NOISE 발생원과 전송경로
A. 발생원
1) 자연적인것
지구 --- 전리층 노이즈, 뇌방전, 열, 대지, 물, 지자계 노이즈, 대지 전류 노이즈
우주 --- 태양(흑점),우주선, 은하계 노이즈, 유성
2) 인공적인것
가.전송 경로별 구분
CONDUCTIVE NOISE; NORMAL MODE (DIFFERENTIAL MODE) NOISE COMMON MODE NOISE 복사 노이즈가 전도성 노이
즈로의 변환 RADIATIVE NOISE; 복사 노이즈 전도 노이즈의 복사 노이즈로의 변환
나.원인별 ; 전력선, 전철, 자동차, 항공기, 전기 전자 기기, 방전 가공기, 고주파 이용 설비, 자동화 설비, MOTOR, HIGH SPEED CIRCUIT BREAKER(HSCB), 차단기, 전자 CONNECTOR, SWITCH, RELAY, 방전등, 진공관, 반도체 무접점 스위치, 통신기, 핵실험, 열잡음.
B. 노이즈의 전송 경로
노이즈의 전송 경로는 전력선 또는 신호선에 의해 전송 및 공중을 통한 복사등 두 가지로 나눌 수 있으며 잡음원으로 부터 피장해 기기로 전송하는 경우와 전자 기기 상호간에 노이즈를 주고 받는 경우로 구분할 수도 있다.
2. 노이즈의 구분
노이즈 필터의 종류를 알아보기 전에 CONDUCTIVE NOISE의 종류 및 성질에 대해 개략적으로 알아보는 것이 NOISE FILTER의 종류를 구분하는데 도움이 될 것이다.
NOISE는 복사 (RADIATION) NOISE와 전도 (CONDUCTION) NOISE로 구분할 수 있으며 전도 NOISE 는 다시 NORMAL (DIFFERENTIAL) MODE NOISE 와 COMMON MODE NOISE로 구분할 수 있다.
NORMAL MODE NOISE는 전원 LINE에 POWER SOURCE와 함께 중첩되어 나타나며, 흐르는 경로는 HOT LINE으로부터 기기를 통하여 NEUTURAL LINE으로 또는 그 반대 방향으로 흐르는 경로를 갖게 된다.
COMMON MODE NOISE 는 NORMAL MODE NOISE 와는 달리 한쪽 경로는 전원선을 타고 또한쪽은 GND 또는 대지를 경로로 하는 형태의 노이즈이다. 이들 노이즈는 상호간에 유도 또는 용량 결합으로 인하여 상호변환을 이르킨다.
COMMON MODE 에서 NORMAL MODE 로의 변환식은;
NORMAL MODE 에서 COMMON MODE 로의 변환식은
이들 신호원과 기기 사이의 전도 매질에 대해서 좀더 알아보면 용량 결합과 유도 결합을 들 수 있다. 이중 용
량 결합은 도체 1과 2가 대립되어 있으면 두 도체 사이에는 분포 용량(C12)이 형성되고 도체2와 접지 사이에
는 C20 및 R이 있는 것으로 생각 할 수 있다.
도체 1에 전압 V1( )를 가하면 도체 2에는 V2 ( )가 유기된다.
여기서 V2 ( )를 식으로 나타내면
R 가 충분히 크다면
라는 값을 갖게 된다. R이 적다면
이 된다. 이식에서는 주파수가 낮은 범위에서는 식 5)와 같이 V2
는 V1의 전압과 V1의 주파수에 비례하여 증가하게 되는 현상이 벌어
지나 주파수가
보다 높아 지면 점차 주파수에의한 영향은 적어져서 식 4)와 같이 V1 의 변화에만 의존하게 되어 일정한 값을
유지하게 된다.
이를 그래프로 나타내면
또한 유도 결합은 전류가 흐르는 도선에 자속이 발생하여 인접한 다른 자속이 쇄교함으로서 역기전력을 발생시
키는 것으로 그에 대한 원리는 그림에서 전류 I1 이 흐르면 자속 1이 발생하고 이자속이 회로2에 쇄교 함으로
서 I2가 발생하게 되는데 유기전압은 자속 2와 쇄교하는 자속밀도 B와 면적A 와의 VECTOR의 적으로 나타낼수
있으며
0 1 = L x I1 0 2 = B x S --- 6)
(B= 자속밀도, L= 회로 2의 쇄교 면적 )
I1 에 의해 유기되는 자속의 총수는 0 = S B.ds 이므로
d0 d
V2 = ------- = - ----- B . ds --- 7)
dt dt A 로 나타낸다.
식 7)은 자속 0가 시간에 따라 변화되므로 V2가 유기되는 것을 보여준다. 자속 밀도가 시간적으로 정현파 적으
로 변화 한다면 식 7)은 식 9)와 같이 나타낼 수 있다.
V2 = jwB . S cos O --- 8)
단, O는 자속의 방향과 쇄교하는 면의 수선 방향과의 각이다.
V2 = jwM x I1 = M (dI1 / dt ) --- 9)
이며 이를 무한 도체인 전원선에 도입하면, 식 9)를 그림으로 나타내 보면 그림과 같다.
이상을 정리하면 유도 결합은
1) 피유도 회로의 IMPEDANCE에 영향을 받지 않으며
2) 자속과 쇄교하는 면적을 작게 하면 결합이 작아지며
3) 피유도 회로와 자속을 평행시키면 (유도 회로와 피유도 회로를 직교 시키면) 결합을 0으로 할 수 있다.
이상으로써 유도 결합과 용량 결합의 차이점을 정리해 보면 아래와 같이 요약할 수 있다.
TABLE 1 용량결합과 유도결합의 차이
+-----------------------+---------------------+------------------+
| | 용량결합 | 유도결합 |
+-----------------------+---------------------+------------------+
| 결합구분 | 전압 | 전류 |
| 피 유도회로 임피단스 | 관계있다 | 관계없다 |
| 유기경로 | 도체와 GND | 도체와 도체 |
| MODE 구분 | COMMON MODE | NORMAL MODE |
+-----------------------+---------------------+------------------+
또한 NOISE FILTER의 종류를 살펴보면 MODE 별, TERMINAL 구조별, 내부 구조별로 나눌 수 있으며 이들은 다음
과 같다.
전원계의 NOISE FILTER의 종류
* MODE 별
1) NORMAL MODE FILTER
가.NORMAL MODE CHOKE
나.X-CAPACITOR; LINE TO LINE CAPACITOR
2) COMMON MODE FILTER
가.COMMON MODE CHOKE
나.Y-CAPACITOR
다.EARTH INDUCTOR
라.SHIELDING
* TERMINAL 구조별
1) INLET TYPE
2) WIRE TYPE
3) TERMINAL TYPE SOLDER LUG, FASTION TAB
* 내부구조별
1) 1단 FILTER
2) 다단 FILTER
3) 주파수 동조형 FILTER
4) SURGE ABSORBER
5) FUSE
실제 FILTER의 사용시에는 위의 NORMAL MODE와 COMMON MODE FILTER 를 조합하여 두 가지 성분의 NOISE 를 동시
에 억제하도록 하고 있으며 NOISE의 성분에 따라 NORMAL MODE 또는 COMMON MODE 중 어느 한 쪽을 강화시킨 FILTER 를 사용하는 것이 통상적인 방법이다.
간단한 FILTER 의 조합을 그림으로 나타내면 아래 그림과 같다.
(주)대광전기이앤티 기술부