국제테크노정보연구소 자료출판부

    EMC/EMI 대책부품의 적용 실무
   전자회로의 노이즈 대책기술

    (주)무라타제작소 디바이스사업부
                (주)동역메카트로닉스연구소 기술분석팀  공저   B5/441P  65,000원

1980년대 초에 FCC(미국연방통신위원회)에서 디지털기기의 방해파에 관한 규제가 시행된 후, 20년 남짓 세월이 지났다. 그 동안 EMI/EMC의 연구개발이 꾸준히 진행됨에 따라 이에 관한 논문과 전문서도 세계 각국에서 많이 발표되었으며, 이를 토대로 대책부품도 소형, 고성능화되고 있다.
전자통신기기는 내부에서 사용하는 전자 에너지의 일부를 주위의 공간이나 전원선 등을 통하여 방사하기도 하고, 또한 방출된 에너지의 영향을 받아 시스템이 오동작하거나 소정의 성능이 나오지 않는 경우도 있다. 이러한 트러블은 오래 전부터 방송이나 무선통신분야에서 그 문제가 심각했기 때문에 RFI(Radio Frequency Interference: 무선장해) 과제로 연구 활동이 추진되어 그 대책사례도 많이 발표되었다.
더구나, 이동통신기기를 비롯하여 전자기기가 급속도로 보급되고, 사용주파수대가 높아짐에 따라 노이즈의 심각성은 이미 사회적인 문제로 대두되고 있는 실정이다. 사이리스터나 파워 트랜지스터를 응용한 전력전자 분야나 마이크로컴퓨터가 장착되는 디지털기기의 분야, 또는 공간에 고성능의 장치가 다수 혼합 실장되는 항공기, 선박, 미사일, 인공위성 등, 폭넓은 분야에서 전자간섭의 문제가 발생하는 등, 전자기기의 설계와 제작에 종사하는 엔지니어는 본연의 업무에 외에 EMI(Electro Magnetic Interference:전자장해) 대책 또는 EMC(Electro Magnetic Compatibility)의 전문지식과 기술이 부가적으로 절실히 필요하게 되었다.
본서는 이와 같은 설계 제작자와 현장의 전문 엔지니어를 대상으로, (주)무라타제작소와 TDK(주)에서 제공한 기술자료와 국내외 전문지, 세계 여러 전문가의 문헌 등을 토대로 한 노이즈에 강한 회로 설계를 목표로 하여 실험과 측정에 의해 실증된 결과를 토대로 증상을 파악하고 확실하게 대처하는 노하우를 중심으로 방사 노이즈 대책과 오동작 대책을 설계단계에서, 그리고 세트 완성후의 노이즈 대책에 대해 사례를 통해 철저히 분석, 그 기법을 자세히 설명하고 이에 대응한 노이즈 대책부품의 철저한 활용법을 소개하고 있다. 특히 노이즈에 강한 프린트 기판의 레이아웃, 부품의 배치와 패턴 설계 기법도 소개하고 있으므로 PCB 아트웍 설계자에게도 큰 도움이 될 것이다.

기술자료 신청 안내

주요 내용

제1부: 노이즈 메커니즘과 대책기술 입문

■ 세계 각국의 EMC 규제와 동향

EMC 규제에 관한 국제기관과 그 동향, 국제무선장해특별위원회(CISPR), 국제전기통신연합, 전기통신표준화섹터(ITU-T)
미국, 일본의 전자방해파의 규격과 규제 동향, 미연방통신위원회(FCC)의 규칙과 규제, 자기 적합 선언(DoC: Declation of Conformity),
유럽 및 기타 지역의 전자 방해파 규격과 규제,한국 대만 중국 오스트레일리어, 뉴질랜드의 EMC 규격과 규제, 노이즈 규제에 관련된 세계 주요기관 일람
이뮤니티(Immunity)의 규격과 규제, EMI·EMC·EMS·Immunity, FG(Frame Ground), SG(Signal Ground), normal mode noise와 common mode noise, PSRR(Power Supply Rejection Ratio), CMRR(Common Mode noise Rejection Ratio)

■ 노이즈에 강한 회로설계의 기본지식

전기신호와 노이즈 성질 및 측정 개념:노멀모드 노이즈(normal mode noise), 코먼모드 노이즈(common mode noise) 노이즈 측정방법
노이즈의 발생원과 원인: 인덕턴스, 공진회로, 공통 임피던스, 신호의 반사에 의한 노이즈 발생
노이즈의 전달 경로와 대책: 리드와이어, 임피던스, 부유용량(stray capacitance)과 유도에 의한 전달
노이즈를 쉽게 받지 않도록 하는 기술: 노이즈 필터, 실드(shield), 평형회로에 의한 노이즈 대책
노이즈에 강한 회로설계 기법: 허용오차와 노이즈 마진(Noise margin), Schmitt trigger에 의한 노이즈에 강한 신호 입력회로
평형형 신호 입력회로, 절연에 의한 코먼모드 노이즈 대책, 노이즈 서치 프로브(Noise search probe)의 제작과 활용

■ 노이즈 발생원과 메카니즘

노이즈의 발생원의 분류와 대책, 불요전자파 대책의 기본원칙,  디지털 기기의 노이즈 발생 메커니즘
디지털 신호의 고조파 노이즈의 주원인, 펄스폭과 상승/하강 속도에 의해 결정되는 고조파 레벨, 배선 패턴, I/O 케이블의 안테나 작용에 의한 노이즈 복사, 효율이 높은 I/O 케이블의 안테나 , 스위칭 전원의 노이즈 발생 원인과 대책

■ 노이즈 대책 기술의 기본 테크닉

노이즈 대책의 진행 방법:유효신호의 주파수 성분과 노이즈 주파수 분포의 파악, 노이즈 발생원과 전도 경로의 파악,
그라운드 강화와 노이즈 관계: 그라운드의 하이 임피던스는 노이즈를 복사하는 안테나, 그라운드의 강화는 그라운드의 임피던스를 낮추는 일,그라운드 패턴에 의한 그라운드의 강화, 양면 또는 다층기판의 활용에 의한 그라운드의 강화, 금속판의 활용에 의한 그라운드의 강화
코먼모드 노이즈의 발생 원인 :normal mode noise와 common mode noise, 스위칭 전원장치의 코먼모드 노이즈의 발생 메커니즘 , 전자파에 의한 코먼모드 노이즈의 발생 메커니즘, 낙뢰 등에 의한 코먼모드 노이즈 발생의 메커니즘,코먼모드 노이즈에 의한 장해와 대책,고주파의 코먼모드 노이즈 복사로 인한 무선기기의 장해, 코먼모드 노이즈의 대책
페라이트 링 코어에 의한 대책, 바이패스 콘덴서에 의한 대책,초크코일에 의한 대책, 절연 트랜스에 의한 대책,포토커플러에 의한 대책
노이즈 규제를 위한 순서와 수법 및 조사방법, 노이즈 발생원과 전도 루트를 조사하는 방법: 측정 분석법, 차이 분석법,Search 분석법
유도식 프로브에 의한 조사, 접촉식 프로브에 의한 조사, 접촉식 프로브에 의한 측정 사례, 근자계/접촉식 프로브에 의한 노이즈 관측

■ 노이즈 대책용 부품의 구조와 특성

노이즈 대책 부품의 기능과 효과 표현법,  EMI(노이즈) 필터의 구성과 특성
1소자·복수소자 EMI 필터의 구성과 사용법, 외부회로의 임피던스에 의한 구분 사용법, 용량값, 인덕턴스값과 필터의 특성, 콘덴서의 잔류 인덕턴스와 필터의 특성, 코일의 부유용량과 필터의 특성, 필터의 공진점과 고역의 필터 특성
콘덴서의 병렬접속에 의한 공진현상, 공진에 의한 노이즈 제거 열화의 방지 대책
콘덴서의 직렬 등가저항과 노이즈 제거 효과, 전해콘덴서와 고주파 대응 콘덴서의 조합, 알루미늄 전해콘덴서의 직렬등가저항과 노이즈 제거효과
코먼모드 초크코일에 의한 노이즈 대책,common mode choke coil의 구조와 기능, 고속 I/O 신호라인에 대한 노이즈의 필수 대책부품
전자파 노이즈의 대책 수법과 대책 부품, 노이즈 제한형의 대책,노이즈 분리 환류형 대책, common mode noise 대책 수법, 공진 방지형 노이즈 대책 수법, 카탈로그의 필터 효과와 실제 효과가 다른 이유

■ 노이즈 방사에 대한 대책 방법

노이즈 방사(emission)의 메커니즘 대책의 개념, 방사 노이즈를 발생시키지 않는 비결
디지털 신호 노이즈의 발생 메커니즘과 대책: 고속 디지털 기기의 노이즈 대책, 프린트 배선 회로기판의 방사 노이즈 대책, 신호 I/O 라인(불평형 전송로와 평형전송로)의 방사 노이즈 대책, DC 전원 I/O 라인의 방사 노이즈 대책
차동 전송신호 노이즈 발생 메커니즘과 대책, 디지털 전원회로의 노이즈 생성 메커니즘과 대책, 바이패스 콘덴서에 의한 노이즈 제거 효과, 스위칭 전원장치의 노이즈 대책, 노이즈와 리플의 발생 원인
노이즈의 모드와 필터의 구성, AC 파워라인용 EMI 필터의 구성과 제거 대역, 코먼모드 및 노멀모드의 등가회로와 각 소자의 적정값, 대책상의 문제점과 그 해결 방법

■ 이뮤니티의 개선 방법

Immunity란 무엇이며, 왜 필요한가, 전자파에 의한 동작의 열화 또는 기능의 결락, 이뮤니티의 대책을 시행하면 이뮤니티도 강화되는가
무선전파의 전자장해 발생 메커니즘과 그 대책, 대책은 콘덴서로 해야 하는가, 인덕터로 해야 하는가, GHz대 대응 chip beads inductor에 의한 대책, GHz대 전자파 대책용 부품의 선택
정전기 방전 등의 임펄스 노이즈 장해와 그 대책, 임펄스성 노이즈에 의한 장해, 배리스터에 의한 펄스전압의 억제 원리와 방책

제2부: 노이즈 대책부품의 최적한 활용법

■ 바이패스 콘덴서의 최적한 사용법

전원라인의 바이패스 콘덴서 역할과 최적한 배치, 로직 IC의 전원전압 변동 허용값
최적한 바이패스 콘덴서의 배치와 노이즈 레벨, 전원전압 변동과 전원패턴과 바이패스 콘덴서의 인덕턴스 저감
바이패스 콘덴서의 최적한 용량값 계산, 패스콘의 임피던스-주파수특성과 등가회로
이상적인 바이패스 콘덴서의 이상적인 조건과 금후의 동향 

■ 댐핑저항의 결정법과 노이즈 대책

신호전송 계통의 부정합에 의한 반사 대책, 신호 주파수의 3∼7배의 고조파까지 전송이 필요, 신호전송 계통에 있어서 신호의 동작
전송선로 양단의 전압과 전류를 구하는 식, 정합저항을 필요로 하는 전송선로 길이와 저항값 범위를 정하는 회로 조건
댐핑저항의 범위와 방사 노이즈 레벨, 댐핑저항과 방사 노이즈 레벨

■ AC 라인필터의 사용법

AC 라인필터의 내부구조와 원리:  normal mode line filter,  common mode line filter, 노멀/코먼 양용 라인필터
라인필터의 사용 가능 주파수 대역: 고주파에서 감쇠하지 않는 이유,  노멀모드 노이즈보다 코먼모드 노이즈가 더 큰 문제
라인필터의 감쇠특성과 입출력 배선 처리, 라인필터의 노멀모드 노이즈 제거 특성

■ EMI 필터의 최적한 사용법

디지털회로의 노이즈와 EMI 필터의 역할과 특징, 콘덴서나 인덕터를 이용한 저역통과 필터형 EMI 필터의 결점, EMI 필터 전용 3단자 콘덴서의 특징
EMI 필터의 선택법과 구분 사용법, 주파수가 높은 신호라인에는 고차의 3단자 콘덴서를 사용 ,전원라인에 있어서 3단자 콘덴서의 노이즈 저감 효과
EMI 필터의 최적한 배치와 실장 방법, EMI 필터의 실장상 주의점

■ 페라이트 비즈의 최적한 사용법

ferrite beads inductor의 종류와 특징 및 사용법: low Q 타입과 high Q 타입, low Q 타입의 페라이트 비즈 인덕터가 사용하기 편리
클록라인에서 low Q 타입의 노이즈 저감 효과, high Q 타입의 페라이트 비즈 인덕터의 사용법
실제 기기에서의 사례와 노이즈 대책 효과: 클록라인에 대한 대책 효과, 아날로그 영상신호 라인에서의 대책 효과 

제3부: 노이즈 대책 사례 분석과  응용 기법

■ IC의 전원라인 노이즈 대책 기법

IC의 전원라인에서 노이즈 발생 모델과 상황: IC 동작에 의한 고조파 전류의 흐름, IC의 동작으로 발생하는 노이즈 레벨, IC의 전원라인의 노이즈 상황
부품에 의한 노이즈 대책 방법: 바이패스 콘덴서에 의한 노이즈 저감, EMI 제거 필터에 의한 바이패스 효과의 개선, 3단자 콘덴서에 의한 바이패스 효과의 개선, 인덕터에 의한 바이패스 효과의 개선
GND 패턴 설계에 의한 노이즈 레벨의 개선:GND 패턴를 강화 또느 분리하여 노이즈 억제

■ 디지털 신호선의 방사 노이즈 대책-(주)무라타제작소

신호라인의 노이즈 발생 모델, 노이즈 방사의 원인과 사례: 노이즈 발생원과 전도경로 및 방사 안테나에 대해, 패턴으로부터 방사하는 노이즈 측정의 예, 케이블에서 방사하는 노이즈 측정의 예
신호라인의 노이즈 대책, 인덕터형 EMI 필터의 워리와 사용법 및 대책 효과, 품종 선정방법
콘덴서형 EMI 필터의 원리와 사용법 및 대책 효과, 품종 선정방법
인덕터형 EMI 필터와 콘덴서형 EMI 필터의 구분 사용법
GND 강화와 부품, 패턴의 레이아웃에 의한 대책 효과: GND 강화에 의한 노이즈 대책 사례, 신호 주파수의 노이즈 방사 레벨에 대한 영향, 신호 선로길이의 노이즈 방사 레벨에 대한 영향, 레이아웃 변경에 의한 노이즈 대책

■ 신호 라인의 방사 노이즈 대책 기법-TDK(주)

신호라인용 노이즈 필터의 사용과 효과: 회로 임피던스의 고저에 따른 콘덴서와 코일의 구분 사용
신호라인용 노이즈 필터의 종류와 선정법: SIP형 LC-π형 회로, SIP형 LC-T형 회로, 페라이트 비즈형의 필터, DIP형 코먼모드 초크 어레이, 노이즈 필터의 선정 및 사용상의 주의점
페라이트 코어의 사용과 효과: 페라이트 비즈의 종류와 실장시의 효과
페라이트 비즈에 의한 노이즈 대책: 구형파로부터 나오는 노이즈에 대한 대책, 아날로그 노이즈의 대책, 분할 타입의 코어와 라인 노이즈, IC 실드 플레이트

■ 그라운드 전위에 의한 노이즈 대책

그라운드선의 트러블 원인과 대책 실험: 노이즈로 인한 그라운드선의 전위 변동, 고이득 증폭회로의 트러블, 그라운드선에 전류에 의한 트러블, 그라운드선을 굵고 짧게 했을 경우의 효과
이상적인 그라운드의 노이즈 대책 방법:그라운드 전위 변동은 공통 임피던스 노이즈, 1점 어스로 했을 때의 효과, 현실적인 그라운드의 방법, 그라운드선을 분리하는 방법, ground loop에 대한 주의사항

■ 반도체 보호를 고려한 뇌서지 대책

서지전압의 종류와 발생 원인 : 외뇌 서지의 종류, 내뇌 서지의 발생 원인, 정전유도와 전자유도 전압의 발생, 정전기(ESD)의 발생과 정전 파괴, 배전선의 대지간 전압 발생
서지 보호회로와 평가시험 및 서지 대책: 서지 보호의 원리와 구체적인 보호회로, surge suppressor의 특성과 선택법 및 사용법, 서지 서퍼레서의 방전전류와 제한전압 
서지 서퍼레서의 평가 시험법, 서지 대책을 위한 부품 선택법, 피보호 반도체 소자의 선택법

■ 미소신호 아날로그 회로의 노이즈 대책

음향·영상회로 설계에 있어서 노이즈 대책: 전자계 노이즈의 영향을 받기 쉬운 회로와 블록, 증폭회로, 필터회로의 설계 포인트, 설계시에 고려해야 할 포인트
정전 노이즈의 영향, 정전 노이즈로 오동작하는 경우, 설계할 때에 고려해야 할 대책
노이즈의 발생(복사) 요인과 대책: 노이즈가 발생하기 쉬운 회로, 기본적인 노이즈 억제의 개념, 회로와 기판의 실장 대책
구체적인 노이즈 대책 방법: 회로 대책의 구체적인 사례: 실장 대책의 구체적인 사례
미소전류 회로의 노이즈 대책 사례, 전원회로에서 유입되는 노이즈의 문제와 해결
mV 앰프회로의 노이즈 대책 사례:전원은 충분히 decoupling할 것, 극성 변환 컨버터(7660)에도 주의

■ 케이블 인터페이스의 노이즈 대책

인터페이스 케이블은 노이즈 발생원, 케이블에서 방사하는 노이즈의 메커니즘과 대책, 케이블의 길이와 불요 복사 강도의 관계
전류의 방향과 코먼모드 필터의 임피던스, 코먼모드 필터에 요구되는 특성
페라이트 비즈 사용의 노멀과 코먼모드 필터의 효과 비교:코먼모드 임피던스와 노멀모드 임피던스. 신호 파형에 미치는 영향
코먼모드 필터를 사용한 불요 복사의 대책 사례:  전원라인의 불요 복사 대책, 헤드폰 라인의 노이즈 대책
USB 인터페이스의 불요 복사 대책: 차동신호 라인에 코먼모드 전류가 흐르는 모양, 코먼모드 필터가 효과가 있는 이유
USB 인터페이스에 있어서 불요 복사 대책시의 문제점과 대책
클램프 필터의 종류와 효과: 클램프 필터의 구조와 특징, 방사 노이즈의 저감 효과, 이뮤니티의 개선 효과
IEEE1394 인터페이스의 노이즈 대책

기술자료 신청 안내

자료 목록          발간예정자료 안내         국제테크노정보연구소 출판부