노이즈 필터란?
노이즈 필터는 전원이나 신호에서 노이즈를 제거하기 위한 전자 부품입니다.
전기 회로나 전자 회로에 많이 사용됩니다. 통신을 하는 케이블 내의 전류값이 변화하면 주변에 자기장이 발생한다. 이 자기장은 주변 케이블에 노이즈(비정상적인 신호)를 발생시킵니다.
노이즈 필터를 설치하면 노이즈 발생을 방지할 수 있습니다. 노이즈를 처리하지 않고 장비를 사용하면 오작동이나 고장의 원인이 되므로 주의해야 합니다.
노이즈 필터의 사용 용도
노이즈 필터는 음향기기 및 산업기기에 널리 사용됩니다. 다음은 노이즈 필터의 사용 용도의 일례입니다.
- 스피커의 노이즈 방지
- 무전기 내부 잡음 방지
- PLC 및 PC, 서버의 전원 라인
- 인버터 전원 회로 및 사이리스터 전원 회로
주로 노이즈를 피하고 싶은 수신기기와 노이즈를 발생시키는 출력기기에 사용됩니다. 스피커나 무전기 등은 노이즈의 영향을 배제하고자 하는 장비로 통신선에 노이즈 필터를 장착합니다. 이 경우 노이즈는 노이즈의 원인이 됩니다.
PLC와 같은 컴퓨터에서도 노이즈로 인한 오작동을 피하기 위해 전원 라인 등에 노이즈 필터를 장착하는 경우가 있습니다. 한편, 인버터나 사이리스터는 노이즈를 발생시키는 기기입니다.
2차측 회로의 전류, 전압 변화가 급격하게 변하는 경우가 있기 때문에 노이즈 필터로 평활화하여 발생 노이즈를 제거합니다. 발생하는 전류를 평활화하는 경우 일반적으로 리액터를 사용하는 경우가 많습니다.
노이즈 필터의 원리
노이즈가 전파되는 방식은 크게 두 가지로 나뉘는데, 하나는 전자기기 내부에서 직접 공간으로 방사되는 복사 노이즈, 다른 하나는 전원선이나 전자회로의 배선을 타고 다른 전자기기에 방해가 되는 전도성 노이즈입니다. 다양한 파장을 가진 전파에 서로 다른 파장의 전파가 섞이면서 잡음 등으로 발생합니다.
이 노이즈를 방지하기 위해 노이즈의 주요 원인이 고주파라면 고주파 신호를 차단하는 필터(로우패스 필터)를 사용합니다. 반면, 저주파라면 저주파를 차단하는 필터(하이패스 필터)를 사용합니다.
저역 통과 필터로 작용하는 것은 인덕터와 커패시터가 주류를 이룹니다. 인덕터는 저주파 신호에 대해서는 임피던스가 낮고, 고주파 신호에 대해서는 임피던스가 높습니다. 따라서 인덕터를 회로에 직렬로 삽입하면 주파수가 낮은 신호 성분은 쉽게 통과시키고, 주파수가 높은 성분은 통과하기 어렵게 만들 수 있습니다.
반면 커패시터는 인덕터와 반대의 성질을 가지고 있습니다. 커패시터와 인덕터를 조합하면 저주파나 고주파를 차단하는 노이즈 필터가 됩니다.
노이즈 필터를 선택하는 방법
노이즈 필터를 선택할 때 중요한 것은 정격 전압과 정격 전류의 두 가지 항목입니다.
1. 정격 전압
각 제품에서 정한 정격 전압(사용 최대 전압)보다 낮은 전압으로 사용합니다. 제조사에 따라서는 전압 변동도 감안하여 정격 전압 이상의 전압에서도 사용할 수 있는 경우도 있습니다.
2. 정격 전류
전압과 마찬가지로 전류 값에도 각 제품마다 상한선이 있습니다. 특히 전류의 경우 주변 온도에 따라 특성이 변하는 경향이 있으므로 사용 환경에 대한 사전 확인이 필요합니다.
주변 온도가 올라가면 허용 가능한 부하 전류는 점차 감소합니다. 단시간 동안은 허용치를 초과하는 전류가 흘러도 큰 문제가 되지 않지만, 반복적으로 흐르면 고장의 원인이 될 수 있습니다. 또한 직류전원 등은 돌입전류가 발생할 수 있으므로 전류값과 지속시간을 고려하여 노이즈 필터를 선정해야 합니다.
노이즈 필터의 기타 정보
노이즈 필터 사용 시 주의사항
노이즈 필터는 접지 배선도 중요합니다. 접지 배선은 최대한 굵고 짧게 배선합니다. 접지선이 길면 인덕턴스 성분이 작용하여 감쇠 특성을 저하시킬 수 있습니다.
또한, 입출력 배선은 묶거나 가깝게 배선하지 않는 것도 중요합니다. 입출력 배선이 가까우면 고주파 노이즈 성분이 필터를 우회하여 원하는 필터링 효과를 얻을 수 없습니다.