疑似アナログノイズを用いたスペクトラム拡散によるスイッチング電源のEMI低減化（月刊EMC）

　電子情報機器が発する EMC ノイズの規制は世界的に注目され、ますます規制が強化されつつあるとともに、 その低減技術は注目されている。特にスイッチング電源は、小型・軽量・高効率の観点から、ほぼ全ての電子機器で使用されており、その EMI の低減に多くの努力が払われている。従来より理想的には、ホワイトノイズのようなランダムなアナログノイズによるスペクトラム拡散が有効であることは知られていたが、このアナログノイズを発生する手法が困難であり、採用が見送られていた。

　これまでの EMI 低減手法としては、ディジタル技術を用いたクロック信号の位相変調（あるいは位置変調）手法によるスペクトラム拡散が主流であった。しかし、この拡散技術は、使用回路の規模が大きく、またクロック信号を必要としない一部のスイッチング電源には適用が困難なこともあり、新たな EMI 低減技術が望まれていた。今回、EMI 低減技術として、ディジタル回路より発生したランダムな多値レベルのステップ信号を活用し、擬似アナログノイズによる位相／周波数変調のスペクトラム拡散手法を検討したので紹介する。

ディジタル的スペクトラム拡散の構成

　一般的なスイッチング電源では、パルス幅変調 PWM（Pulse Width Modulation）信号により入力電力をスイッチング駆動し、そのスイッチングパルスのパルス幅を可変制御して負荷への供給電圧を一定に制御 している。このような PWM 制御方式では、スイッチング素子において大電流および電圧を一定の周波数で高速スイッチングすることより、電磁妨害 EMI(Electro-Magnetic Interference) 問題が生じ、従来より大きな問題となっている。なお、鋸歯状波 SAW（Saw-tooth ）信号の発生は、一定のクロック信号に同期して発生させる。

　また、パルス幅 D（Duty）の決定には、この SAW 信号と、増幅された出力誤差電圧とを比較して PWM 信号を得ている。ここで一般に EMI の低減には、SAW 信号の位相（あるいは周波数）をランダムに多段階に変調して、PWM 信号の位相を変調しスペクトラム拡散をおこなう。この結果、クロック周波数およびその高調波に集中する電磁エネルギーを周囲の周波数に拡散することにより、そのピークレベルを低減する。

続きは『月刊EMC No.336』にて

【月刊EMC No.336 目次情報】

＜特集＞
◇第21回 EMC環境フォーラム総合セッション
　2020年に向けてのEMC
・総合司会
　（次世代EMC 研究会会長／（公財）鉄道総合技術研究所会長／
　　（一社）国際標準化協議会会長／東京大学名誉教授 正田英介）
・2～9kHz 周波数帯の電流エミッション限度値に対するTS 規格
　（（一財）電力中央研究所 雪平謙二）
・電磁波を利用する意図的な攻撃脅威について
　（日本オートマティック・コントロール（株） 瀬戸信二）
・鉄道システムのEMCとシミュレーション
　（（公財）鉄道総合技術研究所 川﨑邦弘）
・電磁界防護指針とばく露評価方法の動向
　（首都大学東京教授 多氣昌生）

＜Technology＞
・疑似アナログノイズを用いたスペクトラム拡散によるスイッチング電源のEMI低減化
　（小山工業高等専門学校 小堀康功）
・車両におけるラジオノイズ源の可視化技術
　（静岡大学 桑原義彦）
・分散型電源における雷サージ対策と接地の重要性
　（中部大学 山本和男）
・インバータの出力側のノイズ問題とその対策
　（シャフナーEMC（株） 杉田久明）

＜規格・規制情報＞
・FCC の高周波機器認可プログラムの変更
　（（株）電磁環境試験所認定センター 小林修一）
・コネクタ･ケーブルアセンブリ品の伝達インピーダンス、遮蔽減衰量、結合減衰量試験
　（（株）フジクラ 小川幸三）

＜実践講座＞
・電磁気学的現象の利活用における地震予知研究
　－特に地震予知・防災における役割－⑤
　現在行われている有望と考えられる周波数ごとの地震予知研究（VHF 帯およびそれ以外の手法）
　（東海大学海洋研究所 地震予知研究センター長 長尾年恭）
・EMC測定・試験のポイント－今更、人に聞けないEMC用語解説②
　電源高調波
　（一般社団法人日本電機工業会 井上博史）
・EMC測定・試験のポイント－今更、人に聞けないEMC用語解説③
　静電気放電とそのイミュニティ試験
　（（株）ノイズ研究所 石田武志）
・EMC測定・試験のポイント－今更、人に聞けないEMC用語解説④
　TEM セル・GTEM セル
　（国立研究開発法人 情報通信研究機構 石上忍）

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