パワエレから高周波までの広範囲における電子機器のEMC対応設計

近年の電子システムは複雑化、メカトロ化の増大、信号処理の高速高周波化により、そのEMC対応設計も広い周波数範囲にわたり、難しくなってきています。 　そんな中で旧来からの設計慣習に囚われたり、原理を良く理解しないために誤った設計をしている例も散見されますが、それらも含め、ここでは回路基板設計から電子ユニット化、システム化に至るまでに必要と思われる事柄について、実際の事例や実験結果に基づき、それらに物理的な考察を加えて解説いたします。 　民生機器、産業機器、車載機器などにおいてそれぞれの置かれている電磁環境、システム構成、規制などで違いはあるものの、EMC対応設計の基本的な部分はそれほど変わるものではないので、ここでは多くの事例は自動車用電子機器を取り上げ、極力、実践的、かつ各位の腑に落ちるように解説いたします。

1. 電子システムを取り巻くEMC環境概要
   1. ノイズの伝播とEMCおよび主な国際規格
   2. 各種電子システムにおける電磁干渉とその特徴
      • 民生機器における電磁干渉
      • 産業機器における電磁干渉
      • 車載機器における電磁干渉
   3. 自動運転時代を見据えた車載電子システムのEMCにおける課題
      • 電磁環境の時代による変化
      • 車載機器における大電力化と高周波化
2. 電子機器とシステム化における対EMC設計のポイント
   1. 電子システムの構成と発生するノイズ
   2. ノーマルモードとコモンモードの雑音電流およびその実際
   3. 電子機器単体とシステム化における設計上の切り口
3. 回路基板設計からシステム全体までのEMC設計
   1. 高周波ノイズ電力伝送の基本的考え方 – 場による考察と実験検証 -
   2. 回路基板におけるノーマルモード雑音電流流入出の抑制
      1. 配線間クロストークの要因とその抑制 – 電界結合と電磁誘導結合 -
      2. グラウンドに設ける回路間分離用スリットの是非
      3. 信号配線パターンの引き回しとガードトレースの考察
      4. 信号配線の層間移動がノイズ性能に及ぼす影響の考察
      5. デカップリングの種類とその効果の考察
   3. 回路基板の筐体への装着に伴うコモンモードノイズ発生の抑制
      1. 金属筐体と回路グラウンドの接続の考察
      2. 放熱を必要とするデバイスのグラウンド処理
   4. 電磁遮蔽の考察
      1. シールド筐体の電磁遮蔽効果と弊害
      2. 電磁波吸収体装着によるノイズ抑制効果と弊害
   5. システム化に際してのEMC対応設計
      1. 位置的に晒される電磁環境と対策事例
      2. コモンモード雑音電流の影響が大きいシステム構成と対策事例
      3. 電動車両における高電圧大電流システムの構成例と課題
   6. 配線の考察
      1. ワイヤハーネスの現状と課題
         • ワイヤハーネスの這い回しとノイズ拡散の考察
         • 機器 – ワイヤ間接続の現状と課題
      2. 対ノイズ性能を考慮した配線材と電磁遮蔽の原理
      3. シールドケーブルの取扱い
         • ケーブルの配線端部処理による電磁遮蔽能力劣化の検証
         • 外部導体接地方法の違いによる影響の検証 – 1点接地と多点接地 -
         • 機器への接続の現状と課題 – 電動車両と産業機器の事例と考察 -
4. 設計手順とEMC-DR