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2019.12.25 스위칭 노이즈 - EMC

인덕터의 임피던스 주파수 특성과 공진 주파수의 산출 방법

인덕터를 사용한 노이즈 대책

이제부터는 「인덕터를 사용한 노이즈 대책」에 대해 설명하겠습니다.

인덕터의 주파수 특성이란?

인덕터를 사용한 노이즈 대책에 대해 구체적으로 설명하기 전에 「콘덴서를 사용한 노이즈 대책」편과 같이 인덕터의 주파수 특성에 대해 간단히 복습하겠습니다.

우선, 인덕터 (코일)에는 하기와 같은 기본 특성이 있으며, 이를 인덕터의 유도성 리액턴스라고 합니다.

 ①직류는 거의 그대로 흐른다.
 ②교류에 대해서는 저항과 같이 작용한다.
 ③주파수가 높아질수록 전류가 흐르기 어렵다.

하기는 인덕터의 주파수와 임피던스 특성을 나타낸 그래프입니다.

이상적인 인덕터는 주파수가 높아짐에 따라 직선적으로 임피던스가 높아지지만, 실제로 인덕터에는 등가 회로가 나타내는 바와 같이 기생 용량 EPC가 병렬로 존재하므로 자기 공진 현상이 발생합니다.

따라서, 공진 주파수까지는 인덕터 본래의 유도성 특성 (주파수가 높아짐에 따라 임피던스가 증가)을 나타내지만, 공진 주파수 이후는 기생 용량의 영향이 지배적이므로 용량성 특성 (주파수가 높아짐에 따라 임피던스가 감소)을 나타냅니다. 즉, 공진 주파수보다 높은 주파수 영역에서는 인덕터로서 기능하지 않게 됩니다.

인덕터의 공진 주파수는 상기 식을 통해 구할 수 있습니다. 이는 주체가 정전용량인지 인덕턴스인지만 다를 뿐이며, 콘덴서의 공진 주파수 식과 동일합니다. 식에서 알 수 있듯이, 인덕턴스 L이 작아지면 공진 주파수는 높아집니다.

인덕터의 기생 성분에는 기생 정전용량 EPC 이외에, 인덕터 권선의 저항 성분인 ESR (등가 직렬 저항), 정전용량과 병렬로 존재하는 EPR (등가 병렬 저항)이 존재합니다. 저항 성분은 공진점의 임피던스를 제한합니다.

키 포인트

・인덕터의 경우, 공진 주파수까지는 유도성 특성 (주파수가 높아짐에 따라 임피던스가 증가)을 나타낸다.

・인덕터의 경우, 공진 주파수 이후는 용량성 특성 (주파수가 높아짐에 따라 임피던스가 감소)을 나타낸다.

・인덕터는, 공진 주파수보다 높은 주파수에서는 인덕터로서 기능하지 않는다.

・인덕턴스 L이 작아지면 인덕터의 공진 주파수는 높아진다.

・인덕터의 공진점 임피던스는 기생 저항 성분에 의해 제한된다.

노이즈 대책의 기초