원천적으로 EMI 차단

저소음 전자 응용 제품을 설계할 때에는, 전자파 적합성(EMC) 테스트에 실패한 후 원치 않는 전자파 간섭(EMI)을 소급하여 제거하는 것보다 그러한 문제가 없도록 선제적으로 설계하는 것이 비용면에서 훨씬 더 효율적입니다.

처음 EMC 테스트를 거치는 응용 제품 중 50%에 달하는 제품이 테스트에 통과하지 못한다는 것은 익히 잘 알려진 사실입니다. 재테스트 비용, 보드 회전, 실험실 시간, 프로젝트 지연은 제조 및 유통 지연 비용과 함께 $10,000 이상의 추가 비용을 발생시킬 수 있습니다. 따라서 처음 시제품을 만들기 전에 EMC 수정이 반드시 먼저 이루어져야 합니다.

Würth Elektronik의 제품과 같은 선별된 단일 EMC 제품 라인에서 부품을 선택하면 설계 시 불확실성과 추측을 줄일 수 있습니다. 페라이트, 인덕터, 커패시터, 흡수기, 차폐재 등 5,000개 이상의 EMC 부품으로 구성된 Würth Elektronik의 포괄적인 포트폴리오에는 상호 호환이 원활하도록 설계되고 테스트된 제품이 다양하게 포함되어 있습니다.

소형화 추세가 지속되면서 EMC는 점점 더 중요한 사안이 되어 가고 있습니다. 예를 들어 IoT 센서 노드는 스마트 홈, 산업, 의료 및 농업 환경에서 점점 더 보편화되고 있지만 EMI에 노출되기 쉽습니다.

IoT 센서는 소형 인쇄 회로 기판, 고밀도 레이아웃, 스위치 모드 전원 공급 장치, 마이크로 컨트롤러, 통합 무선 라디오에 의존하기 때문에 잠재적인 노이즈가 발생할 가능성이 높습니다. 작은 기판에 DC/DC 컨버터, 안테나, 고속 신호가 통합되기도 하는데 이 모두가 신호 무결성을 방해하는 요인이 됩니다.

Würth의 WE-EMIP 패치와 그에 맞는 페라이트 어레이와 같은 엄선된 EMI 솔루션은 방출을 줄이고 신호 무결성을 보존하며 규정을 보다 원활하게 준수할 수 있도록 지원함으로써 잠재적인 혼란을 방지할 수 있습니다.

설계 지침

BLE(Bluetooth 저에너지) 라디오를 통해 데이터를 전송하는 환경 센서의 경우, 잘못된 스위칭 조정기가 사용되면 노이즈가 방출될 수 있습니다. BLE 안테나는 간섭에 민감하며 디지털 통신 라인에서 전원 레일을 통해 EMI를 방출할 수 있습니다.

다음과 같이 Würth 부품을 사용해 EMC 지원 설계를 구현할 수 있습니다.

• Würth의 WE-CBF 칩 페라이트를 전원 공급 장치 라인과 직렬로 배치하여(일반적으로 벅 조정기의 입력 및 출력에) 고주파 스위칭 노이즈를 감쇠할 수 있습니다. 이렇게 하면 전도성 EMI를 억제하여 전원 레일을 깨끗하게 유지하고 PCB 트레이스 또는 케이블을 통한 방출을 제한할 수 있습니다.
• 감결합 및 벌크 커패시터를 페라이트와 페어링하여 VCC의 과도 현상을 완화하고 리플을 줄일 수 있습니다. Würth Elektronik 860040573003 알루미늄 전해 커패시터는 EMI 및 무선 주파수 간섭(RFI)을 억제하도록 설계되어 안정적인 라인 필터링이 필요한 전원 공급 장치, 가전 제품, 스마트 미터 및 IoT 장치에서 안정적으로 작동합니다.
• 371001 WE-EMIP EMI 흡수기 패치(그림 1)는 스위칭 조정기 또는 BLE 시스템 온 칩(SoC) 모듈과 같은 노이즈가 많은 부품 위 또는 근처에 직접 적용하여 방사형 EMI를 흡수하고 안테나와 민감한 회로를 국소 간섭으로부터 분리할 수 있습니다.

그림 1: Würth의 WE-EMIP 패치는 민감한 부품을 EMI로부터 분리하는 간편한 방법을 제공합니다. (이미지 출처: Würth Elektronik)

• WE-CMB HC 계열 74482210002와 같은 공통 모드 초크는 스마트 홈 장치가 공급 그리드를 오염시키는 것을 방지하거나 전기적으로 노이즈가 많은 산업 환경에서 깨끗한 전력을 보장하는 등의 용도로 AC 주전원 입력의 노이즈를 억제할 수 있습니다.
• 소형 임베디드 애플리케이션을 위한 WE-SHC 계열 3600213120S(그림 2)와 같은 14.12mm x 14.12mm x 2.00mm 표면 실장형 주석 도금 강철 커버를 사용하여 MCU, SoC, 무선 모듈, 클록 발진기 등 EMI에 민감한 부품을 차폐할 수 있습니다. 

그림 2: 콤팩트한 표면 실장 인클로저에서 EMI에 민감한 부품을 차폐하는 Würth의 WE-SHC 계열 3600213120S. (이미지 출처: Würth Elektronik)

Würth Elektronik의 다양한 회로 보호 배리스터를 사용하면 낙뢰 또는 ESD 이벤트로 인한 과도 전압 발생 시 보호가 가능합니다. 또한 설계 시 차동 모드 억제를 위해 Würth의 필터 초크 인덕터를 활용할 수도 있습니다. 페라이트, 초크, 커패시터 등 엄선된 수동 부품을 통합한 필터 설계 키트도 활용할 수 있습니다. 다양한 사용 사례에서 EMI 억제를 위해 맞춤화되어 설계자에게 EMC 솔루션을 프로토타이핑하고 평가할 수 있는 실용적인 실습 방법을 제공합니다.

또한 콤팩트한 커넥티드 환경 센서 개발을 간소화할 수 있는 보완 부품도 제공합니다. 그 예로는 셀룰러 IoT, Wi-Fi 및 Bluetooth 연결을 위한 사전 인증된 무선 모듈과 소형 폼 팩터에서 안정적인 저전력 데이터 수집을 제공하는 MEMS 기반 온도 및 습도 센서를 들 수 있습니다.

결론

Würth Elektronik은 최신 IoT 및 전자 시스템의 요구 사항에 맞는 견고한 EMC 준수 응용 제품을 구축하는 데 필요한 부품을 모두 제공합니다. 이러한 부품을 사용하면, EMI 억제 및 전압 과도 보호와 같은 주요 과제를 해결하는 동시에 소형 커넥티드 환경 센서의 신뢰성과 성능을 향상시킬 수 있습니다. Würth Elektronik은 광범위한 EMC 카탈로그와 설계 키트를 제공하여 설계자의 요구 사항을 충족하는 엄선된 원스톱 쇼핑을 지원합니다.