정화 회로망(LISN) (420)과, 고주파 성분의 노이즈에 대해서는 단락시키고 저주파 성분은 차단하는 콘덴서(C3, C4)가, 상기 교류 전원 공급부의 L 선과 N 선에 각각 마련된 바이패스부 (430)와, 상기 피시험기(470)에서 발생되는 전자파 장해에 의한 순환 전류(IL) 신호를 검출하는 순환 전류 신호 검출부(440)와, 상기 피시험기(470)에서 발생되는 전자파 장해에 의한 입력 전류(ISC) 신호를 검출하는 입력 전류 신호 검출부(450)와, 상기 순환 전류 신호 검출부(440) 및 입력 전류 신호 검출부(450)로부터 각각 검출되는 순환 전류(IL) 신호 및 입력 전류(ISC) 신호를 입력받고, 그 입력된 신호를 분석하는 스펙트럼 분석기(460)를 포함한다.
여기서, 상기 순환 전류 검출부(440)는, 상기 피시험기(470)에 인가되는 상기 교류 전원 공급부(400)의 L 선 및 N 선이 그 내부 공간에 동일 방향으로 통과되어, 상기 순환 전류(IL)의 공통 모드 신호를 검출하는 제 1 코어(441)와, 상기 제 1 코어(441)와 상기 교류 전원 공급부(400)의 L 선의 출력 단자 사이에 마련된 제 1 인덕터(L1)와, 상기 제 1 코어(441)와 상기 교류 전원 공급부(400)의 N 선의 출력 단자 사이에 마련된 제 2 인덕터(L2) 및 상기 제 1 코어(441)에서 검출된 순환 전류(IL) 신호를 상기 스펙트럼 분석기(460)로 전송하는 순환 전류 신호 전송부(442)를 구비한다.
또한, 상기 입력 전류 검출부(450)는, 상기 피시험기(470)에 인가되는 상기 교류 전원 공급부(400)의 L 선과 G 선 사이에 연결되어, 저주파 성분은 차단하고 고주파 성분에 대해서는 단락시키는 제 1 콘덴서(C1)와, 제 1 저항(R1) 및 상기 교류 전원 공급부(400)의 L 선과 G 선의 연결을 제어하는 제 1 스위치(S1)가 마련된 제 1 스위치부(451)와, 상기 피시험기(470)에 인가되는 상기 교류 전원 공급부 (400)의 N 선과 G 선 사이에 연결되어, 저주파 성분은 차단하고 고주파 성분에 대해서는 단락시키는 제 2 콘덴서(C2)와, 제 2 저항(R2) 및 상기 교류 전원 공급부 (400)의 N 선과 G 선의 연결을 제어하는 제 2 스위치(S2)가 마련된 제 2 스위치부와(452), 상기 제 1 스위치부(451) 및 제 2 스위치부(452)의 연결에 의하여, 상기 교류 전원 공급부(400)의 G 선에 각각 연결되는 상기 L 선과 N 선이 그 내부 공간에 동일 방향으로 통과되어, 상기 입력 전류(ISC)의 공통 모드 신호를 검출하는 제 2 코어(453) 및 상기 제 2 코어(453)에서 검출된 입력 전류(ISC) 신호를 상기 스펙트럼 분석기(460)로 전송하는 입력 전류 신호 전송부(454)를 구비한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전자파 장해 측정 장치(410)는, 상기 입력 전류 신호 검출부(450)의 제 1 스위치(S1)와 제 2 스위치(S2)가 열린 상태에서는 상기 순환 전류 신호 검출부(440)의 제 1 코어(441)에서 순환 전류(IL)가 검출되며, 상기 제 1 스위치(S1)와 제 2 스위치(S2)가 닫힌 상태에서는 상기 입력 전류 신호 검출부(450)의 제 2 코어(453)에서 입력 전류(ISC)가 검출된다.
한편, 도 5는 도 4에 나타낸 블록도의 등가 회로를 나타낸 도면이다.
여기서, 도 5에 나타낸 등가 회로는, 피시험기(470)의 임피던스를 저항 성분 (RN)과 콘덴서 성분(CN)이 병렬로 연결된 임피던스로 모델링(modeling)할 수 있는 경우에 한정된다. 그런데, 대부분의 인버터(inverter) 장치는 공통 모드 전도성 전자파 장해가 발생되는 경우에 도 5에 나타낸 바와 같이 모델링할 수 있다.
그러면, 도 4 및 도 5를 참조하여, RLC 병렬 공진 회로에서의 공진 시, 피시험기(470)의 전도성 전자파 장해의 순환 전류(IL) 값과 입력 전류(ISC) 값을 측정하여, 상기 피시험기(470)의 임피던스를 구하는 과정을 설명해 보기로 한다.
먼저, 도 4의 제 1 스위치(S1) 및 제 2 스위치(S2)가 열린 상태에서, 순환 전류 신호 검출부(440)의 제 1 코어(441)에는 순환 전류(IL)가 검출된다. 이때, 상기 순환 전류(IL)는 도 5의 인덕터(L)에 흐르는 전류로서, 여기서 상기 인덕터(L)의 값은 도 4의 제 1 인덕터(L1)와 제 2 인덕터(L2)가 병렬 연결된 것을 등가 회로로 나타낸 경우의 값이다.
또한, 도 4의 상기 제 1 스위치(S1) 및 제 2 스위치(S2)가 닫힌 상태에서, 입력 신호 검출부(450)의 제 2 코어(442)에는 입력 전류(ISC)가 검출된다. 이때, 상기 입력 신호 검출부(450)의 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)은 도 5에 나타낸 피시험기(470)의 저항(RN)에 비해 매우 작은 값, 예컨대 3Ω이하의 저항 값을 갖도록 한다. 그러면, 도 5의 전류 IN은 상기 피시험기(470)의 저항(RN)보다는 주로 상기 제 1 저항(R1)과 제 2 저항(R2)의 등가 저항인 저항 R에 흐르게 되어, 공진 시에 IN의 값은 입력 전류 ISC의 값이 된다.
이에 따라, 측정된 순환 전류(IL) 값과 입력 전류(ISC) 값으로부터, 상기 수학식 2를 이용하여 공진점에서의 Q 값을 구할 수 있다. 또한, 도 5와 같은 등가 회로에 상기 수학식 2를 적용하여 상기 피시험기(470)의 임피던스 구성 성분인 저항 성분(RN)과 콘덴서 성분(CN)을 구하면 다음 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 전자파 장해 측정 장치는, 피시험기에서 발생되는 공통 모드 전자파 장해에 의한 노이즈 신호의 전류 값 측정을 함에 있어서, 순환 전류(IL)와 입력 전류(ISC)의 값을 별도의 코어에서 각각 측정함으로써, 피시험기의 정확한 임피던스를 구할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 측정 주파수에 대하여, 교류 전원 공급부로부터 피시험기에 인가되는 임피던스를 일정하게 유지시키는 전원선 임피던스 안정화 회로망(LISN)과;
    고주파 성분의 노이즈에 대해서는 단락(short)시키고 저주파 성분은 차단하는 콘덴서가, 상기 교류 전원 공급부의 L 선과 N 선에 각각 마련된 바이패스 (bypass)부와;
    상기 피시험기에서 발생되는 전자파 장해에 의한 순환 전류(IL) 신호를 검출하는 순환 전류 신호 검출부와;
    상기 피시험기에서 발생되는 전자파 장해에 의한 입력 전류(ISC) 신호를 검출하는 입력 전류 신호 검출부와;
    상기 순환 전류 신호 검출부 및 입력 전류 신호 검출부로부터 각각 검출되는 순환 전류(IL) 신호 및 입력 전류(ISC) 신호를 입력받고, 그 입력된 신호를 분석하는 스펙트럼 분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 순환 전류 검출부는,
    상기 피시험기에 인가되는 상기 교류 전원 공급부의 L 선 및 N 선이 그 내부 공간에 동일 방향으로 통과되어, 상기 순환 전류(IL)의 공통 모드 신호를 검출하는제 1 코어와;
    상기 제 1 코어와 상기 교류 전원 공급부의 L 선의 출력 단자 사이에 마련된 제 1 인덕터와;
    상기 제 1 코어와 상기 교류 전원 공급부의 N 선의 출력 단자 사이에 마련된 제 2 인덕터; 및
    상기 제 1 코어에서 검출된 순환 전류(IL) 신호를 상기 스펙트럼 분석기로 전송하는 순환 전류 신호 전송부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 측정 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 입력 전류 검출부는,
    상기 피시험기에 인가되는 상기 교류 전원 공급부의 L 선과 G 선 사이에 연결되어, 저주파 성분은 차단하고 고주파 성분에 대해서는 단락시키는 제 1 콘덴서와, 제 1 저항 및 상기 교류 전원 공급부의 L 선과 G 선의 연결을 제어하는 제 1 스위치가 마련된 제 1 스위치부와;
    상기 피시험기에 인가되는 상기 교류 전원 공급부의 N 선과 G 선 사이에 연결되어, 저주파 성분은 차단하고 고주파 성분에 대해서는 단락시키는 제 2 콘덴서와, 제 2 저항 및 상기 교류 전원 공급부의 N 선과 G 선의 연결을 제어하는 제 2 스위치가 마련된 제 2 스위치부와;
    상기 제 1 스위치부 및 제 2 스위치부의 연결에 의하여, 상기 교류 전원 공급부의 G 선에 각각 연결되는 상기 L 선과 N 선이 그 내부 공간에 동일 방향으로 통과되어, 상기 입력 전류(ISC)의 공통 모드 신호를 검출하는 제 2 코어; 및
    상기 제 2 코어에서 검출된 입력 전류(ISC) 신호를 상기 스펙트럼 분석기로 전송하는 입력 전류 신호 전송부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 측정 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 저항 및 제 2 저항은 3Ω이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 측정 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2003014749A1 (en) * 2001-08-04 2003-02-20 Emcis Co., Ltd. Emi analyzer capable of analyzing and reducing each electromagnetic interference component
CN105891620A (zh) * 2014-11-17 2016-08-24 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所 一种可用于测试cmc芯片电磁兼容辐射特性的测试***

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