노이즈컷 변압기란?
노이즈컷 변압기(영어: noise cut transformer, special isolation transformer)는 노이즈 장애를 미연에 방지하는 것을 목적으로 하는 노이즈 방지 소자입니다.
1960년 전연정밀기기연구소가 개발한 상표로, 일반명칭은 장애파 차단 변압기 또는 노이즈 대책용 변압기이지만, 노이즈 컷 변압기라고도 한다. 노이즈 컷 변압기는 변압기형 노이즈 방지 소자를 실용화한 것입니다.
노이즈의 원인이 되는 것과 노이즈에 의해 방해받는 쪽의 전기회로를 분리 절연하기 때문에 방지 효과가 높은 것이 특징입니다. 또한, 분리 절연형이기 때문에 열악한 전자기 환경에서도 기능을 발휘할 수 있습니다.
노이즈컷 변압기의 사용 용도
현대의 많은 기기들은 고속화, 다기능화되어 우리 생활을 편리하게 해주고 있습니다. 이러한 기기들은 미세한 전압으로 작동하기 때문에 외부에서 유입되는 잡음으로 인해 오작동을 일으킬 수 있습니다.
번개나 아마추어무선, 자동차, 방전기기, 가전제품, 의료기기 등은 외부로부터의 노이즈 침입이 많습니다. 노이즈 차단 변압기를 사용하면 이러한 노이즈를 방지하고, 자체적으로 발생하는 노이즈 자체도 외부 회로로 누출되지 않도록 할 수 있습니다.
노이즈컷 변압기의 원리
노이즈 컷 변압기는 노이즈가 2차측으로 침입하는 것을 억제합니다. 노이즈에는 커먼 모드와 노멀 모드가 있습니다.
1. 공통 모드
공통 모드 노이즈의 경우, 저주파수(수 10kHz 정도)의 노이즈는 절연 변압기로도 다소 약화시킬 수 있습니다. 그러나 노이즈의 주파수가 높아지면 변압기의 1차측과 2차측 사이에 존재하는 커패시턴스로 인해 2차측으로의 노이즈 침입이 증가합니다.
이 경우, 노이즈컷 변압기에서는 1차측 코일과 2차측 코일 사이에 정전기 차폐를 추가하고 이를 접지함으로써 노이즈의 침입을 방지할 수 있습니다.
2. 노멀 모드
노멀 모드 노이즈는 2차측에 그대로 출력되기 때문에 변압기 자체에 억제 효과가 없습니다. 예를 들어, 번개에 의한 노이즈의 주파수는 일반 장비의 전원 주파수(50/60Hz)에 비해 매우 높은 주파수입니다.
이를 이용하여 전원의 낮은 주파수는 통과시키고 높은 주파수는 약화시키는 특성을 필터에 부여함으로써 노멀 모드에서의 노이즈를 억제할 수 있습니다.
노이즈컷 변압기의 구조
노이즈컷 변압기의 구조는 기존의 절연 변압기 구조에 더해 코일 변압기 외곽에 다중의 피복 전자파 차폐판을 설치한 것입니다. 또한, 코일 배치와 자심 재질과 형상을 고주파 노이즈의 자속이 코일끼리 서로 얽히지 않도록 만들어집니다. 이를 통해 정전 용량 결합과 전자기 유도에 의한 노이즈의 전달을 방지할 수 있어 노이즈 차단에 매우 우수한 변압기입니다.
노이즈를 차단하고 싶을 때 일반적으로 하는 대책은 노이즈 발생원을 절연하는 것입니다. 실제 절연 대책은 회로상에서 대부분 포토커플러를 사용합니다. 그리고 포토커플러를 사용하지 않는 경우의 대응 방법이 절연 변압기입니다.
비용과 공간의 문제로 기판상의 포토커플러로 대응하는 것이 바람직하지만, 기판을 사용할 수 없는 경우에는 절연 변압기를 사용합니다. 하지만 절연 변압기도 만능은 아니며, 1차측 권선에서 발생한 노이즈의 영향을 2차측 권선도 받게 됩니다. 노이즈컷 변압기를 사용하면 이 문제를 해결할 수 있습니다.
노이즈컷 변압기에 대한 추가 정보
노이즈컷 변압기의 접지
전기 회로의 접지와 접지 사이에 전위가 다른 곳이나 접지할 수 없는 곳에서도 노이즈를 방지할 수 있는 방법이 있습니다. 우선 노이즈컷 변압기를 설치하는 것입니다.
그래도 효과가 없을 때는 노이즈 컷 변압기를 설치한 곳을 접지와 최대한 넓은 면적으로 접촉시킵니다. 입력 케이블과 출력 케이블을 노이즈를 차폐할 수 있는 차폐선으로 만들고, 이 차폐선과 노이즈 차단 변압기 케이스를 넓은 면적으로 설치하는 방법도 효과적입니다. 노이즈 제거 효과의 향상을 기대할 수 있습니다.