KR100445051B1

KR100445051B1 - Electromagnetic compatibility filter

Info

Publication number: KR100445051B1
Application number: KR10-2001-0053981A
Authority: KR
Inventors: 김동일; 배대환; 구동우
Original assignee: 김동일; 배대환
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2004-08-21
Also published as: KR20030020598A

Abstract

본 발명은 전자파 양립성 필터에 관한 것이며, 상세하게는 전원 케이블등의 노이즈 및 과도전압 감쇠구조에 관한 것으로서, 고주파 대역 뿐만 아니고 저주파 대역에서도 노이즈 감쇠가 양호하고 과도전압의 소멸을 양호하게 할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an electromagnetic compatibility filter, and more particularly, to a noise and transient voltage attenuation structure such as a power cable, and to provide good noise attenuation not only in the high frequency band but also in the low frequency band, and to ensure good disappearance of the transient voltage. will be.

본 발명은 자계자폐재인 고무등의 외피(1) 내부에 활성선(2)과 중성선(3) 및 접지선(4)을 삽입함과 동시에 페라이트 차폐재(5)로 실드하고, 상기 활성선(2)과 중성선(3) 및 접지선(4)을 관통형 콘덴서(6)와 방전관(7)으로 연결한 것이다.The present invention inserts the active wire (2), the neutral wire (3) and the ground wire (4) inside the outer shell (1), such as rubber, which is a magnetic field magnetic shielding material, shielded with a ferrite shielding material (5), and the active wire (2) And the neutral wire (3) and the ground wire (4) is connected to the through-type capacitor (6) and the discharge tube (7).

또한 환형코일(8)의 양단을 활성선(2)과 중선선(3)에 연결함과 동시에 적층형 콘덴서(9)와 세라믹 콘덴서(10)(10')를 연결하고, 활성선(2)과 중성선(3)에 바리스터(11)를 상기 세라믹 콘덴서(10)(10')와 병렬로 연결하여서 된 것이다.In addition, the both ends of the annular coil (8) are connected to the active line (2) and the center line (3), and at the same time the laminated capacitor (9) and the ceramic capacitor (10) (10 ') is connected, and the active line (2) The varistor 11 is connected to the neutral wire 3 in parallel with the ceramic capacitors 10 and 10 '.

Description

Electromagnetic Compatibility Filter {ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY FILTER}

본 발명은 전자파 양립성(Electromagnetic Compatibility, EMC)필터에 관한 것이며, 상세하게는 전원 케이블등의 노이즈 및 과도전압 감쇠구조에 관한 것이다.주지하는 바와 같이 전원 또는 신호선으로 사용하는 케이블은 자계차폐재로 된 외피내부에 절연재로 차폐한 활성선과 중성선 및 접지선을 삽입하여 노이즈를 차단하고, 특히 아파트등의 집단시설의 벽체내에 매설하는 전원 케이블 또는 신호선등은 다수를 밀집 시공하기 때문에 각 전선에서 노이즈가 발생됨으로 상기 전원 케이블등의 매설시 다른 전원 케이블등으로 노이즈의 유도를 방지하기 위하여 금속관에 삽입하여 매설하고 있다.상기 노이즈는 동상모드(Common Mode) 노이즈와 차동모드(Normal Mode) 노이즈로 구분되며, 상기 노이즈를 감쇠하기 위하여 케이블을 원통형 페라이트 비드에 삽입하여서, 노이즈가 페라이트 비드를 통과할 때 페라이트 비드가 발열하면서 노이즈를 제거하는 것인바, 상기 페라이트 비드에서 감쇠(제거)되는 노이즈는 차동모드 노이즈이고 동상모드 노이즈는 차단할 수 없음으로 전자기기로 노이즈가 유기되는 것이다.본 발명의 출원인은 상기한 실정을 감안하여 외피내부에 삽입되는 활성선과 중성선 및 접지선 중 활성선과 중성선을 페라이트 비드로 실드하고, 접지선은 페라이트 비드의 외측에 위치된 상태에서 활성선 및 중성선과 관통형 콘덴서로 연결하여서, 페라이트 비드에서 동상모드 노이즈를 소멸하고, 페라이트 비드에서 소멸되고 남은 노이즈는 관통형 콘덴서를 통하여 접지선으로 바이패스 시킴으로써 동상모드 노이즈를 감쇠하는 케이블 노이즈 방지구조를 제안하여 특허 제 138084 호 공보에 개시된바 있다.상기한 케이블 노이즈 방지구조는 전원을 공급하는 쪽과 공급받는 쪽이 일대일인 콘넥터등에 적용할 경우에는 동상모드 노이즈를 양호하게 감쇠할 수 있으나, 전원을 공급하는 쪽과 공급받는 쪽이 일대 다수인 차단기등에 적용할 경우에는 접지선으로 흐르는 동상모드 노이즈를 제거할 수 없고, 또한 외부로부터 접지선으로 유도되는 전자파 장해(Electromagnetic Immunity, EMI)노이즈의 차단이 불가능할 뿐 아니라 과도전압도 소멸시킬 수 없는 문제점을 발견하였다.그래서 본 발명의 출원인은 상기한 선특허의 문제점을 시정하기 위하여 활성선과 중성선 및 접지선 모두를 페라이트 차폐재로 실드함과 동시에 관통형 콘덴서로 연결하고, 또한 상기 활성선과 중성선 및 접지선을 방전관으로 연결한 케이블 노이즈 방지구조를 제안하여 특허 제 344724 호 공보에 개시된바 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to electromagnetic compatibility (EMC) filters and, more particularly, to noise and transient voltage attenuation structures, such as power cables. Insert the active wire, neutral wire and ground wire shielded with insulation material inside to block the noise. Especially, since power cables or signal wires embedded in the wall of the group facilities such as apartments are crowded, noise is generated from each wire. When the power cable is buried, it is embedded in a metal tube to prevent the induction of noise by another power cable. The noise is divided into common mode noise and differential mode noise. Insert the cable into the cylindrical ferrite bead to damp the When the ferrite beads pass through the ferrite beads, the ferrite beads generate heat and remove noise. The noise attenuated (removed) in the ferrite beads is differential mode noise and the in-phase mode noise cannot be blocked, so noise is induced by the electronics. Applicants of the present invention in consideration of the above-described circumstances, the active wire and neutral wire and the active wire inserted into the outer shell shields the active wire and the neutral wire with a ferrite bead, the ground wire is located in the outer side of the ferrite beads and the active wire and neutral wire Providing a cable noise prevention structure that attenuates in-phase mode noise in the ferrite beads, and the remaining noise that has been eliminated in the ferrite beads by bypassing to the ground line through the through-type capacitor, and attenuates the in-phase mode noise. 138084 is disclosed. One cable noise prevention structure can attenuate common-mode noise well when it is applied to one-to-one connector, etc. When applied, it was found that the in-phase mode noise flowing to the ground line could not be removed, and the electromagnetic interference (EMI) noise induced by the ground line from the outside could not be blocked and the transient voltage could not be eliminated. Therefore, the applicant of the present invention shields both the active wire, the neutral wire, and the ground wire with a ferrite shielding material and simultaneously connects the through wire capacitor with the ferrite shielding material, and also connects the active wire, the neutral wire, and the ground wire with a discharge tube in order to correct the problems of the above-mentioned patent. Proposed noise prevention structure and disclosed in Patent No. 344724 It's been done.

그러나 상기한 개량된 케이블 노이즈 방지구조는 이의 시제품을 시험 측정한 결과 고주파 대역에서는 노이즈의 감쇠가 양호하고 과도전압의 소멸도 양호하지만 저주파 대역인 450KHz 이하에서는 기대하는 효과를 발휘하지 못하였는바, 상기와 같이 저주파 대역에서 기대효과를 발휘하지 못한점은 저주파 대역용에 적합한 용량의 관통형 콘덴서의 시중 구입이 곤란하였고, 또한 전원 케이블등의 길이가 각각 다르고, 각종 전자기기의 발진전압은 기본파 주파수 이외의 고조파 성분을 포함하고 있기 때문인 것으로 판단된다.본 발명은 상기한 문제점을 시정하여, 고주파 대역 뿐만 아니고 저주파 대역에서도 노이즈 감쇠가 양호하고 과도전압의 소멸을 양호하게 할 수 있도록 한 전자파 양립성 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 활성선과 중성선 및 접지선을 페라이트 차폐재로 실드함과 동시에 관통형 콘덴서와 방전관으로 연결하고, 환형코일의 양단을 활성선과 중성선에 연결함과 동시에 적층형 콘데서와 세라믹 콘덴서를 연결하며, 활성선과 중성선에 바리스터를 상기 세라믹 콘덴서와 병렬로 연결하여서 된 것이다.However, the above-described improved cable noise preventing structure has a good attenuation of noise in the high frequency band and good dissipation of the transient voltage in the high frequency band, but it did not show the expected effect under the low frequency band of 450KHz. As a result, the expected effect was not achieved in the low frequency band, and it was difficult to commercially purchase through-capacitors having a capacity suitable for the low frequency band, and the lengths of the power cables and the like were different, and the oscillation voltage of various electronic devices was the fundamental wave frequency. The present invention corrects the above-mentioned problem and solves the above problem. The present invention provides an electromagnetic wave compatible filter capable of providing good noise attenuation not only in the high frequency band but also in the low frequency band, and in the elimination of the transient voltage. The purpose of providing is to achieve the above object. To this end, the present invention shields the active wire, the neutral wire and the ground wire with a ferrite shielding material and simultaneously connects the through-type capacitor and the discharge tube, and connects both ends of the annular coil to the active wire and the neutral wire and simultaneously connects the multilayer capacitor and the ceramic capacitor. The varistor is connected in parallel with the ceramic capacitor in the wire and the neutral wire.

도 1은 본 발명의 실시예의 구성도1 is a block diagram of an embodiment of the present invention

도 2는 본 발명과 종래의 것의 노이즈 감쇠 특성도2 is a noise attenuation characteristic diagram of the present invention and the conventional one

도 3a는 본 발명의 과도전압 감쇠 특성도3A is a transient voltage attenuation characteristic diagram of the present invention

도 3b는 종래의 것의 과도전압 감쇠 특성도3B is a transient voltage attenuation characteristic diagram of the conventional one

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

5 : 차폐재 6 : 관통형 콘덴서 7 : 방전관 8 : 환형코일5 shielding material 6 through-type capacitor 7 discharge tube 8 annular coil

9 : 적층형 콘덴서 10,10' : 세라믹 콘덴서 11 : 바리스터9: multilayer capacitor 10,10 ': ceramic capacitor 11: varistor

본 발명은 도 1에 도시한 바와 같이 자계자폐재인 고무등의 외피(1) 내부에 활성선(2)과 중성선(3) 및 접지선(4)을 삽입함과 동시에 분말상 페라이트 차폐재(5)로 실드하고, 상기 활성선(2)과 중성선(3) 및 접지선(4)을 관통형 콘덴서(6)와 방전관(7)으로 연결한 것이다.또한 환형코일(8)의 양단을 활성선(2)과 중성선(3)에 연결함과 동시에 적층형 콘덴서(9)와 세라믹 콘덴서(10)(10')를 연결하고, 활성선(2)과 중성선(3)에 바리스터(11)를 상기 세라믹 콘덴서(10)(10')와 병렬로 연결하여서 된 것이다.As shown in FIG. 1, the active wire 2, the neutral wire 3, and the ground wire 4 are inserted into the outer shell 1 of a rubber, such as a magnetic magnetic shielding material, and shielded with a powdered ferrite shield 5. The active wire 2, the neutral wire 3, and the ground wire 4 are connected to each other by the through-type condenser 6 and the discharge tube 7. Further, both ends of the annular coil 8 are connected to the active wire 2 and The multilayer capacitor 9 and the ceramic capacitor 10, 10 'are connected to the neutral wire 3, and the varistor 11 is connected to the active wire 2 and the neutral wire 3 to the ceramic capacitor 10. It is connected in parallel with (10 ').

이상과 같은 본 발명은 활성선(2)과 중성선(3)에 전류가 흐르면 각 전선에 즉 활성선(2)과 중성선(3) 및 접지선(4)에 차동모드 및 동상모드 노이즈가 흐르게 되는바, 상기 차동모드 노이즈는 인접된 전선에서의 노이즈 전류의 방향이 반대임으로 차폐재(5)를 통과하면서 발열 소멸되고, 한편 동상모드 노이즈는 활성선(2)과 중성선(3) 및 접지선(4)을 흐르면서 차폐재(5)를 흐를 때 서로 다른 방향의 자계를 발생시키며, 상기 자계는 그 방향이 다름으로 차폐재(5)에서 쇄교되면서 소멸되며, 차폐재(5)에서 소멸되지 않은 나머지 노이즈는 관통형 콘덴서(6)를 통하여 접지선(5)으로 바이패스됨으로써 동상모드 노이즈의 감쇠가 양호하게 되고, 상기 활성선(2)과 중성선(3) 및 접지선(4)에 낙뇌등의 노이즈와 과도전압이 발생하게 되면 방전관(7)으로 유기되면서 고압 및 고주파 특성을 가진 동상모드성 전압이 소멸되는 것이다.상기와 같이 차폐재(5)와 관통형 콘덴서(6) 및 방전관(7)에서 노이즈를 감쇠하고 과도전압을 소멸할 때 전자파 내성(Electromagnetic Susceptibility, EMS) 필터로서의 기능을 함으로 특히 고주파 대역의 노이즈 및 과도전압을 양호하게 감쇠할 수 있는 것이다.그리고 상기 차폐재(5)와 관통형 콘덴서(6)에서 감쇠되지 못한 노이즈가 환형코일(8)로 흐르면 동상모드 노이즈는 환형코일(8)과 적층형 콘덴서(9)에서 감쇠되고, 활성선(2)과 접지선(4)을 흐르는 차동모드 노이즈는 환형코일(8)과 세라믹 콘덴서(10)(10')에서 감쇠되는 것인바, 이 때 상기 환형코일(8), 적층형 콘덴서(9) 및 세라믹 콘덴서(10)(10')는 전자파 장해(Electromagnetic Immunity, EMI) 필터로서의 기능을 하고, 한편 활성선(2)과 중성선(3)에 세라믹 콘덴서(10)(10')와 병렬 연결된 바리스터(11)는 과도전압과 세라믹 콘덴서(10)(10')에 인가되는 충격서지전압 또는 낙뇌에 의한 노이즈등의 고전압을 억제함으로써 상기 EMI 필터와 바리스터(11)는 저주파 대역의 노이즈의 감쇠를 양호하게 할 수 있는 것이다.도 2는 본 발명과 종래의 것(일반 전원 케이블)을 전원선 임피던스 안정화 회로망 및 EMI 리시버(Receiver)를 사용하여 시험한 동상모드 전도 노이즈 감쇠특성도로서, 1MHz의 경우에 본 발명은 30dB㎶이고, 종래의 것은 58dB㎶로서 본 발명은 종래의 것보다 약 28dB의 감쇠효과를 보이는 등 150KHz ~ 30MHz의 주파수 대역에서 본 발명은 종래의 것보다 10 ~ 40dB이상 감쇠되는 양호한 전도 노이즈 감쇠(방지)효과를 얻었다.도 3a 및 도 3b는 본 발명과 종래의 것(일반 전원 케이블)을 EFT/버스트(burst)발생기와 디지털 오실로스코프를 사용하여 시험한 동상모드의 과도전압 감쇠특성도로서, 본 발명의 전압파형의 최대값은 약 33V이고, 종래의 것의 전압파형의 최대값은 1000V임으로 본 발명은 종래의 것에 비하여 과도전압이 획기적으로 감쇠되는 우수한 효과를 얻었다.According to the present invention as described above, when the current flows through the active wire 2 and the neutral wire 3, differential mode and in-phase mode noise flows through each wire, that is, through the active wire 2, the neutral wire 3, and the ground wire 4. The differential mode noise is dissipated as heat passes through the shielding material 5 because the direction of the noise current in the adjacent wire is reversed, while the in-phase mode noise causes the active wire 2, the neutral wire 3, and the ground wire 4 to disappear. When flowing the shielding material 5 flows to generate a magnetic field in a different direction, the magnetic field is dissipated as the direction is different in the shielding material (5) is destroyed, and the remaining noise that is not extinguished in the shielding material (5) is a through-type capacitor ( 6) Bypassing the ground wire 5 through the ground wire 5, the attenuation of the in-phase mode noise is good, and when the noise and transient voltage such as thunderstorm occurs on the active line 2, the neutral line 3 and the ground line 4 The high pressure and When the common-mode voltage having high frequency characteristics disappears, electromagnetic susceptibility (EMS) is attenuated when the shielding material (5), the through-type condenser (6), and the discharge tube (7) attenuate noise and dissipate the transient voltage. By functioning as a filter, it is possible to satisfactorily attenuate the noise and the transient voltage of the high frequency band, and if the noise that is not attenuated by the shielding material 5 and the through-type condenser 6 flows into the annular coil 8, in-phase. Mode noise is attenuated in the annular coil (8) and the stacked capacitor (9), and differential mode noise flowing through the active line (2) and the ground line (4) is reduced in the annular coil (8) and the ceramic capacitor (10) (10 '). In this case, the annular coil 8, the multilayer capacitor 9, and the ceramic capacitor 10, 10 'function as an electromagnetic interference (EMI) filter, while the active line 2 Ceramic capacitors 10 and 10 'on the neutral wire (3) The varistor 11 connected in parallel to the EMI suppresses a high voltage such as a transient voltage and a shock surge voltage applied to the ceramic capacitors 10 and 10 ', or noise caused by falling noise. Fig. 2 is a phase-mode conduction noise attenuation characteristic test of the present invention and the conventional one (general power supply cable) using a power line impedance stabilization network and an EMI receiver. In the case of 1MHz, the present invention is 30dB㎶, the conventional one is 58dB㎶ and the present invention shows an attenuation effect of about 28dB than the conventional one in the frequency band of 150KHz ~ 30MHz than the conventional 10 ~ 40dB A good conduction noise attenuation (prevention) effect is obtained which is attenuated abnormally. FIGS. 3A and 3B use an EFT / burst generator and a digital oscilloscope for the present invention and the conventional one (general power cable). As a transient voltage attenuation characteristic diagram of the in-phase mode tested, the maximum value of the voltage waveform of the present invention is about 33 V, and the maximum value of the voltage waveform of the conventional one is 1000 V. Therefore, the present invention significantly reduces the transient voltage compared to the conventional one. Excellent effect.

이상과 같이 본 발명은 활성선과 중성선 및 접지선을 페라이트 차폐재로 실드함과 동시에 관통형 콘덴서와 방전관으로 연결하고, 환형코일의 양단을 활성선과 중성선에 연결함과 동시에 적층형 콘덴서와 세라믹 콘덴서로 연결하며, 활성선과 중성선에 바리스터를 세라믹 콘덴서와 병렬로 연결하여서, 고주파 대역 뿐만 아니라 저주파 대역에서도 노이즈 감쇠효과가 양호하고 과도전압의 소멸을 양호하게 하였으므로 노이즈 및 과도전압감쇠 주파수 대역을 광대역화 할 수 있기 때문에 전자 및 전기기기등의 보호를 양호하게 할 수 있는 것이다.As described above, in the present invention, the active wire, the neutral wire and the ground wire are shielded with a ferrite shielding material and connected to the through-type capacitor and the discharge tube, and both ends of the annular coil are connected to the active wire and the neutral wire and simultaneously connected to the multilayer capacitor and the ceramic capacitor. By connecting the varistors in parallel with the ceramic capacitors in the active and neutral lines, the noise attenuation effect is good not only in the high frequency band but also in the low frequency band and the extinction of the transient voltage is good. And good protection of electrical equipment and the like.

Claims

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The active wire, neutral wire and ground wire are shielded with ferrite shielding material and connected to through-type condenser and discharge tube, and both ends of the annular coil are connected to active wire and neutral wire, and stacked capacitor and ceramic capacitor are connected, and varistor is connected to active wire and neutral wire. Electromagnetic compatibility filter connected in parallel with the ceramic capacitor.

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