소개 접지가EMI성능에미치는영향은기본적으로전자장치가전자기호환성테스트를통과할지여부를결정하는기준전위및전류복귀경로를제어하는​​것과관련이있습니다.잘못된접지설계는잡음전류가​​효율적으로방출되도록하는높은임피던스경로를생성하는반면,적절한접지는시스템내에전자기간섭을포함하는낮은임피던스경로를제공합니다.전기접지와전자기간섭emi사이의이러한관계는CISPR,IEC및FCC규정준수테스트중에측정된전도및복사방출모두에직접적인영향을미칩니다. 첫번째시도에서EMC인증을통과하는것과비용이많이드는재설계주기의차이는종종PCB,인클로저및케이블수준에서접지시스템을얼마

접지가 EMI 성능에 미치는 영향: 실용적인 엔지니어링 가이드

소개

접지가 EMI 성능에 미치는 영향은 기본적으로 전자 장치가 전자기 호환성 테스트를 통과할지 여부를 결정하는 기준 전위 및 전류 복귀 경로를 제어하는 ​​것과 관련이 있습니다.잘못된 접지 설계는 잡음 전류가 ​​효율적으로 방출되도록 하는 높은 임피던스 경로를 생성하는 반면, 적절한 접지는 시스템 내에 전자기 간섭을 포함하는 낮은 임피던스 경로를 제공합니다. 전기 접지와 전자기 간섭 emi 사이의 이러한 관계는 CISPR, IEC 및 FCC 규정 준수 테스트 중에 측정된 전도 및 복사 방출 모두에 직접적인 영향을 미칩니다.
첫 번째 시도에서 EMC 인증을 통과하는 것과 비용이 많이 드는 재설계 주기의 차이는 종종 PCB, 인클로저 및 케이블 수준에서 접지 시스템을 얼마나 잘 구현했는지에 따라 결정됩니다.
How Grounding Impacts EMI Performance: A Practical Engineering Guide

이 가이드에서 다루는 내용

이 가이드에서는 PCB 접지면, 섀시 및 접지 연결, 케이블 차폐에 대한 실제 접지 전략과 전자 시스템의 전도 및 방사 EMI에 대한 측정 가능한 영향을 조사합니다. DOREXS EMI 필터가 적절한 접지와 통합되어 안정적인 규정 준수를 달성하는 방법을 포함하여 스위칭 전원 공급 장치, 모터 드라이브 및 고속 디지털 회로에 대한 구체적인 예를 볼 수 있습니다. 우리는 이론적인 전자기장 계산이나 유틸리티 규모의 전력 시스템 접지가 아닌 즉시 구현할 수 있는 엔지니어링 결정에 중점을 둡니다.

이것은 누구를 위한 것인가

이 가이드는 다음을 위해 설계되었습니다.
  • EMI/EMC 준수(EN 55032, CISPR 11)가 필요한 제품을 작업하는 하드웨어 설계 엔지니어
  • 복사 또는 전도 방출 문제로 어려움을 겪고 있는 전력 전자 장치 및 모터 제어 엔지니어
  • 사전 적합성 연구소의 EMC/테스트 엔지니어 및 기술자
  • RF, 스위칭 조정기 또는 고속 로직용 PCB를 설계하는 고급 애호가
실패한 방사 방출 테스트를 디버깅하든 처음부터 접지를 설계하든 관계없이 특정 접지 선택을 구체적인 EMI 동작 및 테스트 결과와 연결하는 방법을 배우게 됩니다.

이것이 중요한 이유

잘못된 접지로 인해 EMC 테스트에 실패하면 제품 출시가 몇 달씩 지연되고, 비용이 많이 드는 보드 재회전이 발생하며, 현장에서 예상치 못한 시스템 불안정이 발생할 수 있습니다. 접지는 나중에 고려하는 경우가 많지만 접지면 설계에 대한 작은 변경이나 DOREXS 단상 및 3상 필터와 같은 EMI 필터의 적절한 통합은 최초 통과와 여러 재설계 주기 사이의 차이를 의미할 수 있습니다. 개발 후반에 접지 문제를 해결하는 데 드는 비용은 처음부터 적절한 전기 접지를 구현하는 데 필요한 노력을 훨씬 초과합니다.

당신이 배울 내용:

  1. 다양한 접지 아키텍처(단일 지점 접지, 다중 지점, 하이브리드)가 EMI 전류 흐름과 시스템 성능을 어떻게 변화시키는가
  2. PCB 접지면, 분할 및 비아 스티칭이 고주파 잡음 및 공통 모드 간섭에 미치는 영향
  3. 섀시와 접지 연결이 안전과 전자기 호환성에 미치는 영향
  4. 케이블 및 차폐 접지 선택이 방사 방출 및 정전기 방전 민감도에 미치는 영향
  5. DOREXS EMI 필터를 적절한 접지와 통합하여 EMC 표준을 안정적으로 충족하는 방법
  6. 다음 설계 검토 중에 적용할 수 있는 실제 문제 해결 단계

접지 및 EMI 기본 사항 이해

접지는 잡음 전류가 ​​회로를 완성하는 데 사용하는 복귀 경로와 기준 전위를 정의하기 때문에 전자기 간섭과 접지는 불가분하게 연결되어 있습니다.전자 장비에 흐르는 모든 전류는 전도성 경로를 통해 소스로 돌아가야 하며, 이러한 접지 경로는 해당 전류가 원치 않는 전자기장으로 방출되는지 아니면 시스템 내에 유지되는지 여부를 결정합니다. 이 관계를 이해하면 EMC 성능을 직접적으로 향상시키는 정보에 입각한 접지 결정을 내릴 수 있는 기반이 제공됩니다.

EMI 맥락에서 "접지"가 실제로 의미하는 것

전자 회로의 접지는 기본적으로 전류 복귀 경로 및 전압 기준점이며 자동으로 접지에 연결되지 않습니다.EMI 상황에서는 신호 접지(PCB의 0V 기준), 섀시 접지(금속 인클로저), 접지(건물 전기 안전 접지 연결) 및 기능 접지(정상 회로 작동을 위한 기준)를 구분합니다. DC 및 저주파에서는 이러한 노드가 단일 등전위 노드로 처리되는 경우가 많지만 무선 주파수 및 빠른 스위칭 과도 상태에서는 각각 전자기 간섭에 영향을 미치는 고유한 임피던스 특성을 갖습니다.
EMI 제어에 대한 중요한 통찰력은 "접지" 연결로 의도한 것과 관계없이 고주파 전류가 소스로 돌아가는 가장 낮은 임피던스 경로를 찾는다는 것입니다. 60Hz에서 제대로 작동하는 얇은 접지선은 MHz 주파수에서 고임피던스 장애물이 되어 노이즈 전류가 표유 용량, 케이블 차폐 또는 섀시 구조를 통해 대체 복귀 경로를 찾도록 강제하며 종종 EMC 장애를 일으키는 바로 그 방사 패턴을 생성합니다.

EMI 전류가 접지 경로를 사용하는 방법

EMI는 접지 시스템과 다르게 상호 작용하는 두 가지 기본 형태, 즉 신호 쌍에서 반대 방향으로 흐르는 차동 모드 전류와 접지를 기준으로 여러 도체에서 전류가 동일한 방향으로 흐르는 공통 모드 간섭으로 나타납니다.차동 모드 전류는 일반적으로 잘 설계된 회로 내에 포함되어 있지만 공통 모드 전류는 다음과 같이 쉽게 방출될 수 있는 접지 구조, 섀시 연결 및 케이블 차폐를 통해 반환하려고 합니다.전자기장.

물리학은 간단합니다. 전류 루프는 자기장을 생성하고, 변화하는 자기장은 방사되는 전기장을 생성합니다. 접지 시스템은 이러한 전류 루프의 크기와 임피던스를 제어합니다. 열악한 접지 경로로 형성된 큰 루프 영역은 전자기 방사를 위한 효율적인 안테나를 생성하는 반면, 신호 도체에 바로 인접한 좁은 복귀 경로는 루프 영역과 방사를 모두 최소화합니다. 이것이 바로 연속 접지면 위로 라우팅된 트레이스가 있는 스위칭 전원 공급 장치가 일반적으로 다른 구성 요소 주위로 우회하는 좁은 접지 트레이스를 사용하는 동일한 회로보다 20-30dB 적게 방사하는 이유입니다.

공통 모드 간섭은 DOREXS EMI 필터 및 유사 제품이 전력선 및 신호 인터페이스를 감쇠하도록 설계되었기 때문에 특히 중요합니다. 접지 시스템이 전류가 발생하는 주파수에서 이러한 전류에 대해 낮은 임피던스 경로를 제공하면 필터는 이론적 삽입 손실 사양에 가깝게 성능을 발휘할 수 있습니다.

PCB 접지가 EMI 성능에 미치는 영향
How PCB Grounding Impacts EMI Performance

PCB 수준 접지 결정은 보드가 전자기 간섭의 원인이 되는지 또는 제어된 전류 경로 내에 잡음을 유지하는지 여부를 직접적으로 결정합니다.가장 정교한 시스템 수준 EMI 필터라도 근본적으로 열악한 PCB 수준의 복귀 경로 설계를 보완할 수 없습니다. PCB 수준에서는 빠른 스위칭 에지가 먼저 관리해야 하는 잡음 전류를 생성합니다. 핵심은 EMI가 발생하는 주파수에서 다양한 접지 접근 방식이 전류 흐름 패턴에 어떻게 영향을 미치는지 이해하는 것입니다.

지면과 지면 트레이스

연속 접지면은 좁은 접지 트레이스나 스타 와이어 접지 연결에 비해 인덕턴스와 루프 영역을 모두 크게 줄입니다.일반적인 PCB 트레이스는 인덕턴스 인치당 약 20나노헨리를 나타내지만 접지면은 고주파수에서 임피던스가 훨씬 낮은 분산 복귀 경로를 제공합니다. 100kHz에서 1나노초의 에지 타임으로 작동하는 스위칭 컨버터를 생각해 보십시오. 고주파 성분은 트레이스 인덕턴스가 중요한 임피던스가 되는 MHz 범위까지 확장됩니다.

EMI 성능의 차이는 측정 가능하고 상당합니다. 다양한 접지 지점을 연결하는 얇은 접지 트레이스로 배치된 스위칭 조정기는 연속 접지면에 구현된 동일한 회로보다 15~25dB 더 높은 전도성 방출을 나타낼 수 있습니다. 접지면은 고주파수 반환 전류가 해당 신호 트레이스 바로 아래로 흐르도록 허용하여 루프 영역을 최소화하고 이에 따라 자기장 생성과 복사 방출을 모두 최소화합니다.

접지면 설계의 이러한 개선은 시스템의 EMI 필터 효율성을 직접적으로 향상시킵니다. 언제DOREXS EMI 필터또는 기타 억제 구성 요소는 좁은 트레이스가 아닌 단단하고 낮은 임피던스 평면에 연결된 접지 단자를 사용하여 장착되어 실험실 사양에 훨씬 가까운 삽입 손실 성능을 달성할 수 있습니다.

분열된 근거: 도움을 줄 때와 상처를 줄 때

아날로그 및 디지털 접지를 분리하거나 민감한 아날로그 섹션에서 잡음이 많은 스위칭 회로를 분리하면 저주파에서 간섭을 줄일 수 있지만 고주파에서는 문제가 되는 복귀 경로 불연속성을 생성합니다.단일 지점에서 분할 접지 영역을 연결하는 일반적인 관행은 가청 주파수 신호의 공통 임피던스 결합을 최소화하는 데 효과적이지만 고주파 반환 전류가 해당 단일 연결 지점을 통해 우회하도록 강제하여 종종 효율적으로 방사하는 슬롯 안테나를 생성합니다.

예를 들어 ADC 회로가 있는 혼합 신호 PCB는 별도의 아날로그 및 디지털 접지 영역을 활용하여 디지털 스위칭 잡음이 공유 접지 임피던스를 통해 민감한 아날로그 입력에 결합되는 것을 방지할 수 있습니다. 그러나 빠른 디지털 신호가 이들 영역 사이를 교차해야 하는 경우 반환 전류는 신호 트레이스 바로 아래를 따라갈 수 없으므로 단일 연결 지점으로 다시 우회해야 합니다. 이렇게 확대된 전류 루프는 EMC 준수가 측정되는 30~300MHz 범위에서 복사 방출을 크게 증가시킬 수 있습니다.

솔루션에는 주파수 의존적 동작의 균형이 필요합니다. 즉, RF 반환 전류가 보다 직접적인 경로를 따르도록 허용하는 고주파 연결(주로 커패시터 또는 페라이트 비드를 통해)을 제공하는 동시에 DC 및 저주파 절연을 위한 별도의 접지 영역을 유지해야 합니다. 모터 제어 응용 분야에서 이는 DC의 민감한 제어 회로에서 로우 측 게이트 드라이브 반환을 분리하는 동시에 고주파 반환 전류 흐름을 위해 세라믹 커패시터를 통해 연결하는 것을 의미할 수 있습니다.

스티칭, 복귀 경로 및 레이어 스택업을 통해

모든 고속 신호 전환에는 로컬, 낮은 인덕턴스 복귀 경로가 필요하며 스티칭을 통해 신호가 다층 PCB의 참조 레이어를 변경할 때 필요한 연결을 제공합니다.트레이스가 한 레이어에서 다른 레이어로 이동할 때 반환 전류도 접지 또는 전원 플레인 간에 전환되어야 합니다. 신호 비아 근처에 적절한 스티칭 비아가 없으면 반환 전류가 더 긴 경로를 찾게 되어 인덕턴스와 방사 방출이 모두 증가합니다.

신호-접지-전력-신호 레이어가 포함된 일반적인 4레이어 스택업은 올바르게 구현되었을 때 탁월한 EMI 제어 기능을 제공하며, 중요한 트레이스 아래의 연속 기준 평면과 레이어 전환의 수 밀리미터 내에 배치된 스티칭 비아를 제공합니다. 최상위 레이어의 고속 트레이스에 대한 반환 전류는 자연스럽게 바로 아래 접지면으로 흐르지만 해당 트레이스가 하단 레이어로 전환되는 경우 반환 전류는 연결을 통해 가장 가까운 사용 가능한 경로를 통해 접지면에서 전원 평면으로 이동해야 합니다.

PCB에 대한 전문적인 EMC 분석을 통해 비아 누락, 접지면의 슬롯 또는 신호 경로와 반환 경로 사이의 과도한 간격 등 사소해 보이는 반환 경로 중단으로 인해 특정 주파수 대역에서 복사 방출이 10-20dB 증가할 수 있음이 종종 드러납니다. 전원 입력의 고품질 DOREXS EMI 필터도 나노초 상승 시간이 GHz 범위로 확장되는 광대역 잡음 스펙트럼을 생성하는 스위칭 회로의 열악한 복귀 경로 설계를 완전히 보상할 수 없습니다.
 
핵심 포인트:
  1. 연속 접지면은 좁은 접지 트레이스보다 15-25dB 더 나은 EMI 성능을 제공합니다.
  2. 분할 접지에는 복귀 경로 우회를 방지하기 위해 신중한 고주파 스티칭이 필요합니다.
  3. 제어된 복귀 경로를 유지하려면 신호 전환 근처의 비아 배치가 중요합니다.
 EMI에 대한 시스템, 섀시 및 케이블 접지 효과

 System, Chassis, and Cable Grounding Effects on EMI

시스템 수준 접지 결정은 신중하게 설계된 PCB EMI 성능이 케이블 및 외부 연결이 있는 인클로저에 통합될 때 EMC 준수로 변환되는지 여부를 결정합니다. 탁월한 PCB 수준 설계를 갖춘 많은 제품은 섀시 본딩, 케이블 차폐 종단 또는 접지 연결이 전체 시스템을 효율적인 방사 안테나로 바꾸는 의도하지 않은 전류 경로를 생성하기 때문에 여전히 방사 방출 테스트에 실패합니다. 이러한 상호 작용을 이해하면 구성 요소 수준에서 최종 시스템 통합까지 EMI 제어를 유지할 수 있습니다.

섀시와 신호 접지: 본딩 전략

PCB 신호 접지와 금속 인클로저 또는 섀시 간의 관계는 기본적으로 공통 모드 전류 흐름과 이에 따른 방사 방출을 결정합니다.섀시 접지는 기계적 지원과 전자기 차폐를 모두 제공하지만 EMI가 발생하는 주파수 범위 전체에서 신호 접지 기준과 동일한 전위를 유지하기 위해 적절하게 결합된 경우에만 제공됩니다. 다양한 본딩 전략은 EMC 테스트 결과에 측정 가능한 영향을 미치는 뚜렷하게 다른 전류 흐름 패턴을 생성합니다.

단일 포인트 본딩은 일반적으로 전원 진입점 근처에 있는 하나의 저임피던스 연결을 통해 신호 접지를 섀시에 연결합니다. 이 접근 방식은 전력선 주파수에서 접지 루프를 최소화하지만 섀시 연결에 도달하기 위해 PCB 길이를 이동해야 하는 고주파 잡음 전류에 대한 높은 임피던스 경로를 생성할 수 있습니다. 그 결과 전도 방출은 허용되는 경우가 많지만, 잡음 전류가 ​​표유 용량 및 케이블 결합을 통해 대체 복귀 경로를 찾음에 따라 복사 방출이 증가합니다.

다중 포인트 본딩은 신호 접지와 섀시 사이에 여러 개의 짧고 직접적인 연결을 사용하여 더 넓은 주파수 범위에서 낮은 임피던스를 유지합니다. 이로 인해 전력선 접지 루프에 대한 민감성이 높아질 수 있지만 일반적으로 노이즈 전류가 사용 가능한 가장 짧은 경로를 통해 섀시 접지에 도달할 수 있도록 하여 고주파 EMI를 효과적으로 제어할 수 있습니다. 많은 성공적인 EMC 설계에서는 DC 및 저주파용 단일 지점 연결과 고주파수 복귀 경로용 추가 용량성 또는 페라이트 결합 연결을 사용하는 하이브리드 접근 방식을 사용합니다.

케이블 및 쉴드 접지 선택

케이블 차폐는 전자기 차폐를 제공하기 위해 안정적인 저임피던스 기준으로 종단되어야 하며, 열악한 차폐 접지는 30MHz 이상의 방사성 방출 오류의 가장 일반적인 원인 중 하나입니다.기본 원리는 간단합니다. 즉, 실드에 유도된 잡음 전류가 ​​재방출되는 전압 강하를 생성하지 않고 흐르는 낮은 임피던스 경로를 갖는 경우에만 실드가 전자기장을 전환할 수 있습니다. 그러나 이 원칙을 올바르게 구현하려면 주파수에 따른 장단점을 이해해야 합니다.

단일 종단 쉴드 종단은 일반적으로 수신 장비의 한쪽 끝에서만 케이블 쉴드를 연결합니다. 이 접근 방식은 오디오 및 계측 시스템에서 저주파 험 및 간섭을 일으킬 수 있는 DC 접지 루프를 제거하지만, 차폐에 유도된 RF 전류가 반환 경로를 찾기 위해 전체 케이블 길이를 이동해야 하기 때문에 제한적인 고주파 차폐 효과를 제공합니다. 대부분의 EMC 방사 방출 제한이 적용되는 10~30MHz 이상에서는 단일 종단 차폐가 감쇠를 충분히 제공하지 못하는 경우가 많습니다.

이중 종단 차폐 종단은 소스와 대상 모두에서 케이블 차폐를 연결하여 밀폐된 도체 주위에 완전한 패러데이 케이지를 만듭니다. 이는 우수한 고주파 차폐 기능을 제공하지만 대규모 설치에서 서로 다른 접지 지점 사이에 흐르는 DC 및 전원 주파수 전류에 대한 접지 루프를 생성할 수 있습니다. 많은 산업 및 통신 시스템에서는 절연 변압기, 차동 신호 또는 공통 모드 초크를 사용하여 고주파수 차폐 연속성을 유지하면서 저주파 접지 루프를 차단함으로써 이 문제를 해결합니다.

접지 루프, 부동 접지 및 노이즈 커플링

접지 루프는 장비 사이에 여러 개의 복귀 경로가 존재할 때 발생하며, 외부 전자기장이 민감한 회로에서 노이즈로 나타나는 순환 전류를 유도할 수 있습니다. 여러 개의 상호 연결된 장치가 있는 대규모 시스템에서 서로 다른 접지 연결은 결함 전류, 낙뢰 또는 단순히 건물 접지 시스템의 저항 및 인덕턴스로 인해 상당한 전위차를 가질 수 있습니다. 이러한 전위차는 신호 및 차폐 연결을 통해 전류를 구동하여 전도 및 방사 간섭을 모두 생성합니다.

의료 장비 및 정밀 기기에 흔히 사용되는 부동 접지 시스템은 접지 루프 전류를 방지하고 환자 안전 격리를 유지하기 위해 접지 연결을 완전히 피합니다. 이는 접지 루프를 제거하지만 외부 전자기장으로부터의 정전 방전 및 용량 결합에 대한 민감성을 증가시킬 수 있습니다. 플로팅 시스템의 금속 인클로저는 인근 접지 장비에 비해 상당한 전위차를 발생시켜 잠재적으로 EMI 방출 및 내성 문제를 일으킬 수 있습니다.

산업 제어 애플리케이션의 실제 사례는 그 영향을 보여줍니다. 공장의 모터 드라이브 시스템은 초기에 100MHz 이상의 케이블 방사를 사용한 방사 방출 테스트에 실패했습니다. 조사 결과 제어 캐비닛 도어에 페인트가 칠해져 있어 주 캐비닛 구조와의 전기적 접촉이 잘 이루어지지 않는 것으로 나타났습니다. 도어와 캐비닛 프레임 사이에 단일 편조 접지 스트랩을 추가하면 이전에 외부 케이블에 결합되었던 잡음 전류에 대해 제어된 복귀 경로를 제공함으로써 방사 방출이 30~300MHz 대역에서 15dB 감소했습니다.

이는 시스템 수준 접지 개선이 구성 요소 수준 솔루션과 어떻게 시너지 효과를 발휘하는지 보여줍니다. 고성능 DOREXS EMI 필터라도 섀시 본딩이 불량하거나 제어되지 않은 케이블 차폐 종단이 있어 잡음 전류가 ​​필터를 완전히 우회할 수 있는 시스템에 장착되면 잠재력을 최대한 발휘할 수 없습니다.

최고의 성능을 위해 접지 설계와 EMI 필터 결합

Combining Grounding Design with EMI Filters for Best Performance
필터 효율성은 공통 모드와 차동 모드 감쇠 모두에 대해 안정적인 저임피던스 기준을 갖는 데 결정적으로 좌우되기 때문에 적절한 접지 설계와 EMI 필터링은 설계 프로세스 초기부터 통합되어야 합니다.최고급 품질이라도EMI 필터열악한 접지 연결로 장착하면 성능이 크게 저하되는 반면 신중하게 설계된 접지 구조는 기생 결합을 우회하는 대신 의도된 감쇠 경로를 통해 노이즈 전류가 흐르도록 하여 필터 효율성을 증폭시킬 수 있습니다.

단계별: DOREXS EMI 필터를 접지 시스템에 통합

이것을 사용하는 경우:EN 55011 또는 CISPR 32와 같은 전도 방출 제한을 충족해야 하는 전력 변환 시스템(스위칭 공급 장치, 모터 드라이브 또는 인버터)이 있거나 사전 적합성 테스트에서 방출이 150kHz ~ 30MHz 범위의 제한을 초과하는 것으로 나타나는 경우 이 절차를 적용하십시오.
  1. 소음원 및 접지 경로 매핑:모든 스위칭 회로, 기본 주파수 및 고조파를 식별하고 차동 모드(라인-중성선) 및 공통 모드(라인/중성선-접지) 전류 경로를 모두 추적합니다. 근거리장 프로빙이나 전류 클램프를 사용하여 실제 노이즈 전류 분포를 측정하고 지배적인 결합 메커니즘을 식별합니다.
  2. 적절한 DOREXS EMI 필터를 선택하십시오.측정된 잡음 주파수에서 충분한 감쇠를 제공하는 부하 및 삽입 손실 특성에 적합한 전류 정격을 갖춘 DOREXS 단상 또는 3상 필터를 선택하십시오. 케이블 방사가 문제가 되는 경우 공통 모드 감쇠에 특히 주의하십시오. 보다 기본적인 지침은 다음을 참조하십시오.EMI 필터 회로기본 페이지.
  3. 저임피던스 필터-섀시 본드 설계:DOREXS 필터를 장착하면 금속 케이스가 섀시 접지 구조와 직접적으로 광역 전기 접촉을 하게 됩니다. 나사형 장착 하드웨어에만 의존하지 마십시오. 전용 결합 스트랩을 사용하거나 별 모양 와셔를 사용하여 금속 간 직접적인 접촉을 사용하여 산화 또는 코팅을 침투시킵니다.
  4. 별도의 라인 및 부하측 라우팅:필터를 우회할 수 있는 고주파 커플링을 방지하려면 필터링되지 않은(라인 측) 도체와 필터링된(부하 측) 도체 사이의 물리적 분리를 유지하십시오. 가능하면 입력 및 출력 케이블을 인클로저의 반대쪽에 배선하고 커플링 용량을 생성하는 병렬 배선을 피하십시오.
  5. 사전 적합성 측정을 통한 검증:LISN(라인 임피던스 안정화 네트워크) 및 스펙트럼 분석기를 사용하여 결합된 접지 및도렉스 필터접근 방식은 전체 150kHz ~ 30MHz 전도 방출 대역에 걸쳐 적용 가능한 방출 제한 미만의 적절한 마진을 제공합니다.
중요한 통찰력은 필터의 접지 단자 연결이 고주파수 성능에 직접적인 영향을 미친다는 것입니다. 에이도렉스 필터10cm 길이의 와이어를 통해 섀시 접지에 연결된 우수한 실험실 사양에서는 와이어 인덕턴스로 인해 1MHz 이상에서 20-30dB의 공통 모드 감쇠가 손실될 수 있습니다.

비교: EMI 제어를 위한 다양한 접지 접근 방식

접지 전략

주파수 범위

일반적인 응용 분야

전도된 EMI 영향

방사 EMI 영향

DOREXS 필터 통합
단일 포인트 DC~100kHz 오디오 장비, 정밀 기기 저주파 차동 모드에 탁월 30MHz 이상으로 제한됨 필터 접지는 중앙 별점에 연결됩니다.
다지점 1MHz ~ GHz 디지털 시스템, 스위칭 컨버터 우수한 공통 모드 제어 탁월한 고주파 성능 케이스 채권을 로컬에 직접 필터링
잡종 전체 스펙트럼 산업용 제어, 모터 드라이브 균형 잡힌 성능 모든 밴드에 걸쳐 좋음 스타 포인트와 섀시로의 RF 우회

단일 지점 접지는 저주파 정밀도와 접지 루프 제거가 우선시되는 응용 분야에서 탁월하지만 고주파 반환 전류의 경로 길이가 늘어나 EMI 성능이 30MHz 이상으로 제한됩니다. 다중점 접지는 복귀 경로의 인덕턴스를 최소화하여 탁월한 고주파 EMI 제어를 제공하지만 절연 또는 공통 모드 필터링을 통한 저주파 접지 루프 관리에는 세심한 주의가 필요합니다.

하이브리드 접근 방식은 EMI 제한이 적용되는 더 높은 주파수에서 다중 지점 동작을 제공하기 위해 용량성 결합 또는 페라이트 연결을 사용하는 동시에 DC 및 저주파에서 단일 지점 동작을 구현함으로써 복잡한 시스템에 가장 실용적인 솔루션을 제공하는 경우가 많습니다. DOREXS EMI 필터를 하이브리드 접지 시스템에 통합할 때 필터의 공통 모드 성능은 직접 섀시 본딩의 이점을 누리는 반면 차동 모드 성능은 AC 중성 복귀 경로의 품질에 더 많이 좌우됩니다.

이러한 접근 방식 중 선택은 시스템의 주파수 내용, 물리적 크기 제약, 충족해야 하는 특정 EMC 표준에 따라 이루어져야 하며, EMI 필터와 접지는 독립적인 솔루션이 아닌 통합 시스템으로 작동한다는 점을 인식해야 합니다.

일반적인 접지 관련 EMI 문제 및 해결 방법

대부분의 EMI 오류는 제어되지 않는 전류 경로를 생성하거나, 시스템 구조를 효율적인 안테나로 바꾸거나, EMI 필터가 의도한 성능을 달성하지 못하게 하는 예측 가능한 접지 구현 실수로 인해 발생합니다.이러한 장애 패턴을 이해하면 EMC 문제를 체계적으로 진단하고 실제 결합 메커니즘을 놓칠 수 있는 광범위한 수정을 시도하는 대신 근본 원인을 해결하는 대상 솔루션을 구현할 수 있습니다.

과제 1: 주 입력에 전도 방출 전달

제품은 EMI 필터가 설치되어 있음에도 불구하고 스위칭 주파수 고조파(150kHz ~ 10MHz)에 대한 CISPR 32 또는 EN 55011 전도 방출 제한에 부합하지 않습니다.이는 LISN(라인 임피던스 안정화 네트워크)에 의해 측정된 과도한 공통 모드 전류로 나타나며, 종종 한도를 10~20dB 이상 초과하는 스위칭 주파수 배수의 특성 피크와 함께 나타납니다.

해결책:가장 흔한 원인은 두 사람 사이의 부적절한 유대감입니다.EMI 필터섀시 접지를 통해 더 높은 주파수에서 필터 효율성을 감소시키는 인덕턴스를 생성합니다. 가능한 가장 짧고 넓은 도체를 사용하여 DOREXS EMI 필터의 보호 접지(PE) 및 섀시 연결을 개선합니다. 즉, 필터 케이스와 장착 플레이트 사이의 금속 간 접촉이 이상적으로 직접 이루어집니다. 필터를 주전원 진입점에 최대한 가깝게 재배치하여 필터링되지 않은 도체 길이를 최소화하십시오. 부유 용량을 통해 필터를 우회할 수 있는 기생 결합을 줄이기 위해 라인 측 배선과 부하 측 배선을 물리적으로 분리합니다.

이러한 변경으로 인해 공통 모드 전류는 EMC 테스트 장비로 측정되는 주 도체에서 멀어지게 됩니다. 공통 모드 전류가 적절하게 결합된 필터 구성 요소를 통해 섀시 접지까지 낮은 임피던스 경로를 가지면 더 이상 전력선에서 전도성 방출로 나타나지 않습니다.

과제 2: 긴 케이블로 인한 방사 방출 실패

시스템은 전도 방출 테스트를 통과했지만 30MHz 이상의 방사 측정에는 실패했습니다. I/O 케이블은 내부 스위칭 회로에서 생성된 잡음을 방출하는 효율적인 안테나 역할을 합니다.오류는 일반적으로 30~300MHz의 광대역 상승이나 내부 클록 주파수 및 해당 고조파와 관련된 특정 피크를 보여줍니다.

해결책:최소한의 인덕턴스로 섀시 접지에 케이블 쉴드를 직접 연결하는 전도성 개스킷 또는 백셸을 사용하여 케이블이 인클로저에 들어가는 위치에 적절한 360도 쉴드 종단을 구현합니다. 커넥터 영역 주변과 PCB의 관련 고속 신호 트레이스 아래에 접지면 스티칭을 추가하여 케이블 실드에 결합하는 대신 제어된 경로에서 반환 전류가 흐르도록 합니다. 스위칭 잡음을 전달하는 신호 라인에 DOREXS 라인 필터 또는 피드스루 커패시터를 적용하여 이러한 필터가 전선을 통해 연결되지 않고 섀시에 적절하게 접지되도록 합니다.

이러한 조치는 케이블 실드의 전류 흐름을 구동하는 케이블 도체와 섀시 사이의 공통 모드 전압을 줄입니다. 케이블과 섀시의 RF 전위가 동일한 경우 케이블은 효과적인 방사 안테나로 기능할 수 없습니다. 제어된 복귀 경로와 적절한 필터링의 조합은 잡음 전류가 ​​시스템 전체에 전파되는 것을 허용하지 않고 잡음 소스에 국한되도록 유지합니다.

문제 3: ESD, EFT 및 서지 이벤트에 대한 민감성

IEC 61000-4-2 정전기 방전, IEC 61000-4-4 전기적 빠른 과도 현상 또는 IEC 61000-4-5 서지 내성 테스트 중에 제품에 무작위 재설정, 통신 오류 또는 구성 요소 손상이 발생합니다.이러한 오류는 기본 보호 구성 요소의 등급이 적절하고 설치된 경우에도 종종 발생합니다.
 
해결책:섀시 및 신호 접지 아키텍처를 재평가하여 ESD 건, 버스트 발생기 또는 서지 시뮬레이터의 과도 전류가 민감한 회로 노드에 결합되지 않도록 정의된 저임피던스 경로를 통해 흐르는지 확인하십시오. 중요한 구성 요소 주위에 가드 트레이스와 제어된 간격을 사용하여 민감한 아날로그 및 디지털 회로 아래로 확장되는 연속 접지면을 구현합니다. 외부 인터페이스가 PCB에 연결되는 영역 주위에 접지면 연결 및 스티칭 비아를 추가합니다. 전원 입구와 고노출 인터페이스에 DOREXS EMI 및 서지 보호 필터를 설치하여 이러한 보호 장치가 짧고 직접적인 연결을 통해 접지 구조에 통합되도록 하십시오.

원칙적으로 과도 보호는 민감한 구성 요소에 전압 차이를 발생시키지 않고 에너지가 소실되도록 제어된 경로가 있는 경우에만 작동한다는 것입니다. 개선된 접지는 섀시 접지, 신호 접지 및 보호 접지가 과도 현상 중에 동일한 전위를 유지하도록 보장하여 제어된 경로를 제공하고 로직 혼란 또는 구성 요소 스트레스를 유발하는 전압 차이를 방지합니다.

이러한 각 솔루션은 정상 및 비정상 조건 모두에서 전류가 흐르는 위치를 제어하는 ​​근본적인 문제를 해결하며, 체계적인 접지 설계가 문제가 발생한 후 반응적인 수정을 요구하는 대신 EMI 문제를 방지한다는 것을 보여줍니다.

결론 및 실용적인 다음 단계

접지가 EMI 성능에 미치는 영향은 기본 원칙에 따라 결정됩니다.전자기 간섭물리 법칙을 따르며 전류는 어떤 경로를 통해 소스로 돌아가야 합니다. 접지 설계는 해당 경로가 방출 문제를 일으키는지 또는 시스템 내에 소음을 유지하는지 여부를 결정합니다.DOREXS와 같이 적절하게 선택된 EMI 필터와 결합된 적절한 전기 접지를 통해 구성 요소 수준에서 최종 시스템 통합까지 전류 반환 경로를 제어함으로써 최초의 EMC 준수 및 강력한 현장 성능이 가능해졌습니다.

실제 EMC 테스트의 증거에 따르면 대부분의 방출 및 내성 오류는 부적절한 접지면 설계, 불량한 섀시 결합 또는 잘못된 케이블 차폐 종단으로 인해 생성된 제어되지 않은 전류 경로로 거슬러 올라갑니다. 이러한 접지 문제는 고성능 EMI 필터조차 비효율적으로 만들 수 있지만, 적절한 접지 구현을 통해 필터는 이론적으로 완전한 삽입 손실을 달성하고 안정적인 전자기 호환성을 위한 기반을 제공할 수 있습니다.
 
시작하려면:
  1. 현재 설계의 접지 아키텍처를 감사합니다.정상 작동 및 오류 조건 모두에 대한 실제 전류 반환 경로를 스케치하고 무선 주파수에서 높은 임피던스를 생성하는 좁은 트레이스, 긴 연결 또는 불연속 평면을 식별합니다.
  2. 섀시 본딩 및 쉴드 종단 평가시스템에서 DC 연속성은 충분하지만 RF 성능은 열악할 수 있는 작은 전선, 페인트 칠된 표면 또는 단일 지점 연결을 통해 이루어진 연결을 찾습니다.
  3. EMI 필터 통합 검토DOREXS 필터 또는 기타 억제 구성 요소가 접지 구조에 대한 낮은 인덕턴스 연결을 가지고 있는지 확인하고 노이즈 전류가 케이블에 연결되거나 대형 금속 구조에서 방사되기 전에 노이즈 전류를 차단할 수 있도록 배치되어 있는지 확인합니다.
  4. 사전 규정 준수 검증 계획특히 접지 변경이 EMI 성능에 어떤 영향을 미치는지에 초점을 맞추고 근거리 프로브와 전류 측정을 사용하여 설계 수정이 실제로 의도한 대로 전류 흐름을 리디렉션하는지 확인합니다.
관련 주제:EMC 차폐 인클로저 설계, 신호 무결성을 위한 PCB 스택 최적화,체계적인 EMI 필터 선택 방법론및 접지 구현을 보완하는 통합 서지 보호 전략이 있습니다.

추가 리소스

국제 표준 및 규정EMC 준수를 위한 접지 요구 사항에는 전도 및 복사 방출 제한에 대한 CISPR 11/32, 내성 테스트 요구 사항에 대한 IEC 61000-4 시리즈, 측정 방법 및 허용 가능한 접지 방법을 지정하는 멀티미디어 장비 표준에 대한 EN 55032가 포함됩니다.

DOREXS 애플리케이션 엔지니어링 지원전력 전자 장치 및 산업 제어 응용 분야에 대한 입증된 통합 접근 방식을 보여주는 참조 설계를 포함하여 특정 응용 분야 요구 사항에 맞는 EMI 필터 선택, 장착 기술 및 접지 모범 사례에 대한 설계 지침을 제공합니다.

기술 참고자료더 깊은 이해를 위해 시스템 수준 전자기 호환성, PCB 수준 접지 및 레이아웃 기술, 표준 실험실 장비를 사용하여 접지 효과를 검증하기 위한 측정 절차를 다루는 포괄적인 EMC 설계 핸드북이 포함되어 있습니다.

측정 도구EMI에 대한 접지 영향을 시각화하기 위한 전도 방출 테스트용 LISN(라인 임피던스 안정화 네트워크), 실제 잡음 전류 분포를 측정하기 위한 전류 프로브, 방사원 식별을 위한 근거리장 프로브, 접지 변화가 방출 스펙트럼에 미치는 영향을 밝히는 EMC 측정용으로 구성된 스펙트럼 분석기가 포함됩니다.

소개 접지가EMI성능에미치는영향은기본적으로전자장치가전자기호환성테스트를통과할지여부를결정하는기준전위및전류복귀경로를제어하는​​것과관련이있습니다.잘못된접지설계는잡음전류가​​효율적으로방출되도록하는높은임피던스경로를생성하는반면,적절한접지는시스템내에전자기간섭을포함하는낮은임피던스경로를제공합니다.전기접지와전자기간섭emi사이의이러한관계는CISPR,IEC및FCC규정준수테스트중에측정된전도및복사방출모두에직접적인영향을미칩니다. 첫번째시도에서EMC인증을통과하는것과비용이많이드는재설계주기의차이는종종PCB,인클로저및케이블수준에서접지시스템을얼마
출시 시간: 2025-12-29

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