電源用EMIフィルタの設計方法
EMI フィルタは、電気機器を電磁干渉 (EMI) から保護するために必要です。フィルタの設計と選択は、EMI 規制、電気規格、およびその他の設計要件によって異なります。ほとんどの場合、アプリケーションには標準の既製のフィルタで十分ですが、多くの場合、アプリケーション固有のパラメータを満たすためにカスタム EMI フィルタ ソリューションが必要になります。
カスタムデザインが必要な理由EMI フィルター解決
電磁干渉の影響は大きく異なります。場合によっては、EMI は中断を引き起こす単なる煩わしさです。ただし、医療や軍事などの重要なアプリケーションでは、このような問題は致命的となる可能性があります。
EMI の伝播には、伝導と放射の 2 つの主なモードがあります。伝導 EMI は、電力線、ワイヤ、信号線などのケーブルを介して伝播します。放射妨害は、電化製品、モーター、電源、携帯電話、無線伝送機器などの発生源から空気中を伝わります。
EMI は、電気または電子スイッチによって生成される高周波ノイズ信号が電子機器の動作を妨げるときに発生します。スピーカーなどのサウンド生成デバイスの場合、これにより静電気やパチパチ音が発生する可能性があります。その他の電子製品では、中断、誤動作、またはエラーが発生する場合があります。
電磁放射は電子回路の動作に干渉する可能性がありますが、機器が EMI 規制に準拠できなくなる可能性もあります。デバイスが無線周波数干渉を受けたり、EMI テストに失敗した場合、干渉を軽減してデバイスを適合させるためにフィルタが必要です。
電磁適合性 (EMC) エンジニアは、伝導性および放射性の障害とエミッションによって引き起こされる中断と障害を削減しようとします。
多くの場合、干渉を防ぐことは必須の作業です。たとえば、製品が欧州連合で販売されている場合、EMC 指令 89/336/EEC に準拠する必要があります。この指令では、機器の放射を減らし、外部干渉から保護する必要があります。米国では、商用 (FCC Part 15 および 18) および軍事規格があり、同様の EMI コンプライアンスが必要です。
多くの場合、米国、EU、および国際的な EMC 規制は適用されませんが、ノイズの多い環境から機器を保護するために EMI フィルタが必要な場合があります。EMI フィルタの選択方法は、電流、電圧、周波数、スペース、相互接続、そして最も重要な必要な挿入損失など、いくつかの設計上の考慮事項によって異なります。
ほとんどのアプリケーションでは、標準製品は設計要件を満たすことができますが、標準製品が必要な設計上の考慮事項を満たすことができない場合は、カスタム設計が必要です。
一般的に、ノイズの低周波は伝導干渉（妨害）として現れ、ノイズ フィルタは主にチョーク コイルの誘導リアクタンスに依存してノイズを抑制します。ノイズ周波数の上限では、伝導ノイズ パワーはチョーク コイルの等価抵抗によって吸収され、分布容量によってバイパスされます。このとき、放射妨害が干渉の主な形になります。
放射障害は、近くのコンポーネントやリードにノイズ電流を誘導し、深刻なケースでは回路の自己励起を引き起こす可能性があります。これは、小型で高密度の回路コンポーネント アセンブリの場合により顕著になります。ほとんどの EMI 防止デバイスは、ノイズ干渉を抑制または吸収するローパス フィルターとして回路に挿入されます。フィルターのカットオフ周波数 fcn は、抑圧したいノイズ周波数に応じて設計または選択できます。
ノイズ フィルタは、ノイズの不整合器として回路に挿入されており、その機能は、信号周波数を超えるノイズを大幅にミスマッチさせることです。ノイズ ミスマッチの概念を使用すると、フィルタの役割は次のように理解できます。ノイズ フィルタを介して、ノイズは、電圧分割 (減衰) によりノイズ出力レベルを低下させたり、多重反射によりノイズ パワーを吸収したり、破壊したりします。チャンネルの位相変化による寄生。これにより、回路のノイズ マージンが改善されます。
EMI対策デバイスを設計および使用する際には、次の問題にも注意を払う必要があります。
1. まず、電磁環境を理解し、適切な周波数範囲を選択する必要があります。
2. ノイズ フィルタが配置されている回路に DC または強い AC があるかどうかを判断して、デバイスのコアが飽和して故障するのを防ぎます。
3. ノイズの不整合を実現するために回路に挿入する前後のインピーダンスの大きさと性質を完全に理解します。チョーク コイルのインピーダンスは一般に 30 ～ 500Ω で、ソース インピーダンスと負荷インピーダンスが低い場合に適しています。
4. 分布容量と隣接するコンポーネントおよびワイヤとの間の誘導性クロストークにも注意してください。
5. さらに、デバイスの温度上昇を制御することに注意してください。通常は 60°C を超えないようにしてください。
上記は、今日 DOREXS が共有したパワー EMI フィルターの設計方法です。お役に立てば幸いです。
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投稿時間: 2023 年 2 月 7 日
