1. EMI 공통 모드 전류 발생 원리
a. 차동 전류가 차동 모드 전자기장을 발생시키며, 이로 인해 차동 회로 면적 내의 배선에 공통 모드 전류가 유도됨;
b. (공통 모드 전류/방사의 주요 원인) 동작 전류가 단일 보드의 접지(GND)를 통과할 때, 접지의 임피던스로 인해 접지상에 공통 모드 전압(접지 전위차)이 형성되며, 이 공통 모드 전압이 포트 신호를 구동하여 케이블에 공통 모드 전류를 유도함;
c. 케이블과 대지 사이에 형성된 기생 회로를 통해 자기 유도 방식으로 공통 모드 전류가 유도됨;
d. 스위칭 전원이 분포 정전용량(예: 히트싱크, 변압기 분포 캐패시턴스)을 통해 공통 모드 전류를 형성함;
e. 고속 신호/전원 플레인에 고주파 잡음이 존재하면 인접한 레이어 배선에 커플링되어 공통 모드 간섭을 발생시킴.
2. 공통 모드 코일 작동 원리
오른손 나사 법칙에 따르면, 차동 모드 전류가 공통 모드 인덕터 코일을 흐를 때, 두 개의 서로 상쇄되는 자기장이 생성됨. 반면, 공통 모드 전류가 흐를 경우 두 개의 서로 증폭되는 자기장이 생성되어 전체 코일의 임피던스가 증가하며, 공통 모드 전류를 감쇠시킴.
3. 공통 모드 인덕턴스 측정
4. 공통 모드 코일 권선 방식
a. 이중 심 병렬 권선(Bifilar) – 대칭성이 높으며, 차동 모드 임피던스가 상대적으로 작음
b. 두 개의 코일을 따로 권선(Sectional) – 대칭성이 낮으며, 차동 모드 임피던스가 상대적으로 큼
5. 공통 모드 코일 파라미터 선정 기준
a. AC/DC 전원 응용 분야
공통 모드 인덕턴스 – 전원 필터링용으로 사용되며, 큰 인덕턴스 값일수록 더 나은 필터링 효과를 얻을 수 있음
차동 모드 누설 인덕턴스 – 권선 불균형으로 인해 발생하는 인덕턴스 편차
정격 전류 – 작동 전류는 정격 전류 이하이어야 하며, 온도 상승 및 정격 감소 설계를 고려해야 함
정격 전압 – 정상 작동 시 요구되는 정격 전압 값
직류 저항(DCR) – DCR로 인한 열 손실이 발생하므로 작을수록 좋음
내전압 – 동일한 이름의 권선 간에 고전압을 인가했을 때, 일정 시간 동안 견딜 수 있는 전압 값
절연 저항 – 권선과 권선 사이의 저항 값
b. 차동 신호 응용 분야
공통 모드 임피던스 – 해당 주파수 대역의 공통 모드 신호에 대응하며, 큰 임피던스일수록 더 나은 필터링 효과를 얻을 수 있음
차동 모드 임피던스 – 신호 전송 품질에 영향을 주며, 전송선로 임피던스와 가급적 일치해야 함; 고속 디지털 회로 응용 시에는 차동 모드 임피던스를 최대한 작게 설계하며, 필요 시 아이 다이어그램 또는 삽입 손실(Insertion Loss) 테스트를 수행해야 함
6. 공통 모드 코일 응용 사례
a. AC110-220V 입력 EMC 기준 회로
b. AC24V 입력 EMC 기준 회로
c. DC12V 입력 EMC 기준 회로
d. CAN 인터페이스 EMC 기준 회로
e. 485 인터페이스 EMC 기준 회로
