콘덴서를 사용한 노이즈 대책이란?

앞서 콘덴서의 주파수 특성이란? 편에서, 콘덴서의 주파수 특성에 대해 설명했습니다. 이번에는 콘덴서를 사용한 노이즈 대책의 개요와 이미지에 대해 설명하겠습니다.

콘덴서를 사용한 노이즈 대책이란?

노이즈에는 다양한 종류가 있으며, 그 성질도 가지각색입니다. 따라서, 노이즈 대책, 즉 노이즈를 줄이는 방법도 여러가지가 있습니다. 여기에서는, 기본적으로 스위칭 전원에 관련된 노이즈에 대해 다루고 있으므로, DC 전압에서 발생되는 비교적 전압 레벨이 낮고, 주파수가 높은 노이즈를 가정하여 설명하겠습니다. 또한, 노이즈 대책 부품도 콘덴서 이외에 제너 다이오드 및 노이즈 / 서지 / ESD 서프레서 등이 있습니다. 노이즈의 성질에 따라 다양한 노이즈 대책 부품이 있지만, DC-DC 컨버터를 상정한 경우에는, 대부분 그 회로 및 전압 레벨 등을 고려하여 LCR을 사용하는 대책 방법을 선택합니다.

콘덴서를 사용한 노이즈 대책의 이미지

하기는 콘덴서를 추가하여 DC-DC 컨버터의 출력전압 노이즈를 저감한 예입니다.

왼쪽 파형은 출력의 LC 필터의 콘덴서가 22µF인 경우로, 약 200MHz의 주파수에서 180mVp-p 정도의 노이즈 (링잉, 반사)가 존재합니다. 이 노이즈를 저감하기 위해, 2200pF의 콘덴서를 추가한 결과가 오른쪽 파형입니다. 2200pF의 콘덴서를 추가함에 따라 노이즈는 100mV 정도로 감쇄되었습니다.

여기에서 주의해야 할 점은, 어째서 「2200pF」을 추가했는지 입니다. 하기는 추가한 콘덴서의 임피던스 주파수 특성입니다.

160MHz 주변이 가장 임피던스가 낮으므로, 이 임피던스 특성을 이용하여 약 2MHz의 노이즈 진폭을 감쇄시킨다는 것이 바로, 2200pF의 콘덴서를 선택한 이유입니다.

이는 콘덴서의 추가를 통해 타겟 노이즈의 주파수 임피던스를 낮춤으로써 노이즈 진폭을 저감시킨다는 접근 방법입니다.

이와 같이 노이즈 저감을 위해 콘덴서를 추가하는 경우에는, 노이즈 (링잉, 반사)의 주파수를 파악하여, 이에 대응하는 임피던스의 주파수 특성을 지닌 콘덴서를 선택할 필요가 있습니다.

다음 편에서는 효과적인 디커플링 콘덴서의 사용법에 대해 소개하겠습니다.