USBのノイズ対策例

 お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
エミフィル ®によるノイズ対策
アプリケーション編
Noise Suppression by
EMIFIL®
Application Guide
Application Manual
Cat.No.C35-2
C35J.pdf
2013.09.05
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
はじめに
ノイズ対策を効率よく行うためには、EMI除去フィルタの
種類と特長をより知り、最適な部品を使用する必要があり
ます。
ところがEMI除去フィルタは物理的構造により周波数特性
が左右されるため、非常に多くの形状や品種があり、その
すべてを理解するのは容易ではありません。
このテキストではEMI除去フィルタの概略を把握していた
だくため、機器別にEMI除去フィルタの使用例を紹介いた
します。
EMI除去フィルタ選定の際には、最適なサイズ、最適な特
性値をお選びください。
参考
DC用EMI除去フィルタ
デジタル信号回路や音声、映像信号回路など、2次側のDC
回路に使用するEMI除去フィルタです。
※エミフィル®およびエミガード®は株式会社村田製作所の
登録商標です。
C35J.pdf
2013.09.05
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
1 デスクトップパソコンのノイズ対策例
̶̶̶̶̶ 02
02
パソコンのノイズ対策内容…………………………………………… 03
シールドの強化 ……………………………………………………… 04
インタフェースケーブル接続部にEMI除去フィルタ …………………… 04
GND強化とケーブル接続部にEMI除去フィルタ取り付けの効果例 …… 05
拡張ボード接続部のGND強化 ………………………………………… 06
クロックラインにEMI除去フィルタ …………………………………… 06
バスラインにEMI除去フィルタ ……………………………………… 06
目 次
ノイズ状況 ……………………………………………………………
2 ノートパソコンのノイズ対策例 ̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶
ノイズ状況 ……………………………………………………………
ノートパソコンのノイズ対策内容……………………………………
シールド・GND強化 …………………………………………………
外部カードのGND強化 ………………………………………………
LVDSケーブル接続部にEMI除去フィルタ ……………………………
LCD部のノイズ対策 …………………………………………………
ケーブル接続部にEMI除去フィルタ ……………………………………
DC電源入力部にEMI除去フィルタ ……………………………………
3
07
07
08
09
09
09
10
10
10
USBのノイズ対策例 ̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶ 11
USBのノイズ対策内容 ……………………………………………… 12
HSにおける伝送波形とノイズ対策効果の例…………………………… 13
4 内蔵型CD-ROMのノイズ対策例
̶̶̶̶̶̶̶̶̶ 14
14
内蔵型CD-ROMのノイズ対策内容 ………………………………… 15
ヘッドホン接続部にEMI除去フィルタ ………………………………… 16
クロックラインにEMI除去フィルタ …………………………………… 16
バスラインにEMI除去フィルタ ……………………………………… 16
バスラインにフェライトビーズ取付の効果例 ………………………… 17
インタフェースケーブル接続部にEMI除去フィルタ …………………… 18
ノイズ状況 ……………………………………………………………
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2013.09.05
1
デスクトップパソコンの
ノイズ対策例
2
ノートパソコンのノイズ対策例
3
USBのノイズ対策例
4
内蔵型CD-ROMのノイズ対策例
5
DVDプレーヤーのノイズ対策例
6
プリンタのノイズ対策例
7
FAXのノイズ対策例
8
カーナビゲーションの
ノイズ対策例
9
AC電源のノイズ対策例
10
携帯電話のノイズ対策例
5 DVDプレーヤーのノイズ対策例
̶̶̶̶̶̶̶̶̶ 19
19
DVDプレーヤーのノイズ対策内容 ………………………………… 20
シールド強化 ………………………………………………………… 21
ケーブル接続部にEMI除去フィルタ …………………………………… 21
クロックラインにEMI除去フィルタ …………………………………… 21
バスラインにEMI除去フィルタ ……………………………………… 22
高速バスラインにEMI除去フィルタ …………………………………… 22
ノイズ状況 ……………………………………………………………
6 プリンタのノイズ対策例
̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶ 23
23
プリンタのノイズ対策内容…………………………………………… 24
GND強化 …………………………………………………………… 25
モータの制御ラインにEMI除去フィルタ ……………………………… 25
パラレルI/FにEMI除去フィルタ ……………………………………… 25
DC電源入力部とDC電源ラインにEMI除去フィルタ …………………… 25
クロックラインにEMI除去フィルタ …………………………………… 26
クロックラインにEMI除去フィルタ取付の効果例 ……………………… 26
バスラインにEMI除去フィルタ ……………………………………… 27
ノイズ状況 ……………………………………………………………
7 FAXのノイズ対策例
̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶ 28
28
FAXのノイズ対策内容 ……………………………………………… 29
ケーブル接続部にEMI除去フィルタ …………………………………… 30
DC電源入力部とDC電源ラインにEMI除去フィルタ …………………… 30
ハンドセットヘの信号ラインにEMI除去フィルタ ……………………… 30
クロックラインにEMI除去フィルタ …………………………………… 30
クロックラインにEMI除去フィルタ取付の効果例 ……………………… 31
バスラインにEMI除去フィルタ ……………………………………… 31
ノイズ状況 ……………………………………………………………
8 カーナビゲーションのノイズ対策例 ̶̶̶̶̶̶̶
ノイズ状況 ……………………………………………………………
カーナビのノイズ対策内容……………………………………………
シールド強化 …………………………………………………………
ケーブル接続部にEMI除去フィルタ ……………………………………
ケーブル接続部にEMI除去フィルタ取り付けの効果例 …………………
クロックラインにEMI除去フィルタ ……………………………………
バスラインにEMI除去フィルタ ………………………………………
9 AC電源のノイズ対策例 ̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶
スイッチング電源のノイズ……………………………………………
一般的なスイッチング電源のノイズ対策法 ……………………………
ノーマルモード(ディファレンシャルモード)ノイズとコモンモードノイズ …
ノイズフィルタの各素子の役割 ………………………………………
最近のスイッチング電源のノイズの傾向 ………………………………
ノーマルモードノイズが強い場合の従来の対策事例 ……………………
コモンモードチョークコイルにノーマルモードインダクタ成分が含まれている理由 …
ハイブリッドチョークコイルによる効果的なノーマルモードノイズ対策法 …
ハイブリッドチョークコイルの有効性の確認 …………………………
10 携帯電話のノイズ対策例
32
32
33
34
34
35
36
36
37
37
38
39
40
41
42
43
44
45
̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶̶ 46
46
携帯電話のノイズ対策内容…………………………………………… 47
LCDラインにEMI除去フィルタ ……………………………………… 48
DC電源ラインにEMI除去フィルタ …………………………………… 48
データラインにEMI除去フィルタ …………………………………… 48
インタフェース部にEMI除去フィルタ ………………………………… 49
シールド強化 ………………………………………………………… 49
ノイズ状況 ……………………………………………………………
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2013.09.05
1 デスクトップパソコンのノイズ対策例
ノイズ状況:パソコンに接続されるケーブルからノイズが放射している。
パソコンには多くのケーブルがあり、そこからノイズが放
射します。金属ケースのシールド特性が良くない場合は、
1
本体自体からの放射雑音が問題となる場合もあります。
拡張ボード
PC背面
電源ケーブル
2
USB マウス キーボード ディスプレイ
伝導ノイズ
放射ノイズ
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2013.09.05
デスクトップパソコンのノイズ対策例 1
パソコンのノイズ対策内容
パソコンは、セット内部に非常に多くのノイズ源が存在し、
かつ多数のケーブルが接続されるため、シールドし、GND
1
強化したうえで、ケーブル接続部にEMI除去フィルタを取
り付ける対策が必要です。
また、基板内部では、ノイズレベルの高い多数の信号ライ
ンがあり、ノイズ源となりやすいクロックライン、バスラ
インやDC電源ラインなどにもEMI除去フィルタを取り付
け、ケーブルに伝導するノイズを抑制します。
DC電源ラインにEMI除去フィルタ
クロックラインにEMI除去フィルタ
バスラインにEMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMPシリーズ
信号用エミフィル®NFW31Sシリーズ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
NFR21Gシリーズ
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
NFR21Gシリーズ
DC電源回路用
チップエミフィル®
NFM21Pシリーズ
シールド
金属ケースによる
シールド
RO
M
CD-ROM
RA
M
CPU
金属ケースの
上ぶたと下ぶたを
フィンガーや
ガスケットで接続
Gate
Array
Power
Supply
Driver
Driver
Mouse Keyboard
Display
Driver
シールドの強化
USB
Chip Set
USBラインにEMI除去フィルタ
ケーブル接続部にEMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
USB
GND強化
拡張ボード接続部の
GND強化
基板GNDと
金属ケースを
ネジ止め
拡張ボードのGNDと
金属ケースを
金属金具で接続
チップフェライトビーズ
BLM15BB121SN1
コモンモードチョークコイル
DLP11SN900HL2
DC電源回路用
チップフェライトビーズ
BLM15PGシリーズ
信号用エミフィル®NFW31Sシリーズ
3
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2013.09.05
1 デスクトップパソコンのノイズ対策例
シールドの強化
金属ケースの各パーツの接続部は面接触とし、必要に応じ
フィンガーやガスケットを利用し、接触部における高周波
1
インピーダンスを低くします。また、ケースの接続部に隙
金属ケース上
間が発生しないように折り返しを付けたりします。
折り返し
金属ケースの上と下の間に
すきまができないようにする
金属ケース下
フィンガー
フィンガーを設け、金属ケースの上と下の
接触を良好にする
インタフェースケーブル接続部にEMI除去フィ
ルタ
ケーブル接続部には、3端子コンデンサNFM21Cシリーズと
フェライトビーズBLMシリーズを組み合わせて取り付ける
チップフェライトビーズ
BLM18AG601SN1 (600Ω at 100MHz)
インタフェース
ケーブル
と大きなノイズ抑制効果を得ることができます。信号用エ
ミフィル®を使用する場合もあります。何れの場合もEMI除
チップエミフィル®
NFM21CC102R1H3 (1000pF)
去フィルタが取り付けられている基板GNDと金属ケース間
の高周波インピーダンスが低くなるように設計することが
重要です。
基板
金属ケース
4
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
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2013.09.05
デスクトップパソコンのノイズ対策例 1
GND強化とケーブル接続部にEMI除去フィルタ取り付けの効果例
GND強化とケーブル接続部にEMI除去フィルタを取り付け
た時のノイズ抑制効果例を紹介します。
1
GND強化前
60
放射雑音(dBμV/m)
50
40
GND強化前
30
20
10
30 100
300
500
700
900
1000
周波数(MHz)
GND強化後
60
放射雑音(dBμV/m)
50
40
30
20
GND強化後
10
30 100
300
500
700
900
1000
周波数(MHz)
ケーブル接続後にEMI除去フィルタ取り付け後
チップエミフィル®
NFM21CC222R1H3
(2200pF)
60
放射雑音(dBμV/m)
50
マウスへ
40
キーボードへ
30
20
10
30 100
300
500
700
900
1000
ケーブル接続後に
EMI除去フィルタ取り付け後
周波数(MHz)
5
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2013.09.05
1 デスクトップパソコンのノイズ対策例
拡張ボード接続部のGND強化
ケーブルが接続される拡張ボードを取り付ける場合、拡張
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
ボードの基板GNDのノイズレベルが高いと、ケーブルから
1
強くノイズが放射します。そのため、パソコンの金属ケー
スと接続される取付金具と拡張ボードのGND間の高周波イ
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
パソコンの
金属ケース
取付金具
ンピーダンスが低くなるようにネジ止めします。そのうえ
GNDパターン
で、ケーブル接続部にEMI除去フィルタを取り付けます。
基板
スルーホール
拡張ボード
基板GNDは取付金具にネジ止め
クロックラインにEMI除去フィルタ
周波数の高いクロック信号は、高周波域までノイズを含ん
チップフェライトビーズ
BLM21PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
でおり、また、信号とノイズの周波数が近接している場合
があるので、高周波域までノイズ除去効果が高くカットオ
Vcc
フの鋭いE M I除去フィルタ、例えば信号用エミフィル
®
NFW31Sシリーズや高速信号用のチップフェライトビー
チップフェライトビーズ
BLM18BB220SN1
(22Ω at 100MHz)
ズBLM□□Bシリーズが使用されます。
ゲート
アレイ
信号ラインと同様に電源ラインにも過渡電流が流れノイズ
が発生するため、バイパスコンデンサに加え、フェライト
ビーズを取り付け、電源ラインを伝導するノイズを抑制し
ます。
バスラインにEMI除去フィルタ
データバスやアドレスバスは多数のラインが同時にON/OFF
するため、瞬間的に大電流がGNDや電源ラインを流れます。
そのため、信号ラインに流れる電流を抑制する対策が必要
チップフェライトビーズ
BLM18PG600SN1
(60Ω at 100MHz)
Vcc
チップフェライトビーズ
BLM18BB220SN1 (22Ω at 100MHz)
です。一般的にはフェライトビーズBLMシリーズが使用さ
れます。コントロールバスなどで特に高速な動作をしていて
アドレスバス
ノイズレベルが高い場合には、抵抗成分を含むチップエミ
®
フィル NFR21Gシリーズが使用されます。
CPU
チップフェライトビーズ
BLM18BB220SN1 (22Ω at 100MHz)
データバス
信号用チップエミフィル®
NFR21GD1002202 (10pF, 22Ω)
コントロールバス
6
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2013.09.05
2 ノートパソコンのノイズ対策例
ノイズ状況:本体やLCD部、また接続ケーブルや本体とLCD部接続ケーブルからノイズが放射して
いる。
ノートパソコンの場合、基板内部にノイズレベルの高い多
LCD 部への信号は、主に LVDS(Low Voltage Differential
数の信号ラインがあるうえに、一般的には、導電めっきを
Signal)で伝送されています。高速な信号ラインであり、ノ
施した樹脂ケースを使用するので、金属ケースを用いてい
イズレベルも高いので、本体と LCD 部間の接続ケーブルか
るデスクトップ型パソコンと比べるとシールド効果が低く、
らも強くノイズが放射します。
本体から強くノイズが放射されます。また接続ケーブルも
2
多く、それらケーブルからもノイズが放射します。
本体とLCD部間の接続ケーブル
LCD
コネクタ
本体
ACアダプタ
接続ケーブル
伝導ノイズ
放射ノイズ
7
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2013.09.05
2 ノートパソコンのノイズ対策例
ノートパソコンのノイズ対策内容
2
ノートパソコンは、部品の実装スペースが限られているの
のシールドが必要になる場合もあります。LCD 部の内部で
で、できるだけシールドを強化し、放射ノイズを抑制した
は、多数の信号ラインがグラフィックコントローラ IC から
うえで、部品によるノイズ対策に取り組むことが重要です。
LCD ドライバに接続されます。これら信号ラインからもノ
シールドについては、樹脂ケースに導電めっきを施し、
イズが放射される場合があるので、チップフェライトビー
基板の上下には金属板を設け強化します。また、ケーブル
ズ BLM シリーズ等を取り付けてノイズを抑制します。
接続部では、基板 GND と金属板を接続して GND 強化を行
PCMCIA カードなどの外部カードが接続されるスロットは、
なったうえで、ノイズ対策部品を取り付けます。
カードと本体内部間の GND の高周波インピーダンスが低く
LCD 部への信号は、主に LVDS で伝送されていますが、
なるように設計します。また、カードスロットをシールド
ここからも強くノイズが放射するので、コモンモードチョ
します。
ークコイル DLP シリーズを取り付けます。また、ケーブル
LCD部での対策
バスラインにEMI除去フィルタ
ケーブル接続部にEMI除去フィルタ
LVDS
Receiver
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
Connector
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
信号用エミフィル®
NFW31Sシリーズ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
Graphic
Controller
シールド
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
LVDSケーブル接続部に
EMI除去フィルタ
信号用エミフィル®
NFW31Sシリーズ
コモンモードチョークコイル
DLP31S/D
F
to Display
DC電源ラインにEMI除去フィルタ
to keyboard/mouse
to USB
to Serial port
to Parallel Port
Power
Supply
チップフェライトビーズ
BLMPシリーズ
Graphic
IC
IVRAN
DC電源入力部にEMI除去フィルタ
コモンモードチョークコイル
DLW5Bシリーズ
CPU
PCMCIA Card
Gate
Array
シールド
HDD
チップフェライトビーズ
BLMPシリーズ
FDD
樹脂ケースの内側をめっき処理
等によるシールド
Audio IC
CD-ROM
外部カードのGND強化
to Audio
USBラインにEMI除去フィルタ
バスラインにEMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
信号用エミフィル®
NFR21Gシリーズ
8
GND強化
チップフェライトビーズ
BLM15BB121SN1
基板GNDと
金属ケースを
ネジ止め
コモンモードチョークコイル
DLP11SN900HL2
DC電源回路用
チップフェライトビーズ
BLM15PGシリーズ
F
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2013.09.05
ノートパソコンのノイズ対策例 2
シールド・GND強化
ノートパソコンの筐体は一般的には樹脂ケースであるた
ケース
(内側に導電めっき)
め、シールドとしてケース内部に導電めっきを施します。
しかしながら、導電めっきだけでは十分なシールド効果が
得られないため、GND強化も兼ねて基板の上下に金属板
基板
を設けます。その金属板は基板GNDや導電めっきと接触
するようにネジ止めします。
金属板
2
コネクタ
金属板
コネクタ
外部カードのGND強化
ケーブルが伴なう外部カードが接続される場合、そのカー
金属ケース
ド自身のノイズだけでなく、ノートパソコン本体からのノ
イズもケーブルヘ伝導し放射します。また、カードのGND
外部カード用スロット
とパソコン内部のGND間のインピーダンスが高周波におい
て高いとカードのGNDからノイズが放射し、ノイズ対策が
外部カード
難しくなります。そのため、カードのGNDコンタクトと接
触するスロットのフィンガーは、基板GNDや金属板と高周
基板
波域でのインピーダンスが低くなるようにネジ止めします。
金属板
また、カードがパソコン内部のノイズにより誘導を受ける
ネジで金属ケースを基板GNDと金属板に接続
とカード内部の対策では放射雑音を抑制できないので、ス
ロットは金属板で囲みシールドしてやります。
なお、カードのようにGNDが接触して確保される場合は、
その接触具合により放射雑音が大きく変動しますので、対
策や測定の時に注意が必要です。
LVDSケーブル接続部にEMI除去フィルタ
本体とLCD部を接続するケーブルからは、LCD部への信
号の高調波によるノイズと、それら信号以外の周囲の回路
から伝導したノイズが放射し問題となります。
LVDS
Receiver
コモンモードチョークコイル
DLP31D
LVDS(Low Voltage Differential Signal)による信号伝送
の場合は、数100MHzと高速な信号が伝送されるので、信
号波形をなまらせないようにコモンモードチョークコイル
を使用します。またLVDSの場合、差動伝送方式であるた
Connector
ケーブル
シールド
め、電流による磁束が打ち消され放射ノイズが低減されま
LCDパネル
すが、信号の反射などにより電流が不平衡になる場合があ
ります。このような時も、コモンモードチョークコイルを
使用すると、トランスとして働き電流を平衡に戻す作用が
あるので、不平衡により発生するノイズも抑制されます。
コモンモードチョークコイル
DLP31D
LVDS (Low Voltage Differential Signal) ライン
9
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2 ノートパソコンのノイズ対策例
LCD部のノイズ対策
グラフィックコントローラICからLCDドライバヘのライン
では、多数のラインが同時にON/OFFするため、瞬間的に
チップフェライトビーズ
BLM18PG600SN1 (60Ω at 100MHz)
大電流がGNDや電源ラインを流れます。そのため、信号ラ
LVDS
Receiver
インから流れる電流を抑制する対策が必要で、一般的には
チップフェライトビーズ
BLM18BD421SN1 (420Ω at 100MHz)
LCDドライバへ
10Ω
チップフェライトビーズBLMシリーズが使用されます。ク
クロック
信号用チップエミフィル®
NFW31SP207X1E4
(カットオフ200MHz)
ロックラインなど特に高速な動作をしていてノイズレベル
2
Graphic
Controller
が高い場合には、ノイズ除去効果の高い信号用チップエミ
フィル®NFW31Sシリーズが使用されます。
LCDパネル
ケーブル接続部にEMI除去フィルタ
ケーブル接続部には、3端子コンデンサNFM21Cシリーズと
チップフェライトビーズ
BLM18AG601SN1 (600Ω at 100MHz)
チップフェライトビーズBLMシリーズを組み合わせて取り
付けると大きなノイズ抑制効果を得ることができます。信
インタフェース
ケーブル
号用エミフィル®を使用する場合もあります。何れの場合も
チップエミフィル®
NFM21CC102R1H3 (1000pF)
EMI除去フィルタが取り付けられている基板GNDと金属板
間のインピーダンスが高周波的に低くなるように設計する
ことが重要です。
基板
金属板
DC電源入力部にEMI除去フィルタ
ACアダプタヘのDC電源ケーブルからノイズが放射するた
コモンモードチョークコイル
DLW5BSM351SQ2
(350Ω at 100MHz 定格電流 2A)
め、パソコンのD C電源入力部にノイズ対策が必要です。
方の対策が必要です。
基板GNDを金属板と接続しGND強化をしたうえで、ノーマ
ルモードノイズ対策としてチップエミフィル ® NFM31Kや
チップフェライトビーズBLM□□Pシリーズを、コモンモー
ドノイズ対策としてコモンモードチョークコイルDLW5シ
リーズを取り付けます。
10
ACアダプタへ
コネクタ
DC電源ラインにはノーマルモードノイズ(ディファレンシャ
ルモードノイズ)とコモンモードノイズが含まれるため、両
チップフェライトビーズ
BLM41PG600SN1
(60Ω at 100MHz 定格電流 6A)
チップエミフィル®
NFM31KC104R1H3
(0.1μF 定格電流 6A)
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
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3 USBのノイズ対策例
USB(Universal Serial Bus)は、PC(ホスト)とその周
どの特長もあり、ユーザメリットが大きいため今後さらに
辺機器(ファンクション)を結ぶ外部バスとして考えられ
普及していきます。
たもので、信号線 2 ピン、電源線 2 ピンの計 4 ピンで構成
USB は差動伝送方式をとっているため、USB の信号その
されています。コネクタは小さく、形状も 2 種類のみなの
ものが発生するノイズより、それ以外の回路で発生したコ
で、スペースメリットと、どのコネクタに接続すべきか迷
モンモードノイズがケーブルから放射して問題となる傾向
わなくて済むというメリットがあります。また、電源通電
が強いようです。
中でも周辺機器の抜き差しができるプラグアンドプレイな
ホスト/ルートハブ
3
PC
ハブ
ハブ/ファンクション
ファンクション
ハブ/ファンクション
ファンクション
ファンクション
ファンクション
ファンクション
11
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
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2013.09.05
3 USBのノイズ対策例
USBのノイズ対策内容
ズBLM□□PGシリーズを取り付けてノイズを抑制します。
U S Bでは接続されるファンクションにより、L S(L o w
Speed:1.5Mbps)
、FS(Full Speed:12Mbps)
、HS(High
LS/FSでは、EMI除去フィルタによる信号波形のくずれも
Speed:480Mbps)の3種類の転送モードがあります。信号
問題となりますが、EOP(End of Packet)信号への影響に
波形をくずさずにノイズを抑制しなければならないので、そ
も注意が必要です。
れぞれの転送モードに応じたノイズ対策が必要となります。
HSのような高速転送モードでは、フェライトビーズを使用
LS/FSでは、信号ラインにはチップフェライトビーズBL
すると波形がくずれ、問題が発生するので、コモンモード
M18BB121SN1またはコモンモードチョークコイルDLP11
チョークコイルDLW21SN900SQ2を使用しノイズを抑制し
SN900HL2を、電源とGNDラインにはチップフェライトビー
ます。
3
VDDライン
BLM21PG221SN1
(220Ω 2A)
VDD/GNDライン
VDD
BLM21PG221SN1
(220Ω 2A)
VDD
VDD
D+
USBコントローラ
DGND
D+/D-ライン
LS/FS用
HS用
チップフェライトビーズ
BLM18BB121SN1
コモンモードチョークコイル
DLW21SN900SQ2
コモンモードチョークコイル
DLP11SN900HL2
12
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
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2013.09.05
USBのノイズ対策例 3
HSにおける伝送波形とノイズ対策効果の例
ここでは、HSのノイズ対策例を紹介します。
HSについては、信号波形品質をアイパターンで確認します。
コモンモードチョークコイルDLW21SN900SQ2を使用して
も、アイパターンにほとんど影響が見られません。放射ノイ
ズについても最大で5dB程度低減できます。
アイパターン
ノイズレベル
60
0.5
3
0.4
50
0.2
Level (dBμV/m)
フィルタなし
Differential signal, V
0.3
0.1
0
-0.1
40
30
-0.2
20
-0.3
-0.4
10
-0.5
0
0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Frequency (MHz)
Time, ns
60
0.5
0.4
50
0.2
Level (dBμV/m)
コモンモードチョークコイル
DLW21SN900SQ2
Differential signal, V
0.3
0.1
0
-0.1
40
30
-0.2
20
-0.3
-0.4
10
-0.5
0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
Time, ns
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Frequency (MHz)
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お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
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2013.09.05
4 内蔵型CD-ROMのノイズ対策例
ノイズ状況:CD-ROM内部のノイズとコンピュータからのノイズが、ヘッドホンケーブルヘ伝導し、
放射している。
内蔵型CD-ROMの場合、金属ケースでシールドされている
ため、本体からの放射雑音が問題となることは少ないです
が、ヘッドホンケーブルからの放射雑音が問題となるケー
スがあります。
コンピュータ
4
CD-ROM
伝導ノイズ
放射ノイズ
ヘッドホン
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お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
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2013.09.05
内蔵型CD-ROMのノイズ対策例 4
内蔵型CD-ROMのノイズ対策内容
問題となる場合は、アナログGNDとデジタルGNDの接続検
ヘッドホンケーブルヘ伝導するノイズ源としては、CD-ROM
内部とパソコン内部が挙げられます。
討が必要です。接続を強化した方がノイズ抑制されることが
対策としては、まずヘッドホンケーブル接続部でノイズを抑
多いようです。
制する対策が必要です。基板のGNDを金属ケースに接続し
パソコンで発生しているノイズが問題の場合は、パソコンと
たうえで、EMI除去フィルタを取り付けます。この対策で放
のケーブル接続部にEMI除去フィルタを取り付けるなどの対
射雑音を抑制できない場合は、さらに対策が必要です。
策が必要です。
CD-ROM内部で発生しているノイズが問題の場合は、その
ただし、静電容量値やインダクタンス値が大きいものを取り
発生源で対策します。ノイズ源でまず問題となるのはクロッ
付けると、ホストコンピュータによってはCD-ROMが動作し
クやバスラインです。また、D-Aコンバータ周りのノイズが
なくなるので注意が必要です。
クロックラインにEMI除去フィルタ
信号用エミフィル®
NFW31Sシリーズ
信号用エミフィル®
NFR21Gシリーズ
DC電源入力部、および
DC電源ラインにEMI除去フィルタ
インタフェースケーブル接続部に
EMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMPシリーズ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
4
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
DC電源回路用チップエミフィル®
NFM41Pシリーズ
信号用エミフィル®
NFW31Sシリーズ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
Power Supply Line
Interface
Audio Out
DR
バスラインにEMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
to
Re
so
na
tor
Pic
kU
DR
AM
CPU
pU
+5V
+5V
+12V
tor
Mo
ona
to
Res
Up
Am
p.
r
DConveA
rto
me
エミフィル®
NFR21Gシリーズ
Vo
lu
H to
pheadon
es
+5V Analog
+5V Digital
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
r
to
Audio Signal
Processor
Mo
Drivtor
er
シールド
金属ケース
による
シールド
+5V
nit
+12V +5V
AM
+5V
GND強化
ヘッドホン出力部にEMI除去フィルタ
GND接続の検討
発振子の出力にEMI除去フィルタ
基板GNDと
金属ケースを
ネジ止め
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
アナログGNDと
デジタルGNDの
接続など
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
15
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
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2013.09.05
4 内蔵型CD-ROMのノイズ対策例
ヘッドホン接続部にEMI除去フィルタ
ヘッドホンケーブル接続部の対策では、まずその周辺の基
シールドケース
板GNDのノイズレベルを低くすることが重要です。基板
基板
GNDとシールドケースをネジ止めし、高周波的に低イン
ピーダンスで接続されるようにします。
次に、ヘッドホンの信号ラインにチップエミフィル
®
NFM21Cシリーズを取り付けます。さらにチップフェラ
チップエミフィル®
NFM21CC102R1H3 (1000pF)
イトビーズBLMシリーズを取り付けるとより大きなノイ
ズ抑制効果を得ることができます。
ネジ止め
チップフェライトビーズ
BLM18AG221SN1 (220Ω at 100MHz)
4
ヘッドホンケーブル
クロックラインにEMI除去フィルタ
クロック信号は、高周波域までノイズを含んでおり、また
チップフェライトビーズ
BLM18PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
信号とノイズ周波数が近接している場合があるので、高周
波域までノイズ除去効果が高くカットオフの鋭いEMI除去
Vcc
®
フィルタ、信号用エミフィル NFW31Sシリーズや高速信
信号用チップエミフィル®
NFW31SP506X1E4
(カットオフ 50MHz)
号用のチップフェライトビーズBLM□□Bシリーズが使用
されます。さらにNFW31Sに抵抗を組み合わせると、信号
ゲート
アレイ
50Ω
波形のオーバーシュートやアンダーシュートが抑制され、
ノイズ除去効果がさらに向上します。
信号ラインと同様に電源ラインにも過渡電流が流れノイズ
が発生するため、バイパスコンデンサに加え、チップフェ
ライトビーズBLM□□Pシリーズを取り付け、電源ライン
を伝導するノイズを抑制します。
バスラインにEMI除去フィルタ
データバスやアドレスバスは多数のラインが同時にON/OFF
するため、瞬間的に大電流がGNDや電源ラインを流れます。
そのため、信号ラインに流れる電流を抑制する対策が必要
チップフェライトビーズ
BLM18PG600SN1
(60Ω at 100MHz)
Vcc (+5V)
チップフェライトビーズ
BLM18AG601SN1 (600Ω at 100MHz)
です。一般的にはチップフェライトビーズBLMシリーズが
使用されます。コントロールバスなどで特に高速な動作をし
アドレスバス
ていてノイズレベルが高い場合には、抵抗成分を含む信号
用チップエミフィル®NFR21Gシリーズが使用されます。
CPU
チップフェライトビーズ
BLM18AG601SN1 (600Ω at 100MHz)
データバス
信号用チップエミフィル®
NFR21GD4701012 (47pF, 100Ω)
コントロールバス
16
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
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2013.09.05
内蔵型CD-ROMのノイズ対策例 4
バスラインにフェライトビーズ取付の効果例
バスラインにフェライトビーズBLMシリーズを取り付けた
時のノイズ抑制効果例を紹介します。
対策前
60
放射雑音(dBμV/m)
50
40
対策前
30
20
4
10
30
50
100
150
200
250
300
周波数(MHz)
バスラインにチップフェライトビーズ取付後
チップフェライトビーズ
BLM18AG601SN1
600Ω at 100MHz
60
DRAM
40
CPU
放射雑音(dBμV/m)
50
30
20
バスライン(8MHz)
10
30
50
100
150
200
250
300
バスラインに
チップフェライトビーズ取付後
周波数(MHz)
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お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
4 内蔵型CD-ROMのノイズ対策例
インタフェースケーブル接続部にEMI除去フィ
ルタ
インタフェース
ケーブル
インタフェースケーブル接続部もヘッドホン接続部と同様
に、その周辺の基板GNDのノイズレベルを低くすることが
重要です。基板GNDとシールドケースをネジ止めし、高周
ネジ止め
ネジ止め
波的に低インピーダンスで接続されるようにします。
必要に応じEMI除去フィルタを取り付けますが、静電容量
値やインダクタンス値が大きいとホストコンピュータによっ
てはCD-ROMが動作しなくなりますので注意が必要です。
チップフェライトビーズ
BLM15AG700SN1 (70Ω at 100MHz)
基板
4
シールドケース
18
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2013.09.05
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5 DVDプレーヤーのノイズ対策例
ノイズ状況:DVDプレーヤーのノイズが、音声や映像ラインのケーブルから放射している。また、
金属ケースでシールドしているがコネクタ用開口部から放射ノイズが漏れている。
DVDプレーヤーは、MPEG2方式により画像信号を処理し
ています。画像処理は高速に行なわれるため、伝送される
信号も非常に高速です。そのため、高周波域、例えば
1GHz程度までノイズが放射する場合もあります。
DVDプレーヤー本体
開口部
映像ケーブル
音声信号ケーブル
5
AC電源ケーブル
金属ケース
伝導ノイズ
放射ノイズ
19
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
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5 DVD プレーヤーのノイズ対策例
DVDプレーヤーのノイズ対策内容
ノイズがケーブルや本体から、高周波域まで放射している
で十分なノイズ抑制効果が得られない場合は、ノイズ源で
ため、ノイズ対策は本体をシールドし、ケーブル接続部に
の対策やGND強化によりできるだけ基板内部でノイズを抑
ノイズ対策部品を取り付けることが基本となります。しか
制することが重要です。
し、映像ケーブルや音声信号ケーブル接続部に静電容量値
特にレベルの高いノイズを発生する場所としては、MPEG2
の大きいコンデンサやインダクタンス値の大きいインダク
とSDRAM間の高速なデータバスがあげられます。対策と
タを取り付けると、画像や音声が劣化してしまうので、ノ
しては、高速の信号に対応したチップフェライトビーズ
イズ対策部品の選定には注意が必要です。ケーブル接続部
BLM□□B□□□□SN1シリーズを取り付けます。
DC電源ラインにEMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
AC電源入力部にEMI除去フィルタ
GND接続の検討
コモンモードチョークコイル
PLA10シリーズ
5
アナログGNDと
デジタルGNDの
接続など
DC電源回路用チップエミフィル®
NFM41Pシリーズ
映像信号出力ラインに
EMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
AC100Vへ
クロックラインにEMI除去フィルタ
シールド
金属ケースによる
シールド
+3V
+3.3V
+3.3V
D/A
Power
Supply
D/A
+3.3V
+3.3V
To PICKUP Unit +3.3V
信号用エミフィル®
NFW31Sシリーズ
Audio IC
Video IC
+3.3V
+3.3V
+3.3V
信号用エミフィル®
NFR21Gシリーズ
信号処理IC
MPU
+3V+3.3V
+3.3V
発振子の出力にEMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
ROM
MPEG2
+3.3V
RAM
DC電源入力部および
DC電源ラインにEMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
SD RAM
シンクロナス
DRAMの対策
バスラインにEMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMPシリーズ
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
GND強化
基板GNDと
金属ケースを
ネジ止め
20
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
DC電源回路用チップエミフィル®
NFM41Pシリーズ
信号用エミフィル®
NFR21Gシリーズ
高速バスラインに
EMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMBSN1
シリーズ
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DVDプレーヤーのノイズ対策例 5
シールド強化
金属ケースの開口部は、シールド効果の低下の原因となり
ます。特に開口部の長辺が長いほど、シールド効果が低下
します。開口部は複数に分けてできるだけ小さくします。
開口部
開口部の長辺を短くすることがポイントです。
悪い例:開口部が大きい
開口部
良い例:開口部が小さい
コネクタ
開口部
コネクタ
ケーブル接続部にEMI除去フィルタ
5
ケーブルにノイズが伝導するとノイズが強く放射されるた
め、その接続部にEMI除去フィルタを取り付けケーブルへ
のノイズを抑制します。
音声や映像はEMI除去フィルタの影響により劣化する場合
チップフェライトビーズ
BLMBシリーズ
があるので、フィルタの定数選定には注意が必要です。
音声信号ライン
映像信号ライン
クロックラインにEMI除去フィルタ
クロック信号は、高周波域までノイズを含んでおり、また
信号とノイズ周波数が近接している場合があるので、高周
波域までノイズ除去効果が高くカットオフの鋭いEMI除去
チップフェライトビーズ
BLM18PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
Vcc
Vcc
信号用チップエミフィル®
NFW31SP107X1E4
(カットオフ 100MHz)
フィルタ、信号用エミフィル® NFW31Sシリーズや高速信
号用のチップフェライトビーズBLM□□Bシリーズが使用
チップフェライトビーズ
BLM18PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
Video
IC
22Ω
MPEG2
されます。さらにNFW31Sに抵抗を組み合わせると、信号
波形のオーバーシュートやアンダーシュートが抑制され、
ノイズ除去効果がさらに向上します。
信号ラインと同様に電源ラインにも過渡電流が流れノイズ
が発生するため、バイパスコンデンサに加え、チップフェ
ライトビーズBLM□□Pシリーズを取り付け、電源ライン
を伝導するノイズを抑制します。
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お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
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5 DVD プレーヤーのノイズ対策例
バスラインにEMI除去フィルタ
データバスやアドレスバスは多数のラインが同時にON/OFF
するため、瞬間的に大電流がGNDや電源ラインを流れます。
そのため、信号ラインに流れる電流を抑制する対策が必要
チップフェライトビーズ
BLM18PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
Vcc (+5V)
チップフェライトビーズ
BLM18AG471SN1 (470Ω at 100MHz)
です。一般的にはフェライトビーズBLMシリーズが使用さ
れます。コントロールバスなどで特に高速な動作をしている
アドレスバス
場合には、周波数に対するインピーダンスの立ち上がりが鋭
CPU
い高速信号用フェライトビーズBLM□□Bシリーズが使用さ
チップフェライトビーズ
BLM18AG471SN1 (470Ω at 100MHz)
データバス
れます。また、ノイズレベルが高い場合には、信号用エミフィ
信号用チップエミフィル®
NFR21GD4701012 (47pF, 100Ω)
ル®NFR21Gシリーズが使用される場合もあります。
コントロールバス
高速バスラインにEMI除去フィルタ
MPEG2とSDRAM間のバスラインは非常に高速な信号が伝
チップフェライトビーズ
BLM18PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
送されるため、レベルの強いノイズが高周波域まで発生し
5
ます。
Vcc
チップフェライトビーズ
BLM18PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
Vcc
チップフェライトビーズ
BLM18BB220SN1 (22Ω at 100MHz)
このような高速なバスラインでは、波形をできるだけなま
らせないようにするために、周波数に対するインピーダン
スの立ち上がりが鋭い高速信号用フェライトビーズ
BLM□□BB□□□SN1シリーズが使用されます。
22
MPEG2
SDRAM
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
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2013.09.05
6 プリンタのノイズ対策例
ノイズ状況:プリンタのメイン基板のノイズと駆動用モータのノイズが、プリンタケーブルから放射
している。
プリンタでは、メイン基板からのノイズがプリンタケーブ
ルやAC電源ケーブルヘ伝導し放射して問題となります。
モータ動作時のノイズも問題となることがあります。ま
た、紙の摩擦により静電気が発生するため、静電気による
誤動作も問題となります。
プリンタ本体
(プラスチックケース)
メイン基板
AC電源ケーブル
6
金属板
プリンタケーブル
パソコンへ
放射ノイズ
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2013.09.05
6 プリンタのノイズ対策例
プリンタのノイズ対策内容
プリンタの場合、メイン基板からのノイズ抑制と、静電気
導を抑制するには、DC電源入力部やDC電源ラインにノイ
による誤動作を防ぐためにGND強化を行ないます。メイン
ズ対策部品を取り付けます。モータが原因のノイズ放射を
基板の背面にGND板(金属板)を設け、メイン基板GNDと
抑制するには、モータの制御信号ラインにノイズ対策部品
接続します。
を取り付けます。
メイン基板からプリンタケーブルヘのノイズ伝導を抑制す
基板自身から放射雑音が回りのケーブルなどに結合してい
るには、プリンタケーブル接続部(パラレルI/F部)にノイ
る場合は、クロックラインやバスラインなどにチップフェ
ズ対策部品を取り付けます。AC電源ケーブルヘのノイズ伝
ライトビーズBLMシリーズなどを取り付け対策します。
パラレルI/FにEMI除去フィルタ
バスラインにEMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
チップエミフィル®
NFR21Gシリーズ
チップエミフィル®
NFR21Gシリーズ
発振子の出力ラインに
EMI除去フィルタ
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
5V
6
RAM
ROM
USBラインにEMI除去フィルタ
CPU
5V
チップフェライトビーズ
BLM15BB121SN1
ゲート
アレイ
コモンモードチョークコイル
DLP11SN900HL2
Motordriver
DC電源回路用
チップフェライトビーズ
BLM15PGシリーズ
12V
5V
スイッチング電源部へ
クロックラインにEMI除去フィルタ
DC電源入力部および
DC電源ラインにEMI除去フィルタ
信号用エミフィル®
NFW31Sシリーズ
モータへ
チップフェライトビーズ
BLMPシリーズ
信号処理
IC
Motordriver
モータへ
印字ヘッドへ
GND強化
基板GNDと
金属ケースを
ネジ止め
DC電源入力部および
DC電源ラインにEMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
チップエミフィル®
NFR21Gシリーズ
DC電源回路用チップエミフィル®
NFMPシリーズ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
24
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
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2013.09.05
プリンタのノイズ対策例 6
GND強化
メイン基板のノイズレベルを低くするには、メイン基板の
背面にGND板(金属板)を設け、GNDを強化します。メ
金属板とネジ等で接続する。
イン基板GNDとGND板を接続します。
ただし、接続ポイントによっては逆にノイズレベルが高く
メイン基板
なることがありますので注意が必要です。発振回路のGND
GND板(金属板)
など、ノイズレベルの特に強いポイントは接続を避けます。
GND強化は、静電気による誤動作対策も兼ねます。静電気
による電流が流れ込んだ時、GND間に発生する電位差が抑
制されるためです。
モータの制御ラインにEMI除去フィルタ
モータで発生したノイズが、モータケーブルを経由してメ
イン基板やその他のケーブルに伝導し放射して問題となり
ます。
対策としてモータ側にEMI除去フィルタを取り付けます。
モータ側にEMI除去フィルタが取り付けられない場合は、
メイン基板のモータケーブル接続部にチップソリッドエミ
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
フィル® NFM21C等を取り付けます。ただし、モータ側で
対策するよりは効果が劣る場合があります。
モータの制御ライン
6
パラレルI/FにEMI除去フィルタ
プリンタケーブルにノイズが伝導すると、ノイズが強く放
射されるため、その接続部(パラレルI/F部)にEMI除去
フィルタを取り付けケーブルのノイズを抑制します。
フィルタの定数を大きくするとパソコンとの通信に支障を
きたす場合があるので、注意が必要です。
また、アレイタイプ(BLA31シリーズ)を使用すると実
チップフェライトビーズ
BLMBシリーズ
装面が小さくなります。
DC電源入力部とDC電源ラインにEMI除去フィ
ルタ
DC電源/GNDラインからスイッチング電源部へ伝導し、AC
スイッチング電源部
電源ケーブルから放射するノイズを抑制するために、各電
源ライン(GND含む)にチップフェライトビーズ
BLM□□Pシリーズを挿入します。
また、ノイズレベルが高い場合は、DC回路用チップエミ
フィル®NFM□□Pシリーズを併用するとより大きなノイズ
抑制効果が得られます。
DC回路用チップエミフィル®
NFMPシリーズ
チップフェライトビーズ
BLMPシリーズ
GNDライン
電源ライン2 電源ライン1
25
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
6 プリンタのノイズ対策例
クロックラインにEMI除去フィルタ
クロック信号は、高周波域までノイズを含んでおり、また
信号とノイズ周波数が近接している場合があるので、高周
波域までノイズ除去効果が高くカットオフの鋭いEMI除去
Vcc
Vcc
信号用チップエミフィル®
NFW31SP506X1E4
(カットオフ 50MHz)
フィルタ、信号用エミフィル® NFW31Sシリーズや高速信
号用のチップフェライトビーズBLM□□Bシリーズが使用
チップフェライトビーズ
BLM18PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
チップフェライトビーズ
BLM18PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
ゲート
アレイ
信号
処理IC
32Ω
されます。
さらにNFW31Sに抵抗を組み合わせると、信号波形のオー
バーシュートやアンダーシュートが抑制され、ノイズ除去
効果がさらに向上します。
信号ラインと同様に電源ラインにも過渡電流が流れノイズ
が発生するため、バイパスコンデンサに加え、チップフェ
ライトビーズBLM□□Pシリーズを取り付け、電源ライン
を伝導するノイズを抑制します。
クロックラインにEMI除去フィルタ取付の効果例
クロックラインにEMI除去フィルタを取り付けた時のノイ
ズ抑制効果例を紹介します。
6
対策前
60
放射雑音(dBμV/m)
50
40
対策前
30
20
10
30
84
138
192
246
300
周波数(MHz)
クロックラインに信号用EMI除去フィルタ取り付け、
およびDC電源ラインに
チップフェライトビーズインダクタ
取り付け後
信号用チップエミフィル®
チップフェライトビーズ
インダクタ
BLM18BD102SN1
1000Ω at 100MHz
NFW31SP107X1E4
(カットオフ 100MHz)
60
放射雑音(dBμV/m)
50
40
22Ω
CPU
30
37MHzクロック
20
10
30
84
138
192
周波数(MHz)
26
246
300
クロックラインに信号用EMI除去フィルタ取り付け、
およびDC電源ラインに
チップフェライトビーズインダクタ
取り付け後
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2013.09.05
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
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2013.09.05
プリンタのノイズ対策例 6
バスラインにEMI除去フィルタ
データバスやアドレスバスは多数のラインが同時にO N /
OFFするため、瞬間的に大電流がGNDや電源ラインを流れ
ます。そのため、信号ラインに流れる電流を抑制する対策が
チップフェライトビーズ
BLM18PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
Vcc
チップフェライトビーズ
BLM18AG121SN1 (120Ω at 100MHz)
必要です。一般的にはチップフェライトビーズBLMシリー
ズが使用されます。コントロールバスなどで特に高速な動作
アドレスバス
をしている場合には、インピーダンスの立ち上がりが鋭い高
速信号用チップフェライトビーズBLM□□Bシリーズが使用
されます。また、ノイズレベルが高い場合には、チップエミ
フィル®NFR21Gシリーズが使用される場合もあります。
バスラインがノイズ源の場合とモータがノイズ源である場合
ゲートアレイ
チップフェライトビーズ
BLM18AG121SN1 (120Ω at 100MHz)
データバス
信号用チップエミフィル®
NFR21GD4701012 (47pF, 100Ω)
コントロールバス
とでは、ノイズの放射スペクトラムが似ています。バスライ
ンとモータとどちらがノイズ源であるかを確認して対策する
ことが重要なポイントとなります。
6
27
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
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7 FAXのノイズ対策例
ノイズ状況:FAXのメイン基板内のデジタルノイズが、ハンドセットやセンサ信号入力部のケーブ
ル、電源ケーブルに伝導し、ケーブルをアンテナとしてノイズが放射している。
FAXは、メイン基板が筐体等でシールドされていないので、
基板自身のノイズレベルを低減するノイズ対策が重要です。
また、基板に接続されるケーブル頼も多いので、各ケーブ
ルにEMI除去フィルタ等を取り付けます。
ハンドセット
回線ライン
7
28
放射ノイズ
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
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FAXのノイズ対策例 7
FAXのノイズ対策内容
FAX 内部は多数のケーブルが配線されています。そのため、
ナとして放射します。
メイン基板からのノイズがケーブルヘ伝導し放射して問題
ノイズ対策は GND 強化やノイズ源となるデジタル回路部
となります。また、ケーブルはメイン基板に近接して配線
での対策を十分行なってから、ケーブル接続部の対策を行
されていることが多く、このような場合はケーブルとメイ
ないます。
ン基板が結合し、メイン基板のノイズがケーブルをアンテ
ケーブル接続部にEMI除去フィルタ
センサ入力部にEMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
GND強化
チップエミフィル®
チップエミフィル®
NFR21Gシリーズ
基板GNDと
金属ケースを
ネジ止め
NFM21Cシリーズ
信号用エミフィル®
NFW31Sシリーズ
センサ信号入力部
信号処理
IC
信号処理
IC
操作パネルへ
発振子の出力ラインに
EMI除去フィルタ
信号処理
IC
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
ゲート
アレイ
モータ駆動用IC
CPU
信号処理IC
モータ
駆動用IC
信号処理IC
RAM
7
リレー
回線ラインへ
ROM
リレー
ハンドセット
スイッチング電源部へ
バスラインにEMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
DC電源入力部および
DC電源ラインにEMI除去フィルタ
バンドセットへの信号ラインに
EMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMPシリーズ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
DC電源回路用チップエミフィル®
NFMPシリーズ
コモンモードチョークコイル
DLW5シリーズ
回線ラインにEMI除去フィルタ
コモンモードチョークコイル
PLT09HN2003R0P1
信号用エミフィル®
NFW31Sシリーズ
チップエミフィル®
NFR21Gシリーズ
29
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
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7 FAXのノイズ対策例
ケーブル接続部にEMI除去フィルタ
ケーブルにノイズが伝導するとノイズが強く放射されるた
め、その接続部にチップフェライトビーズBLMシリーズを
取り付けケーブルヘのノイズを抑制します。
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
紙の有無検知等のセンサ入力信号は、低速または一時的な
動作であるため、フィルタの定数はできるだけ大きなものを
使用し対策します。
ノイズレベルが高い時は、チップエミフィル®NFMシリーズ
センサ信号入力ライン
を組み合わせて取り付けるとより大きなノイズ抑制効果を
得ることができます。
DC電源入力部とDC電源ラインにEMI除去フィ
ルタ
DC電源/GNDラインからスイッチング電源部に伝導し、AC
スイッチング電源部
電源ケーブルをアンテナとして放射するノイズを抑制するた
めに、電源コネクタ部付近にチップフェライトビーズ
BLM□□Pシリーズ、DC電源回路用チップエミフィル®
NFM□□Pシリーズを取り付けます。
フィルタはその定格電流が電源電流より十分大きいものを
チップフェライトビーズ
BLMPシリーズ
DC回路用チップエミフィル®
NFMPシリーズ
選択します。
GNDライン
電源ライン2 電源ライン1
ハンドセットヘの信号ラインにEMI除去フィルタ
7
デジタル回路部からのノイズが、ハンドセットのケーブルに
伝導し放射します。
ノイズはコモンモードであるため、4ライン全てにチップフェ
ライトビーズBLMシリーズやコモンモードチョークコイル
DLW5シリーズを取り付けて対策します。
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
ハンドセットへのライン
クロックラインにEMI除去フィルタ
クロック信号は、高周波域までノイズを含んでおり、また信
号とノイズの周波数が近接している場合があるので、高周
波域までノイズ除去効果が高くカットオフの鋭いEMI除去
チップフェライトビーズ
BLM18PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
Vcc
Vcc
信号用チップエミフィル®
NFW31SP107X1E4
(カットオフ 100MHz)
フィルタ、信号用エミフィル®NFW31Sシリーズや高速信号
用のチップフェライトビーズBLM□□Bシリーズが使用され
ます。さらにNFW31Sに抵抗を組み合わせると、信号波形
のオーバーシュートやアンダーシュートが抑制され、ノイズ
除去効果がさらに向上します。
信号ラインと同様に電源ラインにも過渡電流が流れノイズが
発生するため、バイパスコンデンサに加え、チップフェライ
トビーズBLM□□Pシリーズを取り付け電源ラインを伝導す
るノイズを抑制します。
30
チップフェライトビーズ
BLM18PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
Video
IC
32Ω
MPEG2
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
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FAXのノイズ対策例 7
クロックラインにEMI除去フィルタ取付の効果例
クロックラインにEMI除去フィルタを取り付けた時のノイ
ズ抑制効果例を紹介します。
対策前
60
放射雑音(dBμV/m)
50
40
対策前
30
20
10
30
84
138
192
246
300
周波数(MHz)
クロックラインに信号用EMI除去フィルタ取り付け、
およびDC電源ラインに
チップフェライトビーズインダクタ
取り付け後
信号用チップエミフィル®
チップフェライトビーズ
インダクタ
BLM18BD102SN1
1000Ω typ. at 100MHz
NFW31SP107X1E4
(カットオフ 100MHz)
60
7
放射雑音(dBμV/m)
50
40
22Ω
CPU
30
37MHzクロック
20
10
30
84
138
192
246
300
クロックラインに信号用EMI除去フィルタ取り付け、
およびDC電源ラインに
チップフェライトビーズインダクタ
取り付け後
周波数(MHz)
バスラインにEMI除去フィルタ
データバスやアドレスバスは多数のラインが同時にON/OFF
チップフェライトビーズ
BLM18PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
するため、瞬間的に大電流がGNDや電源ラインを流れます。
そのため、信号ラインに流れる電流を抑制する対策が必要
です。一般的にはチップフェライトビーズBLMシリーズが
Vcc
チップフェライトビーズ
BLM18PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
Vcc
チップフェライトビーズ
BLM18AG221SN1 (220Ω at 100MHz)
使用されます。コントロールバスなどで特に高速な動作をし
ている場合には、インピーダンスの立ち上がりが鋭い高速信
ROM
または
RAM
ゲートアレイ
号用チップフェライトビーズBLM□□Bシリーズが使用され
ます。また、ノイズレベルが高い場合には、チップエミフィ
ル®NFR21Gシリーズが使用される場合もあります。
信号用チップエミフィル®
NFR21GD4701012
(47pF 100Ω)
バスラインがノイズ源の場合とモータがノイズ源である場合
とでは、ノイズの放射スペクトラムが似ています。バスライ
ンとモータとどちらがノイズ源であるかを確認して対策する
ことが重要なポイントとなります。
31
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
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2013.09.05
8 カーナビゲーションのノイズ対策例
ノイズ状況:カーナビゲーション(カーナビ)から発生するノイズがインタフェースケーブルから放
射している。また、金属ケースのコネクタ用開口部からノイズが放射している。
カーナビの場合、ラジオやTVなどの妨害を受けやすい機器
と近接して配置されるため、カーナビが他の機器に妨害を
与えないようにするにはその放射雑音をCISPR等の規格限
度値よりさらに低くする必要があります。また、イグニッ
コネクタ
カーナビ本体
インタフェースケーブル
ション等からカーナビヘ強いノイズが伝導し、誤動作や破
壊が引き起こされる場合があります。
これらの理由によりカーナビは、ノイズを出さない、また
GPSアンテナ
侵入させないように厳重にノイズ対策する必要があります。
金属ケース
8
32
伝導ノイズ
放射ノイズ
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2013.09.05
カーナビゲーションのノイズ対策例 8
カーナビのノイズ対策内容
ンの配線方法によって大きく違うので注意が必要です。基
カーナビ本体は金属ケースでシールドし、本体内部からの
ノイズ放射と本体内部へのノイズの飛び込みを抑制します。
板と金属ケース間のGND強化を行い、金属ケースからコン
インタフェースケーブルの全てのラインにはEMI除去フィ
デンサ型EMI除去フィルタのGNDまでの高周波域でのイン
ルタを取り付け、インタフェースケーブルに伝導するノイ
ピーダンスができるだけ低くなるように設計します。
ズを抑制します。
また、カーナビからの放射ノイズをさらに抑制するには、
ケーブル接続部のコンデンサ型EMI除去フィルタのノイズ
クロックラインやバスライン、電源ラインにもEMI除去フィ
抑制効果は、そのフィルタGNDのノイズ状況やGNDパター
ルタを取り付けます。
ケーブル接続部にEMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
信号用エミフィル®
NFW31Sシリーズ
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
DC電源回路用チップエミフィル®
NFM41Pシリーズ
T型チップ用エミフィル®
NFE31Pシリーズ
F
GND強化
金属ケースによる
シールド
基板GNDと
金属ケースを
ネジ止め
Inte
Pow rface
er S
upply
Driver
Driver
開口面を
小さくする
Vcc
r
GPS
onato
Res
Audio
IC
Gate
array
RAM
Vcc
クロックラインにEMI除去フィルタ
バスラインにEMI除去フィルタ
DC電源ラインにEMI除去フィルタ
信号用エミフィル®
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
チップフェライトビーズ
BLMPシリーズ
NFW31Sシリーズ
8
GPS Antenna
ROM
CPU
/Vid
Out eo
To C
D
RAM
シールド強化
Video
IC
Aud
io
-RO
M
Gyro
シールド
F
信号用エミフィル®
NFR21Gシリーズ
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
チップエミフィル®
NFR21Gシリーズ
DC電源回路用チップエミフィル®
NFM41Pシリーズ
33
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2013.09.05
8 カーナビゲーションのノイズ対策例
シールド強化
金属ケースの開口部は、シールド効果の低下の原因となり
ます。特に開口部の長辺が長いほどシールド効果が低下し
ます。大きな開口部にはスリットを設け、開口部の長辺を
開口部
短くします。
コネクタ1
コネクタ2
悪い例:開口部が大きい
開口部
コネクタ1
開口部
コネクタ2
良い例:開口部が小さい
ケーブル接続部にEMI除去フィルタ
ケーブル接続部には、チップエミフィル®NFMシリーズと
コネクタ
チップフェライトビーズBLMシリーズを組み合わせて取
シールドケース
り付けると大きなノイズ抑制効果を得ることができます。
チップエミフィル®のノイズ抑制効果を十分に得るために、
基板GNDとシールドケースをネジ止めやフィンガーで接
続したり、フィルタGNDのスルーホールを追加するなど
チップフェライトビーズ
BLMシリーズ
チップエミフィル®
NFM21Cシリーズ
スルーホール
して、フィルタGNDとシールドケース間の高周波インピー
GNDパターン
(悪い例)
コネクタ端子と
EMI除去フィルタが遠い
(フィルタGNDから
シールドケースまでの
高周波インピーダンスが高い)
ダンスを低くし、GND強化をします。
また、フィルタ取り付け後のパターンが長いとノイズが伝
8
導し、ケーブルから放射するので、フィルタはコネクタ端
子の近くに取り付けます。
シールドケースとの
接続強化
コネクタ端子近くに
フィルタを配置
(フィルタGNDから
シールドケースまでの
高周波インピーダンスが低い)
スルーホールの追加
(良い例)
34
シールドケース
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カーナビゲーションのノイズ対策例 8
ケーブル接続部にEMI除去フィルタ取り付けの効果例
ケーブル接続部にEMI除去フィルタを取り付けた時のノイ
ズ抑制効果例を紹介します。
対策前
-60
雑音端子電圧(dBm)
-70
-80
対策前
-90
-100
-110
70
95
120
周波数(MHz)
ケーブル接続部に
EMI除去フィルタ取り付け後
チップフェライトビーズ
インダクタ
BLM18AG121SN1
120Ω typ. at 100MHz
-60
チップエミフィル®
NFM21CC222R1H3
(2200pF)
雑音端子電圧(dBm)
-70
-80
-90
-100
-110
70
95
周波数(MHz)
120
8
ケーブル接続部に
EMI除去フィルタ取り付け後
35
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2013.09.05
8 カーナビゲーションのノイズ対策例
クロックラインにEMI除去フィルタ
周波数の高いクロック信号は、高周波域までノイズを含ん
チップフェライトビーズ
BLM21PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
でおり、また、信号とノイズの周波数が近接している場合
があるので、高周波域までノイズ除去効果が高くカットオ
Vcc
信号用チップエミフィル®
NFW31SP107X1E4
(カットオフ 100MHz)
フの鋭いE M I除 去フィルタ、例えば 信号用エミフィル
®
NFW31Sシリーズや高速信号用のチップフェライトビーズ
BLM□□Bシリーズが使用されます。
CPU
30Ω
信号ラインと同様に電源ラインにも過渡電流が流れノイズ
が発生するため、バイパスコンデンサに加え、チップフェ
ライトビーズBLM□□Pシリーズを取り付け、電源ライン
を伝導するノイズを抑制します。
バスラインにEMI除去フィルタ
データバスやアドレスバスは多数のラインが同時にO N /
OFFするため、瞬間的に大電流がGNDや電源ラインを流れ
ます。そのため、信号ラインに流れる電流を抑制する対策
チップフェライトビーズ
BLM21PG300SN1
(30Ω at 100MHz)
Vcc
チップフェライトビーズ
BLM18AG601SN1 (600Ω at 100MHz)
が必要です。一般的にはチップフェライトビーズBLMシ
リーズが使用されます。コントロールバスなどで特に高速
アドレスバス
な動作をしている場合には、周波数に対するインピーダンス
の立ち上がりが鋭い高速信号用チップフェライトビーズ
BLM□□Bシリーズが使用されます。また、ノイズレベル
が高い場合には、信号用エミフィル®NFW31Sシリーズが使
用される場合もあります。
8
36
CPU
チップフェライトビーズ
BLM18AG601SN1 (600Ω at 100MHz)
データバス
コントロールバス
チップフェライトビーズ
BLM18BD221SN1 (220Ω at 100MHz)
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
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2013.09.05
9 AC電源のノイズ対策例
スイッチング電源のノイズ
スイッチング電源では、スイッチングによりノイズが発生
■スイッチング電源のノイズ
します。このノイズがAC電源ケーブルを伝導することに
より、雑音端子電圧等で問題となります。そのため、ス
スイッチング電源
イッチング電源についてもノイズ対策が必要となります。
伝導ノイズ
■スイッチング電源のノイズ測定例
120
Conducted Disturbance (dBμV)
110
Conducted Disturbance
100
90
80
70
60
50
40
30
20
0.1
1
10
100
Frequency (MHz)
9
37
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
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2013.09.05
9 AC電源のノイズ対策例
一般的なスイッチング電源のノイズ対策法
■スイッチング電源のノイズ対策例
スイッチング電源では、図に示したようにノイズフィルタ
を取り付け、ノイズがAC電源ケーブル側に伝導しないよ
コモンモードチョークコイル
ハイブリッドチョークコイル
う対策しています。コンデンサはノイズをバイパスし、コ
イルはラインインピーダンスを高くすることによりノイズ
を抑制します。
PLA10
PLH10
PLY10
L1
CB1
スイッチング
電源
CL
CB2
9
38
記号
名 称
役 割
L1
コモンモード
チョークコイル
コモンモードノイズの除去
CL
アクロスライン
ノーマルモードノイズの除去
コンデンサ(Xコン)
CB1
CB2
ラインバイパス
コモンモードノイズと
コンデンサ(Yコン) ノーマルモードノイズの除去
お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
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2013.09.05
AC電源のノイズ対策例 9
ノーマルモード(ディファレンシャルモード)
ノイズとコモンモードノイズ
ノイズはノーマルモード(ディファレンシャルモード)ノ
スイッチング電源
イズとコモンモードノイズの2種類に分類されます。
ノーマルモードノイズは図(a)に示したように伝導するノ
ノーマルモードノイズ
イズです。2本の電源ケーブルを互いに逆向きに流れます。
電源コード
コモンモードノイズは図(b)に示したように全てのケーブ
ルを同じ向きに流れるノイズです。
ノーマルモード
コモンモードノイズ
コモンモード
基準大地面
スイッチング電源
信号源
ノイズ源
N
(a)ノーマルモードノイズ(ディファレンシャルモードノイズ)
スイッチング電源
信号源
9
ノイズ源
N
浮遊容量
浮遊容量
(ex.)基準大地面
(b)コモンモードノイズ
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お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
・当カタログには、代表的な仕様しか記載しておりませんので、ご注文にあたっては詳細な仕様が記載されている納入仕様書の内容をご確認いただくか承認図の取交しをお願いします。
9 AC電源のノイズ対策例
ノイズフィルタの各素子の役割
下図はスイッチング電源に使用されていたノイズフィルタ
の各素子の役割を確認した例です。雑音端子電圧の変化
を、ノーマルモード(ディファレンシャルモード)ノイズ
とコモンモードノイズに分解して確認しています。
(a)はノイズフィルタなしです。ノーマルモードノイズも
コモンモードノイズも強く出ています。
(b)はXコンを追加しています。ノーマルモードノイズが
減少しています。
(c)はYコンを追加しています。コモンモードノイズと
ノーマルモードノイズが減少しています。
(d)はコモンモードチョークコイルを追加しています。コ
モンモードノイズが減少するとともにノーマルモード
ノイズも減少しています。実際のコモンモードチョー
クコイルには多少のノーマルモードインダクタ成分が
含まれているためです。
Conducted Disturbance (dBμV)
Conducted Disturbance (dBμV)
■ノイズフィルタの各素子の役割確認例
Conducted Disturbance (dBμV)
Conducted Disturbance (dBμV)
9
40
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
0.1
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
0.1
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
0.1
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
0.1
Conducted Disturbance
Differential mode Component
Common mode Component
1
10
Frequency (MHz)
100
(a)フィルタなし
Conducted Disturbance
Differential mode Component
Common mode Component
1
10
Frequency (MHz)
100
(b)Xコン追加
Conducted Disturbance
Differential mode Component
Common mode Component
1
10
Frequency (MHz)
100
(c)Xコン+Yコン追加
Conducted Disturbance
1
10
Frequency (MHz)
100
(d)Xコン+コモンモードチョークコイル+Yコン
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お願い ・製品によっては、お守りいただかないと発煙、発火等にいたる可能性のある定格や 注意(保管・使用環境、定格上の注意、実装上の注意、取扱上の注意)を記載しておりますので、必ずご覧下さい。
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AC電源のノイズ対策例 9
最近のスイッチング電源のノイズの傾向
最近のスイッチング電源の傾向として、スイッチング周波
■ ノーマルモード(ディファレンシャルモード)ノイズと
コモンモードノイズに分解した例
数が高くなっており、発生するノイズが強くなっています。
120
くなっています。
110
図は雑音端子電圧の測定例です。この例では 500kHz 以下
のノイズが強く発生しています。このノイズをコモンモー
ドノイズとノーマルモード(ディファレンシャルモード)
ノイズに分解すると、後者が主体となっていることが分か
ります。
最近のスイッチング電源は低周波数域のノーマルモードノ
イズが強く出る傾向にあるので、ノーマルモードノイズを
より効果的に対策する手法が求められています。
Conducted Disturbance (dBμV)
特にスイッチング周波数に近い数 100kHz 帯のノイズが強
Conducted Disturbance
Differential mode Component
Common mode Component
100
90
80
70
60
50
40
30
20
0.1
1
10
100
Frequency (MHz)
9
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9 AC電源のノイズ対策例
ノーマルモードノイズが強い場合の従来の対策事例
下図は、実際に市販されている照明用インバータ電源のノ
しかし、X コンの静電容量増は、無効電流が増加するとい
イズ対策例です。低周波域のノーマルモードノイズが強い
う問題があります。また、Y コンの静電容量増は、漏洩電
ため、
(b)∼(d)のようなアレンジでその対策が施され
流が増加するという問題があります。これらの理由により、
ています。
あまり大きな静電容量のコンデンサは使えません。そのた
(b)ではノーマルモードチョークコイルの追加により、
(c)
め、ノーマルモードノイズが強い場合は、(b)∼(d)に
ではコモンモードチョークコイルの追加により、
(d)では
示したようにノーマルモードインダクタを増やす対策が必
コモンモードチョークコイルの大型化によりノーマルモー
要となるわけです。しかしながら、図の対策方法では、部
ドインダクタ成分を増やしています。コモンモードチョー
品点数が増える、実装面積が大きくなる、コストが高くな
クコイルがノーマルモードインダクタ成分を含んでいるの
るなどの問題点があります。この問題を解決するために、
は、実際のコモンモードチョークコイルは漏れ磁束が発生
コモンモードインダクタ成分はそのままで、ノーマルモー
するため、ノーマルモード電流による磁束が完全に打ち消
ドインダクタ成分を増やしたチョークコイルが求められて
されないためです。ノーマルモードノイズ対策としてはコ
います。
ンデンサの定数を大きくすることも考えられます。
■チョークコイル追加・大型化によるノーマルモード(ディファレンシャルモード)ノイズ対策例
(a)一般的なスイッチング電源のノイズ対策法
(b)ノーマルモードチョークコイルの追加
(c)コモンモードチョークコイルの追加
(d)コモンモードチョークコイルの大型化
9
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AC電源のノイズ対策例 9
コモンモードチョークコイルにノーマルモードインダクタ成分が含まれている理由
理想的なコモンモードチョークコイルでは、コモンモード
■理想的なコモンモードチョークコイル
電流により発生する磁束がフェライトコア内で足し合わさ
れます。そのため、コモンモードの電流に対してはインダ
コモンモード電流による磁束は足しあわされ、インピーダンスが発生する
クタとして働きます。一方、ノーマルモードの電流による
磁束は打ち消されます。そのため、ノーマルモードの電流
には影響を与えません。
ノーマルモード電流
コモンモード電流
しかしながら、実際のコモンモードチョークコイルには漏
れ磁束が発生するため、ノーマルモード電流による磁束が
完全に打ち消されません。つまり、実際のコモンモード
チョークコイルは、コモンモードインダクタ成分だけでな
くノーマルモードインダクタ成分も含まれています。
ノーマルモード電流による磁束は打ち消され、インピーダンスが発生しない
■実際のコモンモードチョークコイル
漏れ磁束
ノーマルモード
漏れ磁束が発生するために、ノーマルモード(ディファレンシャルモード)電流が
完全に打ち消されない。そのためノーマルモード成分発生する。
9
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9 AC電源のノイズ対策例
ハイブリッドチョークコイルによる効果的なノーマルモードノイズ対策法
コモンモードチョークコイルのノーマルモードインダクタ
■ハイブリッドチョークコイルPLY10シリーズ
成分を強めたものに、ハイブリッドチョークコイルがあり
ます。図にハイブリッドチョークコイルPLY10シリーズの
外観と等価回路を示します。ハイブリッドチョークコイル
は、その構造を工夫することにより、ノーマルモードイン
ダクタ成分を強めています。例えばPLY10の場合、同サイ
ズのコモンモードチョークコイルと比較した場合、コモン
モードインダクタンスは同等レベルのままでありながら、
ノーマルモードインダクタンスは3∼5倍も含んでいます。
つまり、従来使用していたコモンモードチョークコイルを
PLY10に置き換えるだけで、コモンモードノイズだけでな
くノーマルモードノイズも効率的に対策することが可能で
す。ノーマルモードチョークコイルやコモンモードチョー
クコイルの追加に比べ部品点数と実装面積が約半分になり
ます。
■ハイブリッドチョークコイルによるノイズ対策のメリット
9
44
外観
等価回路
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AC電源のノイズ対策例 9
ハイブリッドチョークコイルの有効性の確認
ハイブリッドチョークコイルPLY10を実際に使用してその
効果を確認した例を図に示します。ノーマルモードチョー
クコイルを追加した場合に比べ、コンパクトな回路構成で
しかも省スペースを実現して雑音端子電圧対策ができてい
ます。
■ハイブリッドチョークコイルPLY10の使用例
ノイズ
フィルタ
アクティブ
フィルタ
蛍光灯
インバータ
コモンモード
チョークコイル
7mH
ノーマルモード
チョークコイル
330μH
ハイブリッドチョークコイルPLY10AN8720R7D
(18×16mm)
(20×10mm)
(18×16mm)
コモン 8.7mH
0.22μF
0.22μF
0.22μF
0.22μF
(23×5mm)
(23×5mm)
(23×5mm)
(23×5mm)
ノーマル 500μH
120
120
110
110
100
100
90
90
Noise Level (dBμV)
Noise Level (dBμV)
(実装面積を約半分に削減)
(部品点数を半分以下に削減)
80
70
60
50
80
60
50
40
40
30
30
20
0.01
0.1
1
Frequency (MHz)
10
50
9
70
20
0.01
0.1
1
10
50
Frequency (MHz)
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2013.09.05
10 携帯電話のノイズ対策例
ノイズ状況:ベースバンド部のノイズがRF部に伝導し、感度抑圧が発生し、BER(Bit Error Rate)
が劣化している。
携帯電話のベースバンド部は、ベースバンドICを中心とし
て、音声信号やLCD信号などの様々な制御が行われていま
Base Band IC
ンが接続されるため、強いノイズ源になります。このノイズ
がデータラインや電源/GNDラインを経由してRF部に伝導
すると、感度抑圧が起き、BER(Bit Error Rate)が劣化す
るという問題が発生します。
RF Chip Set
RF部
10
46
TCXO
LCD Panel
ANT
す。このベースバンドICは、高速動作し、多数のデータライ
ベースバンド部
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携帯電話のノイズ対策例 10
携帯電話のノイズ対策内容
BERの劣化を改善するには、ベースバンド部のノイズがRF
部に伝導しないような対策が必要となります。ベースバン
ド部からRF部に至るノイズ伝導ルートにEMI除去フィルタ
を取り付け、ノイズを抑制します。
また、最近はベースバンド部のノイズレベルが高くなって
いますので、ベースバンド部のシールドも重要になります。
以下のページで、下記5点のノイズ対策の内容を詳細に説明
します。
LCDラインにEMI除去フィルタ
インタフェース部にEMI除去フィルタ
チップフェライトビーズアレイ
BLA31シリーズ
チップフェライトビーズ
BLM15シリーズ
チップエミフィル®
NFA31Gシリーズ
GHz帯ノイズ対応チップフェライトビーズ
BLM18HG/HDシリーズ
EMCアブソーバ
EAシリーズ
コモンモードチョークコイル
DLP0N/11シリーズまたはDLW21シリーズ
Charge IC
LCD Panel
ANT
Base Band IC
DC-DC
Converter
シールド強化
Speaker
Microphone
TCXO
ケースの接続強化または
EMCアブソーバEAシリーズの
貼り付け
RF Chip Set
DC電源ラインにEMI除去フィルタ
データラインにEMI除去フィルタ
チップフェライトビーズ
BLM15シリーズ
チップフェライトビーズ
BLM15シリーズ
DC電源用チップエミフィル®
NFM21Pシリーズ
GHz帯ノイズ対応チップフェライトビーズ
BLM18HG/HDシリーズ
10
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10 携帯電話のノイズ対策例
LCDラインにEMI除去フィルタ
LCDのデータバスやアドレスバスは多数のラインが同時に
ON/OFFするため、瞬間的に大電流がGNDや電源ラインに
LCD Driver IC
対策が必要です。一般的には、チップフェライトビーズア
チップフェライトビーズアレイ
BLA31BD221SN4 (220Ω at 100MHz)
LCD Panel
流れます。そのため、信号ラインに流れる電流を抑制する
レイBLA31シリーズや抵抗成分を含むチップエミフィル
®
NFA31Gシリーズが使用されます。
また、部品が挿入できない場合などは、LCDへのフレキ
Base Band IC
ケーブルにEMCアブソーバEAシリーズを貼り付け、フレ
キケーブルを伝導するノイズを抑制します。
RF Chip Set
DC電源ラインにEMI除去フィルタ
DC電源ラインを経由し、ベースバンド部からRF部へ伝導
Base Band IC
するノイズを抑制するため、DC電源ラインにチップフェラ
イトビーズBLM15シリーズを取り付けます。また、DC電
源用チップエミフィル® NFM21Pシリーズを組み合わせて
取り付けると、より大きなノイズ抑制効果を得ることがで
きます。
チップエミフィル®NFM21Pシリーズは、3端子構造のコン
デンサであり、2端子コンデンサに比べ高周波特性が改善
されています。定数の違う2端子コンデンサを複数個取り
Vcc
DC-DC
Converter
チップエミフィル®
NFM21PC104R1E3 (0.1μF)
チップフェライトビーズ
BLM15AG121SN1
(120Ω at 100MHz)
付けてバイパスコンデンサを構成している場合は、チップ
エミフィル®1個で置き換えることができ、スペースメリッ
トが得られます。
データラインにEMI除去フィルタ
ベースバンド部には多数のデータラインがありますが、こ
Base Band IC
こではSIMMデータラインを代表例として紹介します。
SIMMデータラインに、チップフェライトビーズBLM15AG601SN1
を取り付け、伝導するノイズを抑制します。SIMMデータ
ラインは比較的低速のラインであるため、インピーダンス
SIMM Connector
の大きいチップフェライトビーズが使用できます。しかし、
高速データラインでインピーダンスの大きいチップフェラ
イトビーズを使用すると、伝送波形に影響を与え、波形が
くずれたり、なまりが発生し動作不良になることがありま
す。このため高速データラインには、信号波形への影響の
小さい信号用フェライトビーズBLM15BB/BDシリーズを
使用します。
48
TCXO
10
チップフェライトビーズ
BLM15AG601SN1
(600Ω at 100MHz)
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携帯電話のノイズ対策例 10
インタフェース部にEMI除去フィルタ
インタフェースに接続されるケーブルにノイズが伝導する
と、このケーブルよりノイズが放射し、アンテナ部に回り
込んでBERの劣化を引き起こす原因となります。このノイ
Base Band IC
ズを対策するには、チップフェライトビーズBLM15シリー
ズをベースバンドICとケーブル接続用コネクタの間に取り
チップフェライトビーズ
BLM15AG601SN1
(600Ω at 100MHz)
付けケーブルに伝導するノイズを抑制します。
通信周波数の高い携帯電話(PDC1.5やDCS、PCSなど)
の場合は、この周波域でインピーダンスの高いコモンモー
ドチョークコイルDLP0N/11シリーズまたはDLW21シ
リーズを使用すると、より大きいノイズ抑制効果を得るこ
とができます。
また、インタフェース部は、イミュニティ試験や送信波の
回り込みを防止する必要もありますので、目的、周波数帯
に応じたEMI除去フィルタの選定が必要です。
シールド強化
LCD Panel
Base Band IC
携帯電話は樹脂ケースに導電めっきを施したシールドを用
いているのが一般的です。ベースバンド部のノイズは、携
帯電話の機能向上と共に増加していますので、RF部のシー
ルドだけでなく、ベースバンド部のシールドも重要になり
RF Chip Set
ます。ケースの接触部をできるだけ多くし、高周波的にイ
ンピーダンスが低くなるように設計します。
また、ベースバンド部を金属ケースで部分シールドする方
法やシールドの接触面にEMCアブソーバを貼り付け、シー
ルド強化をする方法もあります。
樹脂ケース
導電めっき
導電めっき部が、上ケースと下ケースで
できるだけ接触するように塗布する。
もしできない場合は、基板を金属ケースで
部分シールドするか、ケースの接触部に
EMCアブソーバを貼り付ける。
EMCアブソーバ
EA2100A050
10
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