EMI フィルタのサプライヤーとして、EMI フィルタの性能を正確に測定する方法についてよく質問されます。 EMI フィルタの有効性は電子機器の全体的なパフォーマンスとコンプライアンスに大きな影響を与える可能性があるため、これは重要な問題です。このブログ投稿では、EMI フィルタのパフォーマンスを正確に測定する方法についていくつかの洞察を共有します。
EMIフィルタを理解する
測定技術に入る前に、測定方法について簡単に理解しましょう。EMIフィルターは。 EMI フィルタは、電子回路における電磁干渉 (EMI) を抑制するように設計されています。これらは、必要な信号を通過させながら、不要な高周波ノイズを減衰させることによって機能します。これらのフィルタは、電源、通信機器、産業用制御システムなどのさまざまなアプリケーションで、適切な機能と電磁適合性 (EMC) 規格への準拠を確保するために不可欠です。
主要なパフォーマンスパラメータ
EMI フィルタのパフォーマンスを正確に測定するには、いくつかの重要なパラメータに焦点を当てる必要があります。
- 挿入損失 (IL): これは、EMI フィルタの有効性を評価するために使用される最も一般的なパラメータです。挿入損失は、フィルタを介して送信された電力とフィルタなしで送信された電力の比として定義され、通常はデシベル (dB) で表されます。挿入損失が高いほど、フィルタリング性能が優れていることを示します。
- 反射減衰量 (RL): リターンロスは、インピーダンスの不整合によりフィルターから反射される電力の量を測定します。これはdBでも表され、リターンロスが高いほど、フィルタとソース/負荷インピーダンス間のマッチングが良好であることを示します。
- カットオフ周波数: カットオフ周波数は、フィルターが信号を減衰し始める周波数です。これは、フィルターが効果的に抑制できる周波数の範囲を決定するため、重要なパラメーターです。
- 漏れ電流: 一部のアプリケーション、特に安全性が重要なシステムに関係するアプリケーションでは、漏れ電流が重要なパラメータです。漏れ電流はフィルタを通ってグランドに流れる電流であり、ユーザーの安全を確保するために許容範囲内に保つ必要があります。
測定技術
ここで、EMI フィルタの性能を測定するために使用される一般的な測定手法のいくつかについて説明します。
挿入損失測定
挿入損失はネットワーク アナライザを使用して測定できます。挿入損失の測定方法に関するステップバイステップのガイドは次のとおりです。
- テスト環境をセットアップする: ネットワーク アナライザを信号源と負荷インピーダンスに接続します。測定誤差を最小限に抑えるために、テスト設定が適切に校正されていることを確認してください。
- 基準電力を測定する: フィルタを接続せずに同軸ケーブルを介して伝送される電力を測定します。これにより、基準電力レベルが得られます。
- フィルターを接続します: EMIフィルターを信号源と負荷インピーダンスの間に挿入します。接続がしっかりと行われ、フィルターが適切に接地されていることを確認してください。
- フィルタリングされた電力を測定する：フィルターを通過した電力を測定します。基準電力からフィルタリングされた電力を減算して、挿入損失を計算します。
フィルタの性能を正確に評価するには、挿入損失の測定を広い周波数範囲にわたって実行する必要があることに注意することが重要です。周波数範囲は通常、アプリケーション要件と関連する EMC 規格によって異なります。
反射減衰量の測定
リターンロスはネットワークアナライザを使用して測定することもできます。その方法は次のとおりです。
- テスト環境をセットアップする: ネットワークアナライザをフィルタ入力ポートに接続します。フィルタの出力ポートが、整合した負荷インピーダンスで終端されていることを確認してください。
- 反射電力を測定する: フィルタ入力ポートから反射される電力を測定します。リターンロスは、dB 単位で表される入射電力に対する反射電力の比として計算できます。
リターンロスが高いということは、フィルターとソース/負荷の間のインピーダンスが良好に一致していることを示しており、これは信号反射を最小限に抑え、フィルターの全体的な性能を向上させるために望ましいことです。
カットオフ周波数の測定
EMI フィルタのカットオフ周波数は、周波数の関数として挿入損失を測定することによって決定できます。カットオフ周波数は通常、挿入損失が特定の値 (通常は -3 dB) に達する周波数として定義されます。
カットオフ周波数を測定するには、ネットワーク アナライザを使用して周波数範囲をスイープし、各周波数ポイントでの挿入損失を記録します。挿入損失と周波数の曲線をプロットすると、その曲線からカットオフ周波数を特定できます。
漏れ電流測定
漏れ電流の測定には漏れ電流計と呼ばれる専用の機器が必要です。 EMI フィルタの漏れ電流を測定する方法は次のとおりです。
- テスト環境をセットアップする: EMIフィルターを電源と負荷に接続します。フィルターが適切に接地されていることを確認してください。
- 漏れ電流計を接続する：漏れ電流計をフィルタのアース端子とアースの間に接続してください。
- 漏れ電流を測定する: 電源を入れ、漏れ電流計を使用して漏れ電流を測定します。関連する安全規格に準拠していることを確認するために、さまざまな動作条件下で漏れ電流を必ず測定してください。
測定精度に影響を与える要因
EMI フィルタの性能測定の精度には、いくつかの要因が影響する可能性があります。考慮すべき重要な要素のいくつかを次に示します。
- テストのセットアップ: テスト設定は、測定誤差を最小限に抑えるように慎重に設計する必要があります。これには、適切なケーブル、コネクタ、終端インピーダンスの使用が含まれます。各測定の前に、テスト設定が適切に校正されていることを確認してください。
- 環境条件: 温度、湿度、電磁干渉などの環境条件は、EMI フィルタの性能と測定結果に影響を与える可能性があります。精度を確保するには、制御された環境条件下で測定を実行することが重要です。
- 測定機器：ネットワークアナライザや漏れ電流計などの測定機器の精度も測定結果に影響を与える可能性があります。必ず高品質の測定器を使用し、定期的に校正を行ってください。
- フィルターの取り付け: EMI フィルタの取り付け方法も、そのパフォーマンスに影響を与える可能性があります。フィルタが適切に接地され、入力ケーブルと出力ケーブルの長さが最短になる方法で取り付けられていることを確認してください。
結論
EMI フィルタの性能を正確に測定することは、電磁干渉を抑制する効果を保証するために不可欠です。挿入損失、リターンロス、カットオフ周波数、漏れ電流などの主要な性能パラメータに焦点を当て、適切な測定技術を使用することで、EMI フィルタの性能を正確に評価できます。
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参考文献
- 電磁両立性工学、ヘンリー W. オット
- 電磁両立性ハンドブック、Clayton R. Paul