[ Home > 電気製品の EMC/安全適合性 > 高周波パワー「スイッチャ」と「チョッパ」の EMC 設計 ]

高周波パワー「スイッチャ」と「チョッパ」の EMC 設計 ―― 電圧変動とフリッカのエミッションの抑制、及びいくつかの残された話題

by Keith Armstrong, Cherry Clough Consultants Ltd, www.cherryclough.com

翻訳: T.Sato


EMC Journal の 93号から 104号には、 消費者、家電、商用、コンピュータ、通信、無線通信、航空宇宙、自動車、 海事、医療、軍需、工業、発電と配電、製品内、システム、あるいは設備を含む、 ミリワットから数十メガワットの DC/DC 及び AC/DC コンバータ、 DC/AC 及び AC/AC インバータを含む全分野をカバーしようとする企ての、 先行するパートが掲載された。 ハイブリッド自動車や電気自動車、 電気推進/牽引、「グリーン・パワー」 (例えば LED 照明、 そして太陽光、風力、海洋温度差、潮力発電などのための電力変換器) もカバーされる。

93〜95号では図の番号の付け方がその他とは異なっていることをお詫びしておく。 私は通常は既に発表した内容を繰り返さず、 その代わりに EMC Journal [14] やそれらの記事に基づいて最近出版した本 [15] への 適切な参照を示すであろう。

8 電圧変動とフリッカのエミッションの抑制

8.1 電圧変動とフリッカの原因

Figure 8.1-1
Figure 8.1-1: 電源電圧変動がどのように生じるか

AC や DC の電源網には常にインピーダンスがあり、 従って変動する主電源負荷電流は変動する主電源電圧を引き起こす。 Figure 8.1-1 は AC 主電源へのこの影響を図示するが、 (勿論) 電源インピーダンスのこの影響は DC 電源でも全く同一である。

「フリッカ」は、伝統的なフィラメント電球に目に見える「フリッカ」を生じさせる、 主電源電圧の急激な変動に対して用いられる用語である。 蛍光灯や LED 照明も電源電圧が変動した時に目に見えるフリッカを引き起こし得るが、 その作用はフィラメント電球よりも複雑である。 電圧変動とフリッカに対するエミッション規格は、 規定されたインピーダンスを持つ電源における実際の電圧変動を測定する。 実際には、その試験で (間接的にではあるが) 実際に測定されるものは、 製品の電源からの電流需要の変化、その負荷電流の変化である。

従って、電圧変動とフリッカのエミッションの制御のための設計テクニックは、 製品の電源電流の変化の範囲と変化率の管理を中心とする。

規格によっては、電源が通常よりも低いインピーダンスを持つ場合、 製品の電源電流のより大きな変動を許容する。 従って、時には、 単にユーザーが用意すべき電源の特性を指定するだけで適合させることが可能である。 勿論、これは穏当なものでなければならない ―― 家庭用のコーヒー・メーカーの製造業者が 工業グレードの 100A 電源に接続しなければならないと指定するのは許容できないであろう!

8.2 突入電流の抑制

電源投入時の突入電流は電圧変動のエミッションの主要な原因の1つである。 規格は通常は電源投入時 (手動であれ自動であれ) にはやや高い値を許する。

規格は主電源の停電や故障の後の突入には限度を設けないかも知れないものの、 実際には、その制限も非常に重要になり得る。 重い負荷がかかった主電源網の分岐回路の例を考えよう ―― その分岐回路のどこかでの絶縁故障が過電流保護をトリップさせ、 全ての機器への電力を遮断し得る。

だが、全ての負荷の電源が入った状態で電力が回復したならば、 その合成された突入電流は過電流保護を再びトリップさせ得る。 歩き回って手で多数の機器の電源を切り、電力を回復させ、 歩き回ってひとつづつスイッチを入れることなしに、 その分岐回路への電力を回復させることはできないかも知れない。 従って、その分岐回路で自動での順次電源投入 (後述) が用いられているのでない限り、 たとえ規格で要求されていない場合であっても、 指示なしでの電源立ち上げに際しての突入電流の制限には著しい利点があり得る。

ほとんどの電子機器は、電源投入の瞬間の、 整流ブリッジの後の平滑コンデンサへの突入電流の大きな「スパイク」を持つ。 通常の消費電流が数十 mA の、数ワットの定格の電源装置でさえも、 電源投入時のピーク突入電流は数十 A となり、 その瞬間に非常に高いレベルの電圧変動を引き起こし得る。

Figure 8.2-1
Figure 8.2-1: 突入電流の低減のためのテクニックの例

だが、フリッカメータは電圧変動を 10ms の期間にわたって積分するが、 低電力機器の平滑コンデンサの充電は数十マイクロ秒しか要さないかも知れず、 コンデンサの充電によって引き起こされたその非常に高いが非常に短い電圧変動は 10ms にわたって平均化されて通常はかなり低い値を持つものとして測定される。 コンデンサの初期充電がエミッションに限度を超えさせるであろう場合、 Figure 8.2-1 はその突入電流の制限のための1つのテクニックを示す。 電源投入時、リレー接点は開いており、コンデンサはより緩やかに充電され、 そのピーク充電電流は適切な電力定格と電圧定格の抵抗で制限される。 短時間の後 (通常は2秒以下)、コンデンサは充分に充電され、 直列抵抗を「短絡」するためにリレー接点 (あるいはトライアック) が閉じられる。

多くの実際の製品では、 Figure 8.2-1 で示された電気機械式リレー接点はトライアックで置き換えられている。 だが、トライアックは真の短絡回路ではなく、用途によってはその加熱、及び/もしくは ゼロ・クロス前後のノイズのエミッションを抑制しなければならないかも知れない。

電子的負荷に対しては、通常、 平滑コンデンサの安定化されていない電圧が負荷の正しい動作のための仕様の範囲内まで上昇するまで 負荷の動作の開始を許さないことを確かとすることが非常に重要である。 マイクロプロセッサ回路では、これは通常は、 電源条件が許容できると双方が納得するまで全てのデバイスをリセット状態に保持する、 「電源投入リセット」と「電圧監視」のデバイスの組み合わせによって行なわれる。 多くのスイッチ・モード・コントローラ IC は、電源投入時の突入電流の低減も助け、 電圧変動のエミッションを抑制する、ソフトスタート機能を持つ。

アナログ回路では、実際に DC 電源特性を監視し、リレー接点、SCR、 あるいはパワー・トランジスタを用いて回路への DC 電力を投入する必要があるかも知れない。 例えば、突入電流の制限のために緩やかに上昇する電圧レールに接続された電力増幅器は、 しばしば不安定となり、 出力トランスジューサの損傷さえ引き起こすかも知れない誤った信号を出力し得る。 オーディオ・システムの場合、その誤った出力信号は、非常に大きく不快な雑音を引き起こし得る。

Figure 8.2-2
Figure 8.2-2: 突入電流の低減のためのもう1つのテクニックの例

Figure 8.2-3
Figure 8.2-3: NTC による突入電流の抑制

Figure 8.2-2 は Figure 8.2-1 に似た回路を示すが、 今度はリレー接点 (あるいはサイリスタやパワー・トランジスタ) が、 ブリッジ整流器の後、コンデンサの前の、 安定化されていない、平滑されていない生の DC 電源に取り付けられている。 その動作原理は全く同一である。

Figure 8.2-3 は、NTC (負の温度係数のサーミスタ) での直列抵抗の置き換えを示す。 NTC は、温度と抵抗のあいだに非線形な関係を持つ、温度依存性を持つ抵抗である。

それが環境温度にある時はかなり高い抵抗を持ち、 平滑コンデンサを緩やかに充電して突入電流を制限できるようにする。 充電電流がその高抵抗を流れると加熱され、それが充分に熱くなると、 その抵抗は低い抵抗値へと非常に急激に変化する。 NTC は、それを通る通常の負荷電流が それが「スイッチ・オン」状態のままとなるのに充分に熱く保つよう、慎重に選択されるべきである。

NTC は普通に動作しているあいだ常に熱くなるので、 それらが PCB や近傍のコンポーネントを損傷させないことを、 あるいはプラスチックのエンクロージャを軟化させて安全上のハザードを引き起こさないことを 確かとするように、適切な注意を払って設計する必要がある。 カバーを外さなければならないかも知れないサービス・エンジニアを火傷させないよう、 偶発的な接触から保護されていることも重要である。

NTC が高抵抗状態となるのに充分なだけ冷めるには何秒も要し、 従って電源が切れ、すぐに戻ったならば、それは突入電流を制限しないであろう。 設計者によっては、突入電流を制限するテクニックを用いる利点を、 スペースの節約とコストの低減のために低いサージ電流定格のブリッジ整流器を指定するために 活用することが知られている。 突入電流が NTC で制限されている場合、 主電源の短時間停電が、あるいは電源を切って入れ直すユーザーが NTC を無効とし、 ピーク突入電流がそれが扱えるよりも遙かに高くなるために ブリッジ整流器が恒久的な損傷を受け得るので、馬脚を露わし得る。

Figure 8.2-1 と 8.2-2 に示した突入電流制限回路でも、 主電源の短時間の停電で無効とならないように適切に設計されていない限り、 同様の問題が起こり得る。

大型変圧器 (あるいは、モータのような、その他の任意のインダクタ) は、 主電源サイクルの電圧のピークに近くないどこかで投入された時、 通常の突入電流よりも大きい電流を電源投入から何サイクルも吸い込み得る。 Figure 8.2-4 に示すように、特に磁気飽和が起き得る時は、 ゼロ・クロスでの投入は最大の突入電流を引き起こす。

問題は、オーバーシュートし過ぎると磁気回路が飽和し得る、 負荷の安定状態 AC 磁気回路の確立である。 磁気飽和は負荷のインピーダンスを巻線のレジスタンスにまで低下させ、 実質的に主電源を短絡させて大きな突入電流を引き起こす。

Figure 8.2-4
Figure 8.2-4: 誘導性負荷の突入電流

Figure 8.2-4 は誘導性負荷への突入電流のいくつかの例を示す。

誘導性負荷の電源投入サージの低減の明らかなテクニックの1つは AC 電源が正や負の電圧ピークの近くにある瞬間にのみ電力を印加することを確かとすることであり、 いくつかの製造業者が適切な制御を備えたトライアックを作っている。 AC モータは「すべり」を生じている時にはより大きな電流を吸い込み、 従って高いすべりで加速しているあいだ、 エミッション規格で許容されているよりも、 あるいはその電源網のために望ましいものよりも大きい電流を吸い込み得る。 そのようなモータを駆動する可変速モータ・ドライブは、 モータの駆動周波数を所望の動作速度まで緩やかに近付ける 「ソフト・スタート」テクニックを使用できる。

モータ速度が増加しているあいだ、すべりを数パーセント以内に維持することで、 主電源電流の突然の、及び/もしくは大きな変動を避けられる。

電源遮断の瞬間に突然止める代わりに負荷電流を緩やかに下げることも、 エミッション限度への適合を助け得る。 従って、可変周波数ドライブは、 モーター速度を緩やかに上げるのと同様に緩やかに下げることもできる。 同様の「ソフト・スタート」と「ソフト・ストップ」のテクニックは 全てのタイプの可変速モータ・ドライブやその他の負荷のために適当である (その用途がそれに対処できないという稀な場合を除き)。 異なる周波数で動作している異なる AC 電源システムの接続のために、 あるいは風力、波力、潮力などの AC 発電機の電源網への接続のために用いられる AC-AC 電力変換器の場合、エミッション規格を考えるまでもなく、 正しく管理されなければ電源投入時の突入電流は巨大なものとなって電源システムを損傷させ得る。 そのような変換器は、最初は電力が全く供給されないように位相を正確に維持しながら、 負荷の電源網の周波数と電圧と一致させるであろう。 負荷の網に電力を供給するためには、その AC 電源の位相角は負荷波形に対して緩やかに進められ、 所望のレベルが達成されるまで、供給される変換された電力を緩やかに増加させる。

先のモータ・ドライブと同様、 AC-AC 電力変換器についても一般に「ソフト・ストップ」が必要であるので、 それらは断路に先立って電源の位相角を漸減させる筈である。

Figure 8.2-5
Figure 8.2-5: 順次投入式電源ソケット・ストリップの例

AC-AC、AC-DC、DC-DC、そして DC-AC パワー・コンバータには他の多くの用途があり、 それらは通常はソフト・スタートとソフト・ストップの機能の使用から大きな利益を得る。 単一のマスター電源スイッチを持つ1つのユニット、キャビネット、あるいはシステムに いくつかの機器が組み込まれる場合、それらの突入電流は全て同時に生じるであろう。 その結果は、該当する規格の限度を超える電圧変動、 及び/もしくは他の機器との干渉という実際の問題となり得る。 時には、既に述べたように、合成された突入電流は過電流保護 (ヒューズやブレーカ) を開かせ得る ―― そのような場合、タイム・ラグ・ヒューズや耐突入電流型ブレーカを使用できることもある。

同時突入電流の問題に対処する1つの方法は、全て異なる遅延時間に設定された 遅延動作型のリレーやコンタクタ ――一般的な産業用コンポーネント―― を介して それぞれの機器に給電することである。 Figure 8.2-5 に示したユニットのような、 順次電源投入機能が組み込まれた配電機器 (「ソケット・ストリップ」) も、 いくつかの製造業者から提供されている。

8.3 負荷電流の変動によって引き起こされる電圧変動の低減

マーク/スペース (オン時間/オフ時間) 比を変えることで ヒーターのような抵抗性負荷の電力を制御するために、しばしば比例時間オン/オフ制御が用いられる。 負荷が繰り返してオン/オフされるため、それは時に「バン・バン制御」と呼ばれ、 他の負荷に給電する電源網の電圧のためには非常に不親切な、かなり荒っぽいテクニックである。

バン・バン制御された負荷による電圧変動とフリッカのエミッションを低減する1つの方法は、 より高い頻度の、より小さい電圧変動が起きるように、 負荷を2つ以上の同様の負荷に分割して異なる時にスイッチさせることである。 EN 61000-3-3 の Figure 5 とそれに関連する本文は、このテクニックのガイダンスを与える。 もう1つの方法は、8.2章で述べたソフト・スタート/ソフト・ストップのテクニックを用いることである。

毎分 100〜2000回 (1.7〜33Hz) の範囲の電圧フリッカをもたらすバン・バン制御 (あるいは他のどのような電力制御も) の使用を避けることが非常に重要である ―― これは主電源から給電された 60W のフィラメント電球からの照明のフリッカに対して 人の目が最も敏感なところであり、従ってフリッカ限度はかなり厳しくなる。

(フィラメント電球は消え去りつつあるので、 それを置き換える照明で同様の結果を達成するために、 電圧変動とフリッカの規格の限度を変更する必要がある。 だが、現時点では、我々は二重コイルの 60W フィラメントに縛られている。)

電圧変動エミッションの最良の抑制は、 可変変圧器や位相角制御されたトライアック (あるいは類似の IGBT 回路) のような 何らかの種類の連続電力制御でバン・バン制御を置き換えることで達成される。 可変変圧器はヒータや類似の負荷に供給する AC 電力を制御するための伝統的な対応策であり、 それらは大きく、重く、高価であるが、 それとともに信頼でき、頑丈で、エミッションを持たず、非常に高いレベルのイミュニティを持ち、 モータを付ければアナログ信号で、あるいはコンピュータからのデータで電気的に制御できる。 このシリーズの前のパートで述べたように、 全ての電子回路は高調波や RF 伝導性/放射性ノイズのような他の EMC 問題を持ち、 このシリーズでは述べられない EMC イミュニティ問題も持つ (電子回路のイミュニティ設計については、[5]、[47」、そして [48] を参照されたい)。

だが、電力の変化の最大の速度が充分に低く設定されている限り、 それらは電圧変動やフリッカの顕著なエミッションを引き起こさないであろう。 時には、例えば Class B の代わりに Class A や AB のアナログ電力増幅器を用いることで、 電流需要の変動が激しくならないように電子的負荷を設計することが可能である。

8.4 フィルタ、及びアクティブ・フィルタ

Figure 8.4-1
Figure 8.4-1: 大きな電力変動のために適当なスーパーキャパシタの例

特にスパイクのエミッションの振幅を低減するために トランジェントの立ち上がり時間を 10μs 以上に上げるために、 負荷変動によって引き起こされるエミッションをフィルタすることがしばしば必要となる 適切なデカップリング・コンデンサと (おそらくは) 小さい直列インダクタで これを行なうことは通常は充分に容易であるが、 電圧変動とフリッカのエミッションの低減のための 1Hz 以下のコーナー周波数の低域通過フィルタは、 特に大きな電流を運ぶ場合には、大きく、重く、そして高価なコンポーネントを必要とするであろう。 だが、今はファラッドで表現される容量と kA のピーク電流定格を持つ「スーパーキャパシタ」を入手でき、 これは大きなエネルギーを蓄積し、負荷の電流需要を極めて著しく「平滑化」できる。 それらはバッテリよりも遙かに信頼でき、低い ESR を持ち、非常に大きな短時間電流を扱えるが、 それほど多くのエネルギーは蓄積できない。

例えば 1Ω の AC 主電源インピーダンスと 0.1Ω の負荷インピーダンスでは、 例えば 0.5Hz のコーナー周波数の受動低域通過フィルタは ブリッジ整流器の後の非安定 DC 蓄積コンデンサが 3F 程度の容量を持つことを必要とし、 これは非実際的ではない。

例えば、Figure 8.4-1 に示した 450F 13.8V のタイプのコンデンサを 27個直接接続したものは 372V の電圧定格と 17F 弱の静電容量を持ち、 (上の例のインピーダンスでは) 0.1Hz 前後の -3dB ポイント を与える。

従って、スーパーキャパシタをベースとした受動フィルタは実現可能であり、 直列インダクタを必要とせず、 レガシーな機器からの電圧変動とフリッカの過剰なエミッションに対処する 最も容易な方法ともなるかも知れない。 だが、新しい製品を設計する時、通常はより小さく、軽く、安価なものが好まれ、 アクティブ・フィルタがこれを与えられる。

昇圧であれ降圧であれ、DC-DC スイッチ・モード・パワー・コンバータは、 通常は DC 蓄積コンデンサを伴い、コンバータの帯域幅 (それよりも上では、その帰還ループが出力電圧を変える応答が 3dB 低下する周波数) よりも上の周波数に対して、アクティブ・フィルタとして振る舞う。

デカップリング・コンデンサを減らしてその代わりに応答の早いコンバータを用いる傾向があるが、 DC-DC コンバータと AC-DC ブリッジ整流器と非安定蓄積コンデンサを通って AC 主電源に戻る、 負荷からの変動電流のエミッションを低減するためには、その逆が必要である ―― その負荷電圧を支えるためには、相当量のコンデンサと、応答の遅いコンバータが必要である。

Figure 8.4-2
Figure 8.4-2: 変動する低電圧負荷による電圧変動の抑制

例えば、0.5秒の応答時間の DC-DC コンバータは 0.3Hz 程度の -3dB 周波数を持つ低域通過フィルタとして振る舞い、 DC 電源に過剰なリップルを生じさせることなくその負荷電流を供給するためには 充分に大きい出力コンデンサが必要となろう ―― Figure 8.4-2 参照。

例えば、0.5秒の DC-DC コンバータの応答時間では、 もし安定化 DC 蓄積デバイスが 5F 以上のスーパーキャパシタであれば、 0.5秒以上の周期で定常的に 10A 変動する負荷電流は 1V 以下の DC 電圧リップルを生じるであろう

応答の遅いパワー・コンバータでより小さいデカップリング・コンデンサを使えるように、 安定化された電源のより大きな変動に耐えるように負荷を設計することも可能かも知れない。

DC-DC コンバータの遅い応答時間は新たな問題を引き起こし得る。 もし、変動する負荷電流が突然大きく低下した、 例えば負荷が取り除かれた (例えば電源が切られた) ならば、 コンバータは、電流出力を低下させ始めるまでの、その応答時定数のかなりのあいだ、 ほとんど同じ電流を供給し続けるであろう。 この期間の間、蓄積コンデンサ (あるいは負荷) 上の DC 電圧は、 それ (あるいは負荷) が過電圧による損傷を受け得るほど上がり得る。 この発生を防ぐためには、DC 出力電圧を検出し、 電圧が上がり過ぎる前にコンバータを切ることができるかも知れないが、 これは AC 電源に顕著な電圧変動エミッションを引き起こし、 それが繰り返して起きたならば過剰なフリッカを引き起こし得る。

これは明らかに望ましくないので、 過電圧シャットダウン保護回路を持つべきではあるが、 通常の動作とみなされるかも知れない極端な値に際してではなく 例外的な状況でのみトリガされることを確かとするように、 コンバータの応答時間と蓄積コンデンサの容量を選択すべきである。

Figure 8.4-3
Figure 8.4-3: アクティブ PFC による主電源電圧変動の抑制

主電源高調波のエミッションを低減するために [5] の 10.6章で述べたもののような「アクティブ PFC」ブースト回路が用いられている場合、 それは既に、典型的には 0.5秒程度の、負荷電流への遅い応答時間を持つので、 それをアクティブ・フィルタとして用いることもできる。 Figure 8.4-3 を参照。

Figure 8.4-2 で示したタイプのアクティブ・フィルタと同じ問題全てが、 アクティブ PFC 回路を主電源電圧変動とフリッカのエミッションの低減のための 低域通過フィルタとして使用する時にも当て嵌まる。

従って、アクティブ PFC ブースト回路の適切な設計が広範囲の利点を与え得ることがわかる:

8.5 システムと設備のレベルでの対策

電動機 - フライホイール - 発電機セット (電動発電機)、そして連続オンライン二重変換型 UPS は、 主電源配電への電流需要を「平滑化」する。 電動発電機の場合、平滑化の程度はフライホイールの質量に依存する。 これについてより詳しいこと、そして他の設備レベルでのアプローチについては、 [7] [8] [60] [68] [69] [70] 及び [114] を参照されたい。

9 スイッチャ/チョッパの EMC の残されたいくつかの話題

9.1 フェライト装荷 PCB?

PCB を極めて慎重に設計したとしても、 ビア・ホール、そしてトレースは全て「偶発的アンテナ」であり、 従ってエミッションを生じ、イミュニティを悪化させ得る。 回路によってはフェライト装荷された PCB 材が解決となるかも知れないが、 私が知る限り、そのような素材はまだ入手できない。

だが、2010年、 通常の PCB 材の代わりにフェライト基板を用いた DC/DC コンバータ (LXDC2HL シリーズ) を 村田製作所が発表した。 それは遙かに低い放射性エミッションを持ち、さらに「PCB」に埋め込まれた平面コイルを用いる。 ソリッドなフェライトはセラミックであり、従ってこのコンバータが アルミナのような絶縁性のセラミック上のハイブリッド回路と似た形で作られたものと想像する。 村田製作所は既に、PCB 材の代わりに未焼結フェライトの切片の「PCB」上にスルーホールめっきし、 より大きなコイルを作るために積層し、まとめて焼結した RF チョークを作っており、 このようなハイブリッド・フェライト回路上に他の部品を組み立てて 基板にコイルが埋め込まれた DC/DC コンバータを作るまでは短いステップであると思う。

フェライト装荷されたグラスファイバー PCB での大きな問題は、 スルーホールめっきされたタイプはドリルかパンチされなければならず、 追加されたフェライトは確実にその工具を極めて速やかに摩耗させるであろうことである。 だが、マイクロ・ビア PCB は 基板に接触して摩耗する部分を持たないレーザーやプラズマのビームを用いて穿孔されている。 従って、おそらく将来の PCB は、 RF エミッションを制動するフェライト装荷された基板を使えるであろう。

最近、30MHz のスイッチング速度で動作する 100W コンバータの設計のプロジェクトを進めている 大学の研究者に合った。 そのようなコンバータの RF エミッションが PCB 基板内の UHF やマイクロ波を吸収する粒子の使用から 大きな利益を得られるであろうことは疑いない。

9.2 システムと設備のための良い EMC エミッションとイミュニティのプラクティス

スイッチャのノイズは、あるケーブルからシステム内や設備内の他のものに結合 (クロストーク) し、 おそらくは他の機器への干渉を引き起こし得るので、配線テクニックは非常に重要である。 「接地」テクニックも非常に重要であり、 一点 (あるいは「スター」) 接地システムはパワー・コンバータが放射する周波数では 共振アンテナ以外の何物でもないことを理解することが重要である。

上の双方の問題は、[68]、[69]、そして [70] のガイドがベースとしている、 IEC 61000-5-2 [115] でカバーされている。 キャビネット、システム、そして設備のための良い EMC プラクティスは、 [68] で「工業用キャビネット」 (2つ以上の相互接続された電子回路が内部にある金属の箱、例えば自動車に、等しく当て嵌まる) について、 そして [3] [7] [8] [60] [69] [70] 及び [114] で「システムと設備」について述べられている。

主電源高調波の抑制のためのプロプリエタリのソリューションに関係する追加の参考資料は、[1]、 http://www.mirusinternational.com/pages/lineator.htm、 そして http://www.harmonicsolutions.co.uk/solutions/solutions1.html を含む。

9.3 継続的生産における品質保証

EMC 指令への適合のために、継続的生産を管理する必要がある。

継続的生産の中で電磁性能を維持するために、簡単な EMC 確認手段を計画し、 顕著な問題を検出するための充分な感度を持つ容易に使用できる試験装置を作るべきである。 最終機能検査を行なっているあいだにそれぞれの製品の電磁エミッションを確認するために、 継続的生産での大きな効果のために近接プローブとクランプ式電流モニタ・クランプを使用できる。 もしこの EMC 確認システムが良く設計されていれば、 それらは生産工程に時間を全く加えないであろう。

単に法的に適合した製品を出荷するという問題だけではなく、 過剰なエミッションを持つパワー・コンバータは、保証のもとでのクレーム、 あるいは現場保守要員の訪問を引き起こし、 その販売によって作られた利益を速やかに食い潰す可能性が高い。 実際、ある製品の保証クレームがいくつかの他の製品からの利益を食い潰すことがあり得るので、 EMC 適合性は管理しなければならない著しい財務的リスクとなる。

9.4 供給者の管理

パワー・コンバータを組み立てるための部品を購入する時、 あるいはあなた自身の製品で使うための完成品のパワー・コンバータを購入する時、 供給者自身の証明、及び/もしくは「誠実な取引」に頼るべきではない。 UK の「Trading Standards Law」 ――Trading Standards の職員が EU 指令の執行をガイドするために用いる判例法―― は、供給者の一部がその製品について偽ることを認識している。 これが法的適合性のために 例えば EU 適合証明書のような供給者の証明書に頼ることができない理由であり、 誠実な取引が UK 法 (そしておそらくは他の国の法律でも) のもとでの 告訴に対する防衛とならない理由でもある。

その法律は、我々が、我々の製品を作り、 あるいはそれとともに供給するために我々が購入した部品と製品が 適切なものであることを確かとするために充分な知識を持つ、 「専門的なインテグレータ」であると仮定する。 我々の製品が不適合であると判明した時、我々の供給者にその責任を負わせることはできない。

この文脈でさらに重要となっている問題の1つは、組織的犯罪として行なわれ、 米軍が供給者に偽造のコンポーネントを用いていないことを証明するように 求め始めるほどの問題となるまでに増加してきた、偽造である [116]。

最近、納入されたコンポーネントを1つづつ X 線にかけ、 その画像を良いと分かっている画像と比較して 一致しないものを拒否することを始めなければならなかった、 大きな電子回路請負製造業者のことを読んだ。 これさえもそれだけでは充分ではないが、助けにはなる!

この記事は EMC 問題についてのものであるが、 例えば低電圧指令、機械指令、医用機器指令などのような EU 安全指令に対する、 パワー・コンバータの安全適合性のために偽造の問題が非常に重要なものであると言うために 少し脱線する価値がある。

IET の雑誌、「Wiring Matters」は、2013年春季号 [117] に偽造についての記事を含み、 2007年に偽物の任天堂ゲームボーイ用充電器によって感電死した少年の悲しい事例を述べている。 その記事には次のように書かれている: 「この悲劇的な事故は危険な充電器とアダプタのヨーロッパ中でのリコールを調査するように UK Trading Standards に促したが、6年が経過しても、 依然として標準以下で偽造の充電器が売られている。 電気技術者の有志グループである、UK を本拠とする Plugsafe によると、 現在、多数の有名な小売業者が、UK で違法である充電器を販売している。」

私は、製品への同梱のために安価な主電源充電器やパワー・コンバータを購入し、 顧客がそれが爆発や発火を生じたと報告した時に非常に高くついた問題を経験した 顧客と仕事をしたこともある。 その製造業者は、供給者が安全な製品を供給するものと信頼できると考え、 落とし穴に嵌った。

私は常に、そのパンフレット、営業所、あるいはセールスマンがどれほど良さそうに見えようと、 全ての供給者を裏通りの怪しい中古車屋のように扱うように、全ての人に推奨する。 EMC と安全性についての彼らの主張を常に確認し、 彼らが供給した物の EMC と安全性についてサンプル試験を常に実施し、 将来告訴に対処しなくならなければならなくなった時の 堅固な防衛を助けるためにあなたが行なったことを常に記録する。

9.5 このシリーズで用いなかった追加の参考資料

参考 (この記事のみ)

[1] "AC-LinkTM - 21st Century Technology for Marine Power Distribution, Electric Propulsion, Thruster and Ancillary Drives", Ian C Evans (Harmonic Solutions Co. UK, Scotland) and Rudy Limpaecher (Varentec LLC, USA), presented at the Marine Propulsion '08 Conference, Gothenburg, Sweden, 21 - 22 May 2008.

[3] "Complying with IEC/EN 61800-3 - Good EMC Engineering Practices in the Installation of Power Drive Systems", Keith Armstrong, published by REO (UK) Ltd, free download from: http://www.reo.co.uk/knowledgebase

[5] "EMC Design Techniques for Electronic Engineers", Keith Armstrong, Armstrong/Nutwood UK Nov. 2010, ISBN: 978-0-9555118-4-4, from: http://www.emcacademy.org/books.asp.

[7] "Mains Harmonics", Keith Armstrong, published by REO (UK) Ltd, free download from: http://download from: www.reo.co.uk/knowledgebase

[8] "Mains Power Quality", Keith Armstrong, published by REO (UK) Ltd, free download from: http://download from: www.reo.co.uk/knowledgebase

[47] "EMC for Product Designers, Fourth Edition", Tim Williams, Newnes 2007, ISBN 0-7506-8710-5, available from http://www.newnespress.com, various electronic component distributors and http://www.emcacademy.org/books.asp

[48] "Introduction to Electromagnetic Compatibility, Second Edition", Clayton R. Paul, John Wiley & Sons, Inc., 2006, ISBN: 978-0-471-75500-5

[60] "Guidance Notes on Control of Harmonics in Electrical Power Systems", American Bureau of Shipping, Publication Number 150, May 2006, from: http://www.eagle.org/eagleExternalPortalWEB/ShowProperty/BEA%20Repository/Rules&Guides/Current/150_CtrlofHarmonicsinElecPowerSystems/Pub150_ElHarmonics

[68] "Good EMC engineering practices in the design and construction of industrial cabinets", Keith Armstrong, published by REO (UK) Ltd, free download from: http://download from: www.reo.co.uk/knowledgebase. (Applicable to any metal box that contains two or more electronic units interconnected by wires or cables, not just industrial cabinets, but also, for example: some domestic appliances; some IT and telecomm's equipment; and most road, rail, aerospace and marine vehicles.)

[69] "Good EMC engineering practices in the design and construction of fixed installation", Keith Armstrong, published by REO (UK) Ltd, free download from: http://download from: www.reo.co.uk/knowledgebase

[70] "EMC for Systems and Installations", Tim Williams and Keith Armstrong, Newnes 2000, ISBN: 0-7506-4167-3, http://www.bh.com/newnes, RS Components part number: 377-6463

[114] "Designing Electronic Systems for EMC", William G. Duff, Scitech Series on Electromagnetic Compatibility, 2011, Alistair Duffy, PhD - Editor, ISBN: 978-1-891121-42-5

[115] IEC 61000-5-2, "Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 5: Installation and mitigation guidelines - Section 2: Earthing and cabling", available from http://webstore.iec.ch/webstore/webstore.nsf/Artnum_PK/22546

[116] "Waking up and smelling the counterfeiting coffee", Adam Fletcher, Components in Electronics magazine, October 2012, page 8, http://www.cieonline.co.uk

[117] "Fake Electrical Goods: The Battle for Reputation", Rebecca Pool, IET Wiring Matters, Spring 2013, pp 8-11, http://www.theiet.org/wm


Copyright (C) 2013 Nutwood UK Ltd.

これは、EMC+Compliance Journal に掲載された記事を、 その許諾を得て T. Sato が翻訳したものです。 この翻訳については、原著者らはいかなる責任も持ちません。 これについての意見、質問などは VEF00200@nifty.com (T.Sato) 宛にお送り下さい。

Last update: 2013-04-13