전도성 노이즈 보호 설계는 다음과 같이 합니다

전도 노이즈

전도 노이즈는 외부로 연결되는 통신 포트, 전원 포트 등 모든 도전성 포트를 통해 직접 결합으로 들어오는 노이즈를 말합니다.

모든 외부와 연결되는 도전성 포트에는 인입될 수 있는 고전압/고전류의 ESD/서지 노이즈를 완전 차단할 수 있는 보호 회로를 설계하여 내부 회로로 절대 인입되지 않도록 설계해야 합니다.

Best practice에 의한 최대 오버슈트 규칙을 만들면서 전원 회로와 외부 연결 회로는 부하 노이즈와 동일선상에 두어, 반드시 최대 오버슈트 % 이하로 클리핑될 수 있도록 해야 하며 10% 이하의 클리핑이라면 더 좋습니다.

예를 들어, 3.3V 정격 입력 포트라면 3.3V로 전압을 클리핑하면 좋겠지만, 정확하게 3.3V로 클리핑하는 소자를 찾기도 힘들고, 이런 딱 맞는 클리핑은 실제 회로 내 발생되는 신호의 유효 성분도 클리핑하게 되어 큰 전력 손실로 이어질 수 있습니다. 이런 이유로 과전압/과전류 보호 회로에서는 10% ~ 30%의 클리핑을 현업에서는 선호합니다.

과전압/과전류 보호용 소자

이런 안전 목적의 보호용으로 사용되는 소자들에는 비절연형(Non-Isolation)과 절연형(Isolation) 타입이 있습니다.

비절연형 보호 소자들은 노멀 모드 노이즈에만 대응이 가능한 반면, 절연형은 시스템 전위와 외부 전위를 완전 분리함으로써 노멀 모드/코몬 모드 노이즈에 모두 대응이 가능하여 산업 현장에서 사용되는 IO에서 보호 목적으로 많이 사용됩니다.

비절연형 보호 소자에는 퓨즈, TVS 다이오드, 바리스터 등이 있으며, 코몬 모드 노이즈를 방어하기 위해서는 코몬 모드 코일이나 Y 커패시터를 함께 사용하여 보호 가능합니다.

절연형 보호 소자에는 옵토 커플러나 릴레이, 트랜스 등이 있으며 노멀 모드 노이즈와 차동 모드 노이즈 모두 차단 가능하여 확실한 안전보호 대책이지만, 비교적 낮은 동작 속도로 디지털 통신 포트에는 잘 사용되지 않습니다.