検証エコシステムによってEMCを確保する：電波暗室、モーターベンチ、高度なシミュレーション

電子システムの複雑化が進む中、エンジニアが信頼性と適合性を確保する方法も大きく変わりつつあります。スイッチング速度の高速化と高密度実装により、電磁両立性（EMC）は最重要設計課題の1つとなっています。開発後期になってノイズの問題が見つかると、高コストな再設計を余儀なくされることが少なくありません。さらに、エネルギー効率や熱挙動の正確な予測といったシステムレベルの要求も、EMC性能と密接に結び付いています。 

こうした相互に関連する課題に対応するため、ROHMはエンドツーエンドの検証エコシステムを構築しています。認定EMC測定チャンバー、高度なモーターベンチシステム、Webベースのシミュレーションツールを組み合わせることで、ROHMは世界中の顧客が開発初期の段階で効果的な対策を講じられるよう支援し、設計に対する確信、適合性、効率の向上を実現しています。

自社無響チャンバーによるEMC検証

電磁ノイズは、現代の電子機器において最も広範に存在するリスクの1つです。適切に抑制されなければ、誤動作、システムの不安定化、さらには規制不適合につながる可能性があります。IC設計者やシステムエンジニアにとって、ノイズに初期段階から対処することは極めて重要です。

この取り組みを支えるため、ROHMは認定を受けた自社EMC測定施設を運用しています。日本の横浜テクノロジーセンターに設置されたこれらの施設には、次のものが含まれます。

• 高精度なエミッション測定に対応する3m法電波暗室。
• 実車のワイヤーハーネスや搭載条件を再現し、実使用環境に即した条件でイミュニティおよびエミッション試験を行う車載EMCチャンバー。

この社内対応能力は、顧客にとって大きなメリットとなります。ROHMのプロセスでは、EMC対策をIC開発段階で設計に織り込むため、顧客はより高い確信を持って設計を進めることができます。これにより、開発後期での再設計リスクを大幅に低減でき、ROHMの強固なEMC検証エコシステムにおける重要な強みの1つとなっています。

その代表例が、電磁干渉（EMI）に対して業界最高水準の耐性を実現したROHMのEMARMOUR^™オペアンプの開発です。この成果は、無響チャンバー内で回路案の測定、改良、検証を繰り返し行い、画期的な性能を達成するまで反復評価を続けたことで実現しました。

効率試験のためのモーターベンチ評価

EMCがノイズと適合性に焦点を当てる一方で、信頼性の高いシステム設計には効率の評価も不可欠です。電気自動車（EV）や産業用ドライブでは、省エネルギーが運用コストの削減、航続距離の延長、全体性能の向上に直結します。しかし、効率の検証は、個別デバイスだけでなくドライブシステム全体を試験する必要があるため複雑です。

ROHMは、モーター、ゲートドライバ、パワーデバイスの実環境条件を再現するモーターベンチ評価環境によって、この課題に対応しています。この環境には、試験モーターと負荷モーターの構成、回生コンバータ、高精度な電流・電圧センサー、専用制御PCが含まれます。これによりエンジニアは、幅広いトルクおよび回転速度シーケンスの変動条件において、実際の動作条件下での効率や潜在的な挙動を監視できます。

Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Cycle (WLTC) Class 3b conditionsでの比較試験では、ROHMの第4世代SiC MOSFETを搭載したインバータは、従来のIGBTを使用したものと比べて、最大10%低い消費電力量を達成しました。これは、高効率動作を実現しながら、      性能向上によって過剰なノイズが発生しないことを確保できることを示しています。

このような詳細なシステムレベル測定を可能にすることで、顧客は高コストな試作や量産に進む前に、省エネルギー効果とシステム全体の信頼性について早い段階で把握できます。

仮想検証のためのシミュレーションツール

高度なEMC施設やモーターベンチ試験があっても、設計者は開発サイクルのさらに早い段階で性能を検証する必要がある場合が少なくありません。試作にはコストがかかり、またデータシートだけでは、実システムで生じる複雑な熱的・電気的相互作用を捉えきれません。 

この課題を支援するため、ROHMはROHM Solution Simulatorを提供しています。これは無料のWebベースツールで、エンジニアが実際のアプリケーション条件に近い環境でデバイスや回路を評価できるものです。このツールの特長は、ICだけでなく、トランジスタ、ダイオード、抵抗、LEDなどのディスクリート部品を含む回路全体を扱える点にあり、さらに熱設計にも対応しています。

もう1つの重要な特長は、電気・熱連成解析です。従来はモデリングと計算に丸1日かかっていた作業が、現在では10分未満で完了できるようになり、従来手法に比べて約100倍高速です。設計者は、ハードウェアを製作する前の段階で、接合部温度、ピン単位の発熱、部品間の熱干渉を迅速に確認し、有益な知見を得ることができます。

このシミュレータは既存のワークフローにもスムーズに組み込めます。エンジニアはソリューション回路を選択し、具体的なROHMデバイスを指定してシミュレーションを実行し、さらにサンプルを直接注文することもできます。より高度なシステムレベル検証向けには、結果を Siemens EDA PartQuest 環境へエクスポートすることも可能です。

検証を通じた競争力の強化

• 最先端の無響チャンバーにより、グローバルなEMC規格への適合を確保し、ノイズに起因するシステム誤動作から保護できます。
• モーターベンチ試験により、車載および産業用途におけるドライブシステムの実使用環境での効率と性能を検証できます。
• シミュレーションツールは、ハードウェア試作前に熱・電気・発熱に関する問題を特定することで、電気回路全体の開発を加速します。

顧客にとって、これらを組み合わせたメリットは明確です。開発サイクルが短縮され、市場投入までの時間を削減できます。潜在的な問題をより早期に特定できるため、リスクが低減され、高コストな再設計を防げます。国際市場における適合性への確信も高まり、認証プロセスをより円滑に進められます。さらに、システムレベルの性能が最適化されることで、省エネルギー、安全性、信頼性の向上につながります。

包括的な設計対策は、顧客の期待に応えながら、製品の信頼性と安全性を大幅に高めます。このアプローチは、技術的専門性とサポート体制の両面から卓越した価値を提供し、グローバル市場での競争力を強化します。

欧州におけるROHMのApplication and Technical Solution Center

この記事で紹介したツールや施設はROHMの日本のR&Dセンターを拠点としていますが、欧州の顧客もまた、ドイツ・Willichにある欧州Application and Technical Solution Center（ATSC）を通じて、地域に根ざした専門支援を受けています。ユーザーの開発を支援するため、EUサポートチームは、顧客の最終製品の品質向上に寄与する各種サービスを提供しています。ドイツの施設は低電圧IC製品のためだけのものではありません。ROHMは2018年以降、最新のラボを通じて、最大2kVクラスのパワーデバイス（IGBT、SiC MOSFET）についてもサポートを提供しています。       
 

ATSCは、設計採用フェーズにあるエンジニアの支援に重点を置き、アプリケーションボード、リファレンスデザイン、実践的な技術連携を提供しています。地域の開発チームと緊密に連携することで、ATSCは欧州の顧客がROHMのアナログIC、パワーデバイス、システムソリューションを円滑に組み込めるよう支援しています。こうしてROHMは、最先端のR&Dインフラと地域密着型の技術サポートを組み合わせ、世界中の顧客の競争力を高めるバランスの取れたアプローチを実現しています。

結論

EMI、エネルギー効率、熱マネジメントは目に見えにくい要素ですが、信頼性が高く規格適合した電子機器を実現するうえで決定的に重要です。これらを見落とすと、再設計、認証の遅延、性能低下を招く可能性があります。 

ROHMのR&D施設では、予防的な検証エコシステムの一環として、無響チャンバー、モーターベンチ評価、シミュレーションツールを活用し、顧客が問題を早期に発見し、効果的な対策を講じ、グローバルに適合し、高効率で、安全かつ信頼性の高い設計を実現できるよう支援しています。

さらに詳しく見る：見えないノイズとの終わりなき闘い | ROHM