行動する排出物は何ですか?

電磁互換性(EMC)は、電子機器が、干渉を起こさないで共有電磁環境で動作することができることを保証します。 導電排出は、電力線、信号ケーブル、地上接続などの導電経路に沿って伝播する、EMCの重要なサブセットです。 放射状排出とは異なり、空間を移動し、有線インターフェースを介して旅行を行い、通常、商用および産業機器用の機器および機器用の150 kHzから30 MHzの範囲にわたって測定されます。 これらの妨害は、製品や性能の障害を引き起こす可能性があります。 性能の低下や、および性能の損傷を検知する、および性能の低減、および性能の障害を検知します。

主要規格および規則

電磁スペクトルを保護するために、世界各地の規制機関は、実施された排出物に制限を設定します。最も広く採用されている基準は次のとおりです。

  • [CISPR 22/CISPR 32[ – 情報技術機器およびマルチメディアデバイスのための国際規格。これらは、主と通信ポートの両方の制限を定義します。
  • [FCC パート15 サブパートB – 米国連邦政府機関による非意図ラジエーターの通信規制。 米国で販売されているデバイスに対する排出制限を実施した。
  • [ IEC 61000-6-3/61000-6-4 – 住宅、商業、および産業環境向けの汎用EMCエミッション規格
  • EN 55032/EN 55035 - マルチメディア機器の欧州調和基準。

これらの基準は、測定方法、周波数範囲、および許容ノイズレベルを指定します。例えば、FCC Part 15 Class Bの制限は、住宅用アプリケーションをターゲットとするクラスAよりも厳しいものです。エンジニアは、製品カテゴリおよびターゲット市場に適用される特定の標準に相談する必要があります。 FCCウェブサイト]]または[IEC EMCポータルを参照してください。

導電性排出の共通源

伝導された排出物は、高周波ノイズを発生させ、電力や信号線に結合する回路とサブシステムから発生します。 主要情報は次のとおりです。

  • []スイッチング電源(SMPS)[ - DC-DCコンバータのトランジスタの急速な切り替えは、ACメインまたは下流負荷に戻って旅行できる調和とリングを作成します。
  • デジタル回路 - 高速クロック、データバス、およびI/Oインターフェイスは、供給レールにノイズを注入する過渡電流を生成します。
  • [モータードライブとリレー[ - 誘導負荷スイッチは、ブロードバンドがノイズを行なった電圧スイックとアークを生成します。
  • []ワイヤレス送信機] - 主にRFソース、不一致のアンテナまたは貧しいレイアウトは、電力線に戻ってエネルギーを結合することができます。
  • [] 防腐ケーブル[] - 長いケーブルは、一般的なモード電流のアンテナとして機能します。 遮蔽不良や接地が、排出物のためにそれらを接続することができます。
  • []整流器と相制御回路 - 非線形電流描画は、実施された排出の形態である低周波数の高調波を作成します。

ドミナントソースを識別することは、緩和の最初のステップです。 現在のクランプまたは近接フィールドプローブで接近フィールドプローブをプローブすることで、PCBまたはケーブルアセンブリのノイズ起源を見つけることができます。

伝導排出物の測定技術

正確な測定は、コンプライアンスに不可欠です。標準設定には以下が含まれます。

  • [ラインインピーダンス安定化ネットワーク(LISN)[] - 電源とテスト(EUT)の下の機器の間で配置されます。 LISNは、測定周波数範囲の定義されたインピーダンス(典型的に50Ω || 50 μH)を提供し、外部ノイズからEUTを隔離します。
  • [EMIレシーバまたはスペクトラムアナライザー - LISN出力ポートを横断する電圧を測定します。 測定値と平均ディテクタは、干渉の人間の認識に合わせて使用されます。 解像度帯域幅(RBW)は、標準に応じて9 kHzまたは120 kHzに設定されています。
  • [テスト設定 - 必要な場合は、電力線(フェーズ、ニュートラル、地面)および信号/電気通信ポートで導電された排出を測定します。 EUTは、指定された周波数範囲(典型的に150kHzから30MHz)の上に排出が記録される間、その通常のモードで動作します。

LISNとスペクトラムアナライザによる事前適合テストでは、正式な認証の前に時間とコストを節約できます。より深いダイブについては、 ]]CISPR標準文書を参照してください。

行動排出の緩和戦略

排出削減は、フィルタリング、シールド、接地、および慎重な設計の組み合わせが必要です。 以下は、コンポーネント選択からシステムレベルの統合に至るまで、最も効果的な技術です。

入力フィルタリング

電源入力ポイントのフィルターは、実施されたノイズに対する第一次防衛です。 主なコンポーネントは次のとおりです。

  • [Common-Mode Chokes[ - 差動モード信号を渡すことを可能にする間、共通のモード流れに高いインピーダンスを示す2つの巻上げのフェライトの中心。 地面に相対的に両方のラインで均等に表示される騒音を減少させるクリティカル。
  • [XとYコンデンサ[ - Xコンデンサ(線とニュートラル)フィルタ差動ノイズ; Yコンデンサ(線間接地または中立間接)フィルタ共通モードノイズ。 ACメイン用の安全評価コンデンサを使用してください。
  • [LCフィルタ] - 低パスLCフィルタ(例えば、πフィルタ)は、特定の周波数帯を抑制するために調整することができます。 誘導器およびコンデンサ値は、ノイズスペクトル内の共鳴を避けるために選択する必要があります。
  • []フェライトビーズ[] - 高周波数ノイズ(10MHz以上)に有効。 彼らは、個々のワイヤやケーブルバンドの周りに配置され、重要なDC抵抗なしで損失を追加します。

フィルタ設計は、インピーダンスの不一致、コンポーネントのパラシティック、および実施されたおよび放射された放出限度の両方を満たす必要性のために考慮しなければなりません。シミュレーションツール(例えば、ベンダーモデルのSPICE)は、プロトタイピングの前にフィルタ性能を最適化するのに役立ちます。

シールドと接地

適切なシールドと接地は、ケーブルへのカップリングからノイズを防ぎ、エンクロージャをエスケープします。

  • [ケーブルシールド] - 電源および信号ケーブル上のブレードまたはホイルシールドは、周波数に応じて、ワンまたは両端の低インピーダンスの接地参照に終了する必要があります。 実施された排出量については、360°終了(シールドコネクタを使用して)は、ハステール接続にはるかに優れています。
  • []Ground PlanesとStar Grounding[ - PCBの固体地上平面は、地上のインピーダンスを削減し、一般的なモード電圧低下を最小限に抑えます。 スターの接地は、マイナスの高電流リターンを分離し、汚染を避けるために。
  • [シャーシ接地] - 機器のシャーシは、低インダクタンスストラップで、地球(または安全地面)に直接結合する必要があります。 これは、一般的なモード電流のシンクを提供し、それらが信号ケーブルに流すことを防ぐ。
  • ケーブルのフェライトコア - ケーブルの周りにフェライトコア(スナップオンまたはトロイダル)を追加することで、一般的なモードインピーダンスが増加し、アンテナとして作用するケーブルから実施された排出を削減します。

PCBレイアウトベストプラクティス

ボードレベルの設計選択は、実施された排出に大きな影響を与えます。 主なガイドラインには、

  • ループ領域の最小化 - 高速信号のパスと、ループインダクタンスと磁場のカップリングを削減するために、そのリターン電流を一緒に閉じます。 信号層の直下にある連続地面の平面を使用してください。
  • []アナログとデジタルセクション[を分離する - デジタル切り替えノイズがアナログまたは電源パスに入るのを防ぐためのパーティション。必要に応じて、別の地面の領域を1点で接続します。
  • キャップコンデンサ – IC電源ピンにできるだけ近い低ESRコンデンサを配置します。 複数の値(例えば、0.1μF + 1 nF + 100 pF)は、広い周波数範囲をカバーすることができます。
  • [ ルーティングをトレースする] - 電流を切り替えるトレースを短く、幅を広げ続ける。 ノイズパワートレースやノードの切り替え付近の感度信号をルーティングしないでください。 差動信号は、一般的なモード排出量を削減することができます。
  • []電源レイアウト] – コネクターの近くで入力フィルタコンポーネントを配置して、ボードを横断する前にノイズをトラップします。 異なる電圧ドメインの別々の電源平面を使用してください。

コンポーネント選択

低EMIコンポーネントを選択すると、コンプライアンスが簡素化されます。

  • []スプレッドスペクトラムクロック[ - クロック周波数の調整は、より広いバンドにわたってエネルギーを広げ、特定の調和でピーク排出量を削減します。 多くのマイクロコントローラとSoCsは、この機能を提供します。
  • スロー・スルー・ドライバー[ – 制御されたスルー・レート(例えば、可能な高速CMLの代わりにLVCMOS)を持つICを使用して、高周波コンテンツを削減します。
  • 統合EMIフィルタ – 一部のコネクタとICには、共通モードと差動モードノイズの組み込みフィルタリングが含まれています。 これらは、ボードスペースを節約し、設計リスクを削減することができます。

実用例: SMPSから排出を緩和する

12 V、3 は、デジタル負荷を給餌するフライバックコンバーターです。 緩和なしで、AC 入力の排出量は 2 MHz から 10 MHz まで FCC クラス B 限界を超える。 次の手順は、設計を順守する:

  1. 整流器と入力コンデンサ間で共通モードチョーク(2mH、3A)を追加します。
  2. 地上DCから地上へ0.1μFYコンデンサを配置(安全評価Y2コンデンサを使用)
  3. 入力バルクコンデンサを低ESRタイプに置き換え、並列に10nFフィルムコンデンサを追加します。
  4. トランス風力技術により、巻き込みの静電容量を削減
  5. 基板上での主方向の切替ループをしっかりとルートし、二次面の地上面を走らせます。

変更後、全周波数で15dBμVのマージンを再現。

コンテンツ

導電性排出は、現代の電子機器の持続的な課題ですが、標準知識、正確な測定、および実証済みの緩和技術の組み合わせによって体系的に対処することができます。 電力入力、慎重なボードレイアウト、および適切な接地で堅牢なフィルタリングから始めて、準拠設計の基礎を提供します。 早期事前コンプライアンステストと反復的な改善は、最終分の再設計と認定障害のリスクを低減します。 これらの慣行を開発サイクルに統合することにより、規制要件を満たすことができます。