EMC解析

EMC解析とは

EMC (Electromagnetic Compatibility) とは電磁環境両立性を意味し、電子機器が発するノイズに対する下記2つの考え(EMI、EMS)から成り立ちます。

EMI (Electro Magnetic Interference、電磁妨害、エミッション(Emission))

対象となる電子機器から「放出されるノイズ」で、これを抑制する対策が必要となります。

EMIはノイズの伝搬形態により下記2種類に分けられます。

  • 放射ノイズ (放射妨害)・・・空間を不要電磁波として伝搬するノイズ
  • 伝導ノイズ (伝導妨害)・・・PCBのパターンなどを通じて信号と一緒に伝搬するノイズ
また、伝導ノイズが要因となり放射ノイズが発生するケースもあります。

EMS (Electro Magnetic Susceptibility、電磁感受性、イミュニティ(Immunity))

対象となる電子機器が「外部から受けるノイズ」で、この耐性を高める対策が必要となります。
EMIと同様にノイズの伝搬形態により、放射イミュニティと伝導イミュニティに分けられます。
EMSの中では、ESD(Electrostatic Discharge)と呼ばれる静電気放電が代表的です。

これらノイズは機器の動作だけでなく人体にも影響を及ぼします。
また、CISPR、VCCIといった各国の団体により規格化されており、実機での対策検討は、多大な工数と対策部品を必要とするだけでなく、回路動作や筐体デザインに影響を及ぼす可能性があります。

EMC解析とは、これらの問題をシミュレーションで検証することを指します。
ANSYSの解析機能をお使いいただくことで、設計段階においてEMC対策が可能になります。

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解析結果

1. EMI(放射ノイズ): 近傍電磁界分布と遠方界の電界強度スペクトラム 

対象機器のPCBをノイズ源とし、遠方界の電界強度[dBuV/m]を求めます。
実機にて問題となり得る周波数を見極め、その帯域の電磁界分布を確認することで対策案の検討にご活用いただけます。また、各規格に対するマージンを確認可能です。


図. 3m遠方界の電界強度

図. 放射ノイズの電界分布

2. EMI(伝導ノイズ): 雑音端子電圧[dBuV]

スイッチング素子などを搭載した電源回路をノイズ源とし、LISN(疑似電源回路網)を負荷とした雑音端子電圧[dBuV]を求めます。また、各規格に対するマージンを確認可能です。


図. コモンモード電圧周波数スペクトラム

図. ディファレンシャルモード電圧周波数スペクトラム

3. EMS(伝導イミュニティ): 放電経路、波形

外来ノイズが印加される箇所に、これを模擬した電流、電圧波形を入力し、対象物とその周辺における電界の時間的変化を確認することで、外来ノイズの放電経路を可視化することができます。また、回路シミュレータとの連携によりノイズが誘起した電流、電圧波形を確認することができ、EMS対策部品の有効性を確認可能です。

図. PCBの放電経路

図. 隣接信号に誘起したノイズ電圧波形

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解析の概要やANSYSを使った事例を一冊にまとめました。ぜひご活用ください。

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収録事例

放射ノイズ解析事例

電気機器のシステム(基板、ケーブル、筺体)のEMI抑制設計事例
PCBをノイズ源とした筺体の放射ノイズ抑制効果の検討
基板の近傍・遠方界解析を活用した放射ノイズ抑制事例
電源ノイズ波形の解析結果を考慮したEMI解析

伝導ノイズ解析事例

インバータ回路の伝導ノイズ解析事例

対策部品設計事例

容量主体のコモンモードフィルタ(CMF)解析事例
インダクタンス主体のコモンモードフィルタ(CMF)解析事例

伝導イミュニティ解析事例

電磁界解析を活用したESD(静電気放射)による電磁界分布の可視化
プリント基板と筐体のグランド接続時のESDノイズ解析

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