노이즈 개선 부품 - 비드(Bead) 3편

안녕하세요. D.U.T 입니다.

방문해주셔서 감사합니다.

 

먼저 포스팅한 노이즈 개선 부품 - 비드 1,2편에 이은 마지막 3편입니다. 앞에 내용이 기억나지 않으신 분들은 아래 링크에 1,2편을 참고 부탁드립니다. 

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https://designusefulthings.tistory.com/16

노이즈 개선 부품 - 비드(Bead) 1편

https://designusefulthings.tistory.com/18

노이즈 개선 부품 - 비드(Bead) 2편

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대망의 3편 마지막입니다. 제일 중요한 내용이므로 꼭 읽어주시길 바랍니다. 

 

3. DC 바이어스 전류 고려사항 ( DC Bias current considerations )

전편에서 계속 말씀드린 내용이지만 비드의 임피던스 특성을 이해하는 것은 정말 중요합니다. 그러나 더 중요하게 생각해야 될 부분이 있습니다. 바로 비드의 DC 바이어스 전류(DC Bias current)입니다.

 

비드의 데이터 시트를 많이 보신 분들은 아시겠지만 제조사들은 데이터 시트에 100MHz의 임피던스를 주로 표기합니다. 그리고 주파수 응답 특성 그래프는 오직 Zero DC 바이어스 전류에서 측정한 결과만 보여줍니다. 물론, 제조사마다 다르지만 전류 변화에 따라 주파수 응답 특성 그래프를 모두 보여주는 데이터 시트도 있습니다. 그러나 대부분은 zero DC 바이어스 전류에서 측정한 그래프만 보여줍니다. 

 

( 출처 : Murata - BLM21SP102SH1D 주파수 응답 특성 )

( 출처 : Laird - LI0805H121R-10 주파수 응답 특성 )

 

첫 번째, 예시 그래프는 무라타 비드의 주파수 응답 특성 그래프입니다. 그래프를 보시면 전류 값의 변화에 따라 응답 특성을 알려주지 않습니다. 두 번째, 예시 그래프를 보시면 Laird Performance의 비드입니다. 비드의 전류 변화에 따라 주파수 응답 특성 그래프가 변화되는 것을 볼 수 있습니다. 

 

계속해서 전류 변화에 따라 주파수 응답 특성이 중요하다고 말씀드리는 이유는 실제 비드는 power supply에 필터링 목적으로 사용되기 때문입니다. 실제 로드 전류는 0이 될 수 없기 때문에 전류가 0에서 증가하게 되는 경우 두 번째 그래프처럼 비드의 주파수 응답 특성이 달라집니다. 

 

DC 바이어스 전류가 증가하게 되면 코어 물질은 포화되기 시작합니다. 그리고 비드의 인덕턴스는 감소하게 됩니다. 결과적으로 인덕턴스 포화 정도는 비드의 코어에 사용되는 재료에 따라 다릅니다.

 

( 비드 인덕턴스의 DC 바이어스 전류에 따른 변화 )

위 그래프를 보시면 예시로 두 가지 정격 전류가 다른 비드가 있습니다. MPZ1608S101A는 정격 전류가 3A이며 또 다른 비드는 6A 정격 전류 스펙을 가지고 있습니다. 각 비드의 정격 전류가 50%, 절반만 비드에 흘러도 인덕턴스는 약 90%까지 감소하는 것을 볼 수 있습니다. 이렇게 인덕턴스가 감소하게 되면 주파수 전체적으로 임피던스가 감소하게 되어 노이즈를 필터링할 수 없고 모든 노이즈가 쉽게 통과된다고 생각하시면 됩니다. 그러므로 노이즈를 감소시키려면 비드가 허용하는 정격 전류의 약 20%만 사용하는 것이 효과적입니다.

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제가 정리하면서 빼먹은 내용도 있는데 LC Resonance Effect, Damping Methods 설명도 있으므로 시간이 되시면 읽어보시길 추천드립니다.

 

총정리를 하면 지금까지 페라이트 비드를 사용할 때 고려해야 할 주요 고려 사항들을 설명드렸습니다. 원문 내용과 제 생각을 덧붙여 정리한 내용이므로 틀린 부분이 있을 수 있습니다. 꼭 원문을 읽어보시고 내용을 정리하시면 도움이 되실 겁니다. 궁금한 점이 있으신 분들은 댓글 남겨주시면 답변드리겠습니다.

 

긴 글 읽어주셔서 감사합니다.