KR100720965B1 - 차단 주파수 조절이 가능한 전자파 차폐 필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자파 장애(Electromagnetic Interference; EMI) 필터에 관한 것이다. 본 발명에서는 저항 및 캐패시터 또는 인덕터 및 캐패시터를 포함하여 구성되는 EMI 필터의 캐패시턴스와 저항 또는 인덕턴스를 조절할 수 있도록 함으로써 원하는 차단 주파수에 특성에 따라 별개의 EMI 필터를 제작하지 않더라고 차단 주파수를 자유롭게 조절할 수 있고, 또한 EMI 필터 뿐만 아니라 ESD 보호 기능을 포함한 서지(surge) 보호 소자에도 적용할 수 있어 공정 단순화 및 비용 절감이 가능한 지능형 EMI 필터가 제시된다.
EMI 필터, 차단 주파수, 캐패시턴스, EMI 보호 기능, surge protection
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 EMI 필터를 설명하기 위한 회로도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 EMI 필터를 설명하기 위한 회로도.
도 3(a) 및 도 3(b)는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 EMI 필터의 제 1 변형 실시 예를 설명하기 위한 회로도.
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 EMI 필터의 제 2 변형 실시 예를 설명하기 위한 회로도.
도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 EMI 필터의 제 3 변형 실시 예를 설명하기 위한 회로도.
도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 EMI 필터의 제 4 변형 실시 예를 설명하기 위한 회로도.
도 7(a) 및 도 7(b)는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 EMI 필터의 제 5 변형 실시 예를 설명하기 위한 회로도.
도 8(a) 및 도 8(b)는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 EMI 필터의 제 6 변형 실시 예를 설명하기 위한 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 및 201 : 제 1 전원 102 및 202 : 동작 회로
103 : 저항 203 : 인덕터
104 및 204 : 제 1 캐패시터(또는 캐패시터)
105 및 205 : 제 1 다이오드 106 및 206 : 제 2 다이오드
107 및 207 : 제 2 전원 108 및 208 : 제 2 캐패시터
109 및 209 : MOS 캐패시터 110 및 210 : 제 3 다이오드
111 및 211 : 제 4 다이오드
본 발명은 전자파 차폐(Electromagnetic Interference; EMI) 필터(filter)에 관한 것으로, 특히 차단 주파수(cutoff frequency)를 자유로이 조절할 수 있는 EMI 필터에 관한 것이다.
통신, 정보기기, 자동화 기기등은 다양한 전기전자 회로로 구성되어 있다. 이러한 전기전자 회로들은 본래 원하는 기능 이외에 서로 근접하게 설치되는 경우 전기적으로 또는 전자기적으로 상호 작용하여 바람직하지 않은 영향을 끼친다. 이러한 바람직하지 않은 영향을 전자파 장애(Electromagnetic Interference: 이하 "EMI"라 함)라고 하는데, 상호 근접할수록 나쁜 영향을 더 많이 일으키므로 전기전자 회로의 집적도가 높아질수록 점점 더 심각한 문제로 대두되고 있다.
EMI를 줄이기 위해 소자내에 구현되는 EMI 필터는 일반적으로 저항과 캐패시터 또는 인덕터와 캐패시터로 구성된다. 그리고, EMI 필터의 특성치인 차단 주파수(cutoff frequency; Fc)는 이들 저항, 인덕터 및 캐패시터의 값에 의해 결정되게 된다. 따라서, 요구되는 다양한 차단 주파수를 만족시키기 위해서는 그에 맞는 저항, 인덕터 및 캐패시터의 값을 갖는 개별 소자를 이용하여 회로를 구성하여 EMI 필터를 제조하고 있다.
그러나, 다양한 차단 주파수 특성을 만족시켜야 할 경우에는 저항, 인덕턴스 및 캐패시턴스를 그에 맞게 조절하여 특정 차단 주파수 특성을 가지는 별도의 필터를 제작해야 한다. 이와 같이 주파수 특성의 요구에 따라 별도로 필터를 제작해야 하기 때문에 제조 원가가 상승하게 된다.
본 발명의 목적은 차단 주파수가 변경되더라도 EMI 필터를 새로 제작할 필요없이 차단 주파수를 다양하게 변경할 수 있는 EMI 필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 EMI 필터를 구성하는 개별 소자의 특성값을 조절할 수 있도록 함으로써 차단 주파수를 다양하게 변경할 수 있는 EMI 필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 서지 보호(surge protection) 소자로 많이 사용되 는 다이오드(diode) 또는 제너 다이오드(zener diode)가 함께 결합된 복합형 서지 보호(surge protected)용 소자에도 적용이 가능한 EMI 필터를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 EMI 필터는 차단 주파수 이하의 대역은 통과시키고 상기 차단 주파수 이상의 대역은 통과시키지 않기 위해 저항, 캐패시터 및 인덕터를 적어도 하나 이상 포함하여 구성되며, 상기 저항, 캐패시터 및 인덕터의 값중 적어도 하나 이상을 선택적으로 조절하여 상기 차단 주파수를 조절한다.
상기 EMI 필터는, 입력 단자 및 출력 단자 사이에 직렬 접속된 저항; 및 상기 입력 단자 및 출력 단자 사이에 병렬 접속된 캐패시턴스 조절 수단을 포함한다.
상기 EMI 필터는, 입력 단자 및 출력 단자 사이에 직렬 접속된 인덕터; 및 상기 입력 단자 및 출력 단자 사이에 병렬 접속된 캐패시턴스 조절 수단을 포함한다.
상기 캐패시턴스 조절 수단은 상기 입력 단자 및 출력 단자 사이에 병렬 접속된 다이오드; 및 상기 다이오드에 역방향 전압을 인가하기 위한 전압원을 포함하며, 상기 전압원에 따라 상기 다이오드의 접합 캐패시턴스가 변화되어 상기 EMI 필터의 캐패시턴스가 조절된다.
상기 캐패시턴스 조절 수단은 상기 입력 단자와 출력 단자 사이에 병렬 접속된 MOS 캐패시터; 및 상기 MOS 캐패시터의 게이트 단자에 전압을 인가하기 위한 전압원 포함하며, 상기 전압원에 따라 상기 MOS 캐패시터의 접합 캐패시턴스가 변화 되어 상기 EMI 필터의 상기 캐패시턴스가 조절된다.
상기 다이오드는 백투백 연결된 적어도 두개의 다이오드를 포함한다.
상기 입력 단자와 출력 단자 사이에 병렬 접속된 캐패시터를 더 포함하며, ESD 보호 회로를 더 포함한다.
상기 ESD 보호 회로는 병렬 접속된 다이오드를 포함하며, 상기 다이오드는 백투백 연결된 적어도 두개의 다이오드를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 EMI 필터의 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 1을 참조하면, EMI 필터의 입력 단자와 출력 단자, 예를들어 제 1 전원(101)과 동작 회로(102) 사이에 저항(103)이 직렬 연결되고, 캐패시터(104)가 병렬 연결된다. 또한, 제 1 전원(101)과 동작 회로(102) 사이에 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106)가 병렬 연결되며, 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106)은 다이오드 두개가 같은 극끼리 서로 마주보도록 연결한 백투백(back-to-back) 구조로 연결된다. 또한, 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106)로는 제너 다이오드를 포함한 모든 다이오드가 가능하다. 그리고, 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106)에 제 2 전원(107)이 연결되어 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106)에 역방향으로 전압을 인가한다. 여기서, 제 1 전원(101)은 교류(AC) 전원이고, 제 2 전원(107)은 직류(DC) 전원이다.
상기한 EMI 필터는 차단 주파수 이하의 대역은 통과시키고, 차단 주파수 이상의 대역은 통과시키지 않는 역할을 하며, 상기 구성에서 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106)에 제 2 전원(107)에 의한 전압을 역방향으로 인가하게 되면, 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106) 내부의 접합 캐패시턴스(junction capacitance)가 변화하게 된다. 접합 캐패시턴스의 변화량은 인가되는 외부 전압, 즉 제 2 전원(107)의 전압에 비례하게 된다. 따라서, 제 2 전원(107)을 조절함으로써 다이오드 내부의 접합 캐패시턴스를 조절할 수 있고, 이에 따라 필터 전체의 캐패시턴스를 조절할 수 있다. 이는 외부에서 EMI 필터의 차단 주파수를 조절할 수 있다는 의미이다. 한편, 필터에서 요구되는 캐패시턴스가 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106)의 접합 캐패시턴스 정도로 충분하다면 캐패시터(104)는 연결하지 않아도 무방하다.
상기에서 EMI 필터가 제 1 전원(101)과 동작 회로(102) 사이에 접속되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이는 하나의 실시 예에 불과한 것으로 EMI를 줄이기 위해서는 어떠한 구성 사이에도 EMI 필터를 구성시킬 수 있다. 즉, EMI 필터는 서로 인접하게 설치되어 EMI의 영향을 받는 전기전자 회로 사이에 모두 연결될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 EMI 필터의 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 2를 참조하면, EMI 필터의 입력 단자와 출력 단자, 예를들어 제 1 전원(201)과 동작 회로(202) 사이에 인덕터(203)가 직렬 연결되고, 캐패시터(204)가 병렬 연결된다. 또한, 제 1 전원(201)과 동작 회로(202) 사이에 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206)가 병렬 연결되며, 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206)은 다이오드 두개가 같은 극끼리 서로 마주보도록 연결한 백투백(back-to-back) 구조로 연결된다. 또한, 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206)로는 제너 다이오드를 포함한 모든 다이오드가 가능하다. 그리고, 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206)에 제 2 전원(207)이 연결되어 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206)에 역방향 전압을 인가한다. 여기서, 제 1 전원(201)은 교류(AC) 전원이고, 제 2 전원(207)은 직류(DC) 전원이다.
상기한 EMI 필터는 차단 주파수 이하의 대역은 통과시키고, 차단 주파수 이상의 대역은 통과시키지 않는 역할을 하며, 상기 구성에서 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206)에 제 2 전원(207)을 인가하게 되면, 다이오드 내부의 접합 캐패시턴스(junction capacitance)가 변화하게 된다. 접합 캐패시턴스의 변화량은 인가되는 외부 전압, 즉 제 2 전원(207)의 전압에 비례하게 된다. 따라서, 제 2 전원(207)을 조절함으로써 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206) 내부의 접합 캐패시턴스를 조절할 수 있고, 이에 따라 필터 전체의 캐패시턴스를 조절할 수 있다. 이는 외부에서 EMI 필터의 차단 주파수를 조절할 수 있다는 의미이다. 한편, 필터에서 요구되는 캐패시턴스가 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206)의 접합 캐패시턴스 정도로 충분하다면 캐패시터(204)는 연결하지 않아도 무방하다.
상기에서 EMI 필터가 제 1 전원(201)과 동작 회로(202) 사이에 접속되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이는 하나의 실시 예에 불과한 것으로 EMI를 줄이기 위해서는 어떠한 구성 사이에도 EMI 필터를 구성시킬 수 있다. 즉, EMI 필터는 서로 인접하게 설치되어 EMI의 영향을 받는 전기전자 회로 사이에 모두 연결될 수 있다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 EMI 필터의 제 1 변형 실시 예를 각각 설명하기 위한 회로도로서, EMI 필터에 적용되는 백투백(back-to-back) 연결된 두개의 다이오드 대신에 하나의 다이오드만을 연결한 EMI 필터를 제시한다.
도 3(a)를 참조하면, EMI 필터의 입력 단자와 출력 단자, 예를들어 제 1 전원(101)과 동작 회로(102) 사이에 저항(103)이 직렬 연결되고, 캐패시터(104)가 병렬 연결된다. 또한, 제 1 전원(101)과 동작 회로(102) 사이에 다이오드(105)가 병렬 연결된다. 그리고, 다이오드(105)에 제 2 전원(107)이 연결되어 역방향 전압을 인가한다. 여기서도 제 2 전원(107)의 전압에 따라 다이오드(105) 내부의 접합 캐패시턴스(junction capacitance)를 변화시키게 되므로 EMI 필터의 차단 주파수를 조절할 수 있게 된다. 여기서, 제 1 전원(101)은 교류(AC) 전원이고, 제 2 전원(107)은 직류(DC) 전원이다.
도 3(b)를 참조하면, EMI 필터의 입력 단자와 출력 단자, 예를들어 제 1 전원(201)과 동작 회로(202) 사이에 인덕터(203)가 직렬 연결되고, 캐패시터(204)가 병렬 연결된다. 또한, 제 1 전원(201)과 동작 회로(202) 사이에 다이오드(205)가 병렬 연결된다. 그리고, 다이오드(205)에 제 2 전원(207)이 연결되어 역방향 전압을 인가한다. 여기서, 제 1 전원(201)은 교류(AC) 전원이고, 제 2 전원(207)은 직류(DC) 전원이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 EMI 필터의 제 2 변형 실시 예를 각각 설명하기 위한 회로도로서, 저항 또는 인덕터의 양단에 각각 캐패시터가 연결된, 즉 저항 또는 인덕터와 두개의 캐패시터로 구성된 π형 EMI 필터를 제시한다.
도 4(a)를 참조하면, EMI 필터의 입력 단자와 출력 단자, 예를들어 제 1 전원(101)과 동작 회로(102) 사이에 저항(103)이 직렬 연결되고, 제 1 및 제 2 캐패시터(104 및 108)가 각각 병렬 연결된다. 여기서, 제 1 캐패시터(104)는 저항(103)과 동작 회로(102) 사이에 병렬 접속되며, 제 2 캐패시터(108)는 제 1 전원(101)과 저항(103) 사이에 병렬 접속된다. 또한, 제 1 전원(101)과 동작 회로(102) 사이에 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106)가 병렬 연결된다. 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106)는 백투백(back-to-back)으로 연결된다. 그리고, 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106)에 제 2 전원(107)이 연결되어 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106)에 역방향 전압을 인가한다. 여기서, 제 1 전원(101)은 교류(AC) 전원이고, 제 2 전원(107)은 직류(DC) 전원이다.
도 4(b)를 참조하면, EMI 필터의 입력 단자와 출력 단자, 예를들어 제 1 전 원(201)과 동작 회로(202) 사이에 인덕터(203)가 직렬 연결되고, 제 1 및 제 2 캐패시터(204 및 208)가 각각 병렬 연결된다. 여기서, 제 1 캐패시터(204)는 저항(203)과 동작 회로(202) 사이에 병렬 접속되며, 제 2 캐패시터(208)는 제 1 전원(201)과 인덕터(203) 사이에 병렬 접속된다. 또한, 제 1 전원(201)과 동작 회로(202) 사이에 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206)가 병렬 연결된다. 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206)는 백투백(back-to-back)으로 연결된다. 그리고, 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206)에 제 2 전원(207)이 연결되어 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206)에 역방향 전압을 인가한다. 여기서, 제 1 전원(201)은 교류(AC) 전원이고, 제 2 전원(207)은 직류(DC) 전원이다.
한편, 상기에서는 캐패시터를 하나 더 연결한 경우의 예를 설명하였지만, 이에 국한되지 않고 저항, 인덕터 및 캐패시터가 복수개 더 연결된 경우도 모두 가능하며, 백투백 연결된 두개의 다이오드 대신에 상술한 바와 같이 하나의 다이오드로 구성될 수 있다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 EMI 필터의 제 3 변형 실시 예를 각각 설명하기 위한 회로도로서, 다이오드 대신에 캐패시턴스를 가변적으로 조절할 수 있는 모든 소자가 적용될 수 있는데, 그중 하나인 가변 MOS 캐패시터를 연결한 EMI 필터를 제시한다. 이렇게 다이오드 대신에 가변 MOS 캐패시터를 연결하면 다이오드에 전원을 인가함으로써 다이오드의 항복 전압이 변하는 것을 방지할 수 있다.
도 5(a)를 참조하면, EMI 필터의 입력 단자와 출력 단자, 예를들어 제 1 전원(101)과 동작 회로(102) 사이에 저항(103)이 직렬 연결되고, 캐패시터(104)가 병렬 연결된다. 또한, 제 1 전원(101)과 동작 회로(102) 사이에 가변 MOS 캐패시터(109)가 병렬 연결된다. 그리고, MOS 캐패시터(109)의 게이트 단자에 제 2 전원(107)이 연결된다. 여기서, 제 1 전원(101)은 교류(AC) 전원이고, 제 2 전원(107)은 직류(DC) 전원이다.
도 5(b)를 참조하면, EMI 필터의 입력 단자와 출력 단자, 예를들어 제 1 전원(201)과 동작 회로(202) 사이에 저항(203)이 직렬 연결되고, 캐패시터(204)가 병렬 연결된다. 또한, 제 1 전원(201)과 동작 회로(202) 사이에 가변 MOS 캐패시터(209)가 병렬 연결된다. 그리고, MOS 캐패시터(209)의 게이트 단자에 제 2 전원(207)이 연결된다. 여기서, 제 1 전원(201)은 교류(AC) 전원이고, 제 2 전원(207)은 직류(DC) 전원이다.
상기 MOS 캐패시터(109 또는 209)의 게이트 단자에 전압을 인가하면 MOS 캐패시터(109 또는 209)의 반도체 기판상에 모이는 전자를 축적(accumulation)시키거나 고갈(depletion)시키게 되며, 이에 따라 MOS 캐패시터(109 또는 209)의 캐패시턴스가 조절된다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 EMI 필터의 제 4 변형 실시 예를 각각 설명하기 위한 회로도로서, EMI 필터에 정전기 방전(ElectroStatic Discharge; ESD) 보호 회로를 더 적용한 서지(surge) 보호 EMI 필터의 회로도이다. 본 실시 예에서는 ESD 보호 회로로서 신호 입력단에 ESD와 같은 높은 전압의 입력을 바이패스(bypass)시키기 위해 백투백 다이오드를 연결하였다.
도 6(a)를 참조하면, EMI 필터의 입력 단자와 출력 단자, 예를들어 제 1 전원(101)과 동작 회로(102) 사이에 저항(103)이 직렬 연결되고, 캐패시터(104)가 병렬 연결된다. 또한, 제 1 전원(101)과 동작 회로(102) 사이에 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106)가 병렬 연결된다. 여기서, 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106)는 백투백(back-to-back) 연결된다. 그리고, 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106)에 제 2 전원(107)이 연결되어 제 1 및 제 2 다이오드(105 및 106)에 역방향 전압을 인가한다. 여기서, 제 1 전원(101)은 교류(AC) 전원이고, 제 2 전원(107)은 직류(DC) 전원이다. 또한, 제 1 전원(101)과 저항(103) 사이에 제 3 및 제 4 다이오드(110 및 111)가 병렬 연결되며, 제 3 및 제 4 다이오드(110 및 111)는 백투백(back-to-back) 연결된다. 여기서, 백투백 연결된 제 3 및 제 4 다이오드(110 및 111)는 신호 입력단의 ESD와 같은 높은 전압의 입력을 바이패스(bypass)시키는 역할을 한다.
도 6(b)를 참조하면, EMI 필터의 입력 단자와 출력 단자, 예를들어 제 1 전원(201)과 동작 회로(202) 사이에 인덕터(203)가 직렬 연결되고, 캐패시터(204)가 병렬 연결된다. 또한, 제 1 전원(201)과 동작 회로(202) 사이에 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206)가 병렬 연결된다. 여기서, 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206)는 백투백(back-to-back) 연결된다. 그리고, 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206)에 제 2 전원(207)이 연결되어 제 1 및 제 2 다이오드(205 및 206)에 역방향 전압을 인가 한다. 여기서, 제 1 전원(201)은 교류(AC) 전원이고, 제 2 전원(207)은 직류(DC) 전원이다. 또한, 제 1 전원(201)과 인덕터(203) 사이에 제 3 및 제 4 다이오드(210 및 211)가 병렬 연결되며, 제 3 및 제 4 다이오드(210 및 211)는 백투백(back-to-back) 연결된다. 여기서, 백투백 연결된 제 3 및 제 4 다이오드(210 및 211)는 신호 입력단의 ESD와 같은 높은 전압의 입력을 바이패스(bypass)시키는 역할을 한다.
상기에서 입력 단자에 연결된 제 3 다이오드(110 또는 210) 및 제 4 다이오드(111 또는 211)는 입력 단자에서의 순간적인 고전압 또는 고전류를 출력 단자로부터 차단하는 역할을 한다. 즉, 다이오드는 항복 전압보다 높은 전압의 입력을 모두 다이오드를 통해 바이패스시키므로 정전기와 같은 예기치 못한 전압이 입력되는 경우 이를 바이패스시키고 고전압으로부터 동작 회로를 보호한다.
한편, 상기 실시 예에서 백투백 연결된 제 3 다이오드(110 또는 210) 및 제 4 다이오드(111 또는 211)에 백투백 연결된 제 1 다이오드(105 또는 205) 및 제 2 다이오드(106 또는 206)와 마찬가지로 역방향 전압을 인가할 수도 있는데, 이 경우 캐패시턴스 조절 기능과 함께 ESD 보호 기능도 수행할 수 있다. 마찬가지로 백투백 연결된 제 1 다이오드(105 또는 205) 및 제 2 다이오드(106 또는 206)도 항복 전압 이상에서는 도전체로 작용하기 때문에 캐패시턴스 조절 기능 뿐만 아니라 ESD 보호 기능도 수행할 수 있다. 또한, 상기 다수의 다이오드로 인한 캐패시턴스로 충분할 경우 상기 캐패시터(104 또는 204)는 접속하지 않아도 된다.
도 7(a) 및 도 7(b)는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 EMI 필터의 제 5 변형 실시 예를 각각 설명하기 위한 회로도로서, 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 EMI 필터에 두개의 다이오드 대신에 하나의 가변 MOS 캐패시터를 연결하고, ESD 보호 회로를 더 적용한 서지(surge) 보호 EMI 필터를 제시한다. 이렇게 다이오드 대신에 가변 MOS 캐패시터를 연결하면 다이오드에 전원을 인가함으로써 다이오드의 항복 전압이 변하는 것을 방지할 수 있다.
도 7(a)를 참조하면, EMI 필터의 입력 단자와 출력 단자, 예를들어 제 1 전원(101)과 동작 회로(102) 사이에 저항(103)이 직렬 연결되고, 캐패시터(104)가 병렬 연결된다. 또한, 제 1 전원(101)과 동작 회로(102) 사이에 가변 MOS 캐패시터(109)가 병렬 연결된다. 그리고, MOS 캐패시터(109)의 게이트 단자에 제 2 전원(107)이 연결된다. 여기서, 제 1 전원(101)은 교류(AC) 전원이고, 제 2 전원(107)은 직류(DC) 전원이다. 또한, 제 1 전원(101)과 저항(103) 사이에 제 3 및 제 4 다이오드(110 및 111)가 병렬 연결되며, 제 3 및 제 4 다이오드(110 및 111)는 백투백(back-to-back) 연결된다.
도 7(b)를 참조하면, EMI 필터의 입력 단자와 출력 단자, 예를들어 제 1 전원(201)과 동작 회로(202) 사이에 인덕터(203)이 직렬 연결되고, 캐패시터(204)가 병렬 연결된다. 또한, 제 1 전원(201)과 동작 회로(202) 사이에 가변 MOS 캐패시터(209)가 병렬 연결된다. 그리고, MOS 캐패시터(209)의 게이트 단자에 제 2 전원(207)이 연결된다. 여기서, 제 1 전원(201)은 교류(AC) 전원이고, 제 2 전원(207)은 직류(DC) 전원이다. 또한, 제 1 전원(201)과 인덕터(203) 사이에 제 3 및 제 4 다이오드(210 및 211)가 병렬 연결되며, 제 3 및 제 4 다이오드(210 및 211)는 백투백(back-to-back) 연결된다.
도 8(a) 및 도 8(b)는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 EMI 필터의 제 6 변형 실시 예를 각각 설명하기 위한 회로도로서, 도 7(a) 및 도 7(b)를 이용하여 설명된 변형 실시 예에 따른 서지 보호 EMI 필터에 하나의 캐패시터를 더 연결한 서지(surge) 보호 EMI 필터를 제시한다.
도 8(a)를 참조하면, EMI 필터의 입력 단자와 출력 단자, 예를들어 제 1 전원(101)과 동작 회로(102) 사이에 저항(103)이 직렬 연결되고, 제 1 및 제 2 캐패시터(104 및 108)가 각각 병렬 연결된다. 여기서, 제 1 캐패시터(104)는 저항(103)과 동작 회로(102) 사이에 병렬 접속되며, 제 2 캐패시터(108)는 제 1 전원(101)과 저항(103) 사이에 병렬 접속된다. 또한, 제 1 전원(101)과 동작 회로(102) 사이에 가변 MOS 캐패시터(109)가 병렬 연결된다. 그리고, MOS 캐패시터(109)에 제 2 전원(107)이 연결된다. 여기서, 제 1 전원(101)은 교류(AC) 전원이고, 제 2 전원(107)은 직류(DC) 전원이다. 또한, 제 1 전원(101)과 저항(103) 사이에 제 3 및 제 4 다이오드(110 및 111)가 병렬 연결되며, 제 3 및 제 4 다이오드(110 및 111)는 백투백(back-to-back) 연결된다.
도 8(b)를 참조하면, EMI 필터의 입력 단자와 출력 단자, 예를들어 제 1 전원(201)과 동작 회로(202) 사이에 인덕터(203)가 직렬 연결되고, 제 1 및 제 2 캐패시터(204 및 208)가 각각 병렬 연결된다. 여기서, 제 1 캐패시터(204)는 인덕터(203)와 동작 회로(202) 사이에 병렬 접속되며, 제 2 캐패시터(208)는 제 1 전 원(201)과 인덕터(203) 사이에 병렬 접속된다. 또한, 제 1 전원(201)과 동작 회로(202) 사이에 가변 MOS 캐패시터(209)가 병렬 연결된다. 그리고, MOS 캐패시터(209)에 제 2 전원(207)이 연결된다. 여기서, 제 1 전원(201)은 교류(AC) 전원이고, 제 2 전원(207)은 직류(DC) 전원이다. 또한, 제 1 전원(201)과 인덕터(203) 사이에 제 3 및 제 4 다이오드(210 및 211)가 병렬 연결되며, 제 3 및 제 4 다이오드(210 및 211)는 백투백(back-to-back) 연결된다.
상기한 바와 같이 구성된 차단 주파수를 조절할 수 있는 EMI 필터 또는 EMI 필터와 함께 구현된 ESD 보호 회로는 개별 수동 소자를 이용하여 구성할 수도 있고, 하나의 다이(die) 위에 집적할 수도 있다. 이때, 집적 공정으로는 세라믹 공정을 이용하는 LTCC(Low Temperature Co-firing Ceramics) 공정을 이용할 수도 있고, 반도체 공정을 사용한 집적 소자 공정을 이용할 수도 있다.
또한, 이들을 어레이(array) 형태로 하나의 다이(die) 위에 다수개를 형성할 수도 있다. 즉, EMI 회로를 실리콘 웨이퍼 위에 반도체 공정을 이용하여 집적화시키고, 한 다이(die) 안에 이들 회로를 복수개 배치할 수도 있다. 그렇게 함으로써 하나의 다이(die)로 보다 많은 EMI 필터 또는 ESD 보호 또는 이들의 복합 소자를 저비용으로 구현할 수 있다.
그리고, 상기 실시 예에서는 캐패시턴스를 조절하여 차단 주파수를 조절하는 방법에 대해 기술하였으나, 여기에 국한되지 않고 EMI 필터를 구성하는 개별 소자, 즉 저항 또는 인덕터의 값을 조절할 수 있는 소자를 이용하여 EMI 필터를 구현할 경우에도 상기와 동일하게 차단 주파수를 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이 저항 및 캐패시터 또는 인덕터 및 캐패시터를 포함하여 구성되는 EMI 필터의 캐패시턴스 뿐만 아니라 저항 또는 인덕턴스를 조절할 수 있도록 함으로써 차단 주파수를 자유롭게 조절할 수 있다. 이에 따라, 차단 주파수에 따라 EMI 필터를 제작하지 않더라고 차단 주파수를 자유롭게 조절할 수 있고, 또한 EMI 필터 뿐만 아니라 ESD 보호 기능을 포함한 서지(surge) 보호 소자에도 적용할 수 있어 공정 단순화 및 비용 절감이 가능하다. 또한, 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
Claims (10)
- 차단 주파수 이하의 대역은 통과시키고 상기 차단 주파수 이상의 대역은 통과시키지 않기 위해 저항, 캐패시터 및 인덕터를 적어도 하나 이상 포함하여 구성되며,상기 저항, 캐패시터 및 인덕터의 값중 적어도 하나 이상을 선택적으로 조절하여 상기 차단 주파수를 조절하는 EMI 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 EMI 필터는,입력 단자 및 출력 단자 사이에 직렬 접속된 저항; 및상기 입력 단자 및 출력 단자 사이에 병렬 접속된 캐패시턴스 조절 수단을 포함하는 EMI 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 EMI 필터는,입력 단자 및 출력 단자 사이에 직렬 접속된 인덕터; 및상기 입력 단자 및 출력 단자 사이에 병렬 접속된 캐패시턴스 조절 수단을 포함하는 EMI 필터.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 캐패시턴스 조절 수단은 상기 입력 단자 및 출력 단자 사이에 병렬 접속된 다이오드; 및상기 다이오드에 역방향 전압을 인가하기 위한 전압원을 포함하며,상기 전압원에 따라 상기 다이오드의 접합 캐패시턴스가 변화되어 상기 EMI 필터의 캐패시턴스가 조절되는 EMI 필터.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 캐패시턴스 조절 수단은 상기 입력 단자와 출력 단자 사이에 병렬 접속된 MOS 캐패시터; 및상기 MOS 캐패시터의 게이트 단자에 전압을 인가하기 위한 전압원 포함하며,상기 전압원에 따라 상기 MOS 캐패시터의 접합 캐패시턴스가 변화되어 상기 EMI 필터의 상기 캐패시턴스가 조절되는 EMI 필터.
- 제 4 항에 있어서, 상기 다이오드는 백투백 연결된 적어도 두개의 다이오드를 포함하는 EMI 필터.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 입력 단자와 출력 단자 사이에 병렬 접속된 캐패시터를 더 포함하는 EMI 필터.
- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 입력 단자와 출력 단자 사이에 ESD 보호 회로를 더 포함하는 EMI 필터.
- 제 8 항에 있어서, 상기 ESD 보호 회로는 병렬 접속된 다이오드를 포함하는 EMI 필터.
- 제 9 항에 있어서, 상기 다이오드는 백투백 연결된 적어도 두개의 다이오드를 포함하는 EMI 필터.
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