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なるほどノイズ(EMC)入門2

電源のEMC対策

DC-DCコンバータは電力ロスとノイズとの戦い
 IC搭載の電子機器はスイッチング方式の電源が主流。小型・軽量・高効率さという特長をもちますが、ノイズの発生をともなうため万全のEMC対策が求められます。 加えて、近年はPOL(point of load)の手法により、多数のDC-DCコンバータが分散配置されるにつれ、受動素子であるパワーインダクタにも新たなノイズ対策が要求されるようになっています。

コンセントから供給される交流電流にはノイズが混じっている
 発電所から送電線や変電所を経て、家庭やオフィス、工場などに供給される商用AC(交流)電流は、それほど安定したものではありません。多数の需要家が電源をON/OFFするたびに電圧が変動するばかりでなく、理論的にはサイン波である波形もノイズ成分などにより歪んでいます。変電所ではたえず配電系統を監視するとともに、波形の歪みをフィルタで補正しています。これは直流は通さず高周波になるほど通しやすいコンデンサと、直流はスムーズに通すものの高周波になるほど通しにくくなるコイルの基本性質を利用したもの。高圧・大電流用なので大型になりますが、電子機器に搭載されるLCフィルタと原理的に同じものです。

送電・配電システムの概要とAC電流のノイズ

 白熱電灯や電熱器の使用には多少不安定なAC電流でも問題ありませんが、ICを利用した電気・電子機器では、AC電流に乗って侵入するノイズが、ICの誤動作や破壊をもたらす危険性があります。そこでAC電源の入力側にはノイズフィルタが挿入されます。たとえばデスクトップ型パソコンの本体では、ACコードを差し込む電源コネクタ(アース端子を含む3端子)に、ソケットタイプの小型ノイズフィルタが搭載され、商用AC電流に重畳するノイズを除去してから、電源回路で交流を直流に変換しています。ノートパソコンなどのモバイル機器はバッテリの直流電流を利用しますが、ACコンセントから電力を得る場合は、交流を直流変換するACアダプタとつないでバッテリを充電しながら使っています。しかし、いかにAC電源ラインからの伝導ノイズをシャットアウトしても、電子機器の回路内部で発生するノイズには別の対策が必要になります。安定した直流が流れるはずのDC電源ラインにも、さまざまな原因によるノイズが侵入してくるからです。とりわけ近年はICの低電圧化・大電流化・高周波化が進み、DC電源ラインの受動部品に従来にも増して厳しい特性が求められるようになっています。

AC電源用ノイズフィルタの例

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