スイッチング電源のEMI設計方法

Apr 11, 2024

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スイッチング電源のEMI設計方法

 

EMC 分類と規格:
EMC (Electromagnetic CompaTIbility) は電磁両立性であり、EMI (Electromagnetic Molestation) および EMS (Electromagnetic Molestation Susceptibility) が含まれます。EMC は、デバイスまたはシステムがその電磁環境において、その環境内のいかなる機器に対しても許容できない電磁妨害を引き起こすことなく適切に機能する能力として定義されます。EMC は、EMP (Electromagnetic Pulse) と総称されます。


EMC=EMI + EMS EMI: 電磁干渉 EMS: 電磁両立性(耐性)


EMI は伝導と放射に分けられます。


伝導仕様は、一般的に、FCC パート 15J クラス B、CISPR 22 (EN55022、EN61000-3-2、EN61000-3-3) クラス B に分類されます。


国家標準ITクラス(GB9254、GB17625)およびAVクラス(GB13837、GB17625)。


FCC テスト周波数は 450K-30MHz、CISPR 22 テスト周波数は 150K-30MHz です。伝導はスペクトル アナライザーでテストできますが、放射線は特別な研究所でテストする必要があります。


EMI は電磁干渉であり、EMI は EMC の一部であり、EMI (Electronic Magnetic Interference) 電磁干渉であり、EMI には伝導、放射、電流高調波、電圧フリッカーなどが含まれます。電磁干渉は、干渉源、結合チャネル、受信機の 3 つの部分で構成され、通常、干渉の 3 つの要素と呼ばれます。EMI は、電流、電流ループ領域、および周波数の 2 乗に比例します。つまり、EMI=K*I*S*F2 です。I は電流、S はループ領域、F は周波数、K は基板の材質などの要因に関連する定数です。


放射干渉波(30MHz-1GHz)は空間を伝わり、電磁波の特性と法則に従って伝播します。ただし、どのデバイスでも電磁波を放射できるわけではありません。


伝導干渉 (150K - 30MHz) は導体に沿って伝播する干渉です。したがって、伝導干渉の伝播には干渉源と受信機間の完全な回路接続が必要です。


EMI は、製品の外部電磁干渉です。一般的に、クラス A とクラス B に分類されます。クラス A は産業クラス、クラス B は工業クラス、クラス B は民生クラスです。クラス A は産業用、クラス B は住宅用です。住宅用は産業用よりも厳格です。これは、産業用ではわずかに高いレベルの放射線が許容されるためです。同じ製品の EMI 放射線テストでは、30-230MHz で、クラス B では製品の放射線制限が 40dBm を超えてはならないことが要求され、クラス A では放射線制限が 50dBm を超えてはならないことが要求されます (例として暗室での 3 メートル測定法)。一般的に、CLASSA は、オペレーターが介入する必要がなく、機器が期待どおりに正常に動作し続けることができ、指定されたレベルを下回るパフォーマンスが許容されない EMI テスト条件を指します。 一般的に、CLASSA は、EMI テスト条件下で、オペレーターの介入なしに、指定されたパフォーマンス レベルを下回る機能の低下や損失がなく、機器が期待どおりに機能し続けることを意味します。


EMI は、機器の通常動作時に測定される放射および伝導です。テストでは、受信機における EMI 放射および伝導にはそれぞれクラス A とクラス B の 2 つの上限があり、観測された波形が B のラインを超え、A のラインより低い場合、製品はクラス A です。EMS は、テスト機器を使用して製品を妨害し、通常動作時に製品が妨害を受けるかどうかを観察し、通常動作時に標準規定を超える性能低下が見られない場合、クラス A に該当します。EMS は、テスト機器を使用して製品に妨害を与え、製品が妨害下で正常に動作できるかどうかを観察します。 製品が正常に動作するか、基準を超える性能低下が見られない場合はクラス A です。製品が自動的に再起動でき、再起動後に基準を超える性能低下が見られない場合はクラス B です。自動的に再起動できず、人間による再起動が必要な場合はレベル C です。ハングアップする場合はレベル D です。国家規格にはレベル D、EN のみ A、B、C の規定があります。動作周波数の奇数倍で EMI は最悪です。

 

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