EMI 필터 회로: 원리, 설계 및 산업 응용 분야

주요 시사점

• EMI 필터 회로는 최소한의 손실로 50/60Hz 또는 DC 전력을 통과시키면서 고주파 잡음을 차단하기 위해 주전원 또는 신호 진입점에 배치된 저역 통과 LC 네트워크입니다.

• EMI는 의료 기기에 대한 CISPR 11/22, FCC Part 15 및 IEC 60601-1-2와 같은 표준을 통해 전 세계적으로 규제됩니다. 적절하게 설계된 EMI 필터 회로는 EMC 규정 준수 테스트를 통과하는 데 필수적입니다.

• 일반적인 EMI 필터 빌딩 블록에는 공통 모드 초크, X 커패시터(라인-라인), Y 커패시터(라인-접지) 및 안전 및 서지 보호를 위한 선택적 저항기, 배리스터 또는 퓨즈가 포함됩니다.

• DOREXS는 특정 소음 프로필에 맞춘 맞춤형 솔루션을 포함하여 산업 자동화, 의료 기기 및 소비자 가전제품을 위한 단상, 3상 emi 필터, DC 및 IEC 입구 EMI 필터 회로를 설계 및 제조합니다.

• 올바르게 지정된 EMI 필터 회로를 조기에 통합하면 새 장비의 재설계 루프, 연구 시간 및 출시 기간이 단축됩니다.

EMI 필터 회로란 무엇입니까?

EMI 필터 회로는 원하는 주파수(일반적으로 50/60Hz AC 또는 DC)를 최소한의 손실로 통과시키면서 전원 또는 신호 라인에서 전도성 전자기 간섭을 감쇠시키는 전용 전기 필터 네트워크입니다. 원치 않는 전류와 전자기 잡음이 전자 장비에 들어오거나 나가는 것을 차단하는 동시에 필수 전력이 방해받지 않고 흐르도록 하는 문지기라고 생각하십시오.

실제 EMI 필터 회로는 L-필터, π-필터(CLC) 및 T-필터를 포함한 표준화된 토폴로지로 배열된 인덕터 및 커패시터와 같은 개별 부품을 사용하여 구현됩니다. 이러한 회로는 종종 DOREXS와 같은 회사에서 제조한 패키지 EMI 필터에 통합되어 엔지니어에게 설계 및 인증을 단순화하는 검증되고 바로 설치 가능한 솔루션을 제공합니다.

EMI 필터 회로는 일반적으로 CISPR 11/22/32와 같은 표준에서 요구하는 150kHz~30MHz 전도성 방출 대역을 목표로 합니다. 그러나 회로는 특정 애플리케이션과 필터링되는 장비의 잡음 특성에 따라 다양한 주파수 대역에 맞게 최적화될 수 있습니다. 목표는 항상 동일합니다. 전력 품질을 유지하면서 규제 제한을 충족하는 수준으로 소음을 줄이는 것입니다.

EMI 필터 회로는 AC 입력 또는 DC 입력 커넥터와 같은 장비의 전원 진입점이나 모터 드라이브 및 인버터와 같이 잡음이 많은 하위 어셈블리에 설치됩니다. 이러한 전략적 배치는 전도성 노이즈가 전원 공급 라인을 통해 전파되어 동일한 전기 회로의 다른 전자 장치에 영향을 미치는 것을 방지합니다.

DOREXS는 즉시 사용 가능한 섀시 마운트 및 PCB 마운트를 제공합니다.EMI/EMC 전력 필터OEM 통합을 위한 맞춤형 회로도도 제공됩니다. 표준 카탈로그 필터가 필요하든, 까다로운 애플리케이션을 위한 맞춤형 솔루션이 필요하든, 기본 회로 원리는 일관되게 유지됩니다.

EMI, EMC 이해 및 필터가 필요한 이유

EMI는 전자기 간섭, 즉 전자 시스템의 정상적인 작동을 방해하는 원치 않는 전자기 에너지를 의미합니다. 이러한 간섭이 무선 주파수 스펙트럼(약 3kHz ~ 300GHz) 내에 속할 경우 RFI(무선 주파수 간섭)라고도 하며 특히 통신 시스템, 셀룰러 네트워크 및 Bluetooth 장치와 같은 무선 기반 장비에 영향을 미칩니다.

EMC 또는 전자기 호환성은 다른 전자 장비에 과도한 간섭을 일으키지 않고 전자기 환경에서 만족스럽게 작동하는 장치의 능력을 나타냅니다. EMC를 달성한다는 것은 귀하의 제품이 자체 방출을 제어하고 들어오는 전자기 방해에 대한 내성을 유지한다는 것을 의미합니다.

이해해야 할 주요 개념:

• EMI원치 않는 소음이나 간섭 그 자체입니다

• RFI특히 무선 주파수 범위 내의 EMI입니다.

• EMC과도한 소음을 내지 않고 외부 간섭을 받지 않는 장비가 설계 목표입니다.

• EMI 필터 회로EMC 규정 준수를 위한 주요 도구 중 하나입니다.

전 세계적으로 규정 프레임워크는 EMC 요구 사항을 시행합니다. 미국에서는 FCC Part 15가 의도하지 않은 방사체에 적용됩니다. 유럽에서는 EN/CISPR 표준이 전도 및 복사 방출 제한을 설정합니다. 산업용 장비의 경우 EN 61800-3은 모터 드라이브에 대한 EMC 등급을 정의합니다. 의료 기기는 환자의 안전을 보호하고 민감한 장비의 안정적인 작동을 보장하기 위해 방출과 내성을 모두 엄격하게 제어하는 ​​IEC 60601-1-2에 따라 특히 엄격한 요구 사항을 충족합니다.

산업 자동화, 의료 장비 및 가전 제품(EN 55014-1 및 EN 55014-2와 같은 표준이 적용됨)에서는 사전 적합성 테스트와 최종 emi 적합성 테스트 중에 EMI 제한이 엄격하게 적용됩니다. 이러한 테스트에 실패하면 재설계 비용이 많이 들고 제품 출시가 지연됩니다.

EMI 필터 회로는 방출 제어(장치에서 나가는 잡음 제한)와 내성(들어오는 방해로부터 장치 보호)을 모두 보장하는 가장 비용 효율적인 도구 중 하나입니다. 전원 진입점에서 잘 설계된 emi 필터는 광범위한 PCB 재설계나 값비싼 차폐가 필요한 전도성 방출 문제를 해결할 수 있는 경우가 많습니다.

전력 및 신호 라인의 주요 EMI 유형 및 소스

EMI의 특징은 주파수뿐 아니라 시스템에 결합되는 방식, 지속 시간, 전파 모드입니다. 이러한 특성을 이해하는 것은 올바른 선택에 필수적입니다.EMI 필터 분류 및 억제 접근 방식및 구성 요소 값.

전도 EMI와 방사 EMI

전도된 emi와 방사된 emi의 구별은 필터 설계의 기본입니다.

EMI 유형	전파 경로	기본 주파수 범위	완화 접근법
전도된 EMI	케이블 및 전력선 연결을 통해	150kHz~30MHz	EMI 필터 회로, 입력 필터
방사 EMI	전자기파로 공기를 통해	30MHz – 1GHz+	차폐, 레이아웃, 케이블 라우팅

공통 모드와 차동 모드 잡음

EMI 필터 회로 설계에는 공통 모드와 차동 모드 잡음의 차이를 이해하는 것이 중요합니다.

• 공통 모드(CM) 잡음접지 또는 기생 용량을 통해 접지로 복귀하여 모든 도체(라인 및 중성선 또는 두 신호 라인 모두)에서 동일한 방향으로 흐릅니다. 이는 표유 커패시턴스를 통한 높은 dV/dt 스위칭 이벤트 결합으로 인해 발생하는 경우가 많습니다.

• 차동 모드(DM) 잡음라인과 중성선 사이(또는 신호 라인 사이)의 전압 차이로 나타나고 정상적인 전원 회로 경로를 통해 이동합니다. 이는 일반적으로 스위치 모드 전원 공급 장치의 전류 리플로 인해 발생합니다.

포괄적인 EMI 필터 회로 설계에서는 두 모드를 동시에 처리해야 합니다. 서로 다른 필터 구성 요소는 각 모드를 대상으로 합니다. 즉, CM 잡음을 위한 공통 모드 초크와 DM 잡음을 위한 차동 모드 인덕터가 있는 X 커패시터입니다.

최신 장비의 일반적인 EMI 소스

2020년대 전자 장비에서 emi 노이즈의 주요 원인은 다음과 같습니다.EMI 필터 기본 사항에 설명된 EMI 메커니즘:

• 스위치 모드 전원 공급 장치(SMPS):스위칭 주파수에서 협대역 잡음을 생성하고 빠른 스위칭 에지에서 광대역 emi를 생성합니다.

• 모터 드라이브 및 VFD:IGBT 또는 광대역 간격(SiC/GaN) 인버터의 높은 dV/dt는 특히 까다로운 EMI 특성을 생성합니다.

• DC-DC 변환기:전력 전자 장치의 스위칭 조정기는 전도성 방출을 생성합니다.

• LED 드라이버:PWM 조광 및 정전류 조정으로 고주파 간섭 발생

• PV/EV 충전기용 인버터:재생 가능 에너지 및 EV 충전 인프라로 인해 새로운 EMI 문제 발생

• 고속 디지털 회로:클록 고조파 및 빠른 데이터 전환은 간섭을 방출하고 수행합니다.

우주 소음 및 대기 교란과 같은 자연적인 EMI 소스는 존재하지만 규정 준수 문제를 일으키는 경우는 거의 없습니다. 전도 방출 문제를 지배하는 것은 전력 전자 장치의 인공 소스입니다.

EMI는 기간별로 분류할 수도 있습니다.

• 지속적인 배출:고정 주파수에서 작동하는 스위칭 조정기의 정상 상태 잡음

• 산발적/충격적 이벤트:낙뢰 서지, ESD 또는 스위칭 과도 현상

이러한 범주는 EMI 필터 회로 설계 및 구성 요소 등급에 영향을 미칩니다. 지속적인 방출은 삽입 손실 요구 사항을 결정하는 반면, 임펄스 이벤트는 서지 보호 구성 요소 선택을 결정합니다.

필터 회로 설계와 관련된 전도 EMI 카테고리

전도 방출에 대한 규제 표준은 전력 전자 장치의 라인 전도 노이즈가 가장 문제가 되는 150kHz~30MHz 대역에 중점을 둡니다. 규정 준수를 위해 필터 성능이 가장 중요한 부분이 바로 여기입니다.

필터 설계를 위해 잡음을 분석할 때 엔지니어는 다음을 구분합니다.

• 협대역 잡음:클록 고조파 또는 스위칭 주파수 구성 요소의 개별 스펙트럼 피크. 때로는 필터 구성 요소를 특정 주파수로 조정하여 이러한 문제를 해결할 수 있습니다.

• 광대역 소음:빠른 스위칭 에지 및 일시적인 이벤트의 연속 스펙트럼. 이를 위해서는 더 넓은 주파수 범위에서 더 평탄한 감쇠 특성이 필요합니다.

DOREXS 엔지니어는 필터 회로 설계를 마무리하기 전에 LISN(라인 임피던스 안정화 네트워크) 측정 및 스펙트럼 플롯을 정기적으로 분석하여 CM 및 DM 구성 요소를 구별합니다. 이 분석에서는 공통 모드 초크 인덕턴스, X 정전 용량 및 Y 정전 용량의 최적 균형을 결정합니다.

150kHz 미만의 주전원 고조파와 같은 매우 낮은 주파수 방해의 경우 EMI 필터는 덜 효과적입니다.특정 응용 분야를 위한 전력 품질 솔루션대신 라인 리액터나 능동 역률 보정 회로와 같은 것이 이러한 문제를 해결합니다.

기본 EMI 필터 회로 토폴로지 및 구성요소

대부분의 주 EMI 필터는 직렬 인덕터와 션트 커패시터의 조합으로 구성된 저역 통과 필터입니다. 구성 요소는 간섭 대역(150kHz~30MHz)에서 감쇠를 최대화하는 동시에 안전 규정을 유지하고 주 주파수(50/60Hz)에서 전력 손실을 최소화하도록 선택되었습니다.기본 EMI 필터 작동 원리.

DOREXS 및 업계 표준 EMI 필터에 사용되는 일반적인 회로 토폴로지는 다음과 같습니다.

토폴로지	구성	최고의 응용 프로그램	감쇠 기울기
단일 요소 L-필터	인덕터 또는 커패시터 1개	최소한의 필터링 요구	온화한
2요소 L-필터	LC 조합	범용	보통의
π-필터(CLC)	커패시터-인덕터-커패시터	높은 소스/부하 임피던스	험한
T-필터	LCL	낮은 소스/부하 임피던스	험한
다단계 계단식	다중 LC 단계	높은 감쇠 요구 사항	매우 가파른

• 공통 모드 초크:라인과 뉴트럴 모두에서 CM 노이즈를 차단합니다.

• 차동 모드 초크/직렬 인덕터:라인과 뉴트럴 사이의 DM 노이즈를 차단합니다.

• X 커패시터:라인과 중립 사이의 션트 DM 잡음

• Y 커패시터:라인/중성선에서 접지로 CM 노이즈 션트

• 블리드 저항기:전원이 제거되면 X 커패시터 방전

• 서지 보호(MOV 또는 TVS 다이오드):번개 및 과도 전류로부터 보호

• 통합 퓨즈:과전류 보호 제공

정확한 회로 배열은 소스 및 부하 임피던스, 필요한 삽입 손실 곡선, 누설 전류 제한 및 안전 절연 요구 사항을 기반으로 선택됩니다. LC 필터가 효과적이려면 구성요소 값이 애플리케이션의 특정 노이즈 특성과 일치해야 합니다.

공통 모드 및 차동 모드 인덕터

공통 모드 초크는 라인 및 중성선(권선을 통해 반대 방향으로 이동)으로 흐르는 기능 전류가 상쇄 자기장을 생성하도록 감겨 있습니다. 그 결과 50/60Hz에서 낮은 임피던스가 발생하여 손실을 최소화하면서 전력을 전달할 수 있습니다. 그러나 두 권선을 통해 동일한 방향으로 흐르는 공통 모드 잡음은 추가 자기장을 생성하여 간섭을 차단하는 높은 임피던스를 생성합니다.

이 우아한 설계 원리는 인덕터가 정상적인 전력 공급을 방해하지 않고 CM 잡음을 차단한다는 것을 의미합니다. 공통 모드 초크는 모든 EMI 필터 회로에서 CM 잡음 감쇠의 초석입니다.

차동 모드 인덕터(또는 공통 모드 초크의 누설 인덕턴스)는 라인과 중성점 사이의 DM 잡음을 감쇠시킵니다. 이러한 직렬 요소는 최신 SMPS 애플리케이션에서 일반적으로 20~200kHz의 스위칭 주파수 주변에서 특히 중요합니다.

EMI 필터 인덕터의 핵심 재료는 다음과 같습니다.

• 페라이트:비용 효율적이며 대부분의 150kHz~30MHz 애플리케이션에 적합

• 나노결정질:더 높은 포화 자속 밀도, 더 나은 고주파 성능

• 비정질 금속:특수 용도를 위한 탁월한 고주파 특성

DOREXS는 필요한 감쇠, 목표 주파수 범위, 열 성능 및 비용 제약을 기반으로 재료를 선택합니다. 정격 전류, 포화 특성 및 온도 상승을 신중하게 고려해야 합니다. 설계가 부적절하면 최대 부하 전류에서 필터 성능이 저하됩니다.

EMI 필터 회로의 X 및 Y 커패시터

X 커패시터(IEC 60384-14에 따른 클래스 X1/X2 안전 커패시터)는 라인 및 중성선에 배치되어 차동 모드 잡음을 차단합니다. 반복적인 AC 전압 서지를 견뎌야 합니다. X2 커패시터는 일반적으로 2.5kV 서지 정격을 지원합니다. 이러한 구성 요소는 DM 잡음에 대한 션트 경로를 형성하여 고주파 신호가 시스템의 기능 회로를 우회할 수 있도록 합니다.

일반적인 X 커패시터 값의 범위는 10분의 1 마이크로패럿이며 주전원 전압이 처음 적용될 때 돌입 전류 문제와 균형을 이룹니다. X 커패시터 값은 직렬 인덕턴스와 결합될 때 저역 통과 필터 차단 주파수에 직접적인 영향을 미칩니다.

Y 커패시터(클래스 Y1/Y2)는 라인 및/또는 중성선에서 보호 접지로 연결되어 공통 모드 잡음에 대한 낮은 임피던스 경로를 생성하는 동시에 누설 전류를 허용 가능한 수준으로 제한하도록 안전 등급을 받았습니다. 값이 높을수록 누설 전류가 안전 한도 이상으로 증가하므로 이는 일반적으로 나노패럿 범위에 있습니다.

총 Y 정전 용량은 특히 다음과 같은 경우에 중요한 제약 조건입니다.

• 의료 장비:IEC 60601-1 및 IEC 60601-1-2에 따른 환자 누출 제한은 총 Y 값을 수백 나노패럿 이하로 제한할 수 있습니다.

• IT 장비:터치 전류 제한은 허용 가능한 Y 정전 용량에 영향을 미칩니다.

• 가전제품:RCD/GFCI 호환성에는 누출 제어가 필요합니다.

이로 인해 근본적인 설계 상충관계가 발생합니다. 즉, Y 정전 용량이 높을수록 공통 모드 감쇠가 향상되지만 누설 전류가 증가합니다. 다양한 애플리케이션을 대상으로 하는 다양한 emi 필터에는 최적화가 중요합니다.

보충 구성 요소 및 안전 요소

블리드(방전) 저항은 X 커패시터 전체에 연결되어 주 전원 연결이 끊어졌을 때 잔류 전압을 안전하게 방전합니다. 안전 표준에서는 일반적으로 잔류 전압이 몇 초 내에 약 60V 미만으로 떨어지도록 요구합니다. 이러한 저항기가 없으면 X 커패시터에 저장된 에너지가 장비를 수리하는 기술자에게 심각한 충격을 줄 수 있습니다.

서지 보호 장치는 낙뢰로 인한 서지 및 스위칭 과도 현상으로부터 필터 입력을 보호합니다. MOV(금속 산화물 배리스터) 또는 TVS 다이오드는 고전압 과도 현상을 안전한 수준으로 고정합니다. 이는 선택적 보호를 위해 퓨즈 또는 회로 차단기와 조화를 이루어야 합니다.

많은 DOREXS 필터 모듈은 다음을 통합합니다.

• 과전류 보호용 퓨즈 홀더

• 돌입 전류 제한을 위한 열 저항기(NTC)

• 동일한 하우징에 추가 보호 구성요소

이러한 통합은 장비 제조업체의 시스템 설계 및 인증을 단순화하여 별도로 검증해야 하는 개별 구성 요소의 수를 줄입니다.

안전 승인(UL, cUL, ENEC, CQC) 및 연면거리/공간거리 거리는 EMI 필터 회로 신뢰성 및 규정 준수의 중요한 측면입니다. 이러한 거리는 전기 안전을 보장하고 과전압 조건에서 고장을 방지합니다.

EMI 필터 회로가 실제로 작동하는 방식

EMI 필터는 저역 통과 필터로 작동하여 주전원 주파수와 DC에 최소 임피던스를 제공하는 동시에 고주파 잡음에 대해 높은 임피던스(또는 접지에 대한 션트 경로)를 제공합니다. 핵심은 필터가 간섭을 차단하면서 전력을 통과시킨다는 것입니다.

두 가지 소음 모드를 처리하는 방법은 다음과 같습니다.

• 차동 모드 잡음저역 통과 네트워크를 형성하는 직렬 인덕터와 X 커패시터를 봅니다. 인덕터는 고주파 DM 잡음에 대해 높은 직렬 임피던스를 제공하는 반면, X 커패시터는 낮은 임피던스 바이패스 경로를 제공합니다.

• 공통 모드 잡음공통 모드 초크의 높은 임피던스를 발견하고 Y 커패시터를 통해 접지까지 낮은 임피던스 경로를 찾아 부하에서 CM 간섭을 효과적으로 차단합니다.

EMI 필터 회로의 주요 성능 지표는 데시벨(dB) 단위로 측정되는 삽입 손실입니다. 삽입 손실은 각 주파수에서 제공되는 감쇠를 정량화합니다. 예를 들어, 실제 단일 스테이지 필터는 500kHz에서 -31.5dB 삽입 손실을 달성할 수 있습니다. 이는 잡음 진폭이 약 47배 감소함을 의미합니다.

이상적인 삽입 손실 곡선은 다음과 같습니다.

• 주 주파수(50/60Hz) 근처의 최소 감쇠

• 차단 주파수 이상에서 감쇠가 급격히 증가합니다.

• 150kHz~30MHz 전도 방출 대역 전체에 걸쳐 충분한 감쇠

실제 동작은 구성요소, PCB 트레이스 및 배선의 기생 인덕턴스와 커패시턴스의 영향을 받습니다. 테스트 벤치에서 잘 작동하는 필터는 레이아웃과 장착이 제대로 실행되지 않으면 실제 장비에서는 성능이 저하될 수 있습니다.

DOREXS는 네트워크 분석기, 전도성 방출 테스트 벤치 및 애플리케이션별 테스트 부하를 사용하여 EMI 필터 회로 성능을 검증하여 고객 시스템의 일관된 동작을 보장합니다. 이 검증을 통해 카탈로그 사양이 실제 성능으로 변환되는지 확인합니다.

임피던스 매칭과 필터 순서

EMI 필터의 효율성은 부분적으로 해당 설계를 소스 및 부하 임피던스에 맞추는 데 달려 있습니다. 유용한 경험 법칙:

• 소스 및 부하 임피던스가 낮은 경우 필터 입력의 직렬 인덕터가 선호됩니다.

• 소스/부하 임피던스가 높은 경우 입력에 션트 커패시터를 사용하는 것이 더 효과적일 수 있습니다.

고차 필터(π 또는 다단계 네트워크)는 추가 L 및 C 요소를 사용하여 감쇠 기울기를 가파르게 만듭니다. 이는 차단 주파수 이상으로 더욱 공격적인 필터링을 제공하지만 구성 요소 수, 비용 및 물리적 크기를 증가시킵니다.

방출 마진이 엄격한 고전력 산업 장비의 경우 2단계 또는 3단계 EMI 필터 회로가 필요한 경우가 많습니다. DOREXS는 까다로운 산업 기계 응용 분야를 위해 최대 수백 암페어 등급의 다단계 설계를 제공합니다.

일반적인 설계 시나리오를 생각해 보십시오. 기본 단일 스테이지 필터는 더 높은 주파수에서 적절한 감쇠를 제공하지만 마진이 부족하여 약 1MHz에서 사전 적합성 테스트에 실패합니다. DM 인덕턴스를 늘리고 입력 커패시터 값을 조정하여 적절하게 조정된 값으로 두 번째 단계를 추가하면 문제가 해결되고 최종 적합성 테스트를 위한 편안한 헤드룸이 제공됩니다.

애플리케이션별 일반적인 EMI 필터 회로 구현

기본 원리는 일관성을 유지하면서 EMI 필터 회로는 각 애플리케이션 부문의 특정 전압, 전류, 안전 등급 및 누출 제약 조건에 맞게 조정됩니다. 내부 회로 토폴로지는 유사할 수 있지만 구성 요소 등급, 기계적 폼 팩터 및 안전 인증은 크게 다릅니다.

DOREXS가 제공하는 주요 EMI 필터 제품 카테고리는 다음과 같습니다.

제품 카테고리	일반적인 등급	주요 애플리케이션
단상 필터	250/277VAC, 1~80A	가전제품, 실험실 장비, 의료 기기
3상 필터	380-480VAC, 10-300+A	모터 드라이브, CNC 기계, 산업 자동화
DC 필터	12-400VDC	배터리 시스템, 통신, DC 배전
IEC 입구 필터	250VAC, 1~20A	IT 장비, 테스트 장비, 계측기
PCB 마운트 필터	다양한	컴팩트한 제품, 신호 라인
피드스루 필터	다양한	고주파 신호 애플리케이션

단상 EMI 필터 회로

일반적으로 정격이 250VAC 또는 277VAC이고 몇 암페어에서 최대 60~80A에 이르는 단상 필터는 소형 공통 모드 초크와 적절한 X/Y 정전 용량을 사용합니다. 이것들단상 220V AC EMI 필터공간이 제한된 가전 제품, 실험실 장비 및 소형 의료 기기에 이상적입니다.

표준 단상 회로에는 일반적으로 다음이 포함됩니다.

• 공통 모드 초크를 통과하는 라인 및 중성선

• 라인과 중성선 사이에 하나 이상의 X 커패시터

• 각 라인에서 접지까지의 Y 커패시터

• 때로는 더 높은 감쇠를 위해 2단 π 배열로 구성됩니다.

DOREXS 단상 EMI 필터 회로는 고속 단자 또는 나사 러그를 사용하여 패널을 빠르게 장착할 수 있도록 설계되었습니다. EN 55014 및 EN 55032를 포함한 일반 가정 및 IT EMC 표준에 대한 승인을 받았습니다.

환자 누출이 정의된 마이크로암페어 제한 미만으로 유지되어야 하는 의료 유형 BF/CF 응용 분야에는 Y 정전 용량이 감소된 저누설 변형이 제공됩니다. 이러한 특수 필터는 엄격한 안전 제약 조건과 EMI 억제 요구 사항의 균형을 유지합니다.

3상 EMI 필터 회로

3상 필터는 모터 드라이브, CNC 기계, 산업 자동화 캐비닛 및 고전력 의료 영상 시스템에 사용됩니다. 일반적인 정격은 380-480VAC이고 10A부터 수백 암페어까지입니다.

3상 시스템용 EMI 필터 회로에는 다음이 포함됩니다.

• 3상 공통 모드 초크(공통 코어를 공유하는 3개의 결합 인덕터)

• 시스템 구성에 따라 라인-라인(델타/Δ) 또는 라인-중성(wye/Y)으로 배열된 X 커패시터

• 각 위상에서 접지까지의 Y 커패시터

• 필요에 따라 서지 보호 및 퓨즈 사용

3상 필터에 대한 설계 고려 사항은 더욱 까다롭습니다.

• 전기 모터 시동 시 높은 서지 전류

• IGBT 또는 SiC/Si MOSFET 인버터의 매우 높은 dV/dt

• 견고한 단열 및 열 관리 요구 사항

• EN 61800-3 EMC 등급(C1, C2, C3, C4) 준수

DOREXS는 다양한 단자 스타일(버스 바, 스터드, 케이지 클램프)을 갖춘 3상 EMI 필터 회로를 제공하며 특정 EMC 클래스에 대한 누설 전류 및 감쇠 특성을 맞춤 설정할 수 있습니다. 산업용 EMI 문제에는 특정 인버터 기술 및 모터 특성에 맞는 필터가 필요합니다.

DC 및 PCB 실장 EMI 필터 회로

DC EMI 필터는 배터리 라인, DC 버스 및 전원 공급 장치의 DC 출력(12V, 24V, 48V, 400V DC)의 잡음을 처리합니다. 이것들EMI 전력 필터 솔루션스위칭 소음을 차단하고 산업 장비 및 통신 애플리케이션에 대한 EMC 요구 사항을 충족하는 데 도움이 됩니다.

DC 필터 회로는 AC 대응과 유사한 LC 배열을 사용하지만 DC에 최적화된 인덕터 및 커패시터를 사용합니다. 50/60Hz 주전원이 아닌 꾸준한 DC 바이어스 및 리플 전류를 처리해야 하며 이는 코어 재료 선택 및 커패시터 정격에 영향을 미칩니다. 응용 분야에는 차량 배터리 시스템, 대중 교통 시스템 배전 및 통신 정류기 출력이 포함됩니다.

PCB 장착 필터와 피드스루 커패시터는 소형 제품과 신호 라인을 제공합니다. 필터 주변의 커플링을 방지하고 제어된 임피던스를 유지하려면 신중한 레이아웃이 필요합니다. 필터링 효과를 저하시키는 바이패스 경로를 방지하려면 트레이스 간의 상호 인덕턴스와 PCB의 기생 용량을 고려해야 합니다.

DOREXS는 PCB 장착 EMI 필터 모듈을 제공하며 최적의 전도성 및 방사 성능을 위해 고객과 함께 PCB 회로 및 레이아웃을 공동 설계할 수 있습니다. 이러한 협력적 접근 방식을 통해 필터는 최종 제품에서 예상대로 작동합니다.

EMI 필터 회로의 주요 설계 고려 사항

EMI 필터 회로를 선택하고 설계하려면 전기 성능(감쇠), 규정 준수, 물리적 크기, 비용 및 안전 제약 조건의 균형을 맞춰야 합니다. 어떤 단일 매개변수도 단독으로 최적화할 수 없습니다. 모든 것에는 균형이 필요합니다.

엔지니어가 고려해야 할 주요 매개변수는 다음과 같습니다.

• 시스템 전압 및 구성(단상, 3상, DC)

• 최대 전류 정격

• 작동 온도 범위

• 누설 전류 제한

• 적용 가능한 안전 표준

• 예상되는 노이즈 스펙트럼(주파수 및 진폭)

• 물리적 크기 제약

• 비용 목표

데이터시트의 삽입 손실 곡선은 스펙트럼 분석기 및 LISN 설정에서 측정된 전도성 방출 수준과 비교되어야 합니다. 선택한 EMI 필터 회로는 규정 준수를 위한 충분한 마진(일반적으로 테스트 간 변동을 고려하여 제한선보다 6~10dB 높음)을 제공해야 합니다.

DOREXS는 방출 테스트 데이터를 해석하고 편안한 헤드룸으로 목표 표준을 충족하는 표준 또는 맞춤형 필터 회로를 권장하는 기술 지원을 제공합니다.

전압, 전류 및 열 정격

EMI 필터 회로는 안전 표준에 정의된 과전압 범주를 포함하여 최소한 공칭 시스템 전압(250VAC 단상, 480VAC 3상) 등급을 받아야 합니다. 과소평가된 필터를 사용하면 절연파괴 및 안전불량의 위험이 있습니다.

필터 전류 정격은 장비의 최대 RMS 전류와 일치하거나 초과해야 합니다. 인덕터와 커패시터의 과열을 방지하려면 주변 온도가 상승하면 용량을 줄여야 합니다. 부품 수명은 작동 온도에 크게 좌우됩니다. 특히 커패시터는 온도가 높을수록 더 빠르게 성능이 저하됩니다.

일반적인 작동 온도 범위:

• 소비자/IT 장비: -10°C ~ +70°C

• 산업용 필터: -25°C ~ +85°C

• 확장된 범위: -40°C ~ +100°C(감소 포함)

엔지니어는 공칭 정격 이상으로 EMI 필터 회로에 스트레스를 줄 수 있는 돌입 전류, 반복적인 과부하 및 단락 조건을 고려해야 합니다. 최대 부하에서의 열 테스트는 최악의 조건에서 설계 마진을 검증합니다.

누설 전류 및 안전 규정 준수

Y 커패시터는 안전 표준에 정의된 한도 내에서 유지되어야 하는 작은 AC 전류(누설 전류)를 접지로 생성합니다. 장비 등급에 따라 허용 누출이 다릅니다.

장비 등급	일반적인 누출 한계
IT 장비(클래스 I)	3.5mA
가전제품	0.5-3.5mA
의료기기(B형)	0.5mA
의료 장비(BF/CF 유형)	0.1mA(환자)

DOREXS는 의료 및 휴대용 장비를 위한 특수 저누설 EMI 필터 회로를 설계하며, 규정 준수를 유지하면서 종종 대체 접지 방식을 사용하거나 Y 값을 줄입니다. 누출 제약 조건에 대한 EMI 완화의 균형을 맞추려면 신중한 엔지니어링이 필요합니다.

또한 설계자는 접촉 전류 및 환자 누출 요구 사항을 고려하고 안전 인증 테스트 중에 이를 확인해야 합니다. 이러한 측정은 접지 누출과 구별되며 추가적인 제약을 가할 수 있습니다.

레이아웃, 배선 및 장착 방법

잘 설계된 EMI 필터 회로라도 입력 및 출력 배선의 경로가 잘못되었거나 필터가 잘못 장착된 경우 예상된 감쇠를 제공하지 못할 수 있습니다. 물리적 구현은 회로 설계만큼 중요합니다.

모범 사례EMI 필터 설치:

• 입력 및 출력 리드를 물리적으로 분리해 두십시오.

• 입력 및 출력 배선을 병렬로 라우팅하지 마십시오(용량 결합 방지).

• 배선의 루프 영역 최소화

• 필터 케이스 또는 접지 단자에 저임피던스 접지 연결을 보장합니다.

• 전원 진입점에 최대한 가깝게 필터를 설치하십시오.

• 해당하는 경우 다운스트림에 차폐 케이블 또는 연선을 사용하십시오.

DOREXS 애플리케이션 노트에는 OEM이 EMI 필터 회로를 장비에 올바르게 통합하는 데 도움이 되는 기계 레이아웃 예시와 배선 다이어그램이 포함되어 있습니다. 이러한 지침을 따르면 필터 효율성을 저하시키는 일반적인 설치 오류를 방지할 수 있습니다.

DOREXS의 맞춤형 EMI 필터 회로 솔루션

카탈로그 EMI 필터는 많은 문제를 해결하지만 대용량 또는 까다로운 애플리케이션에서는 정확한 노이즈 프로필과 기계적 제약 조건에 맞게 맞춤 설계된 EMI 필터 회로의 이점을 누리는 경우가 많습니다. 표준 필터는 일반적인 용도로 설계되었습니다. 맞춤형 솔루션은 특정 요구 사항에 맞게 최적화됩니다.

DOREXS는 다음과 같은 분야의 엔지니어링 팀과 협력합니다.

• 산업 자동화

• 의료기기

• 전기차 충전 인프라

• 가전제품

• 군사 통신 시스템

• 전화 전송 장비

맞춤형 필터는 각 애플리케이션과 관련된 특정 전력 수준, 스위칭 주파수 및 EMC 표준을 중심으로 설계되었습니다.

일반적인 사용자 정의 작업 흐름:

1. 검토:회로도, 방출 테스트 데이터 및 기계적 제약 조건을 분석합니다.

2. 제안:기준 회로 일치 요구 사항 개발

3. 원기:검증 테스트를 위한 신속한 프로토타입 구축

4. 최적화:원하는 EMC 마진이 달성될 때까지 반복

5. 생산하다:대량 생산으로의 전환

DOREXS는 컴팩트하고 통합된 전력 품질 솔루션이 필요한 경우 EMI 필터를 변압기 또는 기타 자기 장치와 통합할 수 있습니다. 이러한 통합으로 인해 시스템 복잡성이 줄어들고 전반적인 성능이 향상될 수 있습니다.

EMI 필터 회로를 최종 패치로 추가하는 대신 전력 및 제어 전자 장치와 공동 개발할 수 있도록 설계 단계 초기에 DOREXS를 포함시키는 것을 고려하십시오. 조기 통합은 일반적으로 더 나은 성능, 더 작은 크기, 더 낮은 전체 시스템 비용 및 보다 원활한 운영을 가져옵니다.DOREXS 연락 채널을 통한 협업 프로세스.

FAQ - EMI 필터 회로

장비의 EMI 필터 회로를 어디에 배치해야 합니까?

EMI 필터 회로는 케이블이 인클로저에 들어가거나 나가는 지점(일반적으로 AC 주 전원 입구 또는 DC 커넥터)에 최대한 가깝게 설치해야 합니다. 이렇게 배치하면 섀시 내부의 필터링되지 않은 도체 길이가 최소화되어 소음이 내부 배선에서 방출되거나 결합될 가능성이 줄어듭니다.

필터를 우회하고 감쇠를 저하시킬 수 있는 용량성 또는 유도성 커플링을 방지하려면 필터의 입력 및 출력 배선을 별도로 배선해야 합니다. 출력 리드를 입력 리드와 평행하게 실행하면 필터 주위에 결합 경로가 효과적으로 생성되어 그 이점이 무효화됩니다.

DOREXS는 짧고 낮은 임피던스 연결을 통해 필터 접지 단자를 주 보호 접지점에 별 접지할 것을 권장합니다. 이렇게 하면 CM 소음이 섀시를 통해 순환하지 않고 접지로 깨끗한 경로를 갖게 됩니다.

단일 EMI 필터 회로가 전도 및 방사 EMI 문제를 모두 해결할 수 있습니까?

EMI 필터 회로는 특히 전도 방출 표준에서 다루는 150kHz~30MHz 대역에서 전력 및 신호 라인의 전도 노이즈에 대해 주로 효과적입니다. 케이블의 소음 진폭이 다른 장비로 전파되기 전에 줄여줍니다.

30MHz 이상의 방사 방출은 케이블 라우팅, 인클로저 설계, PCB 레이아웃 및 차폐 효과에 의해 더 많은 영향을 받습니다. EMI 필터는 케이블에서 방출될 수 있는 잡음을 줄이는 데 도움이 되지만, 완전한 규정 준수를 위해서는 일반적으로 우수한 기계적 및 RF 설계 방식으로 보완되어야 합니다.

DOREXS는 전도 및 방사 테스트 보고서를 모두 검토하여 포괄적인 EMC 솔루션을 위한 필터링과 레이아웃, 차폐 개선 등의 결합된 조치를 제안할 수 있습니다.

테스트 랩에 가기 전에 EMI 필터 회로가 적합한지 어떻게 알 수 있나요?

LISN 및 스펙트럼 분석기(또는 소형 EMC 테스트 수신기)를 사용한 사전 적합성 테스트는 최악의 작동 모드 동안 장비 입력에서 전도성 방출을 측정합니다. 이를 통해 공식적인 실험실 테스트에 투자하기 전에 배출 프로필을 확인할 수 있습니다.

측정된 스펙트럼을 안전 여유가 최소 6~10dB인 적용 가능한 제한선(예: CISPR 11 클래스 A/B)과 비교합니다. 이 마진은 테스트 간 변동, 생산 허용 오차 및 온도 영향을 설명합니다. 사전 적합성 결과가 미미한 경우 공식 테스트가 실패할 가능성이 높습니다.

DOREXS는 사전 적합성 결과를 해석하고 필요한 경우 공식 적합성 테스트 전에 인덕턴스 또는 커패시턴스 값을 수정하거나 단계를 추가하여 EMI 필터 회로를 조정할 수 있습니다.

개별 L/C 구성 요소를 사용하는 것과 패키지형 EMI 필터를 사용하는 것의 차이점은 무엇입니까?

PCB의 개별 구성 요소로 EMI 필터 회로를 구축하면 유연성이 극대화되지만 신중한 안전 설계, 절연 조정 및 EMC 검증이 필요합니다. 모든 측면을 제어하지만 안전 간격 요구 사항을 충족하고 일관된 성능을 달성하는 데 대한 책임은 귀하에게 있습니다.

DOREXS의 패키지 EMI 필터는 입증된 회로, 안전 거리 및 인증된 구성 요소를 테스트된 모듈에 통합합니다. 이는 OEM을 위한 설계 및 인증을 단순화합니다. 필터는 확립된 안전 승인 및 문서화된 성능 곡선과 함께 제공됩니다.

대용량 또는 공간 제약이 심한 제품의 경우 DOREXS는 검증된 개별 프로토타입을 맞춤형 패키지 EMI 필터 모듈로 전환하여 맞춤형 설계의 이점과 즉시 생산 가능한 패키징을 결합할 수 있습니다.

EMI 필터 회로가 전력 효율이나 역률에 영향을 줍니까?

적절하게 설계된 EMI 필터 회로는 주 주파수 또는 DC에서 매우 낮은 손실을 발생시킵니다. 직렬 인덕터는 DC 저항이 낮고 커패시터 손실은 50/60Hz에서 최소화됩니다. 전체 효율에 미치는 영향은 전력 변환기 자체의 손실에 비해 일반적으로 작습니다(보통 1% 미만).

X 커패시터는 작은 무효 전류를 끌어와 역률에 약간의 영향을 미칩니다. 그러나 대부분의 산업 및 가정용 애플리케이션에서 이 효과는 전력단 자체의 역률 영향(특히 비 PFC 전원 공급 장치의 경우)에 비해 무시할 수 있습니다.

80 PLUS 인증 전원 공급 장치 또는 고효율 드라이브와 같이 효율성 또는 역률 요구 사항이 엄격한 시스템의 경우 DOREXS는 EMI 필터 회로를 최적화하여 EMC 준수를 유지하면서 추가 손실을 최소화할 수 있습니다.