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2019.12.25 스위칭 노이즈 - EMC

페라이트 비즈와 인덕터의 기본 특성 및 노이즈 대책으로서의 사용 방법

인덕터를 사용한 노이즈 대책

지난 「인덕터의 임피던스 주파수 특성과 공진 주파수의 산출 방법」 편에서는, 인덕터의 기본 특성에 대해 설명했습니다. 이번에는 실제의 노이즈 대책에 대해서 설명하겠습니다. 인덕터의 일종으로 노이즈 대책에 자주 사용되는 페라이트 비즈와 비교해보겠습니다.

인덕터를 사용한 노이즈 대책

콘덴서만으로 노이즈를 충분히 제거할 수 없을 경우, 인덕터 이용을 검토합니다. 노이즈 대책에서 사용하는 인덕터는 크게 2가지로 구분됩니다.

 ①권선 타입 인덕터 : 필터를 구성한다.
 ②페라이트 비즈 : 노이즈를 열로 변환한다.

인덕터와 페라이트 비즈의 임피던스 특성

인덕터와 페라이트 비즈를 사용한 노이즈 대책에 대해 설명하기 전에, 각각의 기본 특성에 대해 확인하겠습니다. 페라이트 비즈는 인덕터로 분류되지만, 일반적인 인덕터와는 주파수 – 임피던스 특성이 다릅니다.

페라이트 비즈는 일반적인 인덕터에 비해 저항 성분 R이 크고, Q가 낮다는 특성을 지닙니다. 이러한 특성을 이용하여 노이즈 제거가 가능합니다.

또한, 직류 전류 특성도 다릅니다.

일반적인 인덕터는 비교적 큰 직류 중첩 전류를 허용할 수 있으며, 그 범위 안에서라면 임피던스는 직류 전류의 영향을 그다지 받지 않으므로, 공진점도 거의 변하지 않습니다. 반면에 페라이트 비즈는 직류 전류에 포화되기 쉬우므로, 포화로 인해 인덕턴스가 저하되어 공진점이 높은 대역으로 이동합니다. 이에 따라, 필터 특성이 변동하므로 주의가 필요합니다.

그러면, 인덕터와 페라이트 비즈를 사용한 노이즈 대책에 대해 설명하겠습니다.

① 권선 타입 인덕터 : 필터를 구성한다.

인덕터를 사용한 Π형 필터에 대한 내용입니다. 저주파 영역에서는 인덕터와 콘덴서에 의한 Low-pass filter로서 동작합니다. 고주파가 되면 인덕터는 용량으로, 콘덴서는 인덕터로 동작하게 되어, High-pass filter로서 기능하므로 노이즈 제거 효과를 얻을 수 없습니다.

② 페라이트 비즈 : 노이즈를 열로 변환한다.

페라이트 비즈도 저주파 영역에서는 기본적으로 Low-pass filter로서 기능합니다. 단, 이 영역에서는 앞서 기술한 바와 같이 직류 전류에 포화되기 쉬우므로, 인덕턴스가 저하되는 페라이트 비즈로는 원하는 대역의 노이즈를 제거하기 어렵습니다.

다음으로 하기 오른쪽 그래프에 따르면, 리액턴스가 저하되어 저항 성분과 크로스 (교차)되는 포인트가 있습니다. 이 크로스 포인트 대역을 넘어가면 페라이트 비즈는 저항으로서 기능하여, 노이즈를 열로 변환하는 역할을 담당합니다. 이 부분이 권선 타입 인덕터를 사용한 필터와의 큰 차이점입니다. 그리고, 더 높은 대역에서는 권선 타입 인덕터와 마찬가지로 High-pass filter로서 기능합니다.

페라이트 비즈를 사용한 필터는 노이즈를 바이패스할 뿐만 아니라 열로 변환하므로, 높은 노이즈 제거 성능을 기대할 수 있습니다. 단, 직류 바이어스 전류 특성에는 주의가 필요합니다.

키 포인트

・노이즈 대책에 사용하는 인덕터는, 권선 타입 인덕터를 통한 필터와 페라이트 비즈를 통한 열 변환으로 구분된다.

・페라이트 비즈는 일반적인 인덕터에 비해 저항 성분 R이 크고 Q가 낮다.

・일반적인 인덕터는 비교적 큰 직류 중첩 전류를 허용할 수 있으며, 그 범위 안에서라면 임피던스는 직류 전류의 영향을 그다지 받지 않는다.

・페라이트 비즈는 직류 전류에 포화되기 쉬우므로, 포화로 인해 인덕턴스가 저하되어 공진점이 높은 대역으로 이동한다.

・일반적인 인덕터를 통한 필터는 넓은 인덕턴스 값을 선택할 수 있다.

・페라이트 비즈는 Q가 낮으므로, 비교적 넓은 주파수에서의 대책에 효과적이다.

노이즈 대책의 기초