전장설계 시, 필요한 Noise filter(노이즈 필터)의 원리와 용도를 찾고 있나요?
영어도 처음 배울 때, 단어를 배우는 것처럼 우리가 사용하는 제품의 원리 및 용도를 알아야 합니다.
인터넷에서 ‘노이즈 필터’를 검색하면, 동작원리는 많이 나와 있지만, 어떤 용도로 사용하는지 알려주는 곳이 없어 이 글을 작성하게 되었습니다.
그럼 우리가 알아야 할 제품의 원리와, 용도를 알아볼까요?
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1. Noise filter(노이즈 필터) 원리와 용도
출처:운영와이스 홈페이지
1.1. Noise의 종류
Noise란, 전기기기를 방해하는 모든 전기 및 전자적 요인을 말하는데, 이것을 제거하기위해서는 Noise Filter 라는 기기가 필요합니다.
노이즈의 종류는 노말모드노이즈와, 공통모드노이즈가 있는데, 간단히 그림으로 설명드리면,
출처:공대누나의 일상과 전자공학 블로그
1.1.1. Normal mode noise(노말모드노이즈)
Noise가 신호선에 대해 직렬로 들어가 신호 라인을 통해 부하에 영향을 주는 노이즈를 말합니다. 이것은 차동노이즈라고 부르는데, 이유는 입력과 출력의 방향이 반대입니다.
1.1.2. Common mode noise(공통모드 노이즈)
Noise가 신호 라인과 GND 사이에 노이즈 원이 존재하고 2개의 신호가 라인에 전달되는 Noise를 말합니다. 공통 모드 노이즈는 커패시터를 통해 누설된 노이즈가 GND를 경유하여 전원으로 돌아오는 노이즈 입니다. 전원의+와, -에서 흐르는 노이즈 전류의 방향이 동일하므로, 공통모드라고 합니다.
1.2. Noise filter의 원리
출처:디바이스 마트 홈페이지
Noise Filter는 일종의 저감 Filter이며, 차단 주파수는 높은 고주파수에서 감쇄 효과가 있습니다.
앞써 Noise 종류가, Normal mode noise(노말모드노이즈)와 Common mode noise(공통모드 노이즈) 가 있으므로 이것을 차단하는 회로가 있어야 겠죠? 거두 절미하고 설명 드리겠습니다.
1.2.1. Normal mode noise(노말모드노이즈) 차단 회로
위 그림의 회로도를 잘 보면 Cx와, Cy가 있는데, Cx는 X캡이라하여 신호선사이에 연결되고 Cy는 Y캡이라하여 신호선과 GND에 연결되고, 이 회로는 노멀모드노이즈를 잡습니다.
1.2.2. Common mode noise(공통모드 노이즈) 차단 회로
위 그림에서 가운데 도넛 모양의 코일은 신호선과 나란히 달리는 초코코일입니다. 이 회로는 1개의 코일에 2개의 권선이 동상에 있어므로 통상적으로 전원 전류에서는 내부의 자속이 없어지게 됩니다. 공통모드 노이즈만 차단합니다.
1.3. Noise filter의 용도
출처:이지템 테크 홈페이지
노이즈 필터를 사용하기전 주의할점이 있습니다.
노이즈 필터는 1차단과 2차단의 선이 평행으로 붙으면 안됩니다. 그 이유는 1차단(Noise)에서 들어온 전기가 2차단에서 상쇄되어 나왔는데 (플레밍의 오른손 법칙으로 인하여) 다시 1차단의 배선과 붙으면, 다시 Noise가 생깁니다.
1.3.1. Controller 앞 단
Noise에 민감한 Controller 류는 Noise에 취약합니다. 보통 PLC, PC, Servo Driver 등의 Controller 류 기기 앞 단에 설치합니다.
1.3.2. Motor, Generator와 같은 동적 부하 앞 단
Noise를 발생 시키는 유동적 부하 같은 경우, 다른 기기에 악영향을 미치지 않도록 설치합니다. Inverter, Servo Driver 등의 앞 단에 설치합니다.
1.3.3. Main Power 2차단
보통은 설치를 하지 않지만, CE인증 에서 EMCD(전자파 Test)를 진행하는데 기준 이하의 전자파가 나와야 통과합니다.
보통 Main Power 2차단에 설치를 하게 되면, 웬만하면 통과가 됩니다. 그리고 이것의 장점은 처음에 고주파 Noise가 상쇄되어 들어오므로, 기기들에겐 좋습니다.
- 노이즈 필터의 1차단과 2차단의 선이 평행 X
- 노이즈 필터는 Controller류와, Interver, Servo driver, Generator 등 전압 전류의 변화가 심한 장치인 경우 설치.
- CE인증 EMCD(전자파 Test) 를 진행하는 경우 메인 배선용 차단기 2차단에 설치.
부족하지만 여기까지 봐주신 여러분들께 감사합니다.
다음 강의에서는 Transformers(변압기)의 원리와 용도를 알려 드리겠습니다.
“Step By Step” 라는 말이 있습니다. 여러분들도 꾸준하게 제 글을 봐주신다면 전장설계를 좀더 쉽게 다가가실 수 있으실 겁니다.
긴 글 읽어 주셔서 감사합니다. 다음시간에 뵙겠습니다.
안녕하세요, 좋은 글에서 많이 배웠습니다. 그런데 설명부분에서 이해 안가는 부분이 있습니다. 1.3.2 Motor, Generator와 같은 동적 부하 앞단에서 설명란에, Noise를 발생시키는 유동적 부하같은 경우, 다른기기에 악영향을 미치지 않게 설치한다고 하시면서, 결론은 앞단에 설치하라고 하셨는데, 그러면 설명과 결론이 불일치 하는거 아닌가요? 앞단이 아니라 2차측에 설치해야하는되는거 아닌가요? 저도 잘 모르고 글을 보다가 이해가 안되서 그러는데, 답변주시면 감사하겠습니다.
댓글이 늦어 죄송합니다.(앞전에 댓글 단건 제가 이해를 잘못했습니다.) 보통 순서가 차단기-Driver-Motor 순으로 되어있는데, 질문자님 께서는 “차단기-Drivier-Noise filler-Motor 로 하지않고, 차단기-Noise filler-Drivier-Motor로 설치하냐”, 라고 말씀하시는걸로 이해됩니다. Motor 자체에 노이즈가 들어가는 것 보다, Driver 에 노이즈가 들어가는것이 더 안좋습니다. 이유는 Driver 내부에 들어가는 부속품을 보면알 수 있는데, 전원 공급 장치 회로, 릴레이 보드 회로, 주 제어 보드 회로, 드라이버 보드 회로 및 전력 변환 회로등 각종 보드및 노이즈에 민감한 제품들이 들어가 있습니다.
위와 같은 이유로 Driver 기준 1차단에 노이즈 필터를 설치하여, Driver 를 보호하는 목적 입니다.