EMI 기초 키 포인트

EMI 개요
 전자 장치의 동작에 간섭하는 전자기파를 노이즈라 부른다.
 전달 경로에서 노이즈를 없애는 수단은 쉴드와 필터를 포함한다.
 쉴드와 필터를 효과적으로 작동시키기는 데 그라운딩이 중요하다.

전자기 노이즈를 유발하는 메커니즘
노이즈 소스의 기원
 노이즈를 일으키는 메커니즘에 따라 즉 다루어야 할 노이즈의 타입에 따라서 노이즈 억제 방법이 다르다.
 노이즈를 효과적으로 억제하려면, 간섭을 일으키는 노이즈를 조사할 필요가 있고 원인에 따라 적절한 수단을 선택한다.
 노이즈 소스 3가지:
    신호
    전원
    서지
디지털 회로가 만드는 노이즈
 디지털 회로를 동작시키는 전류는 하모닉을 포함하며 그것은 자체로 노이즈 원이 될 수 있다.
 노이즈 전류는 신호 선 뿐만 아니라, 전원과 그라운드로 흘러서 커먼 모드 노이즈를 유발한다.
 노이즈는 신호 선 뿐만 아니라, PCB나 케이블 같은 다양한 곳에서 안테나를 형성하여 방사될 수 있다.
 디지털 회로에서 방사되는 노이즈는 동작 주파수의 정수 배와 관련이 있다. 이것을 하모닉이라고 부른다.
디지털 신호의 하모닉
 디지털 신호는 하모닉으로 구성된다.
 신호 파형은 낮은 차수 하모닉으로 구성될 수 있다. 원치 않는 고차 하모닉은 노이즈를 유발하기 쉽다.
 상승 시간은 고차 하모닉의 레벨에 큰 영향을 준다.
 EMI 억제 필터는 원치 않는 하모닉을 효과적으로 제거할 수 있게 한다.

노이즈 문제를 복잡하게 하는 요소
공진과 댐핑
 공진은 직렬 공진 또는 병렬 공진일 수 있다.
 직렬 공진은 공진 주파수에서 임피던스를 최소(이상적으로는 0)로 만든다.
 병렬 공진은 공진 주파수에서 임피던스를 최대(이상적으로는 ∞)로 만든다.
 공진 주파수에서, 노이즈는 그 최대 전압 또는 전류 때문에 문제를 유발할 수 있다.
 공진을 억제하는데 댐핑 저항 또는 페라이트 비드가 사용된다.
노이즈 전도와 반사
 전송선 이론은 전기가 파로서 진행하고 반사된다고 생각한다.
 와이어링의 특성 임피던스와 부하 임피던스 사이의 변화는 반사를 일으킨다.
 반사는 와이어링에 정재 파를 유발해서 임피던스가 다르게 보이게 하거나 공진을 유발한다.
 와이어 길이가 1/2 파장을 형성하는 주파수 간격에서 이런 공진이 주기적으로 발생한다.
 노이즈 전도를 멈추기 위해서, 큰 반사 또는 내부 감쇄 등 2 가지 방법이 있다.
 부품의 특성은 S-파라미터로 표현될 수 있다.
소스 임피던스
 소스 임피던스는 Power Integrity에 대한 하나의 지표이다. 소스 임피던스를 낮추는 것이 바람직하다.
 낮은 소스 임피던스는 전원 전압의 요동을 억제한다. 그것은 안정적인 동작, Signal Integrity, 노이즈 감소 등에 효과적이다.
 소스 임피던스를 줄이기 위해서 디커플링 커패시터를 효과적으로 사용한다. 커패시터 외에 와이어링 디자인도 중요하다.

공간 전도와 그 대응 수단
공간 노이즈 전도와 그 대응 수단
 정전기 유도는 전압으로 유발된다.
 전자기 유도는 전류로 유발된다.
 상대적으로 먼 거리는 라디오 파를 통해서 유도된다.
 위 유도를 차단하기 위해서 쉴드가 사용된다.
 쉴드 없이 유도를 차단하기 위해서 도체 전도 영역에서 EMI 억제 필터를 사용한다.
노이즈 안테나
 안테나는 도체 전도와 공간 전도 사이에 중개자 역할을 한다.
 기본 안테나는 다이폴(모노폴) 안테나와 루프 안테나 이다.
 다이폴 안테나는 전기장을 만들고 수신한다.
 루프 안테나는 자기장을 만들고 수신한다.
 노이즈 원과 안테나 사이에 임피던스가 정합되면 공진 때문에 강한 방사가 일어난다.
 노이즈를 줄이기 위해 안테나를 작게 만들고 공진을 억제한다.
노이즈 쉴드
 쉴딩 효과는 반사 손실과 감쇄 손실로 형성된다.
 대부분의 경우, 얇은 금속 판으로 충분한 효과를 갖는다.
 쉴드 된 케이블의 쉴드는 둘레를 따라 쉴딩 케이스에 완전히 연결되어야 한다.

도체 전도와 커먼 모드
노이즈의 도체 전도
 노이즈 전도는 노멀 모드와 커먼 모드 2가지 타입이 있다.
 노멀 모드는 회로 동작에도 사용되고, 노이즈 방사는 상대적으로 적다.

 커먼 모드는 회로로부터 전류가 누설되게 해서 강한 방사를 일으킨다.
 커먼 모드에서 노멀 모드로의 변환은 노이즈 수신을 줄이기 위해서 줄여야 한다.
커먼 모드 노이즈 발생
 전류 구동 타입 모델
 전압 구동 타입 모델
 커먼 임피던스
 밸런스 회로와 언밸런스 회로 연결

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