EMC とは何か

EMC とは何か
株式会社 e・オータマ

佐藤智典

2020 年 4 月 30 日

目次

EMC とは何か

2

1

はじめに

1

EMC は electro-magnetic compatibility の略で、

2

EMC とは何か
2.1 なぜ EMC が必要か? . . . . . . . . . . . . .
2.1.1 電磁干渉問題の例 [3] . . . . . . . . . .
2.2 エミッションとイミュニティ . . . . . . . . .
2.3 EMC の達成 . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1
1
2
2
3

日本語では電磁両立性、電磁環境両立性などとも呼3

EMC 規制3.1 規制への適合と EMC . . . . . . . . . . . . .

444

EMC 試験の紹介
7
4.1 エミッション試験 . . . . . . . . . . . . . . .
7
4.1.1 放射エミッション . . . . . . . . . . .
7
4.1.2 妨害電力 . . . . . . . . . . . . . . . .
7
4.1.3 伝導エミッション . . . . . . . . . . .
9
4.2 イミュニティ試験 . . . . . . . . . . . . . . .
94.2.1 無線周波放射電磁界イミュニティ . . .
94.2.2 無線周波伝導妨害イミュニティ . . . .
10
4.2.3 電気的ファスト・トランジェント/バースト 11
4.2.4 サージ . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
4.2.5 静電気放電 (ESD) . . . . . . . . . . .
11
4.2.6 短時間停電、電圧ディップ . . . . . . .
135

製品開発と EMC

13

6

参考資料

14

ばれます。この用語は、「機器やシステムの、その環境内のいかなるものに対しても許容できない妨害を与えることなく、その電磁環境内において満足に機能する能力」のような形で定義されています。簡
単に言えば、機器がその動作によって他のものに電磁的な妨害を与えず、またその動作が他のものからの電磁的な妨害を受けないならば、EMC が達成されているということになります。
おおよそどのような機器も世界の中に他のものと全く無関係に存在しているわけではなく、自然現象
や他の機器などによって形成される環境の中で、他のものと共存していくことが求められます。これが、その名前の「両立性 (compatibility)」が意味するも
のです。

2.1

1

はじめに

なぜ EMC が必要か?

EMC が欠如しているということは、何らかの干多くの方は EMC という言葉を聞いたことはある

渉が発生することを意味します。ラジオを聞いていと思いますが、それが何であるかがよくわからないて雑音が入るのを、あるいは電子レンジを使った時という方や、なぜそれが必要とされるのかがわからに無線 LAN の通信が遅くなったり切れたりするのないという方もおられるかも知れません。しかし、を経験したことがある方もおられるかも知れません

EMC の達成は製品開発における重要なポイントとが、これも EMC が不充分であることによるものとなっており、製品の開発に携わっているそれぞれの言えます。

人が基本的なことを知っておくことが望ましいと思

また、電気ストーブが電磁妨害の影響で勝手にオわれます。そこで、ここでは、EMC とは何なのか、ンになる [4] という、一般のニュースでも報じられた

なぜそれが求められているのか、そして EMC の確問題を覚えている方もおられるかも知れませんが、認がどのように行なわれているのかについて、簡単

これは電磁妨害に伴う誤動作の結果として火災といに述べることにします。

う重大な結果を生じ得る、潜在的に重大な EMC 問
題の一例となります。
私達のまわりには妨害を発生する可能性を持つ多くの電気機器が存在しており、それらは雷に伴う電1

EMC とは何か

磁界やサージ、人体からの静電気放電などといった• 伝導性トランジェントによるバルブ制御盤の誤

電気機器以外のものからの妨害とともに、他のもの

動作で塩素の放出が発生し、その製造業者が罰への干渉を引き起こす可能性を、またそのような妨金を課された害によって干渉を受ける可能性を持っています。

• 電源の商用電源から自家発電装置への切り替え

近年の、多くの機器へのコンピュータの搭載、パに際して透析装置が停止した

ワーエレクトロニクス技術の普及†1 、信号の高速化、機器の相互接続の増加、無線の使用の拡大などの傾• 乗客がポータブル CD プレーヤの電源を入れた

向は、干渉問題の発生の可能性やその影響の大きさ

時、着陸態勢の DC-10 が鋭くバンクして墜落をさらに増大させていると言えます。現代においてを起こしそうになったは、普通の家庭においても実に多様な電気機器が使• 盗難防止装置からの電磁界によりペースメーカ

われており、それらは干渉問題を引き起こしたり干が誤動作した渉を受けたりする可能性を持っています。干渉問題
は決して珍しい事象ではありませんし、ラジオの雑• 軍艦が僚艦のレーダー・ビームの影響で操舵不音のように単に迷惑なだけではなく、重要な通信の能となり、衝突を起こしかけた

妨害、医療機器の誤動作、自動車や工作機械の暴走• 可搬形ガス検出器が携帯無線送信器の近くで使のように、重大な、時には命にかかわるような影響われた時にオペレータに気付かせることなく故を持つものともなり得ます。このような意味からも、障した技術者の方々には、このような問題を未然に防ぐために必要なものとして EMC を真剣に考えていただ• 電磁干渉による 39 件の報告されたインシデン

きたいと思います。

トの後、 およそ 14,000 台の体外式除細動器がリコールされた

2.1.1

電磁干渉問題の例[3]• 電磁干渉によってモノレールのオーバーラン事
故が引き起こされた• 近くで無線送信機が使用された時に電動車椅子が暴走した• ガス衣類乾燥機が内部での ESD による誤動作に伴う過熱事故を生じ、リコールされた• テレビ放送の電波の影響で乳児モニタの警報が解除され、複数の乳児が死亡した

2.2• CNC マシンからのノイズによって架空移動式クレーンが意図せずに動作した

エミッションとイミュニティ

機器からの妨害の放射 (つまり、加害者としての振る舞い) はエミッションと呼ばれます。

• クレーンが電磁干渉に伴って吊り荷を切り離し、

また、妨害に対する耐性、すなわち妨害の受けに作業員が圧死した

くさの程度はイミュニティと呼ばれます。これは、そ• 胎児心臓監視装置が携帯電話の会話を拾い、拍の逆の妨害の受けやすさの程度を示す、サセプティ

音を聞くのを妨げた

ビリティ、あるいは EMS (electro-magnetic suscep-tibility; 電磁的感受性) という言葉で呼ばれること• 100 m ほど離れた場所でのタクシー無線の使用もあります。

によってオーディオ・システムの入力セレクタ

機器がイミュニティ・レベルを超える妨害を受けが切り替わったた時に生じる、電磁妨害に伴う悪影響 (ラジオの雑• 2 件の転覆事故が VHF 無線の自動操舵装置への音、通信の速度の低下、コンピュータの誤動作など)

干渉によって引き起こされたと主張されているは、EMI (electromagnetic interference; 電磁干渉、あるいは電磁障害) と呼ばれます。†2• ネバダの緊急サービスの双方向無線通信がノイジーなピンボール・マシンによって破綻した†1 身近なところではエアコンや冷蔵庫のインバータ化のよう†2 EMI という用語はエミッションの意味で用いられることも
あります。

な。

2

EMC とは何か

一般の電気/電子機器の中でエミッションが問題

渉が主な懸念で、エミッションの制限は主に無線受となりやすいものの例としては、電源スイッチや電信機への干渉を防ぐために、イミュニティの確保は力を開閉するその他のスイッチ (開閉に伴って過渡

主に無線送信機や高周波利用設備†3 からの干渉を防的な妨害を発生し、これはかなり激しいものとなる

ぐために必要となります。

こともある)、ブラシ・モータ (広帯域のブラシ・ノ
イズを発生する)、マイクロ・プロセッサ (クロック2.3とその高調波が高い周波数で問題となりやすい)、ス
イッチング電源、DC/DC コンバータ、インバータ

EMC の達成

電磁干渉は、のようなパワー・エレクトロニクス回路 (電力のスイッチングに伴って広い帯域で妨害を発生する傾向• 電磁妨害の発生源 (潜在的な加害者)がある) などがあり、このようなものが発生した妨• 電磁妨害の結合経路

害は様々な経路で放出されます (図 1)。
また、機器は様々な電磁妨害に曝されながら動作• 電磁妨害の影響を受けるもの (潜在的な被害者)

しますが (図 2)、一般の電気/電子機器の中でそのが存在し (図 3)、かつ潜在的な被害者が受ける妨害

ような妨害の影響で問題を生じやすいものの例としのレベルがそのイミュニティのレベルを超えた時にては、アナログ信号全般 (信号が妨害の影響を受け発生します。

やすい)、マイクロ・プロセッサ (瞬間的な妨害が動作を破綻させることがあり、また予期しにくい様々

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ȅଅ

な結果が引き起こされることもある)、入出力回路(अଅ؇ԇฆ)ࠈଅ

(端子への静電気放電やケーブルに乗った妨害を最
図 3: 電磁干渉の 3 要素

初に受け止める形となる) などがあります。
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従って、(ࠇԇ؉ԇ؉ࠇఆ)(ࠇԇ؉ԇ؉ࠇఆ)• 加害者が発生する妨害のレベルを下げる (エミッ༆ആ؉ࠇअଅ

ションの低減)、(ਉЅఆ؉ആ؉‫)܅‬༄؉ࠇअଅ

• 加害者から被害者に妨害が伝わりにくくするਉЅఆ؉ആ؉‫܅‬؉ฆ؉‫܅‬अȅଆ)図 1: 機器は様々な形で電磁妨害を放射するԆఅ༄ਆ؉ࠇఆअ ؉ࠇఆ

अ(例えば距離を離す)、かつ/もしくは• 被害者をより強い妨害に耐えられるようにする(イミュニティの向上)؉ࠇԇ
(ࠇԇ؉ԇ؉ࠇఆ)؉༅؉ࠇԇ

ことで被害者がそれが耐えられる限界を超える妨害؉ȅਈ༄Ѕఆ؉ࠇԇ

を受けないようにできれば、干渉問題の発生が防止༄ą؉ࠇअଅ

され、従って EMC が達成されたということになり(؉ആ؉‫)܅‬‫܉‬؉ఆԆ؉ます。機器の設計者が EMC を考える場合には、そ༄؉ࠇअଅ
(؉ആ؉‫܅‬؉ฆ؉‫܅‬अȅଆ)

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の機器からのエミッションが潜在的な被害者にそのจคԆ̅Ԇ؇Vค༄‫܉‬؉ఆԆ؉

イミュニティ・レベルを超える妨害を与える可能性

12 Vが充分に低くなるように、またその機器のイミュニคਆ؅؉ȅਈ؉ਈఅ

図 2: 機器は様々な電磁妨害に曝されながら動作する

ティ・レベルがそれが受ける妨害のレベルを下回る可能性が充分に低くなるようにすることが目標となるでしょう。

電磁干渉は一般の機器と機器のあいだで生じることもありますが、これは比較的限定的です。特に無このために達成すべきエミッションやイミュニティ

線周波電磁界に伴う干渉に関しては、機器からの電のレベルは機器や想定される使用環境などによって磁妨害による無線受信への干渉、また無線送信機な†3 高周波加熱装置など、高周波をエネルギーとして用いるもどから意図的に放射された電磁界による機器への干の。

3

EMC とは何か異なるものとなりそうですが、その決定を個々の機

法的な規制に関しては、手続きを簡素化し、政府器について行なうのは実際的ではないでしょうし、や指定機関による認可や認定に代わって製造業者に規制のためには一般には明文化された技術基準があよる自己宣言のようなより簡単な手続きを広範に採ることが望まれます。

用する傾向が見られます。そうであっても、依然とこのため、国際規格として標準化されたもの (表 1)

して国や地域ごとの対応が必要となるであろうことを含めて、EMC に関する規格化が行われており、には変わりなく、製品をいくつもの国に輸出しよう

通常はそのような規格のうちの該当するものに適合としている企業にとっては負担となるでしょうが、させることが最低限の目標となります。

これはやむを得ないことでしょう。
試験に関しては、単一の試験結果を複数の仕向地先に述べたように、無線周波電磁界に関しては、向けの評価結果として使える場合もありますが、国エミッションは無線受信機への干渉を防ぐことが、による規格の違いや試験所に対する要求の違いなど

イミュニティは無線送信機などからの干渉を防ぐこのために仕向地に応じて試験を別に行なうことが必とが主な目的となりますので、このような規格での要となる場合もあります。試験、また認可などには

エミッション限度やイミュニティ試験レベルも主に相当の時間を要することが予期されますので、このそれを考慮して設定されています。†4

種の作業は時間的な余裕を持って計画的に進めることが望ましいでしょう。

3

自己宣言においては、一般に、適合を達成し、所EMC 規制定の書類を作成し、適合を達成したことを示すため

少なくともエミッションに関しては主に無線障害の表示を製品に付けることが必要となりますが、第(例えばラジオやテレビの受信障害) の防止の観点か

三者による確認や当局への書類の提出などは不要で、ら多くの地域で何らかの規制が行なわれており、そ認定などが必要な場合と比較して製造業者の負担ののような規制の対象となる機器を販売するためには軽減や出荷までの時間の短縮が期待できます。

その要求に従うことが必須となっています。一方、
イミュニティに関しては、EU ではほぼ全ての機器規制への適合と EMC

3.1

がイミュニティ要求の対象となりますが、他の多くの地域では医療機器などの一部の製品分野を除いてその製品に適用される規制がある場合はその規は法的にはイミュニティが要求されないケースが多制上の要求に従うことが必要となります。ですが、い状況となっています。

規制上の要求に適合しさえすれば本当に充分でしょ

他の規制と同様、法的な規制はそれぞれの国や地

うか?

域ごとに定められますので、規制の内容やそれに関1 つの考え方としては、規制に従うことそのもの

連する手続きはその国や地域によって異なったものが目的であり、その要求を超えたことをする必要はとなります。このような法的な規制としては、例えないというものがあるでしょう。これは、規制があば表 3に示したようなものがあります。

る場合にはその最低限の水準をクリアしさえすれば良いし、規制がないならば何もする必要はない、と法的な規制がない場合であっても、産業分野によっいう考えです。

ては、その要求に従わなければその産業分野で製品

確かに、規制上の要求に従っている製品は合法的が受け入れられないような、実質的に強制力を持つに販売できるでしょうし、それは EMC に関しても要求が定められていることもあります。

同様です。ですが、考えていただきたいいくつかのまた、製品の納入先から特定の基準への適合が求ポイントがあります:

められる場合もあり、自動車メーカーの多くがそうしているようにそのような基準として独自に定めた• あなたはその製品が実際の使用で問題を生じなものが用いられることもあります。

いと確信できるでしょうか?

• あなたの製品が実際に問題を生じたとき、その†4 但し、多くの規格のエミッション限度はすぐ近くに置かれ製品は規制に従っているので製品の問題ではな

た放送受信機を保護することは意図しておらず、またイミュニ
ティ試験レベルはすぐ近くに置かれた携帯電話からの保護は意図していません。

いと言えば顧客は納得してくれるでしょうか?

4

EMC とは何か

規格

適用対象
工業、科学、及び医療 (ISM) 用無線周波機器のエミッション

CISPR 11CISPR 12[1.8]

車両、ボート、及び内燃機関 — オフ・ボード受信機の保護

CISPR 14-1

家庭用器具、電動工具、及び類似の器具のエミッション

CISPR 14-2

家庭用器具、電動工具、及び類似の器具のイミュニティ

CISPR 15

電気照明、及び類似の機器のエミッション

CISPR 25

[1.7]

車両、ボート、及び内燃機関 — オン・ボード受信機の保護

CISPR 32

[1.5]

マルチメディア機器のエミッション

CISPR 35[1.6]
IEC 60601-1-2

マルチメディア機器のイミュニティ[1.17]

医用電気機器、及び関連機器

IEC 60945

船舶用航法/無線通信機器の一般要求事項

IEC 61131-2

プログラマブル・コントローラの EMC

IEC 61326-1

測定、制御、及び研究所での使用のための電気機器の EMC

IEC 61800-3

可変速駆動システムの EMC

IEC 61851-21-1

電動車両接触型充電システム — 車両搭載型充電器の EMC

IEC 61851-21-2

電動車両接触型充電システム — 車両外充電器の EMC

IEC 61980-1

電動車両無線給電システム

IEC 62236 シリーズ

鉄道システムの EMC

..
.

..
.

IEC 61000-6-1

住宅、商業、及び軽工業環境向けの機器のイミュニティ (一般規格)

IEC 61000-6-2

工業環境向けの機器のイミュニティ (一般規格)

IEC 61000-6-3

住宅、商業、及び軽工業環境向けの機器のエミッション (一般規格)

IEC 61000-6-4

工業環境向けの機器のエミッション (一般規格)

..
.

..
.
IEC 61000-3-2[1.13]

16 A/相までの機器の高調波電流エミッション限度

IEC 61000-3-3[1.14]

16 A/相までの機器の電圧変動、電圧動揺、フリッカの限度

IEC 61000-3-11[1.14]

75 A/相までの条件付き接続の機器の電圧変動、電圧動揺、フリッカの限度

IEC 61000-3-12[1.13]

16〜75 A/相の機器の高調波電流エミッション限度

..
.

..
.
表 1: EMC に関する IEC 規格の例

規格

適用対象

47 CFR 15[1.4]電気/電子機器全般 (アメリカ)

MIL-STD-461

軍需/防衛 (アメリカ)

NDS C0011

防衛 (日本)RTCA DO-160

航空

ECE Regulation No. 10[1.15]

自動車、車載機器 (EU、他)

船級規格 (LR, BV, ABS, DNV, NK, . . . )

船舶

..
.

..
.
表 2: EMC に関するその他の規格の例

5

EMC とは何か

日本
電気用品安全法 (電安法)[1.3]指定されたカテゴリの機器

主にエミッション

電波法

無線機器、高周波利用設備

エミッション

医薬品医療機器等法 (薬機法)

医療機器

エミッション、イミュニティ

道路運送車両の保安基準

車両、車載機器

エミッション、イミュニティ

計量法

特定の計量器

イミュニティ

ほぼ全ての電子/電気機器

エミッション、イミュニティ

無線機器

エミッション、イミュニティ

車両、車載機器

エミッション、イミュニティ

医療機器

エミッション、イミュニティ

ほぼ全ての電子/電気機器

エミッション

医療機器

エミッション、イミュニティ

EU
EMC 指令 [1.1]無線機器指令[1.2]

自動車指令 (ECE R10[1.15]

医療機器規則)アメリカ

FCC 規則 [1.4]
FDA 規則表 3: EMC 要求を含む法的規制の例• あなたの製品が出荷後に問題を発生した場合、• 機器のそれぞれの個体の EMC 特性は、様々なその対処のためのコスト (原因の同定、製品の要因によるばらつきを持ちます。

改善や回収、顧客に与えた損害の補償などに伴これは、製品のサンプルが試験に合格したとしう) はどの程度のものとなるでしょうか?

ても、同一の機種の他の個体が合格するとは限らないことを意味します。

• あなたの製品は、人に危害を与えるような事故を生じ、あるいは他の機器にそのような事故を• 機器の EMC は経時的な劣化 (例えばシールド生じさせる可能性はないでしょうか?

の接触の悪化のような) に伴って悪化することがあります。

特にイミュニティに関して、先に述べたように、一般の機器ではイミュニティが法的な規制の対象と• 規格の規定はある種の妥協であり、干渉が決しなっていないことが多いですが、それはそのようなて生じないようなレベルを定めているわけでは機器についてイミュニティを確保する必要がないとありません。

いうことを意味しているわけではありません。

例えば、放射エミッションが規格に入っている

医療機器の誤動作や産業用ロボットの暴走による機器も、近傍のラジオの受信障害を引き起こす死傷事故のような重大なものを含め、電磁干渉に伴かも知れません。また、携帯電話の近傍の電界

う様々な問題が現実に発生しており、そのような問強度は一般的な規格でのイミュニティ要求レベ

題が発生して何らかの損害を与えれば賠償などを求ルを大幅に超えるものとなります。

められるかも知れず、また法的な責任を問われるか• そもそも、規格は干渉を引き起こすかも知れな
い全ての現象をカバーしているわけでもありまも知れません。また、そのような重大な結果を伴わなかったとしても、頻繁に誤動作を生じれば少なくともユーザーは不満を持ち、何らかの対応を要求させん。

れるかも知れず、あるいは評判の悪化や将来の販売
これは、一般的な環境で使用される製品においては、への悪影響を招くかも知れません。

適切な規格への適合によって干渉のリスクを低く抑そして、機器のサンプルが該当するエミッション

えられることが期待されるものの、単に規格に適合とイミュニティの試験に合格したとしても干渉の恐させるだけでは充分ではない可能性もあることを意れはないと安心できるわけでもありません。その理味すると考えられます。そして、干渉問題のリスク

由のいくつかは:が高い (干渉を生じる可能性が高い、あるいは干渉が重大な結果を生じ得る) 場合には、何らかの方法

6

EMC とは何かでそのリスクを下げることも必要となるかも知れま

技量が測定結果に影響を与えやすいため、この試験せん。

はあまり手軽なものではありません。

安全の分野ではリスク・マネジメントが広く用い一般の電子機器の放射エミッションの限度は、主とられるようになっていますが、これは EMC におしてある距離 (保護距離と呼ばれる) よりも離れた場いても有用なものとなるでしょう。また、医療機器所のラジオやテレビの受信やその他の無線通信を保(IEC 60601-1-2[1.16] 自身がリスク・マネジメントの護する目的で定められています。CISPR 32[1.5] クラ要求を含んでいる) や EU の EMC 指令 [1.1] (規格ス A や IEC 61000-6-4 (工業環境) などと CISPR 32への適合ではなく指令の必須要求への適合が要求さ

クラス B や IEC 61000-6-3 (住商業環境) などの放れ、またリスクの適切な分析と評価を技術文書に含

射エミッションに対する限度の違い (図 4) はこの保めることが必須となっている) などではリスクの分

護距離の違いによるもので、工業環境 (クラス A)

析や評価が必須となっています。

では 30 m、重商業環境 (クラス B) では 10 m の保護距離が選ばれています。

EMC 試験の紹介

460
Class A, Quasi Peak, 3 m

規格や機器の種類などに応じて様々な試験法が用いられていますが、ここではそのような試験法の例
Limits (dBµV/m)

50を簡単に紹介します。
この他にも様々な試験法があり、また実際の試験法は規格やその版によって相違があります。試験法

Class A, Quasi Peak, 10 m
Class B, Quasi Peak, 3 m

40Class B, Quasi Peak, 10 m

についてより詳しく知りたい方は、参考資料 [1]、またそれぞれの規格そのものを参照して下さい。

30

30

4.1

エミッション試験

4.1.1

放射エミッション

100

300

1000

Frequency (MHz)

図 4: 放射エミッション限度の例 — CISPR 32[1.5]一般の電子機器では、典型的には 30〜1 000 MHz

車載機器などでは、機器やハーネスが金属の車体の周波数範囲について、図 5 で例示するようにオーの近くに置かれることが多いこと、非常に近い距

プン・サイト (図 6) か電波半無響室 (図 7) で EUT離の受信機 (例えばその車両上の AM ラジオ) の保†5から規定された距離 (大抵は 10 m か 3 m) 離し護が必要となる場合があることなどもあり、卓上のて置かれた受信アンテナで EUT から放射される電グランド・プレーン上に機器とハーネスを配置して磁波を受信し、その強度をテスト・レシーバ (図 8)の 1 m の距離での測定が良く用いられます (図 9,で測定する方法が良く用いられています。この測定

図 10)。

法では受信アンテナには EUT やそのケーブルなどの様々な箇所からの放射やそれらが大地面で反射し4.1.2たものが合成されたものが到達し、アンテナで検出妨害電力される電磁波の強度は EUT とアンテナの位置関係

小形の家電品や電動工具などで、通常は前項のよによって複雑に変動するため、EUT を回転させ、まうにアンテナで測定するような周波数の電磁波の放たアンテナの高さを変化させて強度が最大となる点

射も主にその電源ケーブルなどのケーブルからのもを探すことが必要となるのが普通です。30 MHz 以のとなると考えられる場合があります。†6 これはその下や 1 000 MHz 以上では、これと似た、だが異なような状況ではケーブルに漏洩している妨害波の強る試験法が良く用いられています。

度の測定を前項で述べたような放射エミッションの測定の代わりとできるであろうことを意味します。

この方法での測定のためには規格の要求を満たす
やや大きなテスト・サイトが必要で、また測定者の†6 機器が大きい、あるいは周波数が高い場合は機器自身からの放射が無視できなくなり、従ってそのような状況ではこの測定法はあまり適切ではなくなります。

†5 EUT = equipment under test (被試験装置)

7

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EMC とは何か̅༄

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図 8: テスト・レシーバの例 (写真は Rohde&Schwarz 社の厚意による)

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ฅ‫܉‬Ѕ̅༄(CISPR 25 ed.3 (2008))

ȇ Ѕ̅
ฅȈ(CISPR 25 ed.4 (2016))

คค

ALSE ąਈਉԉ༇

図 9: 車載機器のエミッション測定の例 — CISPR 25
ALSE 法 (≤ 30 MHz) [1.7]

図 7: エミッション測定サイトの例 — 10 m 暗室

8

EMC とは何か

電源ケーブル上の伝導エミッション (雑音端子電圧) の測定では、図 13 のように、LISN†8 (図 15,
図 16) を通して電源を供給し、LISN の測定用端子に出力される高周波電圧を測定する方法が良く用いられます。

LAN ポートや電話線のような通信ポートには、しばしば AAN†9 を用いた同様の測定法が用いられます。[1.5]
その他、規格や測定対象のポートに応じて、電流
プローブや電圧プローブなどを用いた測定法も用い

図 10: 車載機器試験用の小型暗室の例

られています。
この観点から、例えば CISPR 14-1 (家電品や電動工具などに適用される) では 30〜300 MHz の周波数範囲のエミッションの評価を放射エミッションの代わりに妨害電力と呼ばれるもので行なえるようになっています。

4.2

イミュニティ試験

4.2.1

無線周波放射電磁界イミュニティ

機器は放送や通信などのために放射された様々な妨害電力測定では、図 11 に示すように吸収クラ周波数の電磁波に曝されます。

ンプ (一種の電流クランプ) をケーブルに取り付け機器が電磁波に曝された時、その導電性の部分にてその出力を測定することで、ケーブル上に漏洩し電流や電圧が誘起されますが、これが機器の正常なている妨害波の強度を測定します。ケーブル上の吸動作を妨害することがあります。機器の外部に接続

収クランプの位置によって測定値が変化するため、されている長いケーブルは特に電磁波の影響を受けこの測定に際してはケーブルに沿ってクランプを移やすいものとなりますが、筐体の中のケーブル、プ

動させて信号が最大となる点 (周波数によって異なリント板上のパターン、そして電子部品そのものさる) を探すことが必要となります。

えも、電磁波の影響を受ける可能性を持っています。

この測定法は、正式な試験ではより厳しい要求の無線周波電磁界イミュニティ試験は機器とケーブル適用が必要となるかも知れないものの、少なくともを実際に電磁界に曝すことでそのような妨害に対す予備試験や量産時の検査などの目的であれば工場のるイミュニティを確認するものです。

一角での測定も可能な、比較的手軽なものと考えら

この試験のために様々な試験用チャンバーを用いれます。

た方法が考えられていますが、基本となる試験方法
は、アンテナから電磁波を放射して EUT をその電4.1.3

磁波に曝すものです (図 17)。この試験法ではアンテ

伝導エミッション

ナから相当の強度の電磁波を放射しますので、周囲低い周波数では §4.1.1 で述べたような方法で放への干渉や作業者の被曝の防止のため、シールド・射エミッションを適切に評価することは難しくなり

ルーム (通常は内面を電波吸収体で覆った電波暗室)ます。一方、一般の電子機器では低い周波数での電の使用がほぼ不可欠となります。

磁干渉は主に電源ケーブルなどを介して生じる (例

放送や通信などのために放射される電磁波は変

えば機器の電源ケーブルに漏洩した妨害がそれが接調されているため、この試験で照射される妨害は通続された屋内配線などから電磁界として放出されて常はその変調を代表するような形で変調されます

ラジオやテレビの受信障害を引き起こすような) こ(図 18)。

とが多く、従って放射エミッションの代わりにケー

車載機器などでは、卓上のグランド・プレーン上

ブル上の妨害の強度を測定することでその評価を行なうことができると考えられます。†7†8 LISN = line impedance stabilization network。AC 電源用のものは AMN (artificial mains network) とも呼ばれる。
†9
AAN = asymmetric artificial network。ISN(impedance stabilization network) とも呼ばれる。

†7 誘導調理器のように機器自身からの顕著な放射が予期される場合にはこの仮定は成り立たず、そのような機器については
低い周波数の放射電磁界の測定も必要となるのが普通です。

9

EMC とは何か



̆







ȅ

इ





̅

ฅ

Ѕ

ԉ)

ԉ
 

ఈ ༅ई
ଅ

ଅ Ѕ
̅
ฆ ‫ࠅ܇‬Ѕ(≥ 0.8 m

6m

̅

ง

ฆଅ

؅

0.8 m ± 0.05 m

ഇ

図 11: 妨害電力の測定の例 — CISPR 14-1

80

Class A, Quasi Peak

Limits (dBµV)

70

図 12: 吸収クランプの例 (写真は Rohde&Schwarz 社の厚意による)Class A, Average

60

Class B, Quasi Peak

50
Class B, Average

AMN
0.8 m

ฆଅ

40
0.15

؅

1

10

30

Frequency (MHz)0.4 m

図 14: 伝導エミッション限度の例 — CISPR 32[1.5]‫܉‬అ؉

ฆଅ؉ฆԇ

L1

1 µF

に機器とハーネスを配置しての試験距離 1 m での試験が良く用いられています (図 19):
PE

4.2.2

50 µH

無線周波伝導妨害イミュニティ

L2
0.1 µFL2

図 13: 伝導エミッション測定の例 — CISPR 32[1.5]

L1

50 µH

1 k̀

ԉ؉ฆค
̆ଅࠅЅ༄ԉ‫܆‬

0.1 µF̆ଅࠅЅ

1 k̀

(

1 µF


ఆฅ‫܅‬ฆ‫)܉‬PE

図 15: LISN (AMN) の原理の例 — 50 Ω/50 µH LISN

低い周波数では上で述べたようなアンテナから電磁波を放射する方法で妨害の発生や結合を適切に行に誘起された妨害が問題を起こす傾向が強まります。

なうことは難しくなります。また、低い周波数の電このため、比較的低い周波数 (例えば 80 MHz 程度

磁波に対しては、機器が直接電磁波を受けて問題を

以下) の電磁波に対するイミュニティ試験のために起こす可能性は低くなり、電磁波によってケーブル

は、ケーブルへ妨害を注入する手法がしばしば用い

10

EMC とは何か

一般の電気機器では、しばしば、電気的ファスト・
トランジェント/バーストと呼ばれるものがこのような現象を模擬するために用いられています。この試験では、接点の開閉に伴って発生する妨害を模擬する鋭いエッジを持つパルスのバースト (図 21) をケーブルに注入することによって試験を行ないます。
これと同様の現象は自動車の DC 電源などでも発図 16: LISN の例 (写真は Rohde&Schwarz 社の厚意による)生し、その評価のためにこれと幾分似た波形での試験が用いられています。[1.13]؉ԇ‫܅‬
1.5 ค‫܉‬m

E     ค ȅą༄؉ԇ‫܅‬ค‫܉‬ą؉ࠇԇ؆

1.5 m

4.2.4

サージ

؉ଅ؉ਈ༇ȇఆ༈आȆਈਉ
؉ą‫܅‬؇ਈ༇༄ԇਆІ 1 m คค؉ࠇԇ؆༄ԉ‫܆‬

電力系統での切り替えや大型の負荷の開閉などに際して電力線上にサージ (短時間の著しい過電圧)0.8 mが発生することがあります。また、雷雲からの誘導Ԇఅ

などに伴って電力線や電話線などにこれと似たサー

؉

ഈ

ਉ
ਈ

ジが発生することもあります。†11 このようなサージ༄ਈ؉̇

は比較的低い周波数のものであり、電力線や通信線を伝搬してかなり遠くの機器にまで到達し、機器の
༄

̅
Ѕ
ఆ

正常な動作を阻害し、あるいは損傷させることがあ

؉

ります。

図 17: 無 線 周 波 放 射 電 磁 界 イ ミュニ ティの 例 —IEC 61000-4-3[1.9]サージ試験はこのようなサージに対するイミュニ
ティの確認を意図したものであり、規定されたサージ (図 23) を電源線やその他の線に注入することにられています (図 20)。

よって試験を行ないます。

ケーブルへの妨害の注入には、規格や印加対象のケーブルに応じて、CDN†10 、電流注入クランプ (電磁誘導によってケーブルに妨害電流を誘起させる)、

4.2.5

EM クランプ (容量性結合と誘導性結合の双方の結静電気放電 (ESD)

乾燥した時期にドアなどに触れた際に指先からの合によって妨害信号を注入する) など、様々な手段

軽い放電を感じることは珍しくありません。このよが用いられます。[1.9][1.10]

うな人体からの静電気放電のエネルギーはそれほど大きなものではありませんが、電圧や電流が高く、

4.2.3

電気的ファスト・トランジェント/バースト

電子回路の誤動作を、また適切に保護されていない
半導体素子やその他の小型電子部品の損傷を引き起誘導性負荷への電流をスイッチやリレーなどの接こすことがあります。また、静電気放電は高電圧の、点で切る際に、誘導性負荷の逆起電力によって接点非常に高速な現象 (図 24) であり、放電に際してかでの断続的な放電が発生し、それが接続されているなりのレベルの電磁界が放出され、これが近傍の電電源ラインに相当のレベルの妨害を注入することが子機器への干渉を引き起こすこともあります。

あります。このような形で電源ラインに注入された

静電気放電試験は、主にこのような人体からの静妨害は、同一の電源系統に接続されている他の機器

電気放電の影響を ESD シミュレータ (図 25) を用いまで到達し、その正常な動作を妨げる可能性を持ちて模擬するものです。通常、電極を接触させることます。また、このような妨害が近傍の他のケーブルができる導電性の部分に対しては電極を押し当てたに結合し、そのケーブルを介して機器に影響を与えることも考えられます。

†11 雷撃のエネルギーは桁違いに大きく、電気機器に適用される規格では一般にそのような雷の直接的な影響として生じるサージは考慮されません。

†10 CDN = coupling/decoupling network (結合/減結合回路

網)11

EMC とは何か

1 ms
2t period = 4600 µs

t period = 3333 µs

t on = 577 µs

t on = 3 µs

1
0

−1

f = 1 kHz, 80 %

−2

CW (

ഇఆ)

AM (

)

 )

 )PM, PM 1 (PM 2 (

図 18: 無線周波イミュニティ試験での変調の例

༄

̅

Ѕ

ఆ

̅ )
ง 1.4
ഇ (̀r ≤

؉

15 ms or 0.75 ms
300 ms
‫܅‬

̆ࠅЅ
༄
ଇ ༅ई

T
DU







1000

900 ±100
50 ±5



ԉ

50%

±10
10%

10

Ȃ



؉ȅࠅฅ؅

100
±

ฆ

؉ AN)
(

ഇ

ഈ
؅

༄

І



5
±7

100 ±10

00

15

00

10
0±

20

̆

≥ 10

1 / t = 5 kHz or 100 kHz
100%
90%

5 ns
50 ns

図 21: IEC 61000-4-4 ファスト・トランジェント/バース
ト試験波形 [1.9]

≥ 20

00

図 19: 無 線 周 波 放 射 電 磁 界 イ ミュニ ティの 例 —ISO 11452-2[1.10]
ఆą
؉ആఆą)

EUT

図 22:

IEC 61000-4-4, -4-5, -4-11 複合試験器の例(写真は EMC Partner 社の厚意による)अଅ؇ԇ؅
1.2 µs

8 µs

1.8

0.9

0.8

1.6

0.8

0.7

1.4

0.7

0.6

1.2

0.6

1

0.5

0.4

0.8

0.4

0.3

0.6

0.3

0.4

0.2

0.2

0.1

ԉԆ؅ഈ؉‫܅‬

20 µs

0.5

状態 (非導電性の塗装や表面処理は電極の尖った先50 µs‫܇‬ഇ؅ഈ؉ആ

0.2

端で突き破る) で静電気を印加する接触放電が、そ

0.1

れ以外の部分に対しては静電気を印加した電極を放

0

0

20

40

60

80

0
100

؆ԉ

電が発生するまで接近させる気中放電が適用されま

図 23: IEC 61000-4-5 サージ試験波形 [1.9]す。また、機器への直接の静電気放電ではなくその近傍での静電気放電の影響を模擬するために、EUT

120ਈਉ؉‫܅‬

図 20: 伝導イミュニティ試験の基本原理 — 低い周波数の無線周波妨害や過渡妨害などのイミュニティ試験はケーブルに妨害を注入することで行なわれることが多い

0.9؉‫܅‬؉ആ

2 kV 1 kA

1

EMC とは何かの近くに置かれた金属板 (結合板と呼ばれる) に静がブレーカやヒューズで切り離されるまで、電源電電気放電を印加する間接放電と呼ばれる方法も用い圧が著しく低下することになります。

られています。

この種の現象には様々な形態のものがあり、その試験で機器の端子に放電を直接印加することが必

呼び方は必ずしも統一されてはいませんが、一般に、要となる場合もあります。適切に保護されていない

短時間の電圧の低下は電圧ディップと、電圧がゼロ

回路は静電気放電によって容易に損傷しますので、に達する深いディップは短時間停電と呼ばれていまそのような試験が要求されるかどうかに関わらず、す (図 26)。商用電源の電圧低下は珍しい現象では実際の使用に際して静電気放電が回路に入り込むありませんので、一般に、ある程度の電圧低下やごことが予期される場合は適切な保護が必要となるでく短い短時間停電 (瞬停) では正常な機能を維持し、しょう。

それを超えた (大きな、あるいは長い) 電圧低下の際にも電源が回復した後に正常な動作状態に復帰す

20ることが望まれます。

±15%

このような電源電圧変動も EMC に含めて考えら

Ip

15

Current (A)れ、そのイミュニティの試験は例えば図 26のように機器に供給する電源電圧を実際に変化させることに

±30%

10

I 30

よって行なわれます。
±30%

5

0

I 60
t r 0.8 ns ± 25%
0

10

20

30

40

50
60
Time (ns)

70

80

90

100

図 24: ESD 電流波形の例 — IEC 61000-4-2[1.9]

図 26: 短時間停電、及び電圧ディップの試験波形の例 [1.9]

図 26では交流電源の短時間停電や電圧ディップの波形の例を示しましたが、直流電源でそれと似た現象が予期される場合もあり、その試験法も規格化されています。
図 25: ESD シミュレータの例 (写真は Teseq 社の厚意による)

5
4.2.6

製品開発と EMC
残念ながら、製品設計の段階では EMC が充分に

短時間停電、電圧ディップ

考慮されていないことが少なくありません。この結

電源系統上の障害や負荷の急激な変動などによっ

果は、製品が完成した後で EMC 試験を行なってそて、電源電圧が一時的に失われたり変動したりするのままでは基準に適合しないことがわかると (往々ことがあります。例えば、同じ電源に接続された大にして出荷期日前の極めて限られた時間と多くの制型の機器の始動に際して、大きな始動電流の影響で

約の中で) 慌てて対策を施して何とか試験に合格さ

電源電圧が一時的に低下することがあります。また、せる、というものとなり勝ちです。これに伴う問題

電源の他の分岐で短絡事故があった場合、その分岐としては、例えば次のようなものが考えられます:13

EMC とは何か• 合格までに設計変更と試験の何回もの繰り返し6が必要となるかも知れない;

参考資料[1] https://www.emc-ohtama.jp/emc/reference.html• 対策のためのコストがかなり大きなものとなる

1. EMC 指令 — 2014/30/EU への適合のためのガイドかも知れない;2. 無線機器指令 2014/53/EU への適合のためのガイド• 製品の出荷の遅れに伴って大きな損失を生じるかも知れない;3. 電気用品安全法と EMC
4. デジタル・デバイスの FCC 規制への対応 —47 CFR 15 Subpart B の概要• 適合性を余裕を持って達成することができず、量産時の不適合や現場での干渉問題のリスクを

5. CISPR 32 の概要

抱えることになるかも知れない。

6. CISPR 35 の概要

また、現場で干渉問題が発生してしまい、非常に厳7. CISPR 25 の概要

しい制約やプレッシャーの中での対応を迫られるこ

8. 車 両 等 か ら の 電 磁 波 の 放 射 の 制 限 —CISPR 12 の概要ともあるかも知れませんが、これは誰にとっても不9. IEC 61000-4 シリーズ イミュニティ試験規格の概要

幸なことでしょう。
このような問題の軽減のためには、設計の所期の10. ISO 11452 シリーズの概要 — 前編: ECE
R10.06 に関係する規格段階から EMC を考慮するとともに、早い段階で予備試験を行なうことが望ましいでしょう。設計上
配置やパターンの引き回し、グランドの処理などと

11. ISO 11452 シリーズの概要 — 後編: その他の試験法 (ISO 11452-4:2011, -7, -8, -9, -10,
-11)

いった EMC 問題を元から防止するための基本的な

12. ESD 試験規格 ISO 10605 ed. 2 の概要

ポイント、そしてフィルタやシールドといったノイ

13. ISO 7637-2 & ISO 7637-3 の概要

ズの漏洩や侵入の防止のための手段などがあり、通14. 電源高調波電流の制限 — IEC 61000-3-2,-3-12 の概要

考慮すべき点には、回路設計、部品の選択、部品の常はこれらを組み合わせて必要な水準の EMC を達15. 電圧変動やフリッカの制限 — IEC 61000-33, -3-11 の概要

成することになります。
フィルタやシールドの使用は製品にコストを加え

16. ECE Regulation No. 10.05 の概要

ることになるという点から、それらを使わずに済ま

17. IEC 60601-1-2:2014 (ed. 4) の概要

せたいと考えることも無理はないでしょう。ですが、[2] EMC のための設計テクニック, Keith Armstrong 著, 佐藤 訳,
http://t-sato.in.coocan.jp/compliance.html

これらが必要となる場合が少なくありませんし、一般に、それが不要だとわかった時にそれを取り除く
方が後から追加するよりも容易ですので、必要とな[3] バナナの皮, EMC Journal, 佐藤 訳,

る可能性があるものは含めた形で (あるいは、必要

http://t-sato.in.coocan.jp/banana/

な場合にすぐに追加できるような形で) 設計してお[4] 製品評価技術基盤機構 事故情報特記ニュース
No. 72, 独立行政法人製品評価技術基盤機構,
2006,

いた方が良いかも知れません。また、小量生産の製品においては、必要となる可能性がある対策はすべhttps://www.nite.go.jp/jiko/chuikanki/specialnews/news72.htmlて含めておき、それを取り除こうとしないことが、最も安上がりな方法となるかも知れません。
ここでは設計や対策に関しては述べませんが、これに関しては様々な書籍が入手可能であり、またイ
ンターネット上で公開されているもの ([2] など) もありますので、興味のある方はそれらを参照して下さい。また、EMC テスト・ラボや対策部品メーカーなどでも開発の様々な段階における支援を提供して

c 2020⃝いるところがありますので、必要に応じてそのよう

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な組織に相談するのも良い考えでしょう。

14