간단히 살펴보는 EMI 노이즈 대책 기초

노이즈 대책 절차:
1. 노이즈 발생
2. 방사 or 전도
3. Spectrum 관측
     주파수     - 광대역 or 협대역 or impulse
     시간 변동 - 랜덤 or 노멀
3. 원인 추정 - 부품 or 경로 or 기타
4. 대책 수립 - 대상 부품 선정
5. 대책 적용 및 결과 확인 - 불만족 시 4번 부터 다시

노이즈 대책:
1. 배선 레이아웃 - 기능별로 기판 분리, 부품 배치
  a. 전원계와 신호계 분리
       층 구성(전원 층/신호 층)
  b. 노이즈에 강한 패턴 설계
       부품(예들 들어 커패시터)의 위치 및 배선 방법
  c. 임피던스 매칭 or 최소화

2. 그라운딩 - 그라운딩 설계는 중요 항목이다.
  a. GND의 종류 - 시그널 그라운드(SG), 프레임 그라운드(FG), 어스(E)
  b. 회로의 각각에 SG, FG, 전원을 마련하고 회로별로 완벽히 독립시킨다.
       어려운 경우, 각각의 GND는 분리하고 어스 점 가까이 에서 접속하거나 FG에서 접속한다.
       각각의 GND는 비드를 거쳐 FG에 접속하면 효과적이다.
      
  c. 1점 접지 - 각 회로의 GND 점의 전위를 일정하게 하기 위함
  d. 다점 접지 - 안정된 GND면(FG 등)을 만들고 각 회로의 GND를 최단 거리에서 이 안정된 GND면에 접속하는 접지
  e. GND는 최대한 굵고 짧게하는 것이 임피던스를 낮춰 EMC에 유리하다.
  f. PCB의 GND 나사가 느슨해지면 노이즈가 커지고 방사도 커질 수 있다.

3. 쉴딩 - 모든 부품을 금속이나 자성재로 쉴드하면 좋지만 비용을 고려하면 최선은 아니다.

4. 필터링 - 부품을 이용한 대책(부품을 잘 못 사용하면 오히려 노이즈가 증가할 수 있다)
  a. 필터의 역할 - 반사(노이즈 발생원으로 되돌림), 흡수(열로 전환), 바이패스(GND와 어스로 보냄)
  b. 커먼모드 노이즈 대책으로 하니스 등에 코어를 사용할 경우, 온도 상승이 없어 자기포화 문제를 신경 쓰지 않아도 되지만, 노멀(차동) 노이즈 대책에 사용되는 쵸크는 직류 중접에 따른 온도 상승과 자기포화(성능 저하)를 고려할 필요가 있다.
  c. 노멀(차동) 노이즈 - 전원 스위칭과 펄스 신호의 고주파 성분(전자 유도)로 발생하며 신호 라인을 지나 그라운드 라인으로  돌아오는 정상 노이즈
  d. 비드 - 일종의 LC회로로 LC 지연이 발생하고 노이즈 제거 영역과 신호 통과 영역을 잘 고려하여 선택하는 것이 중요하다.
  e. 커먼 모드 필터 - 결합계수가 높은 지, 임피던스가 높은 지, 임피던스 주파수 특성이 원하는 바에 맞는 지 등을 고려하여 선택하는 것이 중요하다.
  f. 필터 위치 - 노이즈 발생 회로 출력에 배치 하여 노이즈 전도 방지. 노이즈가 들어오는 경우에는 입력 측에 배치
       AC 전원 라인, 장치/케이블 부, 기판 상 신호 라인, 기판 상 DC 라인

5. 시스템 노이즈 대책
  a. SMPS - 보빈 최적 구조 설계와 권선 기술 및 와이어 실드 기술로 누설 자속이 적은 트랜스포머 사용
  b. 전원 라인과 인터페이스 케이블의 위치에 따라 노이즈가 변할 때 - 케이블 가까이에 큰 자계 발생원과 자계 결합 가능성 > 자계 발생원 쉴드, 케이블 고정, 클램프 필터 케이블 장착
  c. 통신 시스템 - 아날로그/디지털 기능 블록 분리, 스위칭 전원 부 금속 재료로 쉴드, PCB간 임피던스 매칭, 인터페이스 부에 노이즈 대책 부품 사용, 케이블이 길 경우 쉴드 케이블 또는 클램프 필터 사용, AC 전원 노이즈 필터 사용
  d. 다단 랙을 사용하는 경우 - 신호, 전원, 계전등의 케이블류를 동일 하게 결선하면 안됨. 덕트를 마련하여 분배
  e. 모터(L부하)에서 발생하는 노이즈 - 주파수 대역, 레벨, 그라운드, 노이즈 모드 등의 영향에 좌우 됨.
       i) 콘덴서를 이용한 대책
      
         C3로 노멀 모드 대책을 세우고 C1, C2로 커먼 모드 대책을 세운다. C1, C2는 그라운드(모터 커버와 장착부)에 접속한다. 대지로의 누설 전류 규제로 C1, C2를 크게 할 수 없다.
       ii) 모터의 그라운드가 확실히 취해지지 않은 경우
      
         전자는 커먼 모드 노이즈 대책이고 후자는 노멀 모드 노이즈 대책이다.
       iii) 스파이크 대책
      
         스너버 회로를 사용하거나 스위치나 부하에 병렬로 제너 등의 서지 업소버를 달아서 서지 전압을 흡수한다.


원문: 노이즈 대첵 기초 - TDK 응용제품 연구소 응용기술 그룹