EMI を克服する自動車回路設計の 5 つのヒント

電気製品には EMI (電磁干渉) がつきものです。電子製品の多機能化は、人々のさまざまな期待に応え、人々の健康と環境の安全を直接脅かす一連の EMI 問題の発生にもつながります。自動車に対する EMI の影響は非常に突出しているため、外部の無線デバイスの性能に影響を与え、車内の電子デバイスに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のヒントに焦点を当てることが非常に必要です。

自動車回路における EMI の分析

EMIの問題は通常、電子製品で発生します。これは、電子機器、コンポーネント、システムの間など、電子製品のいたるところに見られます。 EMI は非常に多くの理由から発生しますが、その中には中心的なもの、つまり静電気放電 (ESD) 干渉しかありません。電子回路に静電気による干渉を引き起こす要素には、電子回路の不当に設計された分布パラメータと、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素の 2 つの側面があります。

自動車の EMI 耐性は、主に自動車の電気デバイスに由来します。その伝送モードには伝導と放射が含まれますが、干渉源には回路ネットワーク干渉、静電放電干渉、電磁放射干渉などがあります。

• 回路網の干渉は、主に車両内の電気機器から発生します。これらのデバイスは干渉パルス信号を作成し、ネットワークの周りに電磁波のモードで送信され、周囲の無線受信機器を通常の動作から停止させます。回路の電源がオンまたはオフになったときに発生します。特に、電源のオン/オフの過渡的な瞬間に急激な高電圧が発生すると、誘導性および容量性キャリアに発生し、放射周波数も高くなります。このタイプの干渉は、搭載された放射線受信デバイスに影響を与えるだけでなく、自動車の電気デバイスにもさまざまな程度の損傷を与えます。

自動車に搭載されているあらゆる電子制御ユニットは、安定した電源が供給されないと正常に動作しません。電源システムに電圧変動が発生するとすぐに、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

自動車回路設計のヒント自動車が EMI による異常に苦しむのを防ぐには、EMI を防止または低減するための予防措置を講じて、自動車および自動車用電子機器がスムーズに動作できるようにする必要があります。

ヒント 1:電磁伝導干渉を減らす必要があります。

自動車の回路設計における詳細な対策は次のように要約できます。

• 各回路ループの有効面積を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よる EMI に関しては、トランスに磁気シールドを実装する必要があります。さらに、各ループの有効面積を最小限に抑える必要があります。
• EMI が深刻な回路の場合、EMI を低減するために信号を伝送するために二重のラインを適用できます。

ヒント 2:自動車回路ネットワークの干渉は禁止する必要があります。

• 自動車の電気機器を接続するリードは短くし、互いに平行または接近させないようにする必要があります。
• 合理的なリード ルーティングは、回路ネットワークの干渉を防止する上で重要な役割を果たします。
• 電力フィルタリング キャパシタンスは、回路結合を減らすために追加された RC デカップリング回路。

ヒント 3:自動車の電磁放射干渉は禁止する必要があります。

• R-C-D ネットワーク保護を実装する必要があります。
• 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および制御する効果的な一時的な禁止手段を干渉源で行う必要があります。
• 金属シールドを適用する必要があります。

フィールドでの干渉は、シールド方法で禁止できます。

• 移動体通信の受信周波数では、通常、電磁シールドのためにアルミニウムが選択されます。高周波の表皮効果により、電磁シールドは厚すぎる必要はありません。
• 非接触エンジンまたはディストリビュータレス点火システムを適用して、干渉源を排除し、電磁放射を低減できます。

ヒント 4:シールドを実施する必要があります。

シールドは、電磁干渉を防ぐのに効果的な役割を果たします。通常、シールドには導電率の高い材料が選択されます。高周波フィールド シールドの優れた性能は、鋼やアルミニウムなどの高伝導性材料に依存し、低周波フィールド シールドの優れた性能は、磁石鋼、鉄、ベリリウム合金などの高磁気伝導性の材料に依存することが証明されています。火花または電気アークを生成する傾向のある電化製品は、電磁適合性 (EMC) の悪影響を排除できるように、金属シールドでシールドする必要があります。

ヒント 5:フィルタリングも、EMI を制御する効率的な方法です。

フィルタは、EMI を打ち負かすために最も一般的に使用される方法と見なされており、回路経路から直接侵入する EMI に抵抗することができます。信号振幅の増加は、EMI対策の重要な方法であることが要約されています。微弱なセンサー信号に関しては、振幅を大きくして回路を増幅できるため、EMI が大幅に減少します。

自動車回路のEMIは、自動車用電子部品に多くの悪影響を及ぼします。自動車の寿命を縮めるだけでなく、人々の安全な運転をも破壊します。その結果、自動車走行の安全性と信頼性を確保しながら、車両電子部品への EMI の影響を最小限に抑えるために、多数の予防措置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。 Elektronik Industrie Magazine、2017 年第 11 号、74 ～ 76 ページに掲載された記事。

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