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EMI対策 (EMIシールド、電磁波吸収)

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EMC対策

EMCはElectroMagnetic Compatibilityの略字で、“電磁波適合性”を意味します。ある機器と周辺機器相互の間に電磁気エネルギーによる干渉が起こす時、その影響を最小化させ、誤作動が防止できるように措置することをいいます。このような適合性を評価するための試験は各国ごとに法制化・規格化されており、韓国のKC認証、アメリカのFCC認証、ヨーロッパのCE認証などが代表できです。ある国に電気電子製品を販売するためには必ず該当国別認証を取得しなければならず、電磁波適合性を遵守して設計及び製造することが重要です。



国 認証/監督機関 認証ロゴ
韓国 未来創造科学部(KCC)
国立電波研究院 		国立電波研究院
アメリカ 米国連邦通信委員会(FCC) 米国連邦通信委員会
EU European Organization for Testing and Certification (EOTC) European Organization for Testing and Certification
日本 日本電磁波障害自主規制協議会(VCCI) 日本電磁波障害自主規制協議会

EMI対策(ノイズ対策)の必要性

隣接してお互いに影響をやり取りする2つの機器があると仮定すると、影響を与える機器を“ノイズソース(noise source; 加害者)”、影響を受ける機器を“ビックティム(victim; 被害者)”と言います。 電磁波適合性を取得するためには、加害者になるほど基準値を超過する電磁気エネルギーを放出してはいけないだけでなく、外部から基準値以上の電磁気エネルギーが加わる時、自ら誤作動を起こさないほどうまく遮蔽されなければなりません。

電磁波ノイズ

放射試験と耐性試験

加害者になるのはやめましょう。放射試験(RE Test)は“マイシステム”が動作する際に外部にどれだけの電磁気エネルギーを放出しているかを試験することです。周波数帯域別に国別規格が定められており、その規格値を超過する周波数帯域で“ノイズ”低減対策を適用しないと試験を通過できません。このように、外部機器に電磁波干渉を起こさないようにする対策を“EMI対策”と言います。

被害者にならないようにしましょう。体制試験(RS Test)は動作中の“マイシステム”が基準値を超過する外部の電磁気エネルギーからどれだけよく持ちこたえて誤作動が起こさないかを試験することです。このようにマイシステムが外部の干渉から耐性を持てるようにする対策を“EMS対策”と言います。

EMI対策とEMS対策を合わせてEMC対策と言いますが、一般的にEMI対策はEMS対策と同じであり、これは電波が“外に出られなくすること”と“中に入れないようにすること”の方法が同じだからです。



電磁波適合性


放射試験はマイシステムからほかのシステムを保護するためのものであり、耐熱試験は外部環境からマイシステムを保護するためのものです。しかし、一つの同じシステム内でも同じ状況が発生する場合もあり、システム内部に2つ以上のモジュールが構成された場合、各モジュール間の相互干渉により一つはノイズソース、もう一つはミックティムとして作用する可能性があるからです。

EMI対策技法

電磁波干渉を減らすためには下記のような手法を適切に活用することが大切です。 干渉をゼロ(0)にすることはできないので、即ち、100%遮蔽はできないので、規格以内になるほど遮蔽すればいいです。

遮蔽技法(EMIシールド)

広義の電磁波遮蔽はウイズが出ないように閉じ込めるか、入らないように防ぐか、それとも、電線などに誘導された成分を除去する全ての方法のことです。狭義の電磁波遮蔽は電波をよく反射させる物質(反射体; 主に抵抗の低い金属)で壁を作って隙間を埋めてEMI、EMS対策を行います。 適当な厚みの低抵抗金属(銀、銅、アルミニウムなど)は高い周波数の電波をほとんど反射させ、ほとんど透過させないので、効果的に高周波数を遮断でき、高い磁気透磁率の金属(鉄、ニッケル、コバルトなど)は磁場や低周波ノイズ遮蔽に効果的です。

電磁波シールド

接地技法(PCBグラウンド)

接地は感電防止のため電子機器などを大地(土)と電気的に連結することとなりますが、これは大地(地球)を電位が“0(ゼロ)”の巨大な導体と見るためで、大地接地もしくはアース(earth)と言います。 電子機器ではフレーム接地(Frame Ground)と信号接地(Signal Ground)があり、フレーム接地はアースができない状況でフレーム(シャシー)自体を基準電位として接地することを言い、信号接地はPCB上の回路が使われる接地となります。 信号接地の面積が十分確保されなかったり、これを通してノイズが入り込む場合、機器の誤作動もしくは意図しない電磁波の放射(EMI)が発生する可能性があるため、PCBとフレームを電気的で連結して接地を拡大することが大事な対策の一つです。

PCB接地

吸収技法(ノイズ抑制)

電磁波吸収は磁気投資損失、遺伝損失、導電損失などの原理を利用して、電波エネルギーを熱エネルギーに変換させる過程です。電波吸収体は多様な方法と携帯で制作され、伝統的な吸収体以外に付随効果を利用する対策方法も活用されています。 金属フレーム(シャシー)内部に付着してフレーム(遮蔽材、反射体)反射による電磁波相互干渉を防止したり、テスト用ボックスの内部では乱反射による信号の重畳を防止してくれるので、信号測定の正確度を高めることができます。 薄いシート型吸収体はPCBパターンに隣接して付着する場合、高いインダクタンスがインピーダンス作用することによって回路上に流される高周波ノイズ成分をフィルタリングすることができ、小幅のリボン形状として電線の一部に巻き付ける場合、フェライトコアのみたいに使用することもできます。

電磁波吸収