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[解析事例] パワーノイズフィルタのノイズ抑制効果(EM)

ソルバー
EM
解析対象
ノイズフィルタ

コイル縦置きモデル

パワーノイズフィルタのノイズ抑制効果を予測

インバーターや DCDC コンバーターなどのパワーエレクトロニクス機器は、目的に応じて電力を変換するために広く活用されています。しかし、この電力変換はパワー半導体の高速スイッチングを介して行われるため、動作時に高周波ノイズを発生させます。このノイズが伝導するのを抑制するために用いられるのがパワーノイズフィルタです。
本事例で取り上げるのは、このパワーノイズフィルタのノイズ抑制効果です。

概要

コモンモードチョークコイルやフィルムコンデンサーなどのノイズ対策部品から成るパワーノイズフィルタですが、これら部品のレイアウトにより、フィルタ特性は変化します。
以下で、EMC Studioのソルバー EM でパワーノイズフィルタの解析を実施し、それをレイアウト検討に活用した事例を紹介します。

部品の置き方で変化するフィルタ特性

下記の二つのパワーノイズフィルタは、全く同じ部品を使用しており、回路図にすると同一になります。したがって、回路解析でシミュレーションしても、両者の結果は等しくなります。しかし、現実には、部品間の寄生容量の違いなどにより、両者のフィルタ特性は異なります。これをシミュレートするには、実機の 3 次元形状をモデル化した電磁界解析が必要となります。

コイル縦置きモデル コイル縦置きモデル

コイル横置きモデル コイル横置きモデル

フィルタ特性変化を解析で良好に再現

下に示すグラフは、コイル縦置き/横置きそれぞれの場合でフィルタの通過特性を実測し、解析と比較した結果です。縦置き/横置きで実測値に違いが、特に 1 [MHz] 付近で 30 [dB] 程度の顕著な違いがあることが分かります。そして、いずれの場合も、実験結果を解析で良好に再現できました。したがって、このような解析を活用することで、所望のノイズ抑制効果を持つパワーノイズフィルタを設計するための、レイアウト検討ができます。

縦置き/横置きに明確な差(いずれも解析で再現) 縦置き/横置きに明確な差(いずれも解析で再現)


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