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スイッチングノイズ-EMC

インダクタを使用したノイズ対策

インダクタの周波数特性とは

ここからは、「インダクタを使用したノイズ対策」について解説して行きます。

インダクタの周波数特性とは

具体的なインダクタによるノイズ対策の説明に入る前に、「コンデンサによるノイズ対策」の説明時と同様にインダクタの周波数特性について簡単におさらいをします。

まず、インダクタ(コイル)には以下のような基本特性があり、これをインダクタの誘導性リアクタンスと言います。

 ①直流はほぼそのまま流れる。
 ②交流に対しては抵抗のように作用する。
 ③周波数が高くなるほど通しにくくなる。

以下は、インダクタの周波数とインピーダンス特性を示した模式グラフです。

インダクタの周波数とインピーダンス特性およびインダクタの等価回路,インダクタの自己共振周波数の算出式

理想インダクタでは、周波数が高くなるにつれて直線的にインピーダンスが高くなりますが、実際のインダクタには等価回路が示すように寄生容量EPCが並列に存在するため自己共振現象が発生します。

したがって、共振周波数まではインダクタ本来の誘導性特性(周波数が高くなるにつれてインピーダンスが増加)を示しますが、共振周波数以降は寄生容量の影響が支配的になり容量性特性(周波数が高くなるにつれてインピーダンスが減少)を示します。つまり、共振周波数より高い周波数領域ではインダクタとして機能しないことになります。

インダクタの共振周波数は上式から求めることができます。これは、主体が静電容量かインダクタンスかの違いだけで、コンデンサの共振周波数の式と同じです。式から読み取れるように、インダクタンスLが小さくなると共振周波数は高くなります。

インダクタの寄生成分には寄生静電容量EPCの他に、インダクタの巻線の抵抗成分であるESR(等価直列抵抗)、静電容量と並列に存在するEPR(等価並列抵抗)が存在します。抵抗成分は、共振点のインピーダンスを制限します。

Key Points:

・インダクタは共振周波数までは誘導性特性(周波数が高くなるにつれてインピーダンスが増加)を示す。

・インダクタは共振周波数以降は容量性特性(周波数が高くなるにつれてインピーダンスが減少)を示す。

・インダクタは共振周波数より高い周波数ではインダクタとして機能しない。

・インダクタンスLが小さくなるとインダクタの共振周波数は高くなる。

・インダクタの共振点インピーダンスは寄生抵抗成分によって制限される。


ノイズ対策の基礎