[논문]SMPS EMI/EMC 기술동향 및 대책 기술

김지성

SMPS EMI/EMC 기술동향 및 대책 기술 원문보기

電磁波技術 : 韓國電磁波學會誌 = The Proceedings of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.30 no.1, 2019년, pp.29 - 38

김지성 (수원과학대학교)

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문제 정의

새로운 기술환경에서는 전통적인 설계, 소자, 차폐 등의 기술을 포함하여 신규 대책기술들이 개발되어야 할 것이다. 본 논문에서는 SMPS에서 발생하는 전자파 잡음의 발생 원인과 경로에 대한 개요를 설명하고, 과거부터 전통적으로 사용하고 있는 다양한 EMI/EMC 대책기술과 최근 개발되거나 연구되고 있는 기술에 대해서 분야별로 알아보고자 한다.
따라서 회로나 PCB, 케이블 등 전류 경로에 대한 대책설계, 필터링, 차폐 또는 새로운 형태의 회로 토폴로지 기술 등이 꾸준히 개발되고 적용되어 왔다. 본 논문에서는 이러한 기술의 현황을 조사하여 정리하였고, 기술별 최근 연구개발 경향에 대해서도 알아보았다. 최근 초연결 시대에 맞추어 제품이 소형화되고 있고, 시장과 기술변화에 따라 SMPS도 주파수가 증가하거나, On-chip DC-DC 컨버터 등 새로운 형태의 시스템으로 변화하고 있다.

성능/효과

2)유도성 결합 최소화: 유도성 결합은 고주파 노이즈 전류가 흐르는 경로의 면적과 전류의 세기에 비례한다. 따라서 전류 경로의 면적을 최소화하는 PCB 설계가 필요하며, Decoupling 커패시터와 같은 부품의 선택, 배치가 중요하다.
3)궤환전류경로 설계: 루프 인덕턴스를 줄이는 것은 용량성이나 유도성 결합 측면에서 모두 효과적이다. 따라서 고주파 전류의 경로를 설계하는 것이 중요하며, 다층 PCB의 경우, 접지면의 배치 또한 중요한 설계요소이다.

후속연구

최근 초연결 시대에 맞추어 제품이 소형화되고 있고, 시장과 기술변화에 따라 SMPS도 주파수가 증가하거나, On-chip DC-DC 컨버터 등 새로운 형태의 시스템으로 변화하고 있다. 따라서 지금까지와 다른 전자파노이즈 문제가 나타날 수 있으므로 제품이나 기술변화에 따른 전자파 대책기술도 꾸준히 연구되어야 할 것이다.
최근 이러한 시장제품 또는 기술의 변화를 볼 때 전자파기술 분야에서는 SMPS 스위칭 주파수의 변화, SMPS 실장 환경 변화, SMPS 토폴로지 변화 등에 주목해야 한다. 새로운 기술환경에서는 전통적인 설계, 소자, 차폐 등의 기술을 포함하여 신규 대책기술들이 개발되어야 할 것이다. 본 논문에서는 SMPS에서 발생하는 전자파 잡음의 발생 원인과 경로에 대한 개요를 설명하고, 과거부터 전통적으로 사용하고 있는 다양한 EMI/EMC 대책기술과 최근 개발되거나 연구되고 있는 기술에 대해서 분야별로 알아보고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	SMPS는 무엇인가?	SMPS는 선형 레귤레이터와는 다르게 스위치 소자를 이용하여 전압을 조정하는 시스템이다. 따라서 스위칭 동작에 의한 빠른 di/dt 또는 dv/dt에 의한 고주파 잡음이 발생하고, 연결된 케이블이나 PCB 또는 시스템 샤시를 통해서 전도되거나 방사되어 전자파 문제를 일으키고 있다.
	높은 스위칭 주파수의 장점은 무엇인가?	기본적으로 낮은 주파수가 전자파 측면에서는 유리하나, 최근 제품의 소형화 및 경량화가 필요한 분야에서는 스위칭 주파수를 높여주어야 하므로 MHz 이상의 스위칭 주파수를 사용하고 있다. 소형화라는 장점 외에 높은 스위칭 주파수 사용은 피드백 제어 루프의 BW(Bandwidth)를 높여주고, 출력의 과도 응답 특성이 좋아지는 장점이 있으나, 스위칭 주파수의 고조파 또는 스위치 Turn-on 또는 Turn-off 시에 발생하는 노이즈로 EMI(Electromagnetic Interference)나 RFI(Radio-frequency Interference) 문제가 더욱 주목되고 있다. 또한, 자동차나 스마트폰과 같은 제품에서는 DC-DC 컨버터에 의한 노이즈로 안테나 수신감도 저하 등의 문제도 꾸준히 발생하고 있다[1]-[3]
	DC-DC 컨버터가 모듈 또는 반도체 내부로 이동한 이유는 무엇인가?	최근 또 하나의 기술변화로서 PCB에 위치하던 DC-DC 컨버터가 모듈 또는 반도체 내부로 이동하고 있다. DC-DC 컨버터와 부하인 반도체 사이에서 발생하는 기생성분을 우회할 수 있다는 장점과 반도체 내부의 저전력 설계를 위한 전원관리 등의 장점이 있어서 On-package 또는 On-chip DC-DC 컨버터로 발전하고 있다. 반면, DC-DC 컨버터 중 전자제품에서 가장 많이 사용하는 컨버터는 Step-down 컨버터인 Syn- chronous Buck 컨버터이고, PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 주로 사용하고 있어서 이러한 컨버터를 반도체 내부에 이동하기에는 인덕터와 같은 수동소자의 크기 문제로 구현에 현실적인 문제들이 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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