Electromagnetic Interference (EMI)

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Designing PCBs for EMI/EMC Compliance

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ESD保護回路設計

新人エンジニアのための基板用ESD保護回路設計ガイド 1 min Blog PCB設計者

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πフィルターを使った電源の設計

πフィルターを使った電源の設計 1 min Blog この記事では、エキスパートのMark Harrisがローパスフィルターの配置について説明します。基本原則から設計に関する制約までをカバーした内容です。ぜひ詳細をご確認ください。

フェライト

フェライトビーズ、チップ、コア、およびプレートの使用方法 1 min Blog フェライトビーズをPCBレイアウトで正しく使用していますか？ PCBでのフェライトのさまざまな用途についてもっと学びましょう。

次のPCBにおけるESD接地要件

次のPCBにおけるESD接地要件 1 min Blog 高電圧機器や電源に囲まれた環境で使用されるPCBは、静電気放電（ESD）のリスクにさらされています。静電気は、リストストラップなしで基板を扱うと、直接基板に放電して、敏感な電子部品を破壊することもあります。これによりPCBに一時的な電圧が誘導され、敏感な部品に損傷を与える可能性があります。極端な場合、例えば雷撃や大規模な電力サージのように、ESDと一時的な電圧は、回路がショートするときと同様に、基板が火を捕らえる原因となることがあります。 ESDに関連する危険性を考えると、多くの業界標準では、敏感な回路を保護するためのESD接地要件を定義しています。適切な設計ソフトウェアを使用すれば、適切なESD接地要件に従って回路を損傷から保護するための対策を実装できます。Altium Designerには、アプリケーションに必要なESD保護のレベルを提供できる接地フロアプランを作成するために必要な重要なツールが含まれています。 ALTIUM DESIGNER^® 単一のソフトウェアプラットフォームで最高の回路図設計、部品管理、およびレイアウト機能を備えたPCB設計パッケージ。雷、地元の電力会社からの電力サージ、家庭内の電気配線のショート；これらすべてはサージプロテクターで保護することができます。あなたはすでに家庭用電子機器で電源タップを使用しているので、それらが提供するサージ保護に慣れているでしょう。サージプロテクターは、電子製品に誘導される電流スパイクを減衰させ、損傷から保護します。あなたの家のブレーカーには、ショートサーキットの場合に自動的に作動するスイッチが含まれており、電気火災から家を保護します。これらのシステムすべてに誘導される過渡電圧および電流スパイクは、110Vまたは220VのACラインに接続されていないデバイスでも発生する可能性があります。多くの業界標準では、電子製品のPCBに過渡電圧抑制メカニズムを含めることが求められています。ESDによる電力変動および過渡電圧の許容限度は、CBEMAカーブを使用して定義され、このカーブは多くの業界要件の基礎を形成しています。 ESDによる損傷から基板を保護するために実装できるいくつかの方法があります。おそらく、最も効果的な戦略は、適切なESD接地戦略を実装することによってコンポーネントを損傷から保護することです。どの方法を選択しても、これらの保護をPCBレベルで実装するのを容易にする設計ソフトウェアを使用する必要があります。これは、電子機器を保護するためにサージプロテクターや回路遮断器を使用する計画を立てることを超えています。ショック管理のためのESD接地方法過渡電圧を抑制し、ESDから敏感な回路を保護するための最も単純でありながら最も効果的な方法は、スパイクの発生時に回路から電力を切断することです。この戦略には、回路遮断器やヒューズを使用できますが、基板の適切な場所にこれらの要素を1つ以上配置することに依存しています。明らかに、これは、ほとんどの設計が持つ数多くの他の要件を考慮すると、すぐに非現実的になります。ショック管理へのESD接地要件の最適な適用は、外部ソースから直接基板に移動するESDから基板を保護することを含みます。より良いオプションは、静電気からの放電を電気的グラウンドにルーティングする接地戦略を設計することです。これにより、誘導された電圧がコンポーネントに電流を流すのを防ぎます。接地戦略を持つ基板の設計グラウンド戦略を実装することは、単にボードにグラウンドプレーンを配置する以上のことを意味します。2点間の静電気が直接グラウンドプレーンにESDを誘導する場合、電流はグラウンドプレーンに接続されている敏感なコンポーネントに直接流れる可能性があります。ボードに誘導される過渡電圧はかなり強力であり、ボードの他の場所に電流を駆動し誘導することがあり、コンポーネントを損傷させる可能性があります。幸いなことに、グラウンドプレーンと一緒に設置することで、ESDイベントから敏感な電子機器を保護できるいくつかのコンポーネントがあります。重要なコンポーネントには、TVSダイオードとバイパスコンデンサがあります。グラウンドプレーンおよびより大きなグラウンド戦略と適切に組み合わせることで、デバイスのESDグラウンド要件を満たすことができます。 ESDは多くの外部ソースから生じる可能性があり、多くの電子デバイスで重要です。ESDの原因について学ぶことで、ESDイベントに対して回路を保護するための適切な設計を実装するのに役立ちます。 PCBのためのESDおよびいくつかの保護対策についてもっと学びましょう。ボードのどこかにグラウンドプレーンを配置するだけでは、すべてのESDイベントを抑制するには十分ではありません。 ESD保護のためのPCBグラウンドプレーンの使用についてもっと学びましょう。 ESDが発生すると、回路内の他の場所で電流が誘導されることがあります。これは、寄生インダクタンスによる急速な電流の流れと一時的な電圧信号が原因です。賢い設計選択により、回路がESDに耐えられるようにすることができます。

トランジェント電圧抑制のためのPCB設計

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電気技術者

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電気技術者 IEC 62368-1がヨーロッパとアメリカでIEC 60950-1および60065を置き換えた現在、ITおよびオーディオ/ビデオの電子設計者にとってこれが何を意味するのかを解説します。

EMCテストに合格するための最適なEMIフィルターの種類は何ですか？

EMCテストに合格するための最適なEMIフィルターの種類は何ですか？ 1 min Blog 電気技術者

電気技術者

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電気技術者 EMCテストに合格する必要があり、新製品が謎のEMI源によって機能不全に陥っている場合、製品の完全な再設計を検討し始めるかもしれません。スタックアップ、レイアウト/ルーティング、およびコンポーネントの配置は、始めるのに良い場所ですが、特定のEMI源を抑制するためにできることがさらにあるかもしれません。設計に配置できるEMIフィルターには多くの異なるタイプがあり、適切なフィルターはさまざまな周波数範囲でEMIを抑制するのに役立ちます。これらの回路は受動型または能動型であり、異なる帯域で異なるレベルの抑制を提供します。設計に最適なEMIフィルターの選択は、基板上のスペースから必要な減衰まで、さまざまな要因に依存します。さらに、一部のフィルターは比較的広帯域です（例：オペアンプ）が、他の回路は狭い周波数範囲のみを対象とすることができます。 EMIフィルターのタイプ EMIフィルタは、受動型と能動型のフィルタに分類され、それぞれ受動部品または能動部品で構成されます。さらに詳しく言うと、これらの異なるタイプのフィルタは、共通モードノイズまたは差動モードノイズの特定のタイプを対象としています。明らかに、これらの回路は、両方のタイプのEMIをフィルタリングするためにカスケード接続することができます。EMIの問題を修正しようとしている場合、特にEMCテストに失敗した後は、フィルタリングを超えた複数の解決策を実装する必要があるかもしれません。それぞれのカテゴリに分類される一般的なEMIフィルタのタイプを見てみましょう：受動EMIフィルタ差動モード受動EMIフィルタおそらく最も一般的な受動EMIフィルタは、フェライトチョークです。これは基本的にいくつかの寄生容量を持つインダクタで、数十MHzまでの低通フィルタリングを提供します。これらのコンポーネントは、共通モードまたは差動モードの導電EMIのフィルタリングを提供することができます。これをラップトップで読んでいる場合、電源コードが入力電力線上の高周波ノイズを除去するためにこれらのチョークの一つを使用している可能性があります。PCBを見ると、フィルタリングを提供するために使用できる他の回路がいくつかあります。下の画像は、差動モードの受動EMIフィルタとして使用されるLC回路のコレクションを示しています。これらのフィルタ回路は、物理的には復帰経路のための単一の参照しか持たないため、差動モード回路です。ここでの例は、ベンチPSUやバッテリーのように2線式DC電圧で駆動されるデバイスです。ただし、近くに浮遊または接地されたシャーシが存在するかもしれませんが、下の回路では、直接電流を導くことはなく、システムの残りの部分から完全に隔離されています。これらのフィルタの中で最も単純なものは、Cフィルタ（シャントコンデンサとして接続される）とLフィルタ（直列インダクタとして接続される）です。これらは、広い周波数範囲でノイズを除去するために、重要な回路や重要なコンポーネントの入力に配置することができます。より複雑な構成は下の画像に示されています。PiフィルタとTフィルタに関しては、それぞれ低および高のソース/負荷インピーダンスで最も効果的です。希望の信号を特定のコンポーネントに通過させつつ、他の全ての周波数を抑制したい場合は、バンドパスフィルタを構築する必要があります。同様に、アンテナからの漂遊放射のような、単一周波数での強い信号を抑制したい場合は、バンドストップフィルタが必要になります。回路内のL/C要素の数がフィルタの数を決定することに注意してください。より高次（つまり、カスケード）のフィルタを構築すると、通過帯域の外側でより急なロールオフが得られます。共通モード受動EMIフィルタ上記のEMIフィルタは、追加の参照導体を導入することで共通モードフィルタとして構築できます。よく知られているように、共通モード電流は、シャーシ内の金属や何らかの外部導体（つまり、グラウンドループを介して）への寄生容量によって誘導されます。共通モード電流は、その電源線を介してシステムに入ることもあります。例えば、スイッチングDC電源の出力やACメインからです。共通モードノイズに対処するために、差動線上で使用できる3つの潜在的なオプションがあります：直列に高インピーダンス要素を使用すること、すなわちコモンモードチョークを使用するシステムの基準（通常はシャーシまたは地球に戻る）に対して低インピーダンスのシャント要素を使用する容量性結合を排除するためにレイアウトを変更する下の画像は、ポイント1と2を満たした配置を示しています。下のEMIフィルタ回路は、ACメイン入力または2線式DC入力（+VおよびDCコモン）に適用され、シャーシに接続する接地線が含まれています。この回路には、コモンモードチョークと、コンデンサのペアを介したローパスフィルタの2つの別々の要素が含まれています。アクティブEMIフィルタ