1. ノイズフィルターとは、EMIフィルター/ラインフィルターとは何か

ノイズフィルターとは、ケーブルなどで発生する不要なノイズを除去してくれるフィルター・装置のことを示します。EMIフィルターとは、ラインフィルターとは、に関しても同じ意味として用いられることが多い。

近年機器の小型・省エネ・高性能化が進む一方、使用する電子部品の耐電圧低下やノイズ成分の増加が起きている。そのことからノイズによる破損や誤動作も増え、EMC(ノイズ)対策がより重要となっている。本稿ではEMC対策としてのノイズフィルターについて概要や種類について紹介していく。

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2. ノイズフィルター(EMIフィルター/ラインフィルター)の原理と構造

ノイズ(雑音)の種類は2つに分類される。1つめは輻射ノイズと呼ばれ、電子機器の内部から直接空間に放射され、電波となって他の電子機器に妨害を与えるノイズである。2つめは伝導性ノイズと呼ばれ、電源ケーブルや電子回路の配線を伝わり他の電子機器に妨害を与えるノイズである。これらのノイズは、電子機器の誤動作や破損といった原因にも繋がることから、ノイズフィルターを用いたEMC対策が必要とされている。

EMC(Electromagnetic Compatibility:電磁的両立性)規制には、

  • EMI〈Electro Magnetic Interference〉
    電磁気妨害(機器や人体に影響する)を発生させないこと!
  • EMS〈Electro Magnetic Susceptibility〉
    電磁気妨害感受によって(機器自体の)動作が阻害されないこと!

の2つがある。

EMIはノイズの発生・放出を防ぐ "エミッション" 対策の規制であり、
EMSはノイズの侵入を防ぐ "イミュニティ" 対策の規制である。

ノイズフィルターは別名、電源フィルター、ラインフィルター、EMIフィルターとも呼ばれ、回路構造は一種の低域炉波器(ローパスフィルター)であり、遮断周波数より低いもののみを通し、それ以上の高い周波数は減衰させてしまうように設計された原理を持つフィルタである。

3. ノイズフィルター(EMIフィルター/ラインフィルター)の構成と回路例

ノイズフィルターは基本的に、ライン間コンデンサ(Cx)とライン-アース間コンデンサ(Cy)、コモンモードコイル(L)、放電抵抗(R)で構成されている。(図.1、図.2)

図.1 単相ノイズフィルタ回路例
図.2 三相ノイズフィルタ回路例

コモンモードコイルは、磁性体材料を使用したコアに銅線を同相巻にし、それぞれのコイルに流れる電流の磁束を互いに打ち消し、コアの飽和を防ぎ大きなインダクタンス[単位: H (ヘンリ)]を得ている。コンデンサ(Cx)は、ライン間コンデンサであり、主にノーマルモードノイズを減衰させる効果があり、コンデンサ(Cy)は、ライン-アース間コンデンサで、コモンモードノイズを減衰させる効果がある。

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4. ノイズフィルター(EMIフィルター/ラインフィルター)の取り付け方法

ノイズの発生源側に取付ける場合には、発生源にできるだけ近い場所にノイズフィルターを設置した上で、入出力の結合がないように入出力線を分離することが重要である。入出力線を一括で束ねていたり、互いに平行に配列した場合には、それによって高周波ノイズ成分が誘導してノイズフィルターの効果を著しく損なうことがあるので、取付ける場合にも注意が必要となる。
そしてノイズフィルターの接地線は、ノイズ電流に対して低インピーダンスになるように配置しないと防止効果が損なわれる。 そのためアース線はできるだけ太く短く使用する事が重要となる。 アース線が長くなると、ノイズ防止効果(特に数MHz以上の高周波領域)が大幅に悪化してしまう。(図.3)

図.3
図.3 ノイズフィルター取付け時注意事項

5. ノイズフィルター(EMIフィルター/ラインフィルター)の製品写真

写真.1写真.1 単相ノイズフィルター(DINレール対応)
写真.2写真.2 三相ノイズフィルター(DINレール対応)
写真.3写真.3 三相ノイズフィルター

(著)岡谷電機産業株式会社

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