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전원모듈의 전자파 적합성(EMC) 특성 분석
An investigation Study of Electromagnetic Compatibility for Power Module 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.7 no.6, 2016년, pp.23 - 28  

채규수 (백석대학교 정보통신학부)

초록
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본 연구에서 전력 변환 회로의 전자파적합성(EMC: Electromagnetic Compatibility)에 관한 설계 및 측정 결과를 제시하고 있다. 태양광 에너지 저장 장치에 주로 사용되는 LT3652 칩을 사용한 DC-DC 전력 변환 회로가 설계되어 제작되었다. 제작된 회로를 이용하여 원거리 방사, 근거리 전도성 및 복사성 방출에 대한 시뮬레이션이 ANSYS SIwave로 수행되었으며 결과가 제시되었다. 본 연구에서 불필요한 방사를 최소화하기 위해 콘덴서와 접지 포스트가 추가된 회로를 사용하였다. 전도 및 방사 방출은 CISPR 22의 표준화 된 시험 절차에 따라 EMC 전용무반사실에서 측정되었다. 개선된 회로를 사용하여 측정된 데이터를 제시하였고 개선 전후의 값들이 비교되었다. 제시된 결과를 보면 EMI 감소 기술이 적용된 회로에서 원치 않는 방출이 크게 감소하는 것을 보여주고 있다. 여기서 제안 된 결과는 전력 컨버터 모듈의 설계에 효율적으로 적용 가능한 기술이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, an investigation study on EMC(Electromagnetic Compatibility) is presented for power converter circuit. A DC-DC power converter circuit using LT3652 chip is designed and fabricated. The simulation results using ANSYS SIwave for far field radiation and unwanted emissions are presented. ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • PCB의 EMC 문제 해결을 위해 회로의 전원 라인을 통해 전달되는 전도성 방사와 안테나가 되어 공중에 방사되는 불필요한 전자파를 분석하는 시뮬레이션과 측정 방법들이 소개되었다[8-10]. EMC를 고려한 설계 방법은 금속성 PCB 패턴이 안테나 역할을 못하게 하여 방사 에너지를 공급하지 못하게 하는 데에 목적이 있다. 또한 전원 선에 유기되는 고주파 전압은, 전원과 접지 사이에 고주파대의 전위차가 생겨서 발생되기 쉽기 때문에 전원과 접지 패턴을 강화해서 불요 전자파를 줄이는 것이 핵심 기술이다.
  • 복사 특성 측정을 위해 여러 가지의 안테나가 사용되지만 본 연구에서는 Bi-conical 안테나를 사용한 결과를 제시하였다. 그림 13에서는 안테나를 수평 방향으로 배치하고 30-300MHz 대역에서 측정하였을 때 50MHz 이하에서 큰 잡음 신호가 검출됨을 볼 수 있다.
  • 본 논문에서는 전력 변환 회로의 전자파장해(EMC)에 관한 설계 방법 및 이에 따른 전도성/복사성 방사 분석 결과를 제시하고 있다. EMI 특성 측정을 위해 DC-DC 전력 변환 회로가 설계되어 제작되었으며, 1차 측정을 통해 EMI 특성을 측정 한 후 성능 개선을 위해 최적화 과정을 수행 하였다.
  • CISPR 22 는 대부분의 정보기술기기(Information Technology Equipment)에 대한 표준을 정의하고 있다[14]. 본 연구에서는 태양광 에너지 시스템에 사용되는 DC-DC 전력 변환기 회로에 대한 시뮬레이션과 측정 결과 분석을 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전자기기가 디지털 신호를 생성하기 위한 스위칭 속도가 급격히 빨라지게 된 계기는? 전자기기들이 본격적으로 디지털 논리회로를 널리 사용하면서 디지털 신호를 생성하기 위한 스위칭 속도가 급격히 빨라지게 되었다. 또한 소형 전자기기에 집적 회로들이 도입 되면서 저 전력 기술들이 널리 사용되고 있다.
전자회로 설계 단계에서부터 전자파적합성을 만족시키기 위하는 이유는? 또한 소형 전자기기에 집적 회로들이 도입 되면서 저 전력 기술들이 널리 사용되고 있다. 이러한 회로들은 예상 되지 않은 아주 작은 외부 방사전력에 의해 심각한 영향을 받을 수도 있다. 그래서 모든 전자회로의 설계 단계부터 전자파적합성(EMC)을 만족시키기 위한 노력 들이 진행되고 있다[1,2].
전자기기에 집적 회로의 도입으로 바뀐 점은? 전자기기들이 본격적으로 디지털 논리회로를 널리 사용하면서 디지털 신호를 생성하기 위한 스위칭 속도가 급격히 빨라지게 되었다. 또한 소형 전자기기에 집적 회로들이 도입 되면서 저 전력 기술들이 널리 사용되고 있다. 이러한 회로들은 예상 되지 않은 아주 작은 외부 방사전력에 의해 심각한 영향을 받을 수도 있다.
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참고문헌 (15)

  1. Paul, C. Introduction to Electromagnetic Compatibility, John Wiley & Sons, 1992. 

  2. L. Premalatha, T. A. Raghavendiran, C. Ravichandran, "Experimental Study on Conducted EMI Mitigation in SMPS using a Novel Spread Spectrum Technique," Journal of Power Electronics, Vol. 13, Issue 4, pp. 619-625, 2013. 

  3. J. Jia, D. Rinas, and S. Frei, "Prediction of radiated fields from cable bundles based on current distribution measurements," International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC EUROPE 2012), pp. 1-7, September 2012. 

  4. S. Igarashi, S. Takizawa, K. Kuroki, T. Shimizu, "Analysis and reduction of radiated EMI noise from converter systems," Electrical Engineering in Japan. Vol. 130, Issue 1, pp. 106-117, 2000. 

  5. G. Braglia, A. Duffy and S. Barmada, "Simulation Validation of Experimental Tests for Automotive System EMC Developmental Tests," Applied Computational Electromagnetics Society Journal, Vol. 31, Issue 9, pp. 1028-1034, 2016. 

  6. Benson Wei, Steven G. Pytel Jr., "New Integrated Workflow for EMI Simulation," Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatibility(APEMC), Taipei, 26-29 May 2015. DOI: 10.1109/APEMC.2015.7175276 APEMC 2015. 

  7. M. R. Barzegaran, A. Nejadpak, O. A. Mohammed, "Physics-Based Modeling of Power Converter Drive System for Evaluation of Electromagnetic Compatibility," Applied Computational Electromagnetics Society Journal. Vol. 30, Issue 6, pp. 660-669, 2015. 

  8. D. Rinas, J. Jia, A. Zeichner, and S. Frei, "Substituting EMC emission measurement by field and cable scan method using measured transfer function," Advances in Radio Science, vol. 11, pp. 183-188, July 2013. 

  9. A. Nejadpak and O. A. Mohammed, "Physics based modeling of power converters from finite element electromagnetic field computations," IEEE Transactions on Magnetics, vol. 49, no. 1, pp. 567-576, 2013. 

  10. N. Mutoh, J. Nakashima, and M. Kanesaki, "Multilayer power printed structures suitable for controlling EMI noises generated in power converters," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 50, no. 6, pp. 1085-1094, 2003. 

  11. M. Olofsson, "Low frequency EMC and power quality," In Compliance Mag., pp. 34-41, Apr. 2012. 

  12. S. Braun, A. Frech, P. Russer, "Measurement of electromagnetic interference in time-domain, Advances in Radio Science, Vol. 6, pp. 311-313, 2008. 

  13. Tasuku Takagi, "Research and development on EMC/EMI measurements and technologies in Japan," Electronics & Communications in Japan, Part 1: Communications, Vol. 82, Issue 11, pp. 83-92, 1999. 

  14. International Electrotechnical Commission, CISPR 22 (C)IEC: 2005(E) 

  15. Power Tracking 2A Battery Charger for Solar Power, LT3652 data sheet, Linear Technology, 2010. 

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