2021.12.07
こんにちは! ロームの稲垣です。
第18回は、電磁両立性(EMC)の計算法・シミュレーションで、放射エミッション(RE: Radiated Emission)の計算試行について説明します。車載系製品の電磁両立性(EMC)特性に関するもので、「CISPR25規格ALSE法」です。
CISPR(読み「シスプル」)とは、IEC下部組織の国際無線障害特別委員会(フランス語:Comite international special des perturbations radioelectriques)の略称です。またALSE法は、Absorber-Lined Shielded Enclosureの略称で、DUT(試験対象:半導体集積回路(LSI))やワイヤ・ハーネス等から放射される電磁雑音の測定法です。
計算対象としては、車載蓄電池(バッテリ)、疑似電源回路網(AN)、ワイヤ・ハーネス、DUT(試験対象)、グランド・プレーン等となります。計算概念としては、IEC 62433規格準拠、データ同化(Data Assimilation)対応、雑音除去(Noise Reduction)対応とします。解析法としては、回路解析、電磁界解析、数値解析を駆使します。
それでは順を追って説明して行きます。計算試行では2段階処理をしていて、最適化(Optimization)と計算予測(Prediction)の各々を(シェル・)スクリプトで自動化しています。1段階目の最適化(Optimization)は、以下の計算手順になります。
2段階目の計算予測(Prediction)では、以下の計算手順になります。
以上が計算概要の説明となりますが、代表的なものを図示すると次の様になります。
電磁界解析(MoM法)のCADデータと計算結果例.
車載蓄電池、疑似電源回路網、ワイヤ・ハーネス、DUTの記述例.
最適化(Optimization)結果,EMC対策無例.
(黒:測定値,赤:計算値,青緑黄:限度値)
計算予測(Prediction)結果,EMC対策有例.
(黒:測定値,赤:計算値,青緑黄:限度値)
実際の設計現場では、半導体集積回路(LSI)の回路設計を行う際は時間的にも大変タイトで、EMC測定検証やEMC計算予測に多くの時間を割く事はかなり難しい状況です。ここでは、比較的簡単な計算モデルを使う事で計算時間の短縮を図りながら、測定値との整合も取る事で、実用的な計算精度を得ています。また(シェル・)スクリプト化する事で、電磁界解析や数値解析はバック・グランドで走り、複雑な操作も不要となります。ハードウエアも高級なパソコンを必要としません(本計算試行例では、CPU:約15min, MEM:100MB以下)。対局には詳細なデバイス・モデリングを行い、スーパーコンピュータ等で電磁界解析を存分に使う手法もあります。どちらも効果的ですが、半導体集積回路(LSI)に特化した場合は、この様な計算試行も有効ではないかと思います。
御一読頂きまして、どうもありがとうございます。
<書籍の参照ページ>
「LSIのEMC設計」,科学情報出版株式会社,2018年2月初版発行,ISBN978-4-904774-68-7.
これからEMCに取り組む設計者向けに、EMCのイメージを掴んでもらうためのハンドブックです。
半導体デバイス、製品仕様、回路・基板の3つの観点とEMCの関係について、感覚的に理解を進めます。
これからEMCに取り組む設計者向けに、EMCのイメージを掴んでもらうためのハンドブックです。
半導体デバイス、製品仕様、回路・基板の3つの観点とEMCの関係について、感覚的に理解を進めます。