2017 Fiscal Year Annual Research Report
Design for common mode reduction in signaling and power distribution systems in electronic device
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15K18052
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松嶋 徹 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00571415)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 環境電磁工学 / コモンモード / 平衡度 / インピーダンスバランス法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プリント回路基板上の信号配線や電源配線、それに接続されるケーブルに流れるコモンモード電流が不要電磁放射の原因となる。コモンモード電流の発生メカニズムを明らかにし、回路設計時に低コモンモードとなるような設計法の提案が本研究の課題である。
今年度は、グラウンド構造が変化する差動伝送線路において、ガードトレースを配線することによりコモンモード電流が低減することを実験的に示した。また、線路の平衡度を計算することにより、その低減量を予測できるが、予測値は実験値とほぼ一致した。
さらに、多ビット配線においても各線路の平衡度を定義した。特に、従来の考え方では、各導体に流れる電流の比を平衡度ととらえていたが、ノーマルモード電流を流すための電圧比というとらえ方をすることで、多ビットへ拡張可能であることを示した。伝送線路の固有モードを用いて平衡度を表し、それにより低コモンモード電流となる他ビット伝送線路の設計法を提案した。
加えて、電源系のコモンモード発生については、インバータ回路を対象にインピーダンスバランス条件を検討した。特に、2つのMOSFETの中点となる端子に付加される寄生容量を小さくすることで、高周波帯でインピーダンスバランス条件が周波数に寄らず一定になることを等価回路モデルで示し、実験により確認した。一般的なパワーMOSFETでは、ドレイン電極がヒートスプレッダに接続されれ、大きな寄生容量となる。一方で、ソース電極がヒートスプレッダに接続されているMOSFETも市販されている。2つのMOSFETの中点の寄生容量を小さくするためには、上下のスイッチに異なるパッケージのMOSFETを用いれば実現できる。
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