EMIに打ち勝つための自動車回路設計5つのヒント

電気製品は、生まれながらにしてEMI（電磁干渉）を伴っています。電子製品の多機能化は人々のさまざまな期待に応える一方で、人々の健康や環境の安全を直接脅かす一連のEMI問題の発生も招いています。自動車に対するEMIの影響は非常に顕著であり、外部の無線機器の性能に影響を及ぼすだけでなく、車両内部の電子機器に対してもある程度の干渉を引き起こします。したがって、EMIを理解し、予防策として自動車回路設計におけるいくつかのポイントに注目することが非常に重要です。

自動車回路におけるEMIの解析

EMI の問題は通常、電子製品で発生します。電子製品のあらゆる場所で、電子機器、部品、システム間に見られます。EMI は多くの要因によって引き起こされますが、その核心は 1 つだけであり、それは静電気放電（ESD）による干渉です。静電気によって電子回路が干渉を受ける要因は 2 つの側面から成り立っています。1 つは電子回路における分布定数の不合理な設計であり、もう 1 つは回路の安定性を低下させ、最終的に干渉を引き起こす環境要因です。

自動車におけるEMI耐性は主に車載電気デバイスに由来する。その伝搬モードには伝導と放射が含まれ、干渉源には回路ネットワーク干渉、静電気放電干渉、電磁放射干渉などがある。

•回路ネットワークの干渉は、主に車両内部の電気機器に由来する。これらの機器は干渉パルス信号を発生させ、それが電磁波の形態でネットワーク周辺に伝搬し、周囲の無線受信装置が正常に動作することを妨げる。
•電磁放射干渉とは、回路の電源がオンまたはオフになる際に生じる突発的な変化（パルス）によって発生する干渉を指します。特に、電源のオン・オフの過渡状態で突発的な高電圧が発生したとき、誘導性および容量性の負荷に対して顕著に現れ、その結果、放射周波数も高くなります。この種の干渉は、車載の放射受信装置に影響を及ぼすだけでなく、自動車用電気機器にも程度の差こそあれ損傷を与えます。

車両に搭載されるあらゆる種類の電子制御ユニットは、安定した電源が供給されない限り、通常は作動しません。電源システムに電圧変動が発生すると、電子モジュールは正常な状態で動作できなくなります。

自動車回路設計のヒント

自動車回路設計におけるヒント 車両がEMIによる異常の影響を受けないようにするためには、EMIを防止または低減するための予防措置を講じ、自動車および自動車用電子機器が円滑に動作できるようにする必要があります。

ヒント1：電磁伝導干渉を低減する必要があります。

自動車回路設計における詳細な対策は、次のようにまとめることができます。

•各回路ループの有効面積は最小限に抑える必要があります。
•トランスの漏れインダクタンスに起因するEMIに対しては、トランスに磁気シールドを施す必要があります。さらに、各ループの有効面積を最小化するべきです。
•深刻なEMIに悩まされている回路では、EMIを低減するために、信号伝送に二重配線を適用することができます。

ヒント2：自動車回路ネットワークへの干渉は禁止すべきです。

•自動車用電装品を接続するリード線はできるだけ短くし、互いに平行に配線したり、近接させたりしないでください。
•合理なリード配線は、回路ネットワークの干渉を防止するうえで重要な役割を果たす。
•回路間の結合を低減するために、電源フィルタ用の容量を増やし、RCデカップリング回路を追加する必要があります。

ヒント3：自動車の電磁放射干渉は禁止すべきです。

•R-C-Dネットワーク保護を実装する必要があります。
•効果的な過渡抑制対策は、干渉源において講じるべきであり、これにより容量性負荷の電磁放射を低減するだけでなく、容量性負荷の接点を保護・制御することができる。
•金属シールドを適用する必要があります。

遮蔽方法では、現場でのいかなる干渉も禁止することができる。

•携帯通信の受信周波数帯では、電磁シールド材としては通常アルミニウムが選ばれます。高周波における表皮効果により、電磁シールドはそれほど厚くする必要はありません。
•非接触式エンジンまたはディストリビューターレス点火システムを適用することで、干渉源を排除し、電磁放射を低減することができる。

ヒント4：遮蔽を行う必要があります。

シールドは、電磁干渉を防止するうえで効果的な役割を果たす。通常、シールドとしては高い導電率をもつ材料が選択される。高周波電界のシールド性能が優れているかどうかは、鋼やアルミニウムのような高導電率材料に依存し、一方、低周波電界のシールド性能は、磁性鋼、鉄、ベリリウム合金などの高い磁気伝導率をもつ材料に依存することが実証されている。火花や電弧を発生しやすい機器は、電磁両立性（EMC）に対する悪影響を除去するため、金属シールドで覆う必要がある。

ヒント5：フィルタリングもEMIを抑制するための効果的な方法です。

フィルタは、EMI を抑制するために最も一般的に用いられる方法と見なされており、回路経路を通じて直接侵入する EMI に対抗することができる。信号振幅を増大させることが、EMI 対策の重要な手段であるとまとめられる。微弱なセンサー信号に関しては、回路で増幅して振幅を大きくすることで、EMI を大幅に低減することができる。

分割払いオン自動車回路自動車用電子部品に多くの悪影響を及ぼします。それは自動車の寿命を縮めるだけでなく、人々の走行時の安全も損ないます。その結果、自動車の走行安全性と信頼性を確保しつつ、EMI が車両電子部品に与える影響を最小限に抑えるために、多くの予防策を講じることができます。

この記事は、PCBCart の編集者である Dora Yang によって書かれました。元の記事は次の場所で公開されましたエレクトロニク・インダストリー・マガジン、第11号、2017年、74-76ページ。

役立つリソース:
•EMI の影響を低減するための高速 PCB 配線技術
•自動車用PCBの特性と設計上の考慮事項
•自動車用PCBメーカーの信頼性を見極める5つの実証済み方法
•自動車電子産業における回路モジュールを基盤としたSMTはんだ付け信頼性研究
•PCBCart のフル機能 PCB 製造サービス - 複数の付加価値オプション
•PCBCart の高度な PCB アセンブリサービス - 1 個から対応