ちょっと、そこ！ IR LED チップのサプライヤーとして、私は、これらのチップを使用する人々にとって電磁干渉 (EMI) がいかに大きな苦痛となるかをこの目で見てきました。 EMI は IR LED チップのパフォーマンスに悪影響を及ぼす可能性があり、信号の歪み、効率の低下、場合によっては完全な故障などの問題を引き起こす可能性があります。しかし、心配しないでください。ここでは、IR LED チップの電磁干渉を軽減する方法に関するヒントをいくつか紹介します。
電磁干渉について
解決策に入る前に、電磁干渉とは何なのかを簡単に説明しましょう。 EMI は基本的に、外部ソースから放射される電磁誘導または電磁放射によって電気回路に影響を与える妨害です。 IR LED チップの場合、EMI は、他の電子デバイス、電源、さらには環境そのものなど、さまざまな発生源から発生する可能性があります。
IR LEDチップのシールド
EMI を低減する最も効果的な方法の 1 つは、IR LED チップをシールドすることです。シールドには、電磁波を遮断または吸収できる導電性材料でチップを封入することが含まれます。金属箔、導電性ポリマー、フェライト ビーズなど、いくつかの種類のシールド材が利用可能です。
- 金属箔: シールドには銅やアルミニウムなどの金属箔が一般的に使用されます。適用が簡単で、優れた EMI 保護を提供できます。 IR LED チップを金属箔の薄い層で包むか、既成のシールド エンクロージャを使用できます。
- 導電性ポリマー: 導電性ポリマーもシールドのオプションです。軽量で柔軟性があり、チップの形状に合わせて簡単に成形できます。導電性ポリマーは電磁波を吸収し、熱に変換することで機能します。
- フェライトビーズ: フェライト ビーズは、IR LED チップのリード線に配置できる小さな磁気コンポーネントです。高周波ノイズを抑制し、EMIを低減することで機能します。フェライト ビーズは、電源ラインの EMI を低減するのに特に効果的です。
適切な PCB 設計
プリント基板 (PCB) の設計も、EMI を低減する上で重要な役割を果たします。適切に設計された PCB は、基板上のさまざまなコンポーネントとトレース間の電磁場の結合を最小限に抑えることができます。適切な PCB 設計のためのヒントをいくつか紹介します。
- 接地: PCB 上に適切なグランド プレーンを必ず設けてください。グランドプレーンは電気信号の基準点として機能し、EMI の低減に役立ちます。ソリッド グランド プレーンまたはグリッド トレースを使用できます。
- トレースルーティング: PCB 上の配線はできるだけ短く真っ直ぐにしてください。鋭利な角やループはアンテナとして機能し、電磁波を放射する可能性があるため避けてください。また、クロストークを最小限に抑えるために、電源配線と信号配線を分離してください。
- デカップリングコンデンサ: IR LED チップの電源ピンの近くにデカップリング コンデンサを配置します。デカップリング コンデンサは、高周波ノイズを除去し、チップに安定した電源を供給するのに役立ちます。
電源フィルタリング
電源も EMI の主要な発生源です。電源からの EMI を低減するには、電源フィルタリング技術を使用できます。一般的な電源フィルタリング方法をいくつか示します。
- 容量性フィルタリング: 容量性フィルタリングでは、高周波ノイズを除去するために電源と並列にコンデンサを配置します。高周波フィルタリングにはセラミックコンデンサを使用し、低周波フィルタリングには電解コンデンサを使用できます。
- 誘導フィルタリング: 誘導フィルタリングでは、高周波ノイズをブロックするために電源と直列にインダクタを配置します。誘導フィルタリングにはフェライト ビーズまたはインダクタを使用できます。
- 電源絶縁: 電源の絶縁には、変圧器または絶縁アンプを使用して電源を回路の他の部分から絶縁することが含まれます。これにより、電源と回路間の電磁ノイズの伝達が防止され、EMI の低減に役立ちます。
コンポーネントの選択
コンポーネントの選択も、IR LED チップの EMI 性能に大きな影響を与える可能性があります。コンポーネントを選択するときは、EMI 放射が低くなるように設計されたコンポーネントを探してください。コンポーネント選択のヒントをいくつか紹介します。
- 低EMIコンポーネント: EMI 放射が低くなるように特別に設計されたコンポーネントを選択してください。たとえば、低 EMI 電源、低 EMI コンデンサ、低 EMI 抵抗器を探します。
- シールドされたコンポーネント: シールドケーブルやシールドコネクタなどのシールドコンポーネントの使用を検討してください。シールドされたコンポーネントは、電磁波を遮断または吸収することにより、EMI を低減するのに役立ちます。
- コンポーネントの適切な配置: 異なるコンポーネント間の電磁界の結合を最小限に抑える方法でコンポーネントを PCB 上に配置します。敏感なコンポーネントを電源や高速信号などの EMI 源から遠ざけてください。
テストと検証
EMI を低減するために上記の対策を実施したら、IR LED チップの性能をテストして検証することが重要です。 EMI テスト チャンバーを使用して、チップの電磁放射を測定し、必要な基準を満たしていることを確認できます。テストと検証に関するヒントをいくつか紹介します。
- EMI試験規格: FCC Part 15、CISPR 22、EN 55022 など、関連する EMI テスト規格をよく理解してください。これらの規格は、電子デバイスの最大許容電磁放射を指定します。
- EMI試験室: EMI テストチャンバーを使用して、IR LED チップの電磁放射を測定します。テストチャンバーは、電磁放射を正確に測定するための制御された環境を提供します。
- コンプライアンステスト: コンプライアンステストを実施して、IR LED チップが必要な EMI 規格を満たしていることを確認します。適合性テストには、関連する EMI 規格に対してチップをテストし、適合性の証明書を取得することが含まれます。
結論
IR LED チップの電磁干渉を軽減することは、その適切な性能と信頼性を確保するために不可欠です。このブログ投稿で概説されているヒントに従うことで、EMI を効果的に低減し、IR LED チップのパフォーマンスを向上させることができます。チップのシールド、PCB の適切な設計、電源のフィルタリング、低 EMI コンポーネントの選択、チップの性能のテストと検証を忘れずに行ってください。
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参考文献
- 電磁適合性工学 (Henry W. Ott 著)
- EMC 準拠のためのプリント基板設計テクニック (Mark I. Montrose 著)
- 製品設計者のためのEMC by Tim Williams