0 옴 저항을 사용하는 이유 | 그라운드 노이즈 줄이기

0 옴 저항을 사용하는 이유 | 그라운드 노이즈 줄이기

TI에서 제공된 인버터 설계 레퍼런스들을 보다 보면 0옴 저항이 나온다.

TI에서 제공하는 Inverter Reference의 그라운드 0옴 저항 연결 예시

처음엔 '0옴은 그냥 short 된거니까 무시하고 만들까'라고 생각할지도 모르지만 그러면 제작된 하드웨어의 성능이 기대보다 떨어지거나 아예 작동하지 않을 수 있다.

 

결론부터 말씀드리면 그라운드 노이즈가 타고 들어가는 것을 방지하기 위해 존재한다. 이를 좀 더 자세히 이해하기 위해서는 그라운드에 의한 노이즈에 대해 자세히 알면 좋다. 그라운드에 대한 디테일한 내용은 추후에 게시물로 작성할 예정이다.

 

전력전자용 하드웨어, 특히 인버터의 경우 보통 DC링크 전원과 Gate Drive 전원(신호 전원)이 각각 필요하므로 '입출력 전력을 위한 그라운드'와 '신호를 위한 그라운드' 두 가지의 그라운드가 존재한다.

인버터의 전원은 크게 DC링크 전원과 Gate Drive 전원 두 가지가 필요하다.(붉은 동그라미)

해당 하드웨어의 스위치를 동작하기 위해서는 두 그라운드의 전위가 같아야하기에 그라운드를 연결해주어야 하는데, 여기서 자칫 큰 전력의 전류 노이즈가 그라운드를 통해 신호선으로 영향을 줄 수 있다. 또한 두 그라운드 사이에 약간의 전위차라도 생겨버린다면 새로운 loop가 형성되어 무지막지한 노이즈가 발생될 수 있다.

 

이를 방지하기 위해서는 몇 가지 방법이 있는데 가장 단순한 방법은 바로 두 그라운드가 연결되는 곳을 하나로만 만드는 것이다. 각각의 그라운드들은 넓게 제작하고 두 그라운드 사이를 연결하는 곳은 짧게 한 곳에서 연결되면 대부분의 전류들은 각각의 그라운드를 통해 흐르기 때문에 두 그라운드 사이의 전류 이동을 최소화 할 수 있다. 이 때 0옴은 두 그라운드 사이를 얇게 연결해주는 역할을 함과 동시에 PCB 설계자가 여러 곳에서 그라운드를 연결하는 혼란을 주지 않도록 확실히 하는 역할도 한다.

 

다음은 PCB Layout 예시이다.

VDC-와 Gate Drive GND가 0옴으로 연결되어 있다.(노란 동그라미)

그림과 같이 두 그라운드가 0옴 저항 하나로 연결되도록 설계됐음을 볼 수 있다.

 

또한 0옴 저항 자체에 존재하는 기생 인덕턴스 성분을 이용하여 혹시 모를 노이즈들을 걸러주는 역할도 하기 때문에 단순히 회로를 얇게 그리는 것보다 더 효과적이라고 한다. 그렇다고 인덕터로 연결하는 것은 회로의 부피가 커지기도 하고 분석이 힘든 변수들로 인해 불안정해질 수 있으므로 신중해야한다. (물론 인덕터로 연결하는 방법도 찾아보면 존재한다.)

 

즉 이처럼 회로 내에 그라운드가 여러 개가 존재하며 두 그라운드의 전위를 일치시켜야 하는 상황이 온다면, 0옴 저항을 통해 두 그라운드를 아주 얇게 연결함으로써 노이즈를 최소화할 수 있다.