THine Value 반도체메이커의 EMC대책, 라즈베리파이용 카메라 연장키트 제품화로 알게 된 V-by-One HS실력
2022.04.01
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전자기기의 개발 및 설계관련 엔지니어라면, EMC규격에 맞추는 작업은 익숙해져 있을 것이다. 개발한 전자기기의 EMI/EMS특성을 측정하고, 문제가 있을시 커몬모드 쵸크 코일이나 EMI필터등으로 대책을 강구하여 EMC규격에 맞는 규제치를 클리어 시킨다. 이러한 일련의 작업이 몸에 배어 있을것이다.
당사(자인일렉트로닉스)는 팹리스 반도(IC) 메이커이다. IC는 EMC규격의 대상외다. IC평가에 맞는 보드를 자체적으로 개발하여 유저에게 제공하고 있으나, EMC규격에는 「평가용 이나 교육용 전자기기는 제외한다」라는 내용이 기재되어 있고, 이것들도 대상외 이다. 다시말해 어떤 인증도 취득할 필요가 없다. 당사는 고속신호 전송용 IC가 특징이다. 담당하는 엔지니어들은 노이즈의 발생을 억제시키고, 내성을 강화한 제품 개발/설계에 필요한 EMC대책 및 EMC측정기술에 관한 풍부한 지식이 몸에 배어있다 「EMC전문가」라고 해도 과언이 아니다. 하지만, IC단품에서 통용된 당사의 EMC관련 기술이었기에IC제품을 적용한 모듈제품으로 일반 유저에 폭넓게 사용되는 유저쪽 사용방법도 의식을 할 필요가 있었다.
당사(자인일렉트로닉스)는 팹리스 반도(IC) 메이커이다. IC는 EMC규격의 대상외다. IC평가에 맞는 보드를 자체적으로 개발하여 유저에게 제공하고 있으나, EMC규격에는 「평가용 이나 교육용 전자기기는 제외한다」라는 내용이 기재되어 있고, 이것들도 대상외 이다. 다시말해 어떤 인증도 취득할 필요가 없다. 당사는 고속신호 전송용 IC가 특징이다. 담당하는 엔지니어들은 노이즈의 발생을 억제시키고, 내성을 강화한 제품 개발/설계에 필요한 EMC대책 및 EMC측정기술에 관한 풍부한 지식이 몸에 배어있다 「EMC전문가」라고 해도 과언이 아니다. 하지만, IC단품에서 통용된 당사의 EMC관련 기술이었기에IC제품을 적용한 모듈제품으로 일반 유저에 폭넓게 사용되는 유저쪽 사용방법도 의식을 할 필요가 있었다.
새로운 대처에 도전
당사는 2020년에 당사 IC를 탑재한 모듈제품의 개발에 착수했다. 목적은 당사가 가지고 있는 IC를 보다 많은 사람이 사용하여 유저층을 넓히기 위함이다.
처음 개발하게 된것은, 장거리 전송키트「Cable Extension Kit for Raspberry Pi Camera」 이다.（그림1） 싱글보드 컴퓨터「Raspberry Pi（라즈베이파이）」와 카메라모듈을 접속한 케이블 길이를 대폭적으로 늘리는 용도에 알맞은 제품이다. 이 키트에는 당사의 V-by-One® HS(*1)기술이 적용된 트랜스미터/리시버IC를 탑재하였다.
개발은 순조롭게 진행되었다. 「EMC규격의 적합성 필요여부」라는 조사도 병행하였다. 장거리전송 키트는 일본뿐만 아니라 유럽이나 미국등에서 제품화 하는것을 검토하고 있었다. 일반적으로, 전자기기를 유럽에 시장에 투입하려면, EMC나 RoHS등을 클리어 한후 CE마킹이 필요하게 된다. 미국시장이라면 EMC관련 FCC규격에 준거하지 않으면 안된다.
개발초기에는 사내에「장거리전송 키트는 라즈베리파이와의 조합으로 동작시키는것 이므로 키트단품에서의 EMC규격 적합성 검증은 불필요」라는 인식이었다. 하지만, 그 인식자체가 올바른지에 대한 검증이 필요했기에 조사에 착수를 한것이다. 거기서, 도쿄도립 산업기술연구센터（도산기연）MTEP(*2)의 힘을 빌리기로 했다. 해외 법규제에 능통한 MTEP의 전문 상담원과의 면담을 통해「개인 유저가 EC사이트에서 구입하여 그대로 사용하는 모듈제품은 EMC규격의 적합성이 필요」하다는 인식을 새롭게 하게 되었다.
처음 개발하게 된것은, 장거리 전송키트「Cable Extension Kit for Raspberry Pi Camera」 이다.（그림1） 싱글보드 컴퓨터「Raspberry Pi（라즈베이파이）」와 카메라모듈을 접속한 케이블 길이를 대폭적으로 늘리는 용도에 알맞은 제품이다. 이 키트에는 당사의 V-by-One® HS(*1)기술이 적용된 트랜스미터/리시버IC를 탑재하였다.
그림1 장거리 전송키트
개발은 순조롭게 진행되었다. 「EMC규격의 적합성 필요여부」라는 조사도 병행하였다. 장거리전송 키트는 일본뿐만 아니라 유럽이나 미국등에서 제품화 하는것을 검토하고 있었다. 일반적으로, 전자기기를 유럽에 시장에 투입하려면, EMC나 RoHS등을 클리어 한후 CE마킹이 필요하게 된다. 미국시장이라면 EMC관련 FCC규격에 준거하지 않으면 안된다.
개발초기에는 사내에「장거리전송 키트는 라즈베리파이와의 조합으로 동작시키는것 이므로 키트단품에서의 EMC규격 적합성 검증은 불필요」라는 인식이었다. 하지만, 그 인식자체가 올바른지에 대한 검증이 필요했기에 조사에 착수를 한것이다. 거기서, 도쿄도립 산업기술연구센터（도산기연）MTEP(*2)의 힘을 빌리기로 했다. 해외 법규제에 능통한 MTEP의 전문 상담원과의 면담을 통해「개인 유저가 EC사이트에서 구입하여 그대로 사용하는 모듈제품은 EMC규격의 적합성이 필요」하다는 인식을 새롭게 하게 되었다.
환경노이즈에 묻혀버리다
이 결과를 받고, EMC규격에 적합하도록 팀을 구성하게 되었다. 멤버는 총4명. 모두 EMC에 대해 경험이 있는 엔지니어였다.
그 팀이 처음에 착수한것은, 목표설정이었다. MTEP의 전문 상담원과의 면담을 몇차례 반복하면서「CE마킹과 FCC규격준거」라는 목표를 설정하게 되었다. 결국 목표달성을 위한 테이프만 끊을수 있으면, 장거리전송 키트에 CE와 FCC로그를 각인할수가 있다.
다음으로 CE마킹과 FCC규격준거에 필요한 요건을 조사했다. 착수한것은 2020년 8월초경. 약 2달에 걸쳐 필요한 시험종류와 규격만족을 위한 조건을 도출하였다. 비슷한 타이밍에 장거리전송 키트의 최종버젼의 시제품을 완성하였다. 이것으로 비로서 EMC시험을 실시할 준비가 되었다.
우선 사전검증으로, MTEP전문 상담원이 소개해 준 도산기연내의 전파암실을 빌려서 10월26일에 실시를 하였다. 결론부터 이야기하면 결과는 비참했다. 가장 중요한 장거리전송 키트의 방사노이즈를 측정할수 없었기 때문이다. 장거리전송 키트는, AC어답터나 케이블, 디스플레이등과 같은 주변장치/부품을 접속하여 사용한다. EMC시험도 이 구성으로 실시한다. 아마도 준비한 주변장치/부품에서 높은레벨의 방사노이즈가 발생해서 장거리전송 키트의 노이즈가 묻혔던것 같다. 여기서 처음으로 EMC시험에서 주변장치/부품 노이즈의 특성이 매우 중요하다는 것을 알게 되었다. 그후에 도산기연 직원의 어드바이스를 받으면서, 주변장치/부품을 신중하게 선정하게 되었다.
이 선정작업과 동시에 진행했던것이 민간의 EMC시험 테스트 사이트(전파암실)예약 이다. 동경근교의 테스트 사이트를 찾아 적절한 장소를 예약하고 싶었지만, 좀처럼 예약이 안되었다. 코로나 바이러스의 감염확대 영향으로 이용할수 있는 테스트 사이트 수가 줄어들면서 가동하고 있는 테스트 사이트의 예약이 이미 꽉 차있기 때문이었다. 결국, 예약된것은 약 3주후인 11월 20일 이었다.
그 팀이 처음에 착수한것은, 목표설정이었다. MTEP의 전문 상담원과의 면담을 몇차례 반복하면서「CE마킹과 FCC규격준거」라는 목표를 설정하게 되었다. 결국 목표달성을 위한 테이프만 끊을수 있으면, 장거리전송 키트에 CE와 FCC로그를 각인할수가 있다.
다음으로 CE마킹과 FCC규격준거에 필요한 요건을 조사했다. 착수한것은 2020년 8월초경. 약 2달에 걸쳐 필요한 시험종류와 규격만족을 위한 조건을 도출하였다. 비슷한 타이밍에 장거리전송 키트의 최종버젼의 시제품을 완성하였다. 이것으로 비로서 EMC시험을 실시할 준비가 되었다.
우선 사전검증으로, MTEP전문 상담원이 소개해 준 도산기연내의 전파암실을 빌려서 10월26일에 실시를 하였다. 결론부터 이야기하면 결과는 비참했다. 가장 중요한 장거리전송 키트의 방사노이즈를 측정할수 없었기 때문이다. 장거리전송 키트는, AC어답터나 케이블, 디스플레이등과 같은 주변장치/부품을 접속하여 사용한다. EMC시험도 이 구성으로 실시한다. 아마도 준비한 주변장치/부품에서 높은레벨의 방사노이즈가 발생해서 장거리전송 키트의 노이즈가 묻혔던것 같다. 여기서 처음으로 EMC시험에서 주변장치/부품 노이즈의 특성이 매우 중요하다는 것을 알게 되었다. 그후에 도산기연 직원의 어드바이스를 받으면서, 주변장치/부품을 신중하게 선정하게 되었다.
이 선정작업과 동시에 진행했던것이 민간의 EMC시험 테스트 사이트(전파암실)예약 이다. 동경근교의 테스트 사이트를 찾아 적절한 장소를 예약하고 싶었지만, 좀처럼 예약이 안되었다. 코로나 바이러스의 감염확대 영향으로 이용할수 있는 테스트 사이트 수가 줄어들면서 가동하고 있는 테스트 사이트의 예약이 이미 꽉 차있기 때문이었다. 결국, 예약된것은 약 3주후인 11월 20일 이었다.
평가환경（촬영협력：e-ohtama 동경시험소）
V-by-One® HS의 실력이 증명된다
11월20일 EMS시험을 실시하였다. 시스템구성은, 카메라모듈로 촬용한 영산신호를 라즈베리파이에 입력하고, 장거리전송 키트와 긴 케이블를 통해 디스플레이로 보내는 구성이다. 이때, 장거리전송 키트에 안테나로 전자파를 조사하고, 디스플레이에 표시한 영상에 문제가 발생하지 않는지를 확인하는 것이었다. 합부판정의 기준은 「영상이 정지할것」으로 설정하였다. 이 때문에, 카메라모듈에서 촬영한 아나로그 시계의 초침을 약 2시간동안 계속 지켜봐야만 했지만, 시험은 무사히 완료되었다. 이것으로 EMS관련 규격은 클리어 할수 있었다. 다음으로 EMI시험이다. 12월7일에 실시하였다. 이 날은 방사노이즈가 적은 AC어답터와 케이블, 디스플레이를 지참 했기에 최적의 조합을 발견하는데까지 시간이 좀 걸리긴 했지만, 환경 노이즈는 억제할수 있었다. 처음 실시한 CE마킹의 자기선언에 필요한 EMI시험은 손쉽게 진행되어 규격을 클리어 할수 있었다. FCC규격준거에 맞는 EMI시험은 고전을 하게 되어 그날에는 클리어 할수 없었다. 하지만, 대책을 강구하여 EMI시험을 준비한 12월14일에는 무사히 클리어 할수 있었다. 이로써 목표설정의 테이프를 끊을수 있게 되었다.
장거리전송 키트는, 2021년3월에 유럽과 미국, 일본등에 제품전개가 되었다. 당사에 있어서 첫번째 EMC규격 적합성 작업이었지만, 비교적 순조롭게 진행되었다고 말할수 있을 것이다. 왜냐하면, EMC대책은 대부분 불필요 했기 때문이다. 만약, EMI규격의 규제값을 맞출수 없었다면, 기술적으로 난이도가 높은 EMC대책 작업이 필요하게 되어 보다 많은 시간을 낭비 했을것이기 때문이다.
EMC대책이 대부분 불필요했던것은, V-by-One® HS기술에 의한 부분이 크다. V-by-One® HS기술은, 전송신호의 전압진폭이 작으면서, 8B10B변조채용으로 고정전송 패턴이 나타나지 않기 때문에, EMI피크값을 억제시킬수 있는 구조이다. 물론, V-by-One® HS기술 채용을 결정한 당초부터 그 효과에 커다란 기대는 하고 있었다. 하지만, 이 정도일줄은 몰랐다. 비로소 V-by-One® HS기술의 실력의 높이가 증명되었된 것이다.
평가환경（촬영협력：e-ohtama 동경시험소）
장거리전송 키트는, 2021년3월에 유럽과 미국, 일본등에 제품전개가 되었다. 당사에 있어서 첫번째 EMC규격 적합성 작업이었지만, 비교적 순조롭게 진행되었다고 말할수 있을 것이다. 왜냐하면, EMC대책은 대부분 불필요 했기 때문이다. 만약, EMI규격의 규제값을 맞출수 없었다면, 기술적으로 난이도가 높은 EMC대책 작업이 필요하게 되어 보다 많은 시간을 낭비 했을것이기 때문이다.
EMC대책이 대부분 불필요했던것은, V-by-One® HS기술에 의한 부분이 크다. V-by-One® HS기술은, 전송신호의 전압진폭이 작으면서, 8B10B변조채용으로 고정전송 패턴이 나타나지 않기 때문에, EMI피크값을 억제시킬수 있는 구조이다. 물론, V-by-One® HS기술 채용을 결정한 당초부터 그 효과에 커다란 기대는 하고 있었다. 하지만, 이 정도일줄은 몰랐다. 비로소 V-by-One® HS기술의 실력의 높이가 증명되었된 것이다.
* MTEP：수출제품 기술지원센터의 약자 https://www.iri-tokyo.jp/site/mtep/
* 본내용은, 월간EMC（2021년12월호）에 게재되었습니다.