EMI 인증시험에서 특정 대역만 콕 집어서 규격을 살짝 넘기는 경우, 원인을 파고들어 보면 회로 설계보다 필터 콘덴서 하나인 경우가 의외로 많습니다. 8편까지 신호와 시간을 다루는 콘덴서를 봤다면, 이번 9편은 전자파 적합성(EMC) 시험과 직결되는 EMI 필터 콘덴서입니다. DC 전원단과 AC 라인에서 각각 어떤 콘덴서를 쓰는지, X캐패시터와 Y캐패시터는 뭐가 다른지까지 실무 기준으로 정리해보겠습니다. EMI 필터 콘덴서란 [EMI 필터 콘덴서 사용 예] EMI 필터 콘덴서는 전자파 장해(Electromagnetic Interference, EMI)를 일으키는 고주파 성분을 걸러내는 저역통과필터(Low-pass Filter)를 구성하는 콘덴서입니다. 콘덴서 단독으로 쓰이기도 하지만, 실무에서는 대부분 인덕터나 페라이트 비드와 함께 LC 저역통과필터를 구성해서 효과를 극대화합니다. 특히 콘덴서-인덕터-콘덴서 순서로 배치해서 그리스 문자 π(파이) 모양을 닮았다고 해서 이름 붙은 파이 필터(Pi Filter)는 EMI 대책 회로에서 가장 자주 보는 구성입니다. 저는 검사 장비 전원 입력단에 이 파이 필터를 넣을 때, 콘덴서 하나만 넣었을 때보다 감쇠량이 훨씬 커지는 걸 여러 번 확인했습니다. 핵심 요약 EMI 필터 콘덴서는 고주파 노이즈를 걸러내는 저역통과필터의 핵심 부품이며, 인덕터와 조합한 파이 필터 구조로 자주 쓰입니다. EMI 필터가 필요한 이유 디지털 회로와 스위칭 전원은 태생적으로 고주파 노이즈를 만들어냅니다. 이 노이즈가 전원 라인이나 케이블을 타고 밖으로 새어나가면 다른 전자기기의 오동작을 유발할 수 있고, 각국의 EMC(전자파 적합성) 규격을 만족하지 못해 제품 인증 자체를 받지 못합니다. 저는 예전에 검사 장비 신규 인증을 앞두고 EMI 사전 시험을 받았는데, 특정 주파수 대역에서만 규격을 살짝 초과하는 결과가 나온 적이 있습니다. 원인을 추적해보니 전원 입력단에 E...

화면에 가로줄이 찍 그어지는데, 오실로스코프로 보면 딱히 원인이 안 보이는 노이즈가 있습니다. 저도 고해상도 영상보드를 붙잡고 이틀을 헤맨 적이 있는데, 결국 범인은 카메라 케이블을 타고 들어온 공통모드 노이즈 였습니다. 시뮬레이션에서는 멀쩡했던 보드가 현장 랙에 들어가는 순간 튀는 이유, 그리고 그걸 Y캡 하나로 정리한 과정을 그대로 풀어보겠습니다. 카메라 케이블에서 들어온 공통모드 노이즈 이 프로젝트는 비전 검사 설비에 들어가는 고해상도 카메라 인터페이스 보드였습니다. 카메라와 보드 사이를 2m 넘는 실드 케이블로 연결했는데, 설비 전원을 켜자마자 영상에 규칙적인 줄무늬가 생겼습니다. 처음엔 저도 신호선 임피던스 문제인 줄 알았습니다. 여기서 임피던스란 교류 신호가 흐를 때 케이블이나 회로가 만드는 저항 성분이라고 보시면 됩니다. 그런데 아무리 패턴을 다시 그리고 종단저항을 손봐도 소용이 없더라고요. 결국 원인은 신호선이 아니라, 케이블 실드를 타고 접지 사이를 오가는 공통모드 노이즈 였습니다. 공통모드 노이즈는 신호선 두 가닥이 똑같은 방향으로 흔들리면서 접지와의 전위차로 흘러드는 노이즈라서, 差동 신호만 잡는 방식으로는 절대 안 잡힙니다. 요약 — 케이블이 길고 실드가 얽혀 있는 구조에서는 신호 자체보다 접지 전위차, 즉 공통모드 성분을 먼저 의심해봐야 합니다. 저는 이걸 이틀 날려보고 나서야 알았습니다. 스위칭 파워가 얹어놓은 노이즈 두 번째 용의자는 보드에 들어간 스위칭 방식 DC-DC 컨버터였습니다. 스위칭 레귤레이터는 트랜지스터를 수백 kHz로 켜고 끄면서 전압을 만드는데, 이 스위칭 순간마다 고주파 리플이 접지 라인에 실립니다. 타사 협력업체에서 만든 전원 모듈을 그대로 가져다 썼던 게 화근이었습니다. 그쪽 담당자는 "규격서 안에서 문제없다"고 했지만, 실제로 우리 보드 접지 구조에 물리니 전혀 다른 결과가 나왔습니다. 이론상 스펙과 실제 시스템에 물렸을 때의 동작이 이렇게...