오디오 전원용 SMPS의 개발과 노이즈 감쇠에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 오디오 기기용 스위칭 전원의 개발과 오디오 성능에 영향을 주는 노이즈 성분을 찾아 분석하였다. SMPS 노이즈 종류와 발생원, 전달경로 등을 파악하여 성능 문제를 발생시키는 원인과 노이즈의 특성을 확인하여 실제 오디오 기기에 적용 가능한 기법들 즉, 각종 전기 소자, Grounding, Shielding, Filtering 등의 방법으로 오디오 성능에 영향을 주는 노이즈 감쇠 기법을 연구하였다. 전기소자인 AC필터, snubber 회로, C업서버등의 방법을 적용하여 노이즈 감쇠가 오디오 성능에 얼마나 개선된 성능을 나타내는가를 실험을 통해 고찰 하였다. 2단 구성의 커먼모드 필터는 기본적으로 Conducted Emission 을 5dB 가량 감쇠시켰으며, Snubber회로를 적용하여 2 차측 스파이크 노이즈를 저감시켜 Hum 노이즈를 개선, 결국 AMP S/N 특성을 개선할 수 있었다. C업서버로는 스위칭 트랜지스터의 노이즈를 감쇠시켜 FM 튜너의 실용감도를 4~5dB 개선하는 결과를 얻을 수 있었다. 방사노이즈는 SMPS 보드 shielding방법과 트랜스 shielding 으로 대책하여 개선된 AM 성능과 Radiated Emission 성능을 확보하였다. 전원 노이즈의 개선만으로 AUDIO Performance의 중요한 항목 개선에 많은 효과가 있었다. 이를 통해 주파수 특성별 개선대책을 확인하였고 전원의 1차측 혹은 2차측에 대책해야 하는지 아니면 전원회로 외부에 대책해야 하는가에 대한 대책 방향을 제시하였다. 결국 오디오 기기의 여러 성능에 영향을 미치는 노이즈의 요소별 대안으로 종합적 개선이 가능하였다. 스위칭 전원의 노이즈는 워낙 그 세력이 강하여 원천적으로 이를 제거하기는 불가능하나 가청 주파수 범위 그리고 EMI 주파수 범위에서 선별적 감쇠 기술을 연구하여 오디오 기기의 우수한 성능을 확보할 수 있었다.