入力には注意してください

EMI フィルタを設計する場合、望ましい挿入損失を得るには、フィルタをどこにどのように取り付けるかが重要です。通常、間違った場所や設置による影響はフィルターの設計では考慮されていないため、予想外の事態が発生します。

数週間前、私はある会社の製品に取り組んでいましたが、伝導性放出に失敗しました。この製品は、10A を消費する 240V 50Hz (ヨーロッパ) の主電源ネットワークから電力を供給され、9kHz ～ 30MHz の範囲の伝導性放射に関する規制に合格することを目的としたカスタムフィルターが設計に含まれていました。

この製品で使用されるフィルタの回路図を図 1 に示します。フィルタは 2 つの 100nF X2 コンデンサ、1 つの 470uH コモンモードチョーク、および 2 つの 4.7nF コンデンサで構成されています。

図 1: 研究中のフィルターの概略図。

しかし、同社が EMC テストハウスで得た結果は、1MHz ～ 10MHz の範囲で理論とシミュレーションから予想された結果と比較して、非常に悪かった (>20dB)。

フィルターが期待どおりに機能しない場合、私は通常、いくつかの典型的な点をチェックします。

分析の結果、以前のエフェクトが問題の原因ではないことが特定できたので、フィルターがどのように配線されているかを確認したところ、フィルターの入力と出力が非常に近くにあることがわかりました。これは、特に高周波数範囲では危険な状況です。

アイデアを理解できるように、エフェクトを部分的に再現しました (システムの正確な識別情報と写真は機密扱いとなります)。

たとえば、図 2 のようにシールドされたフィルターがあると考えてください。理論的には、ローパス差動フィルター応答が期待されることに注意してください。

図 2: 「理想的な」レイアウトの例で使用されるフィルター。

ここで、入力ケーブルと出力ケーブルが互いに近接してフィルターが取り付けられている図 3 を考えてみましょう。

図 3: 入力ワイヤと出力ワイヤ間の距離が短い例で使用されているフィルタ。

ここで、ケーブルの位置により、フィルターの入力と出力の間にある種の結合が作成されます。この結合は容量性 (電界) と誘導性 (磁界) の可能性があるため、理論上のローパスフィルター応答は「短絡」され、信号は入力から出力に容易に送信されます (特に高周波数範囲で)。図 2 と 3 では、コンポーネントの寄生効果を考慮していません。

製品へのフィルターのインストールを確認するために、製品の電源をオフにして Bode 100 ネットワークアナライザーを使用しました。結果を図 4 に示します。

図 4: 入出力ワイヤの良好な配線と不良な配線によるフィルタの測定された応答。

低周波数 (<600kHz) での応答は寄生 IO フィードバックの影響を受けないことに注意してください。ただし、図 3 と同様に IO フィードバックが存在する場合、1 ～ 10MHz の周波数範囲で最大 30dB 低下します。

興味深いことに、測定結果から応答のピークが 361kHz (カーソル 1、緑色) にあることがわかります。ピークが 0dB を超える場合、これは非常に危険な状況であり、IO フィードバックとは関係ありません (このトピックは今後の記事で取り上げます)。

フィルターのローパス応答が 2.5MHz より高い周波数での寄生コンポーネントによってどのように支配されているかにも注意してください (カーソル 2、オレンジ色)。

私の最後のアドバイス: ワイヤードまたは PCB フォーマットの両方でフィルターのレイアウトを行うときは、I/O フィードバックに注意してください。高周波でのフィルタ応答を劣化させる寄生フィードバックを最小限に抑えるために、ラインを正しく配線するようにしてください。

参考文献

アルトゥーロ・メディアーノ修士号を取得しました。サラゴサ大学 (スペイン) で電気工学の博士号 (1990 年) と博士号 (1997 年) を取得し、1992 年から EMI/EMC/RF/SI の教授職を務めています。1990 年からは研究開発に携わっています。スペイン、米国、スイス、フランス、英国、イタリア、ベルギー、ドイツ、カナダ、オランダ、ポルトガル、シンガポール。彼は、I3A (サラゴサ大学) の EMI/EMC/SI および RF 分野の設計、診断、トラブルシューティング、トレーニングを行う専門研究所である The HF-Magic Lab® の創設者であり、2011 年からはBesser Associates (米国カリフォルニア州) は、米国、特にシリコンバレー/サンフランシスコベイエリアで EMI/EMC/SI/RF 科目の公開およびオンサイトコースを提供しています。彼は IEEE の上級会員であり、1999 年からマイクロ波理論技術協会の MTT-17 (HF/VHF/UHF) 技術委員会の正会員 (2013 年から 2016 年まで委員長) であり、電磁両立性協会の会員でもあります。 Arturo には、[email protected] で連絡できます。

arturo medianoEMI フィルター実践的なヒント

アルトゥーロ・メディアーノは修士号を取得しました。サラゴサ大学 (スペイン) で電気工学の博士号 (1990 年) と博士号 (1997 年) を取得し、1992 年から EMI/EMC/RF/SI の教授職を務めています。1990 年からは研究開発に携わっています。スペイン、米国、スイス、フランス、英国、イタリア、ベルギー、ドイツ、カナダ、オランダ、ポルトガル、シンガポール。彼は、I3A (サラゴサ大学) の EMI/EMC/SI および RF 分野の設計、診断、トラブルシューティング、トレーニングを行う専門研究所である The HF-Magic Lab® の創設者であり、2011 年からはBesser Associates (米国カリフォルニア州) は、米国、特にシリコンバレー/サンフランシスコベイエリアで EMI/EMC/SI/RF 科目の公開およびオンサイトコースを提供しています。彼は IEEE の上級会員であり、1999 年からマイクロ波理論技術協会の MTT-17 (HF/VHF/UHF) 技術委員会の正会員 (2013 年から 2016 年まで委員長) であり、電磁両立性協会の会員でもあります。

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