듀얼

Apr 13, 2023

회로 설계자는 내부, 외부, RF, 회선 주파수 등 다양한 유형의 잡음을 처리해야 합니다. 유형이나 소스에 관계없이 소음은 시스템 성능을 제한하는 요인이 될 수 있으므로 이를 해결하고 최소화해야 합니다. 소음 감소 과제는 일반적으로 "어떤 노력과 비용으로?"로 귀결됩니다.

유비쿼터스 스위치 모드 전원 공급 장치(SMPS)에도 소음 문제가 있습니다. 효율성과 작은 크기로 인해 이 아키텍처는 LED 드라이버 및 전자 안정기를 포함한 애플리케이션에 널리 사용됩니다. 불행하게도 SMPS 장치는 DM(차동 모드) 잡음과 CM(공통 모드) 잡음의 영향을 받기도 하며, 두 잡음 모두 성능과 규제상의 이유로 억제되어야 합니다.

소음 메커니즘 및 솔루션 이해

차동 모드와 공통 모드 잡음은 원인이 다르므로 해결 방법도 다릅니다. 차동 모드 잡음은 회선과 중성선에서 반대 방향으로 전도되는 잡음입니다(그림 1, 왼쪽). 기본 DM 필터는 라인에서 중성선까지 커패시터와 함께 라인 경로에 삽입된 단일 권선 초크(인덕터)를 사용하여 잡음이 시스템을 통해 전파되는 것을 차단합니다(그림 1, 오른쪽).

그림 1.

DM 인덕터는 라인 경로에 있으므로 부하에 공급되는 전류로 인한 노이즈와 DC 오프셋을 모두 처리합니다. 따라서 필요한 인덕턴스를 제공하도록 설계해야 하지만 포화 없이 RMS 전류와 피크 라인 전류를 모두 처리하려면 낮은 DC 저항(DCR)으로 설계해야 합니다.

CM 잡음은 라인과 중성선(접지) 모두에서 동일한 방향으로 전도됩니다(그림 2, 왼쪽). 기본 CM 필터는 라인 및 중성 경로 모두에 이중 권선 인덕터와 라인에서 접지까지 커패시터를 사용합니다(그림 2, 오른쪽).

그림 2.

라인 전류와 중성선 전류가 CM 권선을 반대 방향으로 통과하므로 순 DC 자속이 없으므로 CM 초크의 자기 코어가 포화될 가능성이 없습니다. CM 필터 초크에는 RMS 전류에 대해 충분히 낮은 DCR과 함께 필요한 인덕턴스만 있으면 됩니다.

트라이어드 자기학의 더 나은 구현

DM 및 CM 잡음 메커니즘은 대체로 관련이 없으므로 해당 솔루션에는 두 가지 서로 다른 초크와 배열이 필요합니다. 단일 초크로 두 가지 소음 억제 접근 방식을 구현하여 공간을 절약하고 BOM(재료 명세서)을 단순화하며 비용을 절감할 수 있다면 다행일 것입니다. 안타깝게도 기술 요구 사항이 다르기 때문에 불가능합니다.

그러나 Triad Magnetics의 새로운 구성 요소 시리즈는 두 초크를 이중 기능, 개방형 프레임 설계로 결합하여 두 초크의 기능을 더 작고 비용 효율적인 단일 패키지로 제공합니다. 이 CMF 계열 공통 모드 초크(그림 3)는 두 개의 서로 다른 장치를 단일 엔클로저에 단순히 함께 패키징하는 것 이상입니다. 대신, 기계적 설계로 인해 결합된 전기 성능이 향상되는 동시에 크기와 비용 측면에서 실질적인 절감 효과를 얻을 수 있습니다.

그림 3.

CMF 시리즈에는 전류 정격 범위가 0.45~2.3A이고 인덕턴스가 10~100mH이고 부유 인덕턴스가 200~2100mH인 21개의 고유 모델이 있습니다. DC 저항은 특정 모델에 따라 188~2930mΩ 사이입니다. 수평 패키지(13.5h × 15 × 24.5mm ~ 14h × 25 × 29mm)와 수직 패키지(27h × 15 × 29mm)로 제공되어 여유 공간이 좁은 상황에 적합합니다.

그림 4: Triad Magnetics의 CMF 계열 공통 모드 초크는 차동 및 공통 모드 초크를 단일 구성 요소로 결합하고 결합이 제공하는 기계적 및 전기적 이점을 활용합니다. 출처: 트라이어드 자기학

작은 크기에도 불구하고 연면거리 및 공간거리 매개변수가 3mm보다 크고 300VAC 작동 등급을 받았습니다. CM 및 DM 필터 인덕턴스 값이 크게 다르지 않는 한 대부분의 설계에 탁월한 선택입니다.