공통 모드 필터를 사용한 노이즈 대책

인덕터를 사용한 노이즈 대책 중 하나인 공통 모드 (Common mode) 필터에 대해 설명하겠습니다. 엄밀히 따지자면 인덕터는 아니지만, 자기 (磁気) 부품이므로 노이즈 대책에는 중요한 부품입니다.

공통 모드 필터란?

공통 모드 필터는 1개의 코어에 2개의 권선을 배치하여, 등가적으로는 2개의 인덕터가 합체된 것 같은 구조입니다 (그림 참조). 권선에 전류가 흐르면 코어에 자속 (磁束)이 발생하여, 급격한 전류 변화에 대해서는 전류를 흐르기 어렵게 하는 동작 (choke)을 합니다. 이는 인덕터의 자기 유도 작용과 동일합니다.

공통 모드 필터는 기본적으로, 공통 모드 전류는 통과시키지 않지만 차동 모드 (Differential mode) 전류는 통과시키는 동작을 합니다. 이는 2개의 도선이 동일한 방향으로 1개의 코어에 감겨져 있는 것이 포인트입니다.

그림과 같이, 차동 모드 전류는 2개의 도선을 왕복하므로, 코어에 발생하는 자속은 반대 방향이 되어 자속이 상쇄됩니다. 따라서, 전류를 흐르기 어렵게 하는 작용은 하지 않으므로 그대로 통과합니다.

반면에, 공통 모드 전류는 동일한 방향으로 흐르므로, 자속이 강해져 전류가 흐르기 어렵게 됩니다. 즉, 공통 모드 전류 = 공통 모드 노이즈는 통과하기 어려워 필터링됩니다.

공통 모드 필터를 사용한 노이즈 대책

여기에서는 스위칭 전원의 노이즈에 대해 다루고 있으므로, 전원에서의 입력 필터로서의 사용을 예로 들겠습니다.

상기 그림은 「스위칭 전원의 입력 필터」 편에서 사용한 그림으로, 전원의 입력 라인에 대해 이와 같이 공통 모드 필터를 삽입합니다. 신호 라인용 공통 모드 필터에 비해 전원 라인에 사용하는 공통 모드 필터에는, 차동 모드 임피던스가 커지는 분할 권선 구조를 사용합니다. 이는 일반적으로 전원 라인용 공통 모드 필터로서 라인업되어 있어, 차동 모드 노이즈의 감쇠 효과도 기대할 수 있습니다. 단, 수백 k ~ 수 MHz 정도의 차동 모드 임피던스는 매우 낮으므로, Π형 필터 등의 차동 모드 노이즈용 필터를 병용하는 것이 일반적입니다.