노이즈 개선 부품 - 비드(Bead) 1편

안녕하세요. D.U.T 입니다.

방문해주셔서 감사합니다.

 

노이즈 대책 부품 중 하나인 Ferrite Bead에 관한 좋은 자료가 있어 공유드립니다. 그리고 Power supply의 고주파 노이즈를 효과적으로 필터링할 수 있는 방법과 비드의 특성, 고려사항 등을 설명하려고 합니다. 

 

▶ 먼저 비드란 무엇인가?

비드(Bead)는 전자회로에서 고주파 노이즈를 억제하는 일종의 초크(Choke)입니다. 초크(Choke)는 억제한다는 뜻을 가지고 있으므로 무언가 억제한다고 생각하시면 됩니다. 

 

아래 설명할 내용은 원문을 참고하여 정리한 내용입니다. 

Ferrite Bead Demystified
출처 : ANALOG DEVICES

첫 번째 그림은 비드(Bead)를 사용하여 아날로그(Analog) 전원 및 디지털(Digital) 전원 분리의 예시입니다. 

 

예시 ) 아날로그 전원 및 디지털 전원 분리

혼합 신호(Mixed-signal)에서는 전원이 적절히 분리되면 PDN(Power Distribution Network)과 노이즈(Noise) 측면에서 유용합니다. 그러나 실제 설계를 해보면 정확하게 전원을 분리하기가 정말 어렵습니다. 전원을 정확히 분리하여 상대적으로 노이즈에 덜 영향을 받게 하면 좋습니다만 어려운 일이므로 적절한 노이즈 대책 부품을 사용해야 합니다. 

 

노이즈 대책 부품 중 하나인 비드(Bead)에 대해 자세하게 설명드리겠습니다. 

 

1. 비드의 응답 특성 (RESPONSE CHARACTERISTICS)

비드의 응답 특성은 주파수에 따라 세 가지 영역으로 나눌 수 있습니다. 영역이 나누어지는 이유는 비드의 특성인 ZRX Plot에 의해 결정됩니다. 여기서 Z는 임피던스, R은 저항, X는 비드의 리액턴스입니다. 

출처 : Tyco Electronics BMB2A1000LN2 ZRX Plot

고주파 노이즈 제거, EMI에서 효과를 보시기 위해서는 세 가지 영역 중에 Resistive 영역을 활용하셔야 합니다. 고주파 노이즈가 Resistive 영역 주파수 안에 있으면 비드는 노이즈를 방해하고 열로 변환합니다. 그러면 고주파 노이즈는 감소하거나 제거될 수 있습니다. 

 

위 그림에서 보시면 Resistive 영역은 비드의 crossover 주파수 ( X=R )부터이며 대략 80MHz ~ 180MHz로 Capacitive 영역이 되기 전까지 입니다. Capacitive 영역의 시작은 Capacitive 리액턴스의 절대값이 R과 동일한 주파수입니다. 동일한 주파수부터는 상대적으로 고주파이며 비드는 캐패시터의 특성을 보입니다. 그리고 crossover 주파수 전에는 비드의 응답특성은 인덕터의 특성을 보입니다. 

 

실제 비드를 노이즈 대책 부품으로 사용하시려면 위에서 설명드린 것처럼 주파수 영역에 따라 응답 특성을 이해하셔야 합니다. 정말 중요한 부분이므로 꼭 유념하셔야 합니다. 

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이번 포스팅은 여기까지이며 다음 포스팅에서 더욱 중요한 부분을 추가 보충하겠습니다. 2편을 기대해주십시오.

 

감사합니다.