発生源でEMIを抑制

ノイズの少ない電子アプリケーションを設計段階で積極的に検討することは、電磁両立性（EMC）試験に不合格になった後に望ましくない電磁干渉（EMI）を後から対策するよりも、大幅にコストを削減できます。

EMC試験に初回で不合格になるアプリケーションは、50%にのぼると広く推定されています。再試験費用、基板の設計変更、試験所での試験時間、プロジェクトの遅延などは、製造や出荷の遅延コストと合わせて10,000ドル以上に及ぶ可能性があります。基本的な指針として、EMC対策の最も効果的な実施時期は、最初の試作品作製前です。

設計者は、Würth Elektronikが提供するような、EMC性能が厳選された単一の製品ラインからコンポーネントを選択することで、不確実性や推測作業を削減できます。同社の5,000種類を超えるEMCコンポーネントの包括的な製品ラインナップには、フェライト、インダクタ、コンデンサ、吸収体、シールド材などが含まれ、すべてが互いに最適に機能するように設計、試験されています。

小型化の需要が継続的する中、EMCがますます重要な課題になっています。たとえば、IoTセンサノードは、スマートホーム、産業、医療、農業分野で広く採用されていますが、EMIの影響を受けやすいという課題を抱えています。

IoTセンサは、小型プリント回路基板、高密度レイアウト、スイッチング電源、マイクロコントローラ、内蔵型ワイヤレス無線機を採用しており、潜在的なノイズの発生源が密集しています。小型基板には、DC/DCコンバータ、アンテナ、高速信号などが組み込まれており、これらはすべて信号の完全性を妨げる原因となります。

WürthのWE-EMIPパッチやマッチドフェライトアレイなどの厳選されたEMIソリューションは、放射を低減し、信号の完全性を維持し、コンプライアンスへのスムーズな道筋を確立することで、潜在的な混乱を解消するのに役立ちます。

設計ガイドライン

Bluetooth Low Energy（BLE）無線でデータを送信する環境センサを想像してみてください。適切なスイッチングレギュレータを選択しないと、ノイズを放射する可能性があります。BLEアンテナは干渉の影響を受けやすく、デジタル通信回線は電源レールを介してEMIを放出する可能性があります。

ここでは、WürthのコンポーネントをEMC対応設計においてどのように実装されるかを簡単に説明します。

• WürthのWE-CBFチップフェライトは、電源ラインに直列に配置できます（通常は降圧レギュレータの入力と出力）。これにより、高周波スイッチングノイズを低減できます。またこれは、伝導EMIを抑制し、電源レールをクリーンに保ち、PCBトレースやケーブルを介した放射を制限します。
• デカップリングコンデンサとバルクコンデンサをフェライトと組み合わせて使用することで、VCC上の過渡電流を平滑化し、リップルを低減できます。Würth Elektronikの860040573003アルミ電解コンデンサは、EMIおよび無線周波数干渉（RFI）を抑制するように設計されており、電源、家電製品、スマートメータ、信頼性の高いラインフィルタリングを必要とするIoTデバイスなどに安定した動作を提供します。
• 371001 WE-EMIP EMIアブソーバパッチ（図1）は、スイッチングレギュレータやBLEシステムオンチップ（SoC）モジュールなどのノイズの多いコンポーネントの直上や近傍に直接貼り付けることで、放射されるEMIを吸収し、アンテナや敏感な回路を局所的な干渉から保護することができます。

図1：WürthのWE-EMIPパッチは、敏感なコンポーネントをEMIから保護する簡単な方法を提供します。（画像提供：Würth Elektronik）

• WE-CMB HCシリーズ74482210002のようなコモンモードチョークは、スマートホームデバイスが電源グリッドにノイズを重畳するのを防ぐためや、電気的にノイズの多い産業環境でクリーンな電源を確保するためなど、AC主電源入力のノイズを抑制することができます。
• MCU、SoC、無線モジュール、クロック発振器などのEMIに敏感なコンポーネントは、WE-SHCシリーズ3600213120S（図2）のような14.12mm × 14.12mm × 2.00mmの面実装錫メッキ鋼製カバーを使用して、コンパクトな組み込みアプリケーション向けにシールドすることができます。

図2：WürthのWE-SHCシリーズ3600213120Sは、コンパクトな面実装エンクロージャでEMIに敏感なコンポーネントをシールドします。（画像提供：Würth Elektronik）

Würth Elektronikの回路保護バリスタ製品群は、落雷やESDによる過渡電圧から保護します。設計者は、Würthの差動モード抑制用フィルタチョークインダクタも活用できます。また、フェライト、チョーク、コンデンサなどの厳選された受動部品を組み合わせたフィルタ設計キットもご用意しています。これらは、さまざまなアプリケーションにおけるEMI抑制向けに最適化されており、設計者がEMCソリューションの試作品作製と評価のための実践的な手法を提供します。

同社はまた、小型の接続型環境センサの開発を効率化する補完的なコンポーネントも提供しています。これらには、セルラーIoT、Wi-Fi、Bluetooth接続用の事前認証済み無線モジュールや、小型フォームファクタで信頼性の高い低消費電力のデータ収集を実現するMEMSベースの温度・湿度センサなどがあります。

まとめ

Würth Elektronikのコンポーネントは、最新のIoTおよび電子システムの要求に応える堅牢でEMC準拠のアプリケーションを構築するための包括的なツールキットを構成しています。これらのコンポーネントは、EMI抑制や過渡電圧保護などの重要な課題に対応しつつ、小型の接続型環境センサの信頼性と性能を向上させます。同社の豊富なEMCカタログと設計キットは、設計者のニーズに応える厳選されたワンストップショッピングを提供します。