2023/10/11 業界コラム 上島 敬人 身近にある家電 with ノイズのストーリー第10話 ノイズは厄介者 ? Electrical & Magnetic EM上島Lab 代表 上島 敬人 【略歴】 総合家電メーカーにて42年間白物家電...もっと見る 【略歴】 総合家電メーカーにて42年間白物家電の設計開発部門にて下記業務に従事。 《商品設計(電気系)》 ハードウェア設計・評価:アナログ設計、SW電源、インバーター等 プリント基板設計:製造性、法規に熟知した実装パターン設計 品質・信頼性評価:EMC、熱、電気系信頼性評価・対策 開発マネジメント:FMEA、DR、法規等QMS管理・対内外折衝、VE推進 《電気系開発技術・システム開発》 CAD/PDMを中心としたシステム開発・運用 CAE:電磁界シミュレーションを活用したEMC検証、対策 【取得資格】 iNARTE EMC Design Engineer 唐突ですが、苦手な人と対峙しなければならない状況になったとき皆さんはどうされますか ? 厄介な状況は様々ですので、一概には言えませんが相手の一挙一動に磁石のように反応していては恐らく収拾がつかないことが想像できますね。こんな時は(感情的になっているとなおさら、思うようにはいきませんが)、相手はどうしてそう思うのか(そうするのか)に立ち戻ってみるとなるほどと共感が生まれ、解決策が出てくるかもしれません。 ノイズに共感してみる第9話ではノイズになり得る状況をコンデンサへの電流チャージという挙動から考えてみました。厄介なノイズを相手にするには、相手(ノイズ)の成り立ちを考えてみると、ノイズへの共感が生まれるかもしれません。 ノイズの発生図1 スイッチングによる歪みの発生ノイズとは不要な高周波歪みです。波形で見ると方形波になってほしいのに、望まない歪みの部分が不要な高周波部分であることは第7話でお話ししました。歪みの起きる例として、スイッチがオンした瞬間に回路に存在する容量成分に流れ込む充電電流ということは第9話でお話ししたとおりです。 コンデンサ充電電流の時定数\(\tau\)は以下で表わされます。 \( \tau =C\times R \) C:容量 R:回路抵抗 つまり、充電時間を周波数で見直すと以下のように表現されます。 \[ \frac{1}{\tau} \] この式は、単一周波数ですから、複雑な歪み=高次高周波の足し算とはほど遠くなります。言い換えると、充電回路を描くと図1のように単純ですが、プリント基板などに実装しパターンを形成すると、意図しない回路があちらこちらに分布してしまうことがあります。このように意図しない分布定数の存在により、単純な回路のはずが複雑な回路となり結果として複雑な歪みとなり、この状態がノイズとして現われることになり得ます。 ここでは『意図しない分布定数』と表現しました。つまり、意図していないところに意図しない現象として起きるので『いやなやつ』となり、なんとか力ずくで抑えようとなっている状態と言えます。このあたりは、対人の『苦手なやつ』と似ていませんか。 相手を理解すれば対処法も冷静になぜその現象は生じるのかの成り立ちが理解できれば、厄介ではあるが対応の方法も冷静に考えられるものです。 分布定数が計算できる=歪みの周波数成分とその成分をコントロールできるとも言えます。分布定数を解明し、計算するのはそう簡単ではありませんが、ノイズの成り立ちから原因と対処法を大まかに類推することは可能です。 今回の事例では、容量Cへのチャージが起点になっています。逆説的に考えるとチャージ電流を抑えればノイズの発生はゼロにはならなくともレベルは低くなるというのは理にかなっていそうです。 単純にはオームの法則により、チャージラインに抵抗を挿入すれば電流は制限され、充電時間もゆるやかになります。 \[ I=\frac{V}{R} \] オームの法則 図2 充電の制限結局ノイズは誰のせいなのか その2こうなってくると、ノイズは自ら設計したスイッチ回路が起点であり、回路の実装設計の結果発生してしまった分布定数がその歪みの原因ということがなんとなくわかってきました。起点(ここでは仕様を達成するためのスイッチ回路)は商品開発の共通課題といえますが、実装設計は明らかに電気系特有の原因ですのでやはり、謙虚に捕まえることが必要と思います。 ノイズの対策方法はいろいろ考えられます。理論に基づき自分の手の届く範疇で対応することも可能かもしれませんし、配線の工夫や構造での対策も必要かもしれませんね。 後者の場合は特に、構造系への調整や部材の手配など関連部門との調整が重要なのは言うまでも無いことですね。結論は前回と同じになりました。 次回はノイズの対策について考えていこうと思います。 最後までお読みいただきありがとうございました。 この記事に関するお問い合わせはこちら 問い合わせする Electrical & Magnetic EM上島Lab 代表 上島 敬人さんのその他の記事 2024/09/10 業界コラム 家電をとりまく迷惑ノイズの実際問題第3話 イミュニティ対策は必要か 2024/07/09 業界コラム 家電をとりまく迷惑ノイズの実際問題第2話 ノイズはどこから来るのか 2024/05/14 業界コラム 家電をとりまく迷惑ノイズの実際問題第1話 イミュニティの世界 2024/02/14 業界コラム 身近にある家電 with ノイズのストーリー第12話 (最終回) 仮説を立てる 2023/12/12 業界コラム 身近にある家電 with ノイズのストーリー第11話 ノイズに対峙するということ 2023/10/11 業界コラム 身近にある家電 with ノイズのストーリー第10話 ノイズは厄介者 ? 2023/08/08 業界コラム 身近にある家電 with ノイズのストーリー第9話 ノイズの第一歩 2023/06/13 業界コラム 身近にある家電 with ノイズのストーリー第8話 ノイズはどこからやってくるのか 2023/04/11 業界コラム 身近にある家電 with ノイズのストーリー第7話 ノイズはなにものなのか その2 2023/02/14 業界コラム 身近にある家電 with ノイズのストーリー第6話 ノイズはなにものなのか 2022/12/13 業界コラム 身近にある家電 with ノイズのストーリー第5話 配線は受け身ですから 2022/10/12 業界コラム 身近にある家電 with ノイズのストーリー第4話 配線をどう決めるのかの実際問題について 2022/08/09 業界コラム 身近にある家電 with ノイズのストーリー第3話 ネジと電気磁気学の意外な関係 2022/06/14 業界コラム 身近にある家電 with ノイズのストーリー第2話 シールドはガウス(の法則)と知り合い ? 2022/04/12 業界コラム 身近にある家電 with ノイズのストーリー第1話 配線のノイズはクーロン力で考える 足立 正二安藤 真安藤 繁青木 徹藤嶋 正彦古川 怜後藤 一宏濱﨑 利彦早川 美由紀堀田 智哉生田 幸士大西 公平䕃山 晶久神吉 博金子 成彦川﨑 和寛北原 美麗小林 正生久保田 信熊谷 卓牧 昌次郎万代 栄一郎増本 健松下 修己松浦 謙一郎光藤 昭男水野 勉森本 吉春長井 昭二中村 昌允西田 麻美西村 昌浩小畑 きいち小川 貴弘岡田 圭一岡本 浩和大西 徹弥大佐古 伊知郎斉藤 好晴坂井 孝博櫻井 栄男島本 治白井 泰史園井 健二宋 欣光Steven D. Glaser杉田 美保子田畑 和文タック 川本竹内 三保子瀧本 孝治田中 正人内海 政春上島 敬人山田 明山田 一米山 猛吉田 健司結城 宏信 2024年11月2024年10月2024年9月2024年8月2024年7月2024年6月2024年5月2024年4月2024年3月2024年2月2024年1月2023年12月2023年11月2023年10月2023年9月2023年8月2023年7月2023年6月2023年5月2023年4月2023年3月2023年2月2023年1月2022年12月2022年11月2022年10月2022年9月2022年8月2022年7月2022年6月2022年5月2022年4月2022年3月2022年2月2022年1月2021年12月2021年11月2021年10月2021年9月2021年8月2021年7月2021年6月2021年5月2021年4月2021年3月2021年2月2021年1月2020年12月2020年11月2020年10月2020年9月2020年8月2020年7月2020年6月2020年5月2020年4月2020年3月2020年2月2020年1月2019年12月2019年11月2019年10月2019年9月2019年8月2019年7月2019年6月2019年5月2019年4月2019年3月2019年2月2019年1月2018年12月2018年11月2018年10月2018年9月2018年8月2018年7月2018年6月2018年5月2018年4月2018年3月2018年2月2018年1月2017年12月2017年11月2017年10月2017年9月2017年8月2017年7月2017年6月2017年5月2017年4月2017年3月2017年2月2017年1月2016年12月2016年11月2016年10月2016年9月2016年8月2016年7月2016年6月2016年5月2016年4月2016年3月2016年2月2016年1月2015年12月2015年11月2015年10月2015年9月2015年8月2015年7月2015年6月2015年5月2015年4月2015年3月2015年2月2015年1月2014年12月2014年11月2014年10月2014年9月2014年8月2014年7月2014年6月2014年5月2014年4月2014年3月2014年2月2014年1月2013年12月2013年11月2013年10月2013年9月2013年8月2013年7月2013年6月2013年5月2013年4月2013年3月2013年2月2013年1月2012年12月2012年11月2012年10月2012年9月2012年8月2012年7月2012年6月2012年5月2012年4月2012年3月2012年2月2012年1月2011年12月2011年11月2011年10月2011年9月2011年8月2011年7月2011年6月2011年5月2011年4月2011年3月2011年2月2011年1月2010年12月2010年11月2010年10月2010年9月2010年8月2010年7月2010年6月2010年5月2010年4月2010年3月2010年2月2010年1月2009年12月