電子機器が発する不要な電磁エネルギーが、他の機器や自分自身の動作を妨げる現象をEMI（電磁干渉）と呼びます。EMIを出さず、外から受けても正常に動作し続ける性質がEMC（電磁両立性）です。本シリーズでは、EMI対策の考え方を基本から材料選定まで7回に分けて整理します。第1回は、EMIの捉え方と、シールド・フィルタ・グランドという三つの基本手法を扱います。
EMIはどこから来て、どう伝わるか
EMIは「発生源」「伝搬経路」「被害側（影響を受ける回路）」の三要素で整理すると見通しが良くなります。対策は、発生源を弱める、経路を断つ、被害側の耐性を高める、のいずれかに必ず帰着します。三つのうち最も手を入れやすいのが経路であり、本シリーズで扱う手法の大半は経路を断つためのものです。
伝搬経路は二種類に分かれます。電源線や信号線、グランド配線を伝わるのが伝導ノイズ、空間を電磁波として飛ぶのが放射ノイズです。低い周波数では伝導が、周波数が高くなるほど放射が支配的になります。実際には、ケーブルを伝わった伝導ノイズがケーブルをアンテナにして放射に変わるといった相互変換が起きるため、両方を同時に見る必要があります。
機器の立場からは、ノイズを出す側の性能をエミッション、受ける側の耐性をイミュニティと呼びます。EMC規格はこの両面を規定しており、製品は「出しすぎない」と「受けても壊れない・誤動作しない」の両方を満たさなければなりません。
三つの基本手法
- シールド：導電性の材料で回路やケーブルを覆い、電磁波を反射・吸収して遮る物理的な障壁です。放射ノイズに対する主要な対策で、性能はシールド効果（dB）で表します。効果を決めるのは材料そのものより、開口部や継ぎ目、ケーブル引き込み口の処理です。
- フィルタ：必要な信号や電力は通し、不要な周波数成分だけを減衰させる回路です。インダクタとコンデンサの組み合わせ、フェライトビーズ、コモンモードチョークなどを使い、伝導ノイズの出入口である電源線・信号線に置きます。
- グランド：回路の基準電位を安定させ、ノイズ電流に低インピーダンスの戻り道を与える設計です。シールドもフィルタも、ノイズを最終的に逃がす先はグランドなので、グランドが不適切だと他の対策も効きません。
三つは独立ではなく、互いに補い合う関係にあります。たとえばシールドケースは、ケーブルのフィルタとケースへの確実なグランド接続があって初めて設計どおりの効果を発揮します。
規格と設計プロセス
EMCの国際規格はIEC（国際電気標準会議）と、その傘下で無線妨害を扱うCISPRが中心となって整備しています。日本でも電気用品の技術基準や業界の自主規制が、これら国際規格を参照する形で運用されています。規格試験は開発の最後に受ける関門ではなく、設計中の確認手段として使うのが本来の姿です。
EMI対策の費用は、対処する工程が遅くなるほど増えます。回路図の段階なら部品一つの追加で済む問題が、量産直前では基板の再設計や筐体の変更に膨らみます。設計の初期段階で発生源・経路・被害側を洗い出し、部品選定・レイアウト・筐体設計に対策を織り込むことが、最も安価で確実なEMI対策です。
まとめ
EMIは発生源・経路・被害側の三要素で整理し、伝導と放射の両経路を意識して対策します。基本手法はシールド・フィルタ・グランドの三つで、これらを設計初期から組み合わせることが要点です。次回は、これらを実際の設計工程にどう組み込むかを扱います。
