電気および電子製品が正常に動作しているとき、それらは同時に周囲の空間に電磁妨害を放射し、放射妨害電界強度はしばしば特定の周波数帯域の制限を超え、周囲の電子機器の正常な動作に影響を与えます。自体。したがって、製品の電磁適合性 (EMC) 設計では、規格を超える理由と電磁放射および磁場干渉の抑制方法を理解することが非常に重要です。
- 電磁放射と磁場干渉の発生メカニズム
1) 電磁放射
さまざまなデジタル回路チップと高周波アナログ回路チップの動作中に、PCB トレースの不合理な設計または製品のさまざまな部品の接続により、アンテナ効果が発生し、電磁波による無線周波数干渉が放出されます。電磁波エネルギーが特定の値に達すると、周囲の電子機器とそれ自体の正常な動作に影響を与えます。
2) 磁場干渉
製品内部の電力線や高周波で動作する誘導成分から発生する磁界が輻射により製品の動作に干渉し、作業に支障をきたします。
- 電子製品の電磁放射とその抑制
電子製品では、デジタル回路チップ ポートの信号遷移エッジの周波数は数百メガヘルツに達することがあり、一部のアナログ回路信号の周波数はメガヘルツ以上に達することがあります。これらのデジタルまたはアナログ信号は、ワイヤを介して干渉を引き起こしたり、空中に干渉を放射したりして、電子デバイス自体に影響を与えたり、他の電子デバイスに干渉したりする可能性があります。電磁波放射を抑制するための基本的な対策は次のとおりです。
2.1 干渉信号のエネルギーを減らす
1) 製品の全体的なパフォーマンスに影響を与えないことを前提として、デジタル信号のホッピング レートを下げるか、デジタル信号の伝送速度を下げます。
2）SMDコンポーネントの使用により、高周波ワーキングチップの外側のピンが短くなり、高周波信号伝送ラインの長さが短くなり、アンテナ効果が抑制され、高周波信号の放射エネルギーが減少します。
2.2 干渉信号の伝播経路を分離する
電子機器の接地は、電磁ノイズを抑制し、電磁干渉を防止するための重要な方法の 1 つです。最も簡単で最も効果的な分離方法はシールドであり、「シールド接地」とも呼ばれます。これは、干渉を抑えるために使用されるシールド層 (ボディ) の接地を指し、良好な干渉防止効果を発揮します。一般的に使用される 3 つのシールド方法があります。
1) 磁気伝導性金属材料のシェルでカプセル化されており、シェルは確実に接地されています (アース)。
2）高周波放射を受けやすいローカル回路またはICチップに金属シールドを追加し、シールドを信号グランドに接続します。
3) 回路基板内の高速デジタル信号または高周波アナログ信号を伝送するトレースの両側を銅でコーティングし、信号グランドに接続して、他の信号ラインとのアイソレーションを実現します。
2.3 フィルタリング
このフィルターは、電子機器からの伝導干渉と電力網からの伝導干渉の両方を抑制することができます。 EMI (Electromagnetic Interference) フィルターは、主に干渉を抑えるために使用されるフィルターです。 EMI フィルタは、電力線と電子機器の間に設置される線形要素回路で構成されています。電源周波数を通過させ、高周波ノイズの通過を防ぐことができ、機器の信頼性向上に重要な役割を果たします。
1) 回路チップの電源ピン間にデカップリング コンデンサまたはデカップリング抵抗コンデンサを直接接続して、電源トレースを通じてチップに入る高周波干渉信号を除去します。
2) 製品の AC 220 V 電源入力端にパワー フィルタを設置して、製品の動作時に発生する高周波干渉が電力網に侵入するのを防ぎます。
- 電磁エネルギーの干渉メカニズムとその干渉抑制源
電子製品の高周波ワイヤ（または銅棒）に電流が流れると、ワイヤの周囲に磁場が発生します。動作中にスイッチング電源の高周波トランスとすべての誘導性部品によって発生する必要がある漏れ磁束。上記の磁束はチップまたは高感度回路モジュールを通過し、半導体内の荷電粒子（電子と正孔）は磁場内でローレンツ力を受け、本来の運動方向から逸脱するため、動作が停止します。磁場の変化により、チップやモジュールの電流波形が変調され、歪みが発生し、これらのチップや回路モジュールの正常な動作が妨げられます。信号電流は常に閉ループを流れます。外乱磁束が閉ループで囲まれた領域を通過すると、閉ループに電流が誘起され、電流波形も歪みます。電磁エネルギー干渉を抑制するための基本的な対策は次のとおりです。
3.1 干渉磁界のシールド方法
磁場放射の干渉を抑制するために最も一般的に使用される手段は、導電性または EMIサプレッサーシート.
1）変化する干渉磁束が導電性材料（薄い銅板など）を通過すると、渦電流が発生し、反対方向の磁束が発生し、通過する干渉磁束を弱めることができます導電性シールド層。
2）高周波トランスの磁気コアは、短絡リングを形成する薄い銅板で覆われており、トランスの漏れ磁束の漏れを効果的に抑制できます。
3) 使用 EMI抑制シート 機器のシャーシは、機械全体の磁気シールドの一般的な方法です。の EMI抑制シート 電子機器への外部干渉磁束の侵入に抵抗するだけでなく、内部磁束の漏れも回避できます。 EMI抑制シートの磁気伝導性が良いほど、基板が厚いほど、ケースが磁気飽和しにくくなり、シールド効果が高くなります。
3.2 信号電流のループ面積を減らす
信号電流ループの面積を減らす目的は、それを通過する干渉磁束を減らすことです。一般的な対策:
1) ツイスト ペア ワイヤを使用すると、信号電流の発信ワイヤとリターン ワイヤがしっかりとツイストされ、それらによって囲まれる領域を減らすことができます。
2) 外部引き込み信号線はシールド線を使用してください。使用する場合は、コア ワイヤを信号電流ワイヤとして使用し、銅線編組シールド層を信号電流リターン ワイヤとして使用し、信号グランドにシングル エンド接続する必要があります。この方法のループ面積はツイストペアよりも小さく、シールド層も磁場シールドを実現できます。
3) 絶縁の安全性を確保することを前提として、PCB 内の信号線と接地線をできるだけ近づけて、信号電流ループに囲まれた領域を減らす必要があります。
4) PCB 上の IC チップおよび回路モジュールを選択する場合、回路機能が保証されているという条件の下で、電源インレット ピンおよびゼロボルト ライン ピンにできるだけ近いパッケージを選択する必要があります。
5) PCB を設計する場合、絶縁安全性を確保することを前提に、電源ラインとゼロボルト ラインをレイアウトの近くに配置します。
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