電力部とアナログ部の干渉を回避する

スイッチング電源ICの基板実装技術

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アナログ部と電力部の干渉を避ける設計

スイッチング電源ICを使用する際，アナログ回路と電力回路の干渉を避けることが重要です．アナログ回路は微小な電圧や電流信号を扱うため，ノイズに敏感です．一方，電力回路は大きな脈動電流を伴い，エミッション問題を引き起こす可能性があります．これらの特性を考慮し，基板設計では次の点に注意します．

1. アナログ回路と電力回路を物理的に分離する．
2. グラウンド・プレーンを分割し，それぞれ専用のグラウンドを設ける．
3. 部品配置を最適化し，ノイズ源と敏感な部分の距離を確保する．

部品配置と向きの工夫

基板上の部品配置は，性能に大きな影響を与えます．例えば，キャパシタ（$C_2$や$C_6$）や抵抗（$R$で表記される）は向きを考慮して配置する必要があります．具体的には

1. 電力系の部品は基板の下半分に集中させる．
2. アナログ系の部品は基板の上半分に配置する．
3. グラウンド・プレーンが交差しないように部品向きを調整する．

ディジタル回路との関係

ディジタル回路はアナログ回路よりノイズ耐性が高いですが，それでも干渉を避けるために適切な配置が必要です．ディジタル回路は比較的自由度が高いため，アナログ回路や電力回路から距離を取ることで安定した動作が期待できます．

ノイズ干渉とは

ノイズ干渉とは，異なる種類の回路間で発生する不要な信号伝播です．スイッチング電源ICでは，特に電力回路から発生する脈動電流がアナログ回路に影響を与えることがあります．この影響によって出力信号が不安定になる可能性があります．

ノイズ干渉への対策

ノイズ干渉を防ぐためには以下のような対策が有効です:

1. グラウンド・プレーンを分割し，異なる回路間で共有しない．
2. ノイズ源となる部わから敏感な部分までの距離を十分に確保する．
3. フィルタリング部品（キャパシタやインダクタ）を適切に配置する．

設計時の注意点

設計時には，各部品がどのような特性をもつか理解し，それぞれが互いに影響しないよう配置します．たとえば，キャパシタはノイズ除去に有効ですが，その配置によって効果が変わります．また，高速スイッチングによるエミッション問題も考慮する必要があります．〈著：ZEPマガジン〉

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著者紹介

• 2003年　パデュー大学大学院を卒業
• 2007年　リニアテクノロジー株式会社にFAEとして入社
• 2017年　アナログ・デバイセズ株式会社 車載ビジネス・デブロップメント・スペシャリスト．主に新製品の企画や開発に携わる

著書

1. ［VOD］小型＆高出力！高効率電源設計のためのSiC/GaNトランジスタ活用 100の要点，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［VOD］Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】/【IoT・無線・通信編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［VOD］Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】，ZEPエンジニアリング株式会社．

参考文献

1. ［VOD］Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】/【IoT・無線・通信編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［VOD］Before After！ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［VOD/KIT/data］一緒に作る！LLC絶縁トランス×超高効率・低雑音電源 完全キット，ZEPエンジニアリング株式会社．
4. ［VOD］高速＆エラーレス！5G×EV時代のプリント基板＆回路設計 100の要点，ZEPエンジニアリング株式会社．
5. ［VOD］ Before After！ ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】/【IoT・無線・通信編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
6. ［Book/PDF］デシベルから始めるプリント基板EMC 即答200，ZEPエンジニアリング株式会社．
7. ［VOD/KIT］ポケット・スペアナで手軽に！基板と回路のEMCノイズ対策 10の定石，ZEPエンジニアリング株式会社．
8. ［VOD］事例に学ぶ放熱基板パターン設計 成功への要点，ZEPエンジニアリング株式会社．
9. ［VOD］Pythonで学ぶ マクスウェル方程式 【電場編】＋【磁場編】，ZEPエンジニアリング株式会社．