EMI・EMC — 電磁干渉対策と電磁両立性設計

EMI（Electromagnetic Interference; 電磁干渉）は電気機器が発する電磁ノイズが周囲の機器に悪影響を及ぼす現象であり、EMC（Electromagnetic Compatibility; 電磁両立性）はある機器が自ら電磁ノイズを出さず（エミッション）、かつ外部の電磁ノイズにも耐える（イミュニティ）という設計目標を指す。電磁波（tech-332）の性質と伝播を踏まえて、シールド・フィルタ・グラウンド設計の組み合わせで対策が講じられる。情報カットオフ 〜2025-08、confidence: medium 固定。

EMI の分類と発生源

EMI はノイズの伝播経路によって 2 種類に分類される。

放射エミッション（Radiated Emission）は電磁波として空中に放射されるノイズであり、スイッチング電源・モータ・マイコンクロックなど高周波スイッチングが発生源になりやすい。アンテナ的に作用する電線・基板パターンから電磁波が輻射される。

伝導エミッション（Conducted Emission）は電源線や信号線を介して伝わるノイズである。電源ラインを通じて同一電源系統の他の機器に伝播し、誤動作を引き起こすことがある。

EMI の主要な発生源としては、スイッチング電源（SMPS）・インバータ・モータ・デジタル IC クロック・高速信号バスなどが挙げられる。これらは高速なスイッチングによって急峻な電流変化（dI/dt）を生じさせ、広帯域のノイズスペクトルを発生させる。

EMI 対策の主要手法

EMI 対策は「ノイズを発生させない（発生源対策）」「ノイズを遮断する（伝播経路対策）」の 2 軸で考える。

シールドケーブルはケーブルを金属編組や金属フォイルで覆い、外部からの電磁波侵入と内部からの輻射を遮断する。シールドの効果はシールド材の導電率・透磁率・厚さ・接地の良否に依存する。重要なのはシールドを両端で良好に接地（接地側は単一点接地が好ましい場合もある）し、ループを作らないことである。

ノイズフィルタはライン上の高周波成分を選択的に除去するフィルタである。EMI フィルタ（電源ラインフィルタ）はコモンモードコイル（CMC）とコンデンサ（Y コン・X コン）で構成され、コモンモードノイズ（ライン対 GND 間に同位相で乗るノイズ）とディファレンシャルモードノイズ（ライン間に逆位相で乗るノイズ）の両方を低減する。フェライトビーズはケーブルや基板配線に挿入して高周波のインピーダンスを上げることでノイズを減衰させる。

スプレッドスペクトラムクロック（SSC）はクロック周波数を意図的に微小に変動（スプレッド）させることで、特定周波数へのエネルギー集中を抑え、ピーク放射レベルを低下させる技術である。

基板（PCB）設計では、電源・グラウンドプレーンの適切な配置、デカップリングコンデンサの配置（ICの VCC ピン近傍）、高速信号ラインの短縮・終端処理が EMI 低減に有効である。

EMC 設計の考え方と規格

EMC 設計とは、機器が周囲の電磁環境（EME: Electromagnetic Environment）の中で、他機器を妨害することなく（エミッション）、かつ他機器からの影響を受けずに（イミュニティ）正常動作できるよう設計することである。

主要な EMC 規格としては IEC 61000 シリーズ（汎用 EMC 基本規格群）があり、エミッション限度値はクラス B（住宅環境向け）とクラス A（産業環境向け）に分けられ、クラス B の方が厳しい。日本では VCCI（情報処理装置等電波障害自主規制協議会）がクラス A・クラス B の基準を設けており、販売前の適合確認が義務付けられている製品カテゴリが存在する。

イミュニティ試験としては ESD 試験（IEC 61000-4-2）・放射イミュニティ試験（IEC 61000-4-3）・電源高速トランジェント試験（IEC 61000-4-4）・サージ試験（IEC 61000-4-5）などが代表的であり、機器のカテゴリに応じた試験レベルに合格することが要求される。

EMC と安全性の関係

EMI/EMC は単なる「他機器への配慮」にとどまらず、安全性とも密接に関わる。たとえば医療機器が電磁ノイズで誤動作すれば患者への危害につながり、自動車の電子制御システムが EMI で誤動作すれば重大な事故につながりうる。IEC 60601（医療機器）・ISO 11452（自動車 EMC）などの分野別規格がイミュニティ要件を強化しているのはこのためである。

情報カットオフ 〜2025-08、confidence: medium 固定。