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노이즈 대책 부품에는 노이즈 필터라든가, EMI 필터라 부르고 있는 것과 전원 바이패스 콘덴서나 차동 전송라인에서 사용되고 있는 코먼모드 초크코일과 같이 노이즈의 발생원에서 노이즈의 발생을 억제하는 것이 있다.

또한 노이즈 대책 부품은 매우 넓은 주파수 대역에서 사용되는 경우가 많으며 사용되고 있는 주파수 특성에 따라서는 콘덴서가 인덕터로서, 동작하거나 인덕터가 콘덴서로서 동작하는 경우도 드물지 않다.

1) 노이즈의 대책 부품이란

노이즈 대책 부품에는, ①노이즈를 제거한다. ②유효신호를 통과시킨다고 하는 두 가지 기능이 필요하다. 노이즈 대책 부품은 우선 노이즈와 유효신호를 분리하여 노이즈만 제거 또는 감쇠시킨다고 하는 기능이 요구된다. 노이즈 대책 부품에서는 어떻게 노이즈와 유호신호를 분리하는가 하는 점이 노이즈를 제거하는 것과 동등 이상으로 중요하다.

가장 일반적인 노이즈와 유호신호를 분리하는 방법은 주파수로 분리하는 방법이다. 이 방법은 콘덴서나 인덕터 또는 L과 C로구성된 다소자의 EMI 필터를 사용하여 고주파 노이즈 대책 등을 강구하고 있다.

2) 용량값, 인덕턴스 값과 필터의 특징

정전 용량이나 인덕턴스등, 필터의 소자 정수가 바뀌면 EMI 필터의 특성은 어떻게 변하는지 그리고 노이즈 제거 효과를 향상시키기 위해서는 L형이나 형, T형등의 다소자 필터도 사용 되지만, 소자의 정수를 바꾸었을 때와 다소자의 필터를 사용했을 때의 특성 변화의 차이에 대하여 생각해 본다.

콘덴서의 정전용량이나 인덕터의 인덕턴스를 크게 하면 그림과 같이 삽입 손실 - 주파수 특성'의 기울기는 변하지 않고 모든 주파수에 걸쳐 삽입손실이 커져 노이즈 제거 효과가 향상 된다. 반대로 정전용량이나 인덕턴스가 작아지면 모든 주파수에 걸쳐 노이즈 제거 효과가 낮아진다.

이 때문에 단순하게 노이즈 제거 효과를 향상시키려고 했을 때에는 콘덴서의 정전용량 또는 인덕터의 인덕턴스 등, 필터의 정수가 큰 것을 선택하거나, 또는 다소자 필터로 바꾸는 등 어느쪽의 방법도 적용할 수 있다.

3) 콘덴서의 종류와 제거할 수 있는 노이즈 주파수

통상적인 2단자의 세라믹 콘덴서나 플라스틱 콘덴서로 고주파 노이즈를 제거할 수 없는 경우가 있는데, 이것은 잔류 인덕턴스의 영향 때문이다.

그림1에 나타낸 바와 같이, 수십 MHz까지의 노이즈는 보통의 2단자 콘덴서로 제거할 수 있지만, 자동차의 FM라디오나 디지털 기기의 노이즈 등과 같이 수백 MHz까지의 노이즈 를 제거할 필요가 있는 경우에는 3단자의 콘덴서가 사용되고 있다.

또한 TV튜너나 자동차 무선 전화, 휴대폰전화 등과 같이 500MHz를 넘는 노이즈가 문제 되는 기기에는 Through Type(관통형)의 콘덴서가 사용 된다.

3단자 콘덴서란, 그림 2에 나타낸 바와 같이 콘덴서의 하트 단자를 입력측과 출력측의 2개로 함으로써 하트측에서 생기는 잔류 인덕턴스 Ls1 을 없애고 게다가 이 L1.L2를 적극적으로 초크로서 필터 소자에 이용하여 노이즈 제거 효과를 개선한 것이다.

4) 방사노이즈의 계산

방사노이즈를 개선하기 위해서는 그림3(a)에 나타낸 페라이트 링 코어에 전원선을 1바퀴 또는 2바퀴를 감은 필터, 또는 그림 3(b)에 나타낸 부유용량이 작고 100~300MHz부근에서 300~10000 정도의 임피던스를 가진 인덕터를 양 라인에 1개씩 추가하거나 또는 바이 패스콘덴서의 종류를 바꿀 필요가 있다.

라인 바이패스 콘덴서는 고역의 노이즈 제거를 담당하는 디바이스이며, 통과 노이즈의 제거와 스위칭 주파수의 고주파화를 고려하면 1000MHz까지의 노이즈를 제거할 수 있는 것이 바람직하다. 그러나 통상 (2단자구조 )의 바이패스 콘덴서는 잔류 인덕턴스 ESL에 의해 30MHz정도까지의 노이즈 제거 밖에 바랄 수 없다. 그 이유는 통상적인 2단자 콘덴서는 회로에 접속하기 위한 리드선이나, 전극에서 발생하는 잔류 인덕턴스 ESL이 크기 때문에 자기 공진점이 비교적 낮은 주파수에서 나타나고 그 이상의 주파수에서는 종합 임피던스(리액턴스)가 커져, 바이패스 효과가 떨어지기 때문이다. 그림4에 잔류 인덕턴스가 바이패스 효과에 주는 영향은 나타낸다.

이 고역에서의 노이즈 제거 성능을 개선하는 방법의 하나로, 3단자 구조의 바이패스 콘덴서를 이용하는 방법이 있다. 3단자 콘덴서의 필터 특성이 우수한 이유는 콘덴서의 하트 단자(세트 그라운드에 대하여 전압이 가해지고 있는 쪽)를 입력과 출력의 2개로 함으로써 하트측에 생기는 잔류 인덕턴스를 제거하고, 이 인덕턴스를 T형 저역통과 필터의 인덕턴스로서 적극적으로 필터 소자로 이용할 수 있기 때문이다 (그림 참조 5)