【1. 電磁ノイズの原因】
電磁ノイズは、電磁波の形で伝播するノイズです。主な原因は以下の通りです。
スイッチング素子: トランジスタや MOSFET などのスイッチング素子は、高速で動作するため、電磁ノイズを発生させることがあります。
モーターやリレー: これらの機械的スイッチング素子も、電磁ノイズの原因となることがあります。
インダクタンス: コイルやトランスなどのインダクタンス要素は、磁場を発生させるため、周囲に電磁ノイズを与えることがあります。
電源線: 電源線に流れる電流が変化すると、電磁ノイズが発生することがあります。
外部からの電磁波: 携帯電話や無線LANなどの電磁波も、回路内で電磁ノイズとして受け入れられることがあります。
【2. 電磁ノイズ対策】
電磁ノイズの対策は、以下の方法があります。
遮蔽: 電磁波を遮断する材料を用いて、ノイズ源やノイズが影響する部分を覆います。例えば、シールドケースやシールドケーブルを使うことができます。
フィルタリング: 電磁ノイズを取り除くためのフィルタ回路を設計します。LCフィルタやノイズフィルタのコンデンサなどが利用されます。
レイアウト最適化: 回路のレイアウトを工夫し、電磁ノイズの発生や伝播を抑制します。例えば、電源線や信号線のループ面積積を小さくしたり、ノイズ源と影響を受ける部分を離すことで対策が可能です。
アース設計: グラウンド・アースを適切に設計することで、電磁ノイズの影響を減らすことができます。スターグラウンディングやグラウンドプレーンの使用が一般的です。
電磁互換性 (EMC) 対策: 電磁ノイズの発生と受容に関する国際規格に基づいて対策を行います。EMC対策は、機器の信頼性や安全性を確保するために重要です。
【3. 30代エンジニアが知っておくべきポイント】
電磁ノイズは、回路設計や基盤設計の初期段階から考慮することが重要です。対策を後から行うよりも、設計段階で適切な対策を取り入れることで、効果的にノイズを抑制できます。
電磁ノイズ対策は、システム全体で考慮することが重要です。回路設計や基盤設計だけでなく、ケーブルや筐体などの周辺環境も考慮しましょう。
電磁ノイズ対策には、適切な測定機器を使用してノイズの発生源や影響を確認することが重要です。スペクトラムアナライザやオシロスコープなどを使って、効果的な対策を立案しましょう。
【おわりに】
電磁ノイズは、産業機械の回路・基盤設計において重要な課題です。この記事では、電磁ノイズの原因と対策について解説しました。30代のエンジニアにとって、これらの基本情報を把握し、実践することが、回路・基盤設計技術を向上させるための重要なステップです。今後の設計業務に活かして、より高品質な産業機械を開発していきましょう。