平成13年度〔2001〕№46
宮崎県工業技術センター・宮崎県食品開発センター研究報告

ノイズ対策技術に関する研究＊小田誠＊１

Research on Noise Measure Technology
Makoto ODA
電子機器に多く使われるようになってきたスイッチング電源は、スイッチング周波数の高周波化、部品実装の高密度化などにより小型化が進んでいる。このため電源部分から発生するノイズ発生量が多くなり、伝搬経路が複雑になったので対策が困難になってきた。本研究では、スイッチング電源から発生するノイズの発生メカニズムを解明した上で、スイッチング電源を構成するラインフィルタやYコンデンサ等の部品定数を検討することにより伝導性妨害を低減させることができた。また、ノイズの伝搬経路を解明し、入出力に使用するケーブルの取り付け方法に検討を行うことにより、放射性妨害を低減させることが出来たので報告する。
キーワード：スイッチング電源、伝導性妨害、放射性妨害
１ はじめに出力部に分けられる。

スイッチング電源はパーソナルコンピュータを始め多くのOA機器に採用されており、最近ではスイッチング電源仕様

性能の向上もありAV機器にまで採用されるよう①定格入力電圧

AC100Vになってきた。スイッチング電源は交流を整流し②入力周波数47〜470Hz

直流 に 変換 し 、 それ を スイ ッ チン グ によ っ て③定格出力電圧5V

PWM制御することにより安定したDC出力を得④定格出力電流2Aている。スイッチングスピードを速くすることによってトランスの小型化や効率の向上が得られる
反面スイッチング素子を中心に多くの高周波ノイズを発生する可能性があり、EMC対策はさらに高度な技術を要求されることになる。今回はスイッチング電源のEMI対策を中心に検討を行った。
２ 実験方法２−１

図１

スイッチング電源のブロック図

スイッチング電源回路設計

ノイズ対策評価用にRCC方式レギュレータを試作した。試作したスイッチング電源の仕様は次のとおりである。
またスイッチング電源をブロック別に分けると
図１のように、AC入力部、スイッチング部、DC

２−２

ノイズ測定

高周波のエミッション規格としてCISPR22に規定されている、伝導性妨害及び放射性妨害を測定し、ノイズ対策効果を評価した。測定方法も
CISPR 22によって行った。

＊ノイズ対策技術に関する研究（第３報）＊１ 機械電子・デザイン部
101ノイズ対策技術に関する研究

２−３

AC入力部への対策

Yコンデンサの定数を4,700pF、2,200pF、０pFにした場合のノイズを測定した。またラインフィルタの定数を33mH、５mH、０mHにした場合のノイズを測定した。
２−４

スイッチング部への対策

スナバ回路用コンデンサの定数を10,000pF、22,000pF、０pFにした場合のノイズを測定した。
２−５

図２

伝導性妨害

図３

放射性妨害

DC出力部への対策

チョークコイルの定数を８ H、3.3 H、０ Hにした場合のノイズを測定した。
２−６

AC入力電源線への対策

AC入力電源線に場合、フェライトコアを装着した電源線をシールドした場合のノイズを測定した。
２−７

DC出力電源線への対策

DC出力電源線に場合、フェライトコアを装着した電源線をシールドした場合のノイズを測定した。
３

結果及び考察３−１

ノイズ測定

試作したスイッチング電源の伝導性妨害及び放射性妨害を測定した。図２、図３に示す。また、基板を接地した場合の放射性妨害を図４に示す。
接地をとることによってコモンモード電流が減少し、放射性妨害が減少することが分かった。
３−２

図４

AC入力部への対策結果

Yコンデンサの定数を4,700pF、放射性妨害（アース付）2,200pF、０pFにした場合の伝導性妨害測定結果を図５〜７に示す。またラインフィルタの定数をmH、５mH、33０mHにした場合の伝導性妨害測定結果を図８〜10に示す。AC入力部の部品定数の違いにより伝導性妨害が大幅に変化した。
同様に放射性妨害の測定も行ったが、部品交換による変化はほとんどなかった。
３−３

スイッチング部への対策結果

スナバ回路用コンデンサの定数を10,000pF、22,000pF、図５Yコンデンサ4,700pF０pFにした場合の伝導性妨害測定結果を図11〜13に示す。スイッチング部の部品

放射性妨害の測定も行ったが、部品交換による変定数の違いにより伝導性妨害が変化した。同様に化はほとんどなかった。

102

ノイズ対策技術に関する研究

図６Yコンデンサ2,200pF

図10

ラインフィルタ０mH

図７ Yコンデンサ０pF

図11

スナバ回路用コンデンサ22,000pF

図８ ラインフィルタ33mH

図12

スナバ回路用コンデンサ10,000pF

図９ラインフィルタ５mH

図13

スナバ回路用コンデンサ０pF

103

ノイズ対策技術に関する研究

３−４

３−５

DC出力部への対策結果

チョークコイルの定数を８ H、3.3 H、０ Hにした場合の伝導性妨害測定結果を図

AC入力電源線への対策結果

AC入力電源線に フェライトコアを装着した場
合、電源線をシールドした場合の放射性妨害測14〜16に示す。同様に放射性妨害の測定も行った

定結果を図17〜18に示す。同様に伝導性妨害の測が、部品交換による変化はほとんどなかった。

定も行ったが、変化はほとんどなかった。またシー

AC入力部、スイッチング部、DC出力部の部品

ルド線を使用する際にはシールド部分を接地しないの定数の違いにより伝導性妨害は減少したが、放とノイズ対策の効果が全く出ないことが分かった。

射性妨害の低減には効果がなかった。このことより伝導性妨害の対策には回路設計によるスイッチング周波数等の検討が効果的であることが分かった。

図17

図14

AC電源線フェライトコア装着

チョークコイル８ H

図18３−６
図15チョークコイル3.3 H

AC電源線シールド

DC出力電源線への対策結果

DC出力電源線に フェライトコアを装着した場
合、電源線をシールドした場合の放射性妨害測定結果を図19〜20に示す。同様に伝導性妨害の測定も行ったが、変化はほとんどなかった。
AC入力、DC出力部の電源線に対策を施すことにより放射性妨害を減少させることが出来た。シー
ルドによる効果があまり大きくなかったことから今回試作した回路においては、ノイズ発生源からケーブルにカップリングしているノイズがあまりないことが予想される。また、放射性妨害は発生源が存
図16

チョークコイル０ H

在しても外部へのケーブル類が無ければ発生しないことが分かった。このことよりノイズ発生源とケーブルの距離を十分大きくとり、カップリングを小さ

104

ノイズ対策技術に関する研究くする必要があると分かった。放射性妨害の周波数は回路のスイッチング周波数ではなく、ケーブルや基板のパターンとの共振周波数によるところが大きいと考えられる。
４ まとめ
伝導性妨害は電源の中で発生するノイズがACコードを伝って外部に出ていくものである。周波数成図19

DC電源線フェライト装着

分は比較的低いところにあり、対策は、回路内の部品定数によるところが大きいことが分かった。
また、放射性妨害は周波数成分が比較的高いところにあり、周波数はケーブル類との共振によるものである。対策には外部へのケーブル類とのカップリングを少なくすることが効果的であることが分かった。
５参考文献

１）戸川治朗，実用電源回路ハンドブック，CQ
図20

DC電源線シールド出版社，2001105