EMC 제품설계

Part 1 법령과 표준 Legislation and Standard
1장 개요 3
1.1 전자파 적합성(EMC)이란? 3
1.1.1 항공기 내 휴대용 전자기기 5
1.1.2 의료기기에 대한 전자파 장해 9
1.1.3 자동 온도조절기 12
1.1.4 “꽥꽥 오리” 장난감(quacking duck) 13
1.2 시스템 상호간 EMC와 시스템 내부 EMC 14
1.2.1 시스템 내부 EMC 14
1.2.2 시스템 상호간 EMC 15
1.2.3 시스템 내부 접근방식과 시스템 상호간 접근방식의 충돌 16
1.3 EMC 대상범위 16
1.3.1 제어 시스템의 오작동 16
1.3.2 데이터와 프로그램 처리의 내성 18
1.3.3 전파 수신에 대한 전자파 장해 19
1.3.4 교류 주전원의 방해 26
1.3.5 전력선 통신 27
1.3.6 기타 EMC 문제 34
1.3.7 적합성 격차(compatibility gap) 36
1.4 전자기장 및 인체 건강 37
1.4.1 ICNIRP 기본 제한 38
1.4.2 비열효과(athermal effect) 40
1.4.3 EMF 지침 41

2장 EMC와 무선 지침 43
2.1 역사 43
2.1.1 새로운 접근 지침 43
2.1.2 법령 제정의 배경 45
2.1.3 제1판 EMC 지침 45
2.1.4 제2판 EMC 지침 47
2.1.5 R&TTE 지침 48
2.1.6 새로운 입법 체계(New Legislative Framework) 49
2.2 제3판 EMC 지침 50
2.2.1 변경사항 51
2.2.2 적용대상 범위, 요건 및 예외 사항 52
2.2.3 CE 마크와 문서 작업 58
2.2.4 제조 품질 평가 63
2.2.5 고정설비(fixed installations) 65
2.2.6 시스템 71
2.2.7 이행, 집행 및 제재 72
2.3 무선장비 지침 75
2.3.1 적용대상 범위 75
2.3.2 요건 76
2.4 적합성 인증절차 79
2.4.1 자체 인증과 내부 생산관리 79
2.4.2 인증기관 83
2.4.3 RED 특수 요건 85
2.4.4 시험 85
2.4.5 표준의 사용 86
2.5 제품 제조업체의 적합성 획득을 위한 조치 90
A. 자체인증 (self-certification) 91
B. 인증기관의 참여 (Involvement of a Notified Body) 92

3장 국제 EMC 인증 요건 93
3.1 개요 93
3.2 미국: FCC 규정 94
3.2.1 승인 방법 95
3.2.2 시험 요건 96
3.3 캐나다 96
3.4 중국 97
3.4.1 CCC 97
3.5 호주와 뉴질랜드 99
3.5.1 절차 100
3.5.2 표준 101
3.6 러시아와 유라시아경제연합(EAEU) 101
3.6.1 기술 규정 102
3.6.2 표준 102
3.7 일본 102
3.7.1 가전제품 102
3.7.2 ITE 103
3.8 대만(Taiwan) 104
3.9 대한민국 104

4장 상용 표준(Commercial Standards) 105
4.1 표준화 기구 105
4.1.1 국제전기기술위원회 105
4.1.2 CENELEC과 ETSI 115
4.2 일반표준(generic standard)-방출(emission) 120
4.2.1 EN 61000-6-3: 2007 + A1: 2011 120
4.2.2 EN 61000-6-4: 2007 + A1: 2011 121
4.3 주요 제품 표준-방출 122
4.3.1 EN 55011: 2009 + A1: 2010 122
4.3.2 EN 55014-1: 2006 + A1: 2009 + A2: 2011 124
4.3.3 EN 55022: 2010 125
4.3.4 EN 55032: 2015 126
4.4 일반표준-내성 128
4.4.1 EN 61000-6-1: 2007 128
4.4.2 EN 61000-6-2: 2005 129
4.5 기본 표준: EN 61000-3-X 및 -4-X 130
4.5.1 EN 61000-3-X 131
4.5.2 EN 61000-4-X 133
4.6 제품 표준 136
4.6.1 전기통신 네트워크 장비 138
4.6.2 무선 장비 139
4.6.3 의료 전기 장비 140
4.6.4 해상 항법 장비 141
4.6.5 기타 제품 표준 142
4.7 측정 표준 145
4.8 RF 방출 허용기준 146
4.8.1 1 GHz 이상에서의 허용기준 147

5장 기타 표준과 법령 149
5.1 자동차 149
5.1.1 국제연합 유럽경제위원회 규정 10(UNECE Reg10) 및 자동차 EMC 지침 149
5.1.3 차량 제조업체 154
5.1.4 전문가 요구사항 156
5.2 군사(military) 157
5.2.1 DEF STAN 59-411 158
5.2.2 MIL STD 461 160
5.2.3 군용 장비 CE 표시 162
5.2.4 상용 기성제품(commercial off the shelf) 162
5.3 항공 우주 164
5.3.1 DO-160/ED-14 164
5.4 철도 166
5.4.1 철도 그룹 표준 167
5.4.2 런던 지하철 표준 168
5.4.3 EN 50121 169

6장 전자파적합성과 기능안전 173
6.1 기능안전을 위한 설계 174
6.1.1 IEC 61508 174
6.1.2 기법과 조치 175
6.1.3 기타 표준 176
6.2 안전에 대한 장해의 영향 176
6.2.1 EMC 시험의 적절성 177
6.3 EMI 하에서 안전 보장 기술 179
6.3.1 하드웨어 설계 179
6.3.2 소프트웨어 설계 182
6.3.3 설치 및 유지관리 182

Part 2 시험 Testing
7장 RF 방출 측정 189
7.1 방출 측정 계측기기 190
7.1.1 측정 수신기 190
7.1.2 스펙트럼 분석기 192
7.1.3 수신기 규격 196
7.2 변환기(transducer) 203
7.2.1 방사성 전자기장용 안테나 203
7.2.2 케이블 측정용 LISN과 프로브 210
7.2.3 근거리장 프로브 220
7.2.4 방출 시험용 GTEM 223
7.3 시험장 및 시설 225
7.3.1 방사성 방출 225
7.3.2 전도성 방출 234
7.4 시험 방법 235
7.4.1 시험 설정 235
7.4.2 시험 절차 238
7.4.3 1 GHz 이상 대역의 시험 241
7.4.4 군용 방출 시험 242
7.4.5 자동차 방출 시험 244
7.4.6 집적회로 방출 시험 245
7.5 측정 불확도(measurement uncertainty) 247
7.5.1 측정 불확도 적용 24

8장 내성 시험 259
8.1 RF 내성 259
8.1.1 장비 259
8.1.2 시설 270
8.1.3 시험방법 274
8.1.4 전도성 RF 내성 279
8.1.5 RF 내성에 대한 측정 불확도 284
8.2 정전기 방전과 과도현상 내성 285
8.2.1 정전기 방전 286
8.2.2 전기적 빠른 과도현상(EFT) 버스트 290
8.2.3 서지 292
8.2.4 기타 과도현상 내성 시험 295
8.2.5 변동 원인 297
8.2.6 과도현상 시험의 측정 불확도 299
8.3 군용 내성 시험 300
8.3.1 연속 RF 내성 300
8.3.2 과도현상 내성 302
8.4 IC 내성 시험 303
8.4.1 RF 시험 방법 303

9장 저주파 현상 시험 309
9.1 주전원 고조파 및 플리커 방출 309
9.1.1 장비 310
9.1.2 시험조건 313
9.1.3 장비 분류 및 허용기준 314
9.1.4 플리커 317
9.2 자기장 및 전력 품질 내성 322
9.2.1 자기장 323
9.2.2 전압 강하 및 중단 326

10장 시험 계획 329
10.1 시험계획의 필요성 329
10.1.1 인가 요건 329
10.1.2 표준 요건 330
10.1.3 고객의 요구사항 331
10.2 시험계획서 내용 332
10.2.1 시험대상기기(EUT) 설명 332
10.2.2 시험 목적 설명 334
10.2.3 수행할 시험 335
10.2.4 EUT 실행 소프트웨어와 관련 장비 또는 시뮬레이터 336
10.2.5 시험 설비 요구사항 339
10.2.6 시험 설정의 세부사항 340
10.2.7 시험 결과 평가방법 342
10.3 내성 성능 기준 344
10.3.1 일반 기준(generic criteria) 344
10.3.2 일반 기준의 해석 345

Part 3 설계 Design
11장 전자파 잡음의 결합 메커니즘 349
11.1 전자파 잡음의 발생원과 피해기기 349
11.1.1 공통 임피던스 결합 351
11.1.2 분포 근거리장 결합(distributed near field coupling) 356
11.1.3 교류 주전원선 결합(mains coupling) 358
11.1.4 방사성 결합 359
11.1.5 결합 모드 363
11.2 잡음 방출 367
11.2.1 방사성 방출 367
11.2.2 전도성 방출 373
11.3 내성(immunity) 377
11.3.1 방사 전자기장 377
11.3.2 과도현상 383
11.3.3 정전기 방전 388
11.3.4 저주파 자기장 392
11.3.5 교류 주전원선의 공급전압 관련 현상 393
11.4 교류 주전원선의 고조파 395
11.4.1 교류전원 공급 기관의 문제 395
11.4.2 비선형 부하 396

12장 레이아웃과 접지 401
12.1 장비의 레이아웃과 접지 403
12.1.1 시스템 분할 403
12.1.2 접지접속(grounding) 405
12.1.3 접지 시스템 409
12.2 PCB 레이아웃 414
12.2.1 접지면이 없는 경우의 접지 레이아웃 415
12.2.2 접지면 사용방식-저가 PCB의 경우 418
12.2.3 접지면-다층 기판 427
12.2.4 I/O 접지와 회로 접지의 구성 436
12.2.5 PCB 설계 규칙 441

13장 디지털 회로와 아날로그 회로 설계 445
13.1 방출 억제(제어) 설계 445
13.1.1 푸리에 스펙트럼 446
13.1.2 방사 결합 449
13.1.3 디지털 회로의 방출 454
13.1.4 디지털 회로 디커플링 463
13.1.5 아날로그 회로: 방출 471
13.2 전원 스위칭 변환기 473
13.2.1 스위치방식 오프라인 교류전원공급 473
13.2.2 DC-DC 변환기 485
13.2.3 기타 전원 스위칭 회로 487
13.3 내성 확보를 위한 설계 488
13.3.1 디지털 회로: 장해 경로 489
13.3.2 논리 잡음내성 498
13.3.3 신호 무결성과 접지변동 502
13.3.4 마이크로프로세서 감시기능 504
13.3.5 방어적 프로그래밍 509
13.3.6 과도현상 내성 및 RF 내성 - 아날로그 회로 515

14장 인터페이스와 필터링 523
14.1 케이블과 커넥터 523
14.1.1 전파 모드 524
14.1.2 케이블 귀환 전류 525
14.1.3 누화 526
14.1.4 저주파 영역에서의 케이블 차폐 529
14.1.5 RF에서 케이블 차폐 532
14.1.6 케이블 차폐도체의 종류와 성능 535
14.1.7 차폐 케이블의 접속 539
14.1.8 차폐되지 않은 케이블 543
14.1.9 구조화된 케이블: UTP 대 STP 548
14.2 필터링과 잡음 억제 549
14.2.1 필터 구조 550
14.2.2 부품 556
14.2.3 교류 주전원 필터 564
14.2.4 I/O 필터링 573
14.2.5 과도신호 억제 577
14.2.6 접점 억제 582

15장 차폐(shielding) 585
15.1 차폐 이론 585
15.1.1 무한히 큰 장벽의 차폐 이론 586
15.1.2 저주파 자기장 589
15.1.3 개구부의 효과 591
15.1.4 접지 기준의 역할을 하는 차폐도체 596
15.1.5 영상면 597
15.2 차폐의 실시 599
15.2.1 차폐 하드웨어 599
15.2.2 전도성 코팅 604
15.2.3 창과 통풍 슬롯 606
15.2.4 PCB 위의 차폐도체 610
15.2.5 인클로저 차폐효과의 표준화 612

16장 시스템 EMC 613
16.1 시스템 EMC와 제품 EMC의 비교 613
16.1.1 인증 요건 614
16.1.2 기능상 요건 614
16.2 대지접지와 접합 615
16.2.1 대지접지의 목적 615
16.2.2 다목적 대지접지 설치방법 617
16.2.3 대지접지 도체 620
16.2.4 접합 방법 621
16.3 캐비닛, 큐비클, 챔버 624
16.3.1 대지접지 기준의 전달 임피던스 624
16.3.2 인클로저 내부의 레이아웃과 배치 625
16.3.3 전도성 하드웨어 629
16.3.4 차폐 인클로저의 설치와 유지보수 631
16.4 케이블링 632
16.4.1 케이블 분류, 분리, 배선 632
16.4.2 병렬대지접지 도체(PEC) 방법 635
16.5 스위칭 컨버터의 설치 637
16.5.1 방출 경로 638
16.5.2 출력 필터링 639
16.5.3 출력 케이블 642
16.5.4 예방조치 필요성 파악 643
16.6 낙뢰 방지 644
16.6.1 낙뢰현상이 전자장치에 미치는 영향 644
16.6.2 낙뢰보호 시스템(LPS) 설계 개요 647

17장 EMC 관리 651
17.1 EMC 프로세스 관리 651
17.1.1 EMC의 의미 652
17.1.2 EMC 조정자 653
17.2 설계 과정 654
17.2.1 제품 규격 654
17.2.2 설계 규칙 655
17.2.3 설계검토 656
7.2.4 EMC 중요 측면 식별 656
17.3 시험 관리 657
17.3.1 시험 실시 시기 657
17.3.2 시험은 회사 내부와 외부 중 어디에서? 660
17.3.3 보고서의 다양한 유형 663
17.4 생산 단계와 그 이후 단계의 규정준수 664
17.4.1 품질보증 정도 665
17.4.2 생산 QA 시험 665
17.4.3 엔지니어링 변경 제어 667
17.5 지침의 관리 계획 및 문서화 668
17.5.1 관리계획의 목적 668
17.5.2 EMC 평가 669
17.5.3 내용 670

부록 A 설계 점검항목(design checklist) 673
부록 B EMC용 CAD 677
부록 C EMC 사례 연구 683
부록 D 유용한 테이블 및 공식 695
부록 E EU 및 EEA 국가 715
주요 용어, 법령, 조직 717
IEC 표준 구조 및 구분 727
약어 용어집 729
참고문헌 733
찾아보기 749