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液晶モジュールの電磁両立性と抗干渉の三要素
2024/03/06
一.抗干渉と電磁互換性
1. 干渉の定義
  干渉とは、液晶モジュールが外部ノイズや不要な電磁波によって受信時に発生する混乱を指します。また、必要ないエネルギーが望ましい信号を受信する際に生じる混乱効果として定義されます。これには、他の信号の影響、散乱発射、人為的ノイズなどが含まれますが、自然ノイズは通常含まれません。
  2. 電磁互換性と抗干渉
   電子機器と電子回路は、一方では外部からの干渉を受け、他方では外部に干渉を与えます。したがって、自分の回路にとっての電子信号は有用な信号である一方、他の回路にとってはノイズになり得ます。
   電子回路の抗干渉技術は、海外でEMC(Electro Magnetic Compatibility、電磁互換性)と称される重要な構成要素です。電磁互換性とは、電子機器が電磁環境内でその機能を果たし、許容できない干渉を生じさせない機能のことです。
   電磁互換性には三つの含意があります:1.電子機器は外部電磁干渉を抑制する能力を持つべきです;2.機器自体が生じさせる電磁干渉は規定の限度以下であり、同じ電磁環境内の他の電子機器の正常な動作に影響を与えてはなりません;3.任意の電子機器の電磁互換性は測定可能です。

二.抗干渉の三要素
  電磁干渉を構成するためには、電磁騒乱源、電磁騒乱の結合経路、電磁騒乱に敏感な装置と回路の三つの要素が同時に必要です。
1. 電磁騒乱源には自然源と人為源が含まれます。
2. 電磁騒乱の結合経路には、伝導結合と放射結合の二つのタイプがあります。
  (1)伝導結合:ノイズが騒乱源から敏感装置へと直接接続を通じて伝導され、干渉が発生します。
  (2)放射結合:騒乱信号が媒体を通じて電磁波の形で伝播し、周囲空間に放射されます。
3. 電磁騒乱に敏感な装置と回路:全ての低電圧小信号の装置、回路は電磁騒乱に敏感です。
4. 抗干渉三要素の公式
  回路が受ける干渉の程度をNで表し、次の式で定義することができます。
  N=G*C/I
  ここで、Gはノイズ源の強度、Cはノイズ源が結合経路を通じて干渉を受ける場所へ伝わる結合因子、Iは干渉回路の抗干渉性能を意味します。
  Nを小さくするためには、以下の方法があります:
1. Gを小さくする、つまり客観的に存在する干渉源の強度を発生場所で抑制します。
2. Cを小さくする、つまりノイズが伝播経路上で大きく減衰させます。
3. Iを大きくする、つまり干渉を受ける場所で抗干渉措置を取り、回路の抗干渉能力を向上させるか、干渉を抑制します。
  実際には、状況に応じて異なる措置を取ります。ある場合は一方向からのみ措置を取ることができ、ある場合は三方向から措置を取ることができます。理論分析と工学実践は、ノイズ源でノイズを抑制することが抗干渉に最も効果的であることを証明しています。
  抗干渉(電磁互換)設計は、三要素から出発し、干渉を抑制して電磁互換基準に達すること、すなわち騒乱源を抑制し、結合経路を遮断し、敏感装置の抗干渉度を高めることが目標です。

三.ノイズ源の探索原則
  状況が複雑であっても、まずノイズ源でノイズを抑制する方法を研究するべきです。最優先事項は干渉源を見つけることで、その後ノイズを抑制し、対応措置を取る可能性を分析します。
  干渉源は明らかな場合があります。例えば、雷雨、放送局の発信、電力網上の大規模装置の運転などです。これらの干渉源は干渉源で措置を取ることはできません。
電子回路で干渉源を探すのは困難です。干渉源を探す原則は、電流や電圧が急激に変化する場所が電子回路の干渉源です。数学的に表現すると、di/dtやdu/dtが大きい場所が干渉源です。

四.ノイズ伝播経路の探索原則
1. 電流の変化が大きい場合や大電流が作動する場合、通常は誘導性結合ノイズの主要な根源です。
2. 電圧の変化が大きい場合や高電圧が作動する場合、通常は容量性結合の主要な根源です。
3. 公共インピーダンス結合のノイズも、急激に変化する電流が公共インピーダンス上で発生する電圧降下によって引き起こされます。
4. 急激に変化する電流については、その誘導成分が非常に重大な影響を与えます。電流が変化しなければ、その絶対値が大きくても、誘導性または容量性結合のノイズを引き起こしたり、公共インピーダンスに安定した電圧降下を加えることはありません。
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