This paper describes a principle of the conducted noise separator which can separate the conducted noise to the common mode and differential mode(normal mode), and presents the transfer characteristics of the separator designed and manufactured. We separated the conducted noise generated from switched mode converter to the CM and DM conducted noise, and also analyzed the source and path of conducted noise in the converter by the conducted noise separator. Since we could easily get the characteristics of the CM and DM conducted noise by the separator, we could efficiently determine the contermeasures for the reduction of the conducted noise and establish the foundation of the systematic procedure for the design of low pass filter.
Based on the application of an integrated dynamic brake (IDB) system that uses a PWM inverter fed-AC motor drive to operate the piston, a new active zero state PWM (AZSPWM) is proposed to improve the stability and reliability of the IDB system by suppressing the conducted electro-magnetic interference (EMI) noise under a wide range of load torque. The new AZSPWM reduces common-mode voltage (CMV) by one-third when compared to that of the conventional space vector PWM (CSVPWM). Although this method slightly increases the output current ripple by reducing the CMV, like the CSVPWM, it can be used within the full range of the load torque. Further, unlike other reduced common-mode voltage (RCMV) PWMs, it does not increase the switching power loss. A theoretical analysis is presented and experiments are performed to demonstrate the effectiveness of this method.
AC 전원선로에서 발생하는 수 KHz에서 수십 MHz에 이르는 광대역의 주파수특성을 가진 전원노이즈는 전기, 전자, 통신장비의 정상적인 동작에 많은 장해요소가 되고 있으며 이들 전도성 노이즈를 억제하기 위한 기기로 기존에는 써어지 억제기와 필터가 적용되어 왔다. 그러나, 이러한 기존의 노이즈 대책기기는 전력 공급선과 노이즈 피해회로 상호간의 전기적인 절연 분리가 원천적으로 불가능하므로 전도성 노이즈 중에서 가장 큰 피해를 끼치는 공통모드노이즈 억제성능이 지극히 제한적이다 따라서 본 논문에서는 전원회로의 공통 모드 및 정상모드 노이즈억제에 사용 가능한 NCf(Noise Cut Transformer)에 대한 모의 등가회로를 제안하였으며, 계산과 실험을 통해 그 성능을 비교 해석함으로써 모의 해석이 타당함을 입증하였다, 또한 절연 변압기 와 설계 제작된 시작품 빛 노이즈 펼터와의 성능을 비교함으로써 전도성 노이즈 억제성능의 우수성을 검증하였다.
아날로그 IC의 signal swing을 증가시키고 노이즈를 감소시키는 효율적이고 기본적인 방법은 fully-differential 회로를 이용하는 것이다. 하지만 differential-mode 신호처리에 영향을 미치는 common-mode 출력 레벨을 안정되도록 하기 위해서는 common-mode feedback (CMFB)회로가 사용되어야 한다. 본 논문에서는 CMFB 구성과 출력 레벨을 안정되도록 하기 위해 사용되는 에러증폭기 회로들의 설계 방법을 기술하고, 트랜지스터들로만 구성된 효율적인 저 증폭도 에러증폭기론 제안한다. 제안된 에러증폭기는 phase margin 증가 및 differential-mode 입력 신호의 swing 폭을 증가시킨다.
Common mode (CM) chokes are a crucial part in EMI filters for mitigating the electromagnetic interference (EMI) of switched-mode power supplies (SMPS) and for meeting electromagnetic compatibility standards. However, the parasitic capacitances of a CM choke deteriorate its high frequency filtering performance, which results in increases in the design cycle and cost of EMI filters. Therefore, this paper introduces a negative capacitance generated by a negative impedance converter (NIC) to cancel the influence of equivalent parallel capacitance (EPC). In this paper, based on a CM choke equivalent circuit, the EPCs of CM choke windings are accurately calculated by measuring their impedance. The negative capacitance is designed quantitatively and the EPC cancellation mechanisms are analyzed. The impedance of the CM choke in parallel with negative capacitances is tested and compared with the original CM choke using an impedance analyzer. Moreover, a CL type CM filter is added to a fabricated NIC prototype, and the insertion loss of the prototype is measured to verify the cancellation effect. The prototype is applied to a power converter to test the CM conducted noise. Both small signal and EMI measurement results show that the proposed technique can effectively cancel the EPCs and improve the CM filter's high frequency filtering performance.
AC 전원선로에서 발생하는 수 kHz에서 수십 MHz에 이르는 광대역의 주파수특성을 가진 전원노이즈는 전기, 전자, 통신장비의 정상적인 동작에 많은 장해요소가 되고 있으며 이들 전도성 노이즈를 억제하기 위한 기기로 기존에는 써어지 억제기와 필터가 적용되어 왔다. 그러나, 이러한 기존의 노이즈 대책기기는 전력 공급선과 노이즈 피해회로 상호간의 전기적인 절연 분리가 원천적으로 불가능하므로 전도성 노이즈 중에서 가장 큰 피해를 끼치는 공통모드 노이즈 억제성능이 지극히 제한적이다. 따라서 본 논문에서는 전원회로의 공통모드 및 정상모드 노이즈 억제에 사용 가능한 차폐절연변압기에 대한 모의 등가회로를 제안하였으며, 계산과 실험을 통해 그 성능을 비교 해석함으로써 모의 해석의 유효성을 입증하였다. 또한 차폐절연변압기의 설계 방법을 제시하였으며, 제작된 3kVA급 시작품과 비 차폐된 절연변압기의 노이즈 성능을 비교함으로써 전도성 노이즈 억제성능의 우수성을 검증하였다.
Kim, Myunghoi;Kim, Sukjin;Bae, Bumhee;Cho, Jonghyun;Kim, Joungho;Kim, Jaehoon;Ahn, Do Seob
ETRI Journal
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제35권5호
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pp.827-837
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2013
In this paper, we present wideband common-mode (CM) noise suppression using a vertical stepped impedance electromagnetic bandgap (VSI-EBG) structure for high-speed differential signals in multilayer printed circuit boards. This technique is an original design that enables us to apply the VSI-EBG structure to differential signals without sacrificing the differential characteristics. In addition, the analytical dispersion equations for the bandgap prediction of the CM propagation in the VSIEBG structure are extracted, and the closed-form expressions for the bandgap cutoff frequencies are derived. Based on the dispersion equations, the effects of the impedance ratio, the EBG patch length, and via inductances on the bandgap of the VSI-EBG structure for differential signals are thoroughly examined. The proposed dispersion equations are verified through agreement with the full-wave simulation results. It is experimentally demonstrated that the proposed VSI-EBG structure for differential signaling suppresses the CM noise in the wideband frequency range without degrading the differential characteristics.
Due to the conventional half-bridge switch-mode converters for dc motor drive have been usually using unbalanced circuit topologies which generate common-mode currents through parasitic capacitors distributed between the ground and the dc motor frame such as the heat-sink of switching devices or the frame of the dc motor. This paper describes methods that cancel common-mode current generated in half-bridge switch-mode converters by using circuit balancing technique. The circuit balancing is to make the noise pickup or occurring in both conductor lines, signal and return pathes, is equal in amplitude and opposite in phase so that it will be canceled out in the ground plane. The common-mode current cancellation in the proposed converter is confirmed by experimental results.
본 논문에서는 다수의 병렬 입.출력 환경을 위한 높은 노이즈 마진을 갖고 있는 LVDS I/O 회로를 소개한다. 제안된 LVDS I/O회로는 송신단과 수신단으로 구성되어 있으며 송신단 회로는 차동위상 분할기와 공통모드 피드백(common mode feedback)을 가지고 있는 출력단으로 이루어져 있다. 차동위상 분할기는 SSO(simultaneous switching output) 노이즈에 의해 공급전압이 변하더라도 안정된 듀티 싸이클(duty cycle)과 $180^{\circ}$의 위상차를 가진 두 개의 신호를 생성한다. 공통모드 피로백을 가지고 있는 출력단 회로는 공급전압의 변화에 상관없이 일정한 출력전류를 생성하고 공통모드 전압(common mode voltage)을 ${\pm}$0.1V 이내로 유지한다. LVDS 수신단 회로는 VCDA(very wide common mode input range differential amplifier)구조를 사용하여 넓은 공통 입력전압 범위를 확보하고 SSO 노이즈에 의한 공급 전압의 변화에도 안정된 듀티 싸이클(50% ${\pm}$ 3%)을 유지하여 정확한 데이터 복원이 가능하다. 본 논문에서 제안한 LVDS I/O 회로는 0.18um TSMC 라이브러리를 기본으로 하여 설계 되었으며 H-SPICE를 이용하여 시뮬레이션 하였다.
Because conventional switching converters have been usually using unbalanced circuit topologies, parasitice between the drain/collertor of an active switch and frame ground through its heat sink may generate the commom-mode conducted noise. We have proposed a balanced switching converter circuit, whitch is an effective way to reduce the commom-mode converter version of the balanced switching converter was presented and the mechanism of the commom-mode noise reduction was explained using equivalent circuits. This paper extends the concept of the balanced switch converter circuit and presents a buck-boost converter version of the blanced switching converter. The feature of common-mode niose reduction is confirmed by experimental resuits and the mechanisem of the commom-mode niose reduction is explained using equivalent circuits.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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