EMI シールドを使用して電子設計における放射を低減する

電子ノイズはどこにでも存在します。 設計者は、機器をそれから保護するためにできる限りすべてのツールを手元に用意する必要があります。 この記事は、デバイスの電磁動作を改善し、外部干渉から保護するために広く使用できるツールである EMI シールドについて説明します。

マクスウェルの方程式によれば、導体に電流が流れるたびに磁場が発生します。 さらに、磁場が存在するときは常に、電場も存在します。 これらの電界と磁界は放射される性質があるため、次のように広く知られています。放射性エミッション。

これらの放射は、回路内またはプリント基板 (PCB) 全体に問題を引き起こす可能性があります。 理想的な回路では、回路自体によって生成される信号、電流、電圧のみが存在します。 現実の世界ではノイズが発生します。 これは、回路の信号が他の信号によって妨害された場合に発生します。

電磁信号の性質上、ノイズの存在を避けることはできませんが、その影響を大幅に軽減することは可能です。

デバイスが他のデバイスの影響を受けないことが重要であるのと同様に、デバイスが機能するときに他のデバイスに影響を与えないことが重要です。 電磁感受性は、回路またはシステムが干渉の影響を受けても動作し続ける能力です。 この感受性は、適用されるノイズ レベルによって決まります。 自動車、医療、軍事などの用途に応じて、異なるレベルの感受性が許容されます。

すべての回路、デバイス、システムは、放射の面での放射をできる限り少なくし、高レベルの電磁場の影響のみを受けるように適切に設計する必要があります。

電磁両立性 (EMC) 認証は、市場に投入されるあらゆる製品に必要なステップです。 すべての製品は、設置時に他の機器に影響を与えないこと（つまり、エミッションテスト）、および周囲に他のシステムが存在する場合でもその動作が正常であること（つまり、感受性検査）。

電子設計は通常、エンクロージャ内に設置されます。 金属製の筐体は電磁場を閉じ込めるのに優れていますが、完璧ではありません。 PCB とエンクロージャの間の接合部には穴またはスロットがあり、電磁場がそれらを通過する可能性があります。 EMI シールドを使用すると、これらの穴を簡単に覆うことができます。

さらに、多くの製品設計には共通の問題があります。それは、EMC 認証が設計サイクルの最新段階でのみ考慮されるということです。 この時点で、電気機械設計は凍結され、EMC エンジニアは電磁気の問題を解決するために製品を変更する余地がほとんどなくなります。 このため、PCB を変更せずに放射線の問題を解決するには、一連のツールが必要になることがよくあります。 このような状況では、EMI シールドが重要な役割を果たします。

エレクトロニクスの世界的な傾向は、小型かつ高速であることです。 PCB には、立ち上がり時間が非常に短い高速デジタル回路が増えています。 立ち上がり時間が短いほど帯域幅が広くなり、したがって波長が小さくなります。 回路内に存在する波長が PCB の物理的寸法に匹敵する場合、問題が発生します。 これらの波長が十分に小さい場合、外部に到達して他の機器に干渉を引き起こす可能性があります。

これらの開口部は、EMI シールド、つまり、これらの小さな穴を覆い、機械的エンクロージャのファラデーケージ効果を改善するのに役立つ磁性材料を使用して閉じることができます。

EMI シールドは無数にあり、そのすべてに異なる素材と形状があります。 しかし、それらはすべて、電磁場を閉じ込めるという同じ共通の目標を持っています。

シールド要素は、電磁放射をブロックするバリアとして機能します。 この遮断プロセスは、実際には、電磁波の周波数とシールド要素の材質に応じて大幅に減衰します。