【EMC解説】ノイズとは？種類・影響・EMC対策について

今回は電気・電子機器から生じる「電磁ノイズ」について、その意味や概念、種類などの基礎的な内容を解説します。また、EMC対策（ノイズ対策）の必要性やEMC規格の概要、基本の対策方法についてもご紹介しています。

EMC分野における「ノイズ」とは

諸説ありますが、ノイズは元々「音楽」という意味を持つ言葉としてフランスで誕生したとされており、そこから「騒音」や「噂」という意味に派生しました。現代は「不要な情報」という意味を持つ言葉として、様々な分野で使用されています。

電子工学や制御工学といった工学分野では、電子機器・電気機器から発生する電磁波のうち機器の動作に不要な電磁波を「ノイズ」と呼び、製品開発においてはノイズが他の機器に影響を与えないようにするエミッション対策（EMI対策）と、他の機器から放出されるノイズに対して影響を最小限に抑えるためのイミュニティ対策（EMS対策）が求められます。

そして、EMI対策とEMS対策の両方の能力を持つことをEMC（電磁両立性）といい、これらを包括した対策を「ノイズ対策」や「EMC対策」と呼んでいます。

自然ノイズと人工ノイズ

EMCにおけるノイズは、雷や宇宙線といった自然現象によって発生する自然ノイズと、電気・電子機器などが発生源となる人工ノイズの2種類に大分類されます。また、製品の正常な動作と人体への安全性を確保するため、EMC試験にて国や地域ごとに定められているEMC規格に適合することが必要となります。

そして、人工ノイズは機器の特徴によって発生するシチュエーションが異なります。

例えば、スマートフォン・無線LAN・リモコンといった電波を発生させて使用する製品は製品使用時にノイズが発生しますし、テレビ・ラジオ・パソコンといった製品は回路の電磁エネルギーが外へ漏れ出すことでノイズが発生します。また、掃除機・洗濯機・冷蔵庫といった製品は製品使用時に副次的にノイズが発生します。

人工ノイズの発生経路

人工ノイズの発生経路には、電気・電子機器のケーブルなどを経由して伝わるパターンと、空間を経由して伝わるパターンがあり、それぞれ「伝導ノイズ」「放射ノイズ（輻射ノイズ）」と呼ばれています。

また、ノイズ電流が流れているラインと周辺機器のライン間での電磁誘導及び静電誘導で伝搬するノイズを「誘導ノイズ」といいます。

EMC分野におけるノイズの発生源と発生モードについて

次に、電磁ノイズの発生源と発生するメカニズムについて見ていきましょう。

ノイズの発生源と種類

EMCにおける電磁ノイズの発生源は、電流や電圧の影響で電磁界が急激に変化する箇所です。また発生源や発生状況によってノイズの性質も異なり、振幅や波形、立ち上がり時間などの要素で「高周波ノイズ」「パルス性ノイズ」「サージ性ノイズ」の3つに分類されます。

1つ目の高周波ノイズとは、主にスイッチング電源や高速デジタル回路で発生する電圧及び電流の急激な変化によるノイズで、伝導ノイズ（EMIノイズ）と言えば一般的にこの高周波ノイズを指します。

2つ目のパルス性ノイズとは、リレーやモーター駆動時に生じるノイズで、高周波ノイズと比べてエネルギー量が多く、その電圧は数千ボルトにも達することがあります。

3つ目のサージ性ノイズとは、電力供給の急激な電圧上昇や誘導雷で突然発生するノイズで、エネルギー量が非常に多く、仮に雷が直撃した場合、ピーク電圧は数千〜数十万ボルトに達するとされています。機器が損傷したり、発火して火災が発生する恐れもあるため、サージ性ノイズに対するイミュニティは製品開発において重要な課題となります。

ノイズの発生モード

EMCにおいて、電磁ノイズの発生メカニズムはノーマルモードノイズとコモンモードノイズの2つに分けられます。

ノーマルモードノイズはディファレンシャルモードノイズとも呼ばれ、電源ライン間に発生するノイズで、ノイズが出ていく向きと入ってくる向きが異なります。

対してコモンモードノイズとは、電源ラインや信号ラインとグランドの間に発生するノイズで、同位相のノイズが同じ方向に進み、大地を介してノイズ源に戻ります。

ノイズ対策（EMC対策）について

電気・電子機器の開発では、EMCの規則をクリアする必要があります。ここでは、ノイズ対策（EMC対策）の必要性やEMC規格、EMC対策の基本について見ていきましょう。

ノイズ対策（EMC対策）の必要性

スマートフォンや家電、ロボットなどの普及によって、私たちの生活がより快適に、より便利になっていく一方で、これらの電気・電子機器から発生する電磁ノイズが原因で機器に悪影響が及ぶことがあります。

例えば、同じ空間でラジオとパソコンを同時に使うとラジオに雑音が入ってしまったり、テレビを付けながら電子レンジを使うとテレビの画面が乱れたりといった事象は、家庭内でよく見られるノイズの影響です。

また過去には、ノイズの影響によって、医療機器や産業用ロボットが誤作動を起こしたり、エレベーターが異常動作を起こすなど、人命に関わる事故が発生したケースもあります。

このような電磁ノイズによって生じる問題は「EMC問題」と呼ばれ、EMC対策の重要性は今後もますます高まっていくことが予測されています。

EMC規格・EMC規制

電磁ノイズによる被害を出さないようにするために厳しいEMC規格が設けられており、EMC規格は技術の進歩やEMC問題を受けて変化し続けています。

そして、EMC規格には世界的に通用する国際規格や、ある特定の地域で利用される地域規格、国ごとに定められている国家規格があり、さらに業界や企業の中で独自に策定されている地区規格も存在します。

ノイズ対策（EMC対策）の基本

ノイズ対策（EMC対策）の基本は、機器からノイズを出さないように対策するエミッション対策（EMI対策）と、外部からノイズを受けても正常に動作するように耐ノイズ性を高めるイミュニティ対策（EMS対策）です。

例えば、発生源のノイズレベルを下げたり、ノイズを伝達しにくくしたり、障害を受けにくい設計を施すなどして、対策を講じていきます。

関連記事：EMC・EMI・EMSの違いについて｜基本知識や対策の相違点

ノイズ対策（EMC対策）の具体例

ノイズ対策（EMC対策）では、主に次のような対策及びデバイスを使って、ノイズの影響を最小限に抑えていきます。

また、実際に製品が使用される環境や用途を考慮した設計・検証も求められます。

ノイズ対策（EMC対策）は製品に適合したシミュレーションを

今回は、電気・電子機器におけるノイズの概念やノイズの種類、影響、ノイズ対策（EMC対策）についてご紹介しました。

ノイズ対策（EMC対策）が不十分だと、製品が正しく動作しなかったり、人命に関わる事故に繋がる恐れもあります。電磁ノイズは人間の目で確認することができず、また必要な信号とノイズを選り分けるのが難しいため、製品に適合したシミュレーションソフトウェアの導入が必要です。

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