簡易的な EMC 測定の手法と扱い方 2016/6/15 株式会社東陽テクニカ EMCマイクロウェーブ計測部野村晃弘 Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved.
EMC とは? EMC 電磁環境両立性 エミッション イミュニティ EMI EMS 放射伝導放射伝導 R : Radiated ( 放射 ) C : Conducted ( 伝導 ) E : Emission ( エミッション ) S : Susceptibility ( 感受性 ) I : Interference ( 妨害 ) RE CE RS CS Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 2
製品開発と EMC 対策 上流 研究開発 ~ 設計 基板実装 各種近磁界プローブ スキャナ ファラデーケージ 電波暗箱 セル 小型電波暗室 / シールドルーム 完成品評価 電波暗室 ( 認証試験 ) 今回の紹介箇所 下流 製品リリース Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 3
1 近磁界プローブ 1. 電子機器内での電磁波発生源の位置を特定するために用いる 2. 電子機器内の電磁波耐性を確認 メリット - 発生源の特定が可能デメリット - 手動測定のため 再現性に乏しい Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 4
1 近磁界プローブ 構成及び測定方法 スペクトラムアナライザ or オシロスコープ Level Freq. プリアンプ ( 必要な場合 ) 近磁界プローブ EUT Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 5
2EMC スキャナ 1. 近磁界プローブを用いた自動測定装置 2. 電子機器内での電磁波発生源の位置を 特定するために用いる メリット - 自動測定による再現性の向上 - 高精度に電磁波発生源の位置を特定デメリット - 測定時間が長くなる場合がある Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 6
2EMC スキャナ 構成及び測定方法 スペクトラムアナライザ ソフトウェア プローブを自動で走査 プリアンプ ( 必要な場合 ) EMC スキャナ EUT Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 7
3 ファラデーケージ ワークベンチファラデーケージ法とは 半導体のノイズ評価法としての測定法の 1 つにワークベンチファラデーケージ法 ( 以下 WBFC 法 ) がある -General IEC61967-1 -TEM Cell 法 IEC61967-2 -Surface scan 法 IEC61967-3 -VDE 法 IEC61967-4 -WBFC 法 IEC61967-5 - 磁界プローブ法 IEC61967-6 -ICストリップライン法 IEC61967-8 Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 8
3 ファラデーケージ ファラデーケージの色々 1836 年 Michael Faraday(1791-1867: イギリス ) 1 金網のかごの中に入って落雷させ安全性を立証 2 導体で囲んだ空間内の電界強度を測定 Q + Cs Cf Cm V ファラデーのかご Faraday Cage ( シールドケース ) ファラデー箱 Faraday Cage ( 流入電荷計測器 ) ワークベンチファラデーケージ Workbench Faraday Cage (WBFC) ( コモンモードノイズ計測器 印加器 ) Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 9
3 ファラデーケージ 半導体用ファラデーケージの基本測定方法 o 評価基板を金属箱の底面から 30mm の位置に配置してインピーダンスを一定に保ち 金属箱と評価基板との間に発生するコモンモード電圧を測定する o 評価基板上のグランド電位などのコモンモードポイントの電圧を対金属箱間において 150Ω( 1) のインピーダンスで取り出し 50Ω の測定系に変換し 測定を行なう 1 一般的に I/F ケーブルなどのコモンモードインピーダンスの平均値は 150Ω とされている Z cm noise sources Z cm 終端 50Ω 測定系 50Ω C papasitic Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 10
3 ファラデーケージ 1. 金属板と評価基板との間に発生するコモンモード電圧を測定 2. 電子機器内のコモンモード電圧の揺らぎ耐性を評価 メリット - コモンモード電圧測定が可能 - 測定場所を選ばない ( オフィス環境下 ) デメリット - 評価基板の GND の取り方に工夫が必要 Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 11
3 ファラデーケージ 構成及び測定方法 ソフトウェア プリアンプ ( 必要な場合 ) ファラデーケージ スペクトラムアナライザ Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 12
3 ファラデーケージ 構成及び測定方法 Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 13
レベル [dbuv/m] 3FC-1000 ファラデーケージ 50 FC-1000 対策前後比較 45 40 35 30 25 対策前 20 15 対策後 10 5 0 10 100 周波数 [MHz] タクシーメータ Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 14
4 電波暗箱 セル 1. 近傍界の電界強度を評価 2. 放射された電波を簡易的に評価できる機器 3. 対策前後の評価に使用 メリット - 実際に放射された電波の測定が可能 - 測定場所を選ばない ( オフィス環境下 ) デメリット - 評価器のサイズに限界がある Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 15
4 電波暗箱 セル 構成及び測定方法 ソフトウェア プリアンプ ( 必要な場合 ) 電波暗箱 セル スペクトラムアナライザ Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 16
4 電波暗箱 セル 構成及び測定方法 ソフトウェア 信号発生器 電界センサ パワーアンプ パワーセンサ 電波暗箱 セル Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 17
4G-CELL セル (EMI) ノイズジェネレータ CNEⅢ のアンテナ部のみ G-CELL 内に配置 配線は固定 ATT3dB と ATT10dB を加えた場合で比較 ( 差分は 7dB) Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 18
4G-CELL セル (EMI) デジカメを表示モードにしながら測定 配線は固定 結果を対策前後で比較 Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 19
4G-CELL セル (EMI) 車載搭載機器部品の測定 配線は固定 暗室とG-CELLの結果を比較 Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 20
4G-CELL セル (EMS) 電界強度を測定 ( 均一面測定 ) 測定か所は下図赤丸 5ポイント 40cm X cm 40 cm X cm G-CELL の EUT 設置可能サイズは 40cm 角 Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 21
4G-CELL セル (EMS) 均一面の測定を実施 (80MHz-1GHz) 均一面サイズ :30cm x 30cm Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 22
4G-CELL セル (EMS) 10V/m 発生時の電力を確認 電力 2W で 10V/m の電界放射 (80MHz-1GHz) Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 23
4G-CELL セル (EMS) 均一面の測定を実施 (1GHz-2GHz) 均一面サイズ :20cm x 20cm Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 24
4G-CELL セル (EMS) 10V/m 発生時の電力を確認 電力 7W で 10V/m の電界放射 (1GHz-2GHz) Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 25
まとめ 4 種類の簡易的な測定方法を紹介 - 近磁界プローブ EMCスキャナ ファラデーケージ 電波暗箱 セル それぞれの特長を意識して使用することが重要 電波暗室の測定結果を参考にし 使うことが望ましい Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 26
製品紹介 Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 27
FC-1000 ファラデーケージ Common-EMI( 型式 :FC-1000) の主な仕様 System 許容被測定物最大寸法 (W D H):450x450x80(mm) 測定周波数範囲 :10kHz~1GHz Faraday Cage 最大外形寸法 (W D H):950x780x230(mm) 質量 :29.2kg 入出力電圧範囲 :-48~+48VDC 入出力電流範囲 :0~2ADC 測定系コネクタ :BNC(50Ω) 電源コネクタ : 端子台 (6 系統 ) 信号コネクタ : 端子台 (3 系統 ) Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 28
FC-1000 ファラデーケージ Common-EMI( 型式 :FC-1000) の主な仕様 ( 続き ) PROBE 最大外形寸法 (L D):430 x φ20(mm) 質量 :60g MAX 直流抵抗値 :100Ω 被測定物接続コネクタ : ワニ口クリップ測定系接続コネクタ : コンタクト Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 29
FC-1000 ファラデーケージ FC-1000 の特徴 半導体評価用 WBFC の問題点 1 内部共振の抑制がしきれない 2 高周波領域の整合が取れない 3 物理的に実装基板の測定ができない 解決 1WBFC の蓋面に誘電損失型の電波吸収体の追加 2PROBE の構造変更によるばらつきの減少 3 外形寸法の拡大 ( 最大 450mm 450mm 80mm の EUT を想定 ) Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 30
G-CELL TEM 波広帯域伝送ライン 概要 : G-CELL は TEM セルを発展させた電波暗箱で 床面に設置された伝送ラインより 製品 (EUT) に対して放射性の EMI イミュニティ測定が簡易的に実施できます オフィス環境へ手軽に設置でき 電波無響室やオープンテストサイトでの本試験前に 予備測定や対策ツールとして最適です 特長 : スペアナを接続して簡単に EMI 測定 均一性の得られる放射イミュニティ試験 ( アンプ出力 2W 程度で 10V/m@80M-1GHz) 大型開閉方式で EUT の設置作業がとても容易 電源 / 信号線フィルタはカスタマイズ可能 オフィス環境に設置して EMC 対策を簡単に実施可能 Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 31
G-CELL TEM 波広帯域伝送ライン アプリケーション : 放射エミッション試験 放射イミュニティ試験 仕様 : 周波数範囲 :10k~1GHz (2GHz) 最大入力電力 :150W (N 型コネクタ ) 外形寸法 :70x70x70cm ( 突起物を除く ) 有効 EUT サイズ :40x40x40cm シールド性能 :50dB 以上 標準装備 : シールドガラス窓 x1 照明 x1 AC フィルタ ( 単相 20A) x1 BNC 端子 x1 D-Sub9pin x1 安全用インターロック機能オプション用パネル x1 仕様は予告なく変更する場合がありますので ご了承願います Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 32
参考情報 近磁界プローブ 7405 EMCスキャナ WM7400 ファラデーケージ FC-1000 電波暗箱 セル G-CELL, MY5310S/SU 参考資料 http://www.keysight.com/main/home.jspx?cc=jp&lc=jpn http://www.ets-lindgren.com/config/7405 http://www.morita-tech.co.jp/ http://www.micronix-jp.com/product/product_2.html Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved. 33
キーサイト測定器との接続例 コモンモードノイズ測定の場合 N90X0B シリーズシグナルアナライザ キーサイト テクノロジーのシグナルアナライザは新シリーズになりました FC-1000 ファラデーケージ RF プリアンプ RF 特長 - 不要な放射ノイズの影響を受け難く高いデータ再現性を実現 - 低ノイズフロアレベルでの測定が可能 - 電波暗室のノイズ測定に比べ手間や時間を大幅に短縮 - オフィス環境にてコモンモードノイズ測定が可能 6/16/2016 Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved.
N9038A MXE EMI レシーバ CISPR and Mil-STD standards 適合製品 4 つの周波数モデル - 3 Hz to 3.6 GHz - 3 Hz to 8.4 GHz - 3 Hz to 26.5 GHz - 3 Hz to 44 GHz 導入後の全ての周波数にアップグレード可能 CISPR 16-1-1 2010 Compliance - CISPR 帯域幅 (6dB and インパルス帯域 ) - Quasi-Peak, EMI-Avg, RMS- Avg, APD MIL STD 461 Compliance - 6dB 帯域幅 - Peak 検波 Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved.
リアルタイムスペクトラムオプション EMC の規格試験を超えたノイズハンティングツール 広帯域キャプチャ 85 MHz 帯域 3.6 GHzまで 40 MHz 帯域 3.6 GHz 以上 3.7usec 以上の時間の信号のキャプチャ能力 Frequency Mask Triggerで意図しない信号をしっかり捕まえます (17.4usよりも長い時間続く信号) 広い帯域もステッチプロットで表示可能 測定の自由度を実現出来ます 業界最高のフィルター トリガータイプをサポート 既存のMXE EMIレシーバからのアップグレードも可能 Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved.
ご清聴 ありがとうございました 株式会社東陽テクニカ EMC マイクロウェーブ計測部 E-mail:emc@toyo.co.jp http://www.toyo.co.jp/emc/ http://www.toyo.co.jp/cal-lab/ Copyright 2015 TOYO Corporation. All Rights Reserved.