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メインフィルタ｜電波干渉フィルタの購入

EMCフィルターは、主電源フィルターや電波干渉抑制フィルターとしても知られています。つまり、電磁両立性 フィルタとは電子部品または回路のことである。この回路は電磁干渉（EMI）を抑制し、機器の電磁適合性（EMC）を向上させるために使用されます。これらの主電源フィルタは、電気・電子機器が環境からの干渉の影響を受けにくくすることを保証します。EMCフィルターはまた、電気機器自体が他の機器に影響を与える干渉を発生させないようにします。

EMCフィルターの歴史

EMCフィルターの開発は、電磁干渉（EMI）を最小限に抑える必要性が認識された電子工学や電気工学の黎明期に始まりました。20世紀に入り、電気・電子機器が普及するにつれ、これらの機器から発生する不要な電磁波の量も増加しました。

1960年代と70年代のEMCフィルター

1960年代から1970年代にかけて、このような干渉を抑制する最初の体系的アプローチが開発されました。これにより、電磁両立性（EMC）を改善するために、電気機器にフィルター回路が組み込まれるようになりました。

最初のEMCフィルター

最初のEMCフィルターは、インダクタンスとキャパシタンスの単純な組み合わせに基づいていました。技術が進歩し、EMCに対する要求が高まるにつれ、より複雑で効率的なフィルター設計が登場しました。欧州連合のEMC指令のような国際規格や規制も、電磁放射やイミュニティに厳しい制限を設けることで、さらなる発展に貢献しました。

今日のEMCフィルタ

今日、EMCフィルタは現代の電子機器に不可欠な要素であり、ますます接続と電化が進む世界で機器の信頼性と安全性を確保しています。

EMCフィルターは、不要な高周波の干渉信号を減衰または遮断し、干渉を抑制するフィルターとして機能します。これは、受動的な電子部品を組み合わせることで実現します。

1. インダクタ（コイル）：

   高周波信号に対する抵抗器のような働きをする部品。高周波干渉がインダクタに当たると、干渉は減衰し、通過できなくなる。

2. コンデンサ（キャパシタ）：

   コンデンサは、高周波信号をアースに迂回させるか、これらの周波数に対して短絡回路として機能することで遮断します。これにより、干渉が保護対象のデバイスを貫通したり、そのデバイスから放射されたりするのを防ぎます。

3. 抵抗器：

   一部のEMCフィルターでは、特定の周波数を減衰させ、フィルター効果を向上させるために抵抗も使用されています。

一般的に、EMCフィルターは、コモンモード干渉（全ラインで同位相）とディファレンシャルモード干渉（異なるラインで異なる位相）の両方を抑制するために、異なる構成で配置されたこれらのコンポーネントの組み合わせで構成されます。

EMCフィルターにはさまざまな種類があり、用途や抑制すべき干渉の種類によって使い分けられます。ここでは、最も重要なEMCフィルターの種類を紹介します：

1. 主電源フィルター（主電源EMIフィルター）

   送電網を介して伝送される干渉を抑制するために使用されます。家庭用電化製品、産業用システム、家電製品によく見られる。

2. コモンモードフィルター（コモンモードチョーク）

   全ライン上で同位相に発生するコモンモード干渉を抑制する。電源装置、データ回線、通信システムなどで使用される。

3. ディファレンシャルフィルター（ディファレンシャルモードチョーク）

   2つのライン間で発生する差動干渉を抑制する。オーディオ・ビデオ機器や通信システムでよく使用される。

4. 容量性フィルター（コンデンサ・フィルター）

   コンデンサを使用して高周波干渉を遮断し、低周波信号を通過させる。電子回路や電源装置での使用に適している。

5. 誘導フィルタ（コイルフィルタ）

   インダクタを使用し、高周波干渉を減衰させる。コンデンサと組み合わせてLCフィルタとして使用されることが多い。

6. LCフィルタ（インダクタ・キャパシタ・フィルタ）

   インダクタとコンデンサを組み合わせ、干渉を効果的に減衰させる。電源装置、スイッチング電源、周波数変換器などによく見られる。

7. RCフィルター（抵抗器-コンデンサー・フィルター）

   高周波干渉を抑制するための抵抗器とコンデンサの組み合わせ。電子回路やオーディオ・アプリケーションでよく使用される。

8. PIフィルター

   コンデンサ2個とインダクタ1個を「π」の字型に配置したもの。電源システムにおける高周波干渉の減衰に効果的。

9. EMCフィルタ（電磁両立性フィルタ）

   機器の電磁適合性を向上させるために特別に開発されたもの。通信システム、自動車アプリケーション、産業用制御システムなどで使用される。

10. フェライトフィルタ（フェライトコア、フェライトビーズ）

    フェライト材料を使用して、ライン上の高周波干渉を抑制する。データ回線、USBケーブル、ネットワーク・ケーブルによく使用される。

この種のフィルターは、家電製品や産業機器から高感度通信システムまで、幅広い用途で電磁適合性と干渉のない動作を保証するために不可欠です。

EMCフィルターには、用途や干渉の種類に応じてさまざまなタイプがあります。最も一般的なEMCフィルターの種類には、以下のようなものがあります：

1. 差動モードフィルター：差動モード、つまり回路の相間または導体間で発生する干渉を抑制するために使用されます。主電源側と負荷側の両方に設置できる。

2. コモンモードフィルタ：コモンモード、すなわち回路の全導体で同時に発生する干渉を抑制するために使用される。主電源側に設置されることが多い。

3. LCLフィルター：インダクター（L）、コンデンサー（C）、チョーク（L）の組み合わせで構成される。ディファレンシャルモードとコモンモードの両方を抑制し、ノイズ抑制のための広い帯域幅を提供するために使用される。

4.LCフィルター：インダクター（L）とコンデンサー（C）の組み合わせで構成されるフィルター。主にディファレンシャルモードの抑制に使用され、ノイズ抑制の帯域幅は限られている。

これらのフィルターの違いは、主にその構成、抑制できる干渉の種類、干渉抑制の帯域幅、コストにあります。差動モードとコモンモードの両方を抑制できるフィルターもあれば、どちらか一方のモードのみに特化したフィルターもあります。適切なフィルターの選択は、アプリケーションの特定の要件と存在する干渉によって決まります。

EMCフィルターは、主にその設計、機能原理、具体的な用途において違いがあります。ここでは、様々なタイプのEMCフィルターの違いを詳しく説明します：

1. 主電源フィルター（主電源EMIフィルター）：

   主電源フィルタ：主電源フィルタは、インダクタ、コンデンサ、場合によっては抵抗で構成されています。これは、送電網から来る、あるいは送電網に放出される高周波干渉をフィルタリングする。主電源フィルタは、電磁互換性と干渉のない動作を保証するために、家庭用電化製品、産業用システム、家電製品に使用されています。

2. コモンモードフィルター（コモンモードチョーク）：

   コモンモードフィルターは、ペアの両ラインに同時に影響を与えるインダクターで構成されています。全ラインのコモンモード干渉を抑制する。コモンモード・フィルターは、電磁互換性と干渉のない動作を保証するため、電源装置、データ回線、通信システムに使用される。

3. ディファレンシャルフィルター（ディファレンシャルモードチョーク）：

   差動フィルターは、2つのライン間で動作するインダクターで構成されています。ライン間で発生する差動干渉を抑制します。オーディオ、ビデオ機器、通信システムなどで使用され、信号品質や電磁適合性を向上させる。

4. 容量性フィルター（コンデンサ・フィルター）：

   容量性フィルターはコンデンサーで構成される。高周波干渉を遮断し、低周波信号を通過させる。電子回路や電源装置で使用され、電磁互換性を向上させ、機器が干渉を受けずに機能することを保証する。

5. 誘導性フィルター（コイルフィルター）：

   インダクティブ・フィルター（コイル・フィルター）は、高周波干渉を減衰させるインダクターで構成されています。コンデンサと組み合わせてLCフィルタとして使用されることが多い。電子回路や電源装置に使用され、干渉を効果的に抑制する。

6. LCフィルター（インダクター・キャパシター・フィルター）：

   インダクタとコンデンサで構成される。これらの部品間の共振によって生じる干渉を効果的に減衰させる。LCフィルターは、電源装置、スイッチング電源、周波数変換器などに使用され、干渉のない動作と優れた電磁両立性を保証する。

7. RCフィルター（抵抗-コンデンサー・フィルター）：

   RCフィルターは抵抗とコンデンサーで構成される。抵抗とキャパシタンスによって高周波干渉を減衰させる。RCフィルターは、電子回路やオーディオ・アプリケーションで使用され、信号品質を向上させ、不要な周波数を抑制することで、より安定した信頼性の高い性能を実現する。

8. PIフィルター：

   PIフィルターは、π配列の2つのコンデンサーと1つのインダクターで構成されています。電源システムにおける高周波干渉を減衰させる。PIフィルターは、電磁両立性を改善し、安定した電力供給を保証するため、電源システムやDC-DCコンバーターに使用される。

9. フェライト・フィルター（フェライト・コアおよびフェライト・ビーズ）：

   フェライト・フィルターは、フェライト材料をケーブルやワイヤーに巻き付けたものである。フェライトの磁性体を通して高周波干渉を抑制する。フェライト・フィルターは、データ回線、USBケーブル、ネットワーク・ケーブルなどに使用され、干渉のないデータ伝送と優れた電磁両立性を実現します。

このような設計と機能の違いにより、EMCフィルターは、電磁適合性と機器の無干渉機能を保証するために、要件と用途に応じて的を絞った方法で使用することが可能になります。

サイリスタコントローラ用の主電源フィルタは、位相制御による急峻な電流上昇と、それに起因する伝導妨害放射を減衰させるように設計されています。サイリスタの非線形スイッチングにより高調波と高周波過渡現象が発生し、フィルタリングなしではEN 61800-3によるEMC制限値を超えてしまいます。このフィルタは、低周波の主電源電圧を通過させるローパスフィルタとして機能する一方、高周波の干渉電流に対しては高い直列インピーダンスとアースへの低インピーダンス経路を提供します。

技術設計では、負荷電流の高い実効値に対するチョークの飽和 抵抗とYコンデンサの漏れ電流を考慮しなければならない。ライン・フィルタ・サイリスタ・コントローラは誘導性負荷と相互作用することが多いため、供給ネットワーク内の共振ピークを避けるためには、フィルタ・インピーダンスの正確な調整が必要です。多段フィルター設計を選択することで、150 kHzから30 MHzの重要な範囲における挿入損失が改善され、隣接するセンサーや制御部品の機能的完全性が保証されます。

EMCメインフィルター機能は、ターゲット・インピーダンスのミスマッチングに基づいています。LCローパスネットワークは、高周波干渉をソースに反射させるか、アースへ迂回させますが、50Hzの電源電圧は事実上減衰せずに通過します。

技術的には、プッシュプル干渉はXコンデンサによって、コモンモード干渉は電流補償チョークと Yコンデンサによって最小化されます。これにより、IEC 60939やEN 55032などの関連規格に準拠しています。

EMIフィルター機能は、低インピーダンスの高周波グランド接続と表裏一体です。筐体に塗装されていない平らな接点がないと、Yコンデンサはコモンモード干渉を効果的に散逸させることができず、減衰特性が大幅に低下します。

エンジニアは、長いアース素線による寄生インダクタンスを避けなければなりません。誘導抵抗は周波数によって増加するため（X L=2 ⋅π ⋅f⋅L）、短い供給ラインでもHF干渉に対して透明なフィルタとなり、効果がありません。