電子回路シミュレータLTspiceでCISPLE試験

インバータ/配線/LISN/負荷をモデリング

LTspiceでCISPR試験系を模擬する意義

CISPR規格に基づく伝導エミッション評価を回路シミュレータで模擬すると，実機測定前に問題点を把握できます．LTspiceは回路素子の動作や寄生成分の影響を時間領域で解析でき，インバータのスイッチング挙動やケーブル伝送によるノイズ挙動を再現するのに適しています．理想電源，LISNモデル，ケーブルの伝搬要素，負荷であるモータの$L$と$R$などを組み合わせて試験系を構築します．

モデル化のポイント

インバータはパワー・モジュールとゲート・ドライバのふるまいを考慮します． ゲート抵抗やデッドタイムは損失や貫通電流に直結するため可変パラメータとして扱います． スナバ回路はスパイク抑制の役割をもち，RC直列要素でモデル化します． モータは等価回路で$L$と$R$により表現し，Yキャパシタやバス・バーの寄生容量を配置して共振経路を再現します．

1. インバータ部：パワー・デバイスとスナバ，ゲート・ドライバの動作設定（PWM周波数$f_{PWM}$，デッドタイム）
2. 配線モデル：ケーブルの直列$L$と$R$，フェライト挿入によるインピーダンス変化の比較
3. LISNおよび負荷：LISNを回路モデルで表現し，負荷の伝導経路を通じた伝導エミッションを評価

解析手法と評価項目

時間領域トランジェント解析でスイッチング過渡を観測し， LISN端での差動・コモン・モード電圧を取り出します． FFT解析により周波数ドメインのスペクトルを算出し， CISPR測定波形のピークやバンド幅を評価します． パラメトリック解析でゲート抵抗，デッドタイム，$f_{PWM}$，フェライト有無を変更し， 損失，サージ振幅，伝導エミッションの変化を比較します．

実機に近づけるために，寄生素子を過度に簡略化せず適切な分布パラメータを採用します． LISNモデルは測定端子での電圧取り出しを正確に表現することが重要です． 検証結果は設計の初期段階での対策方針に反映し， 実装後の試験時間短縮に寄与します．

〈著：ZEPマガジン〉

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参考文献

1. ［Webinar/data］LTspice実践100！電子回路&基板 設計トレーニングⅠ【半導体/部品編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［Webinar/data］測定精度を極める！工業計測アナログ回路塾，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】/【IoT・無線・通信編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
4. ［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．
5. ［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．
6. ［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．
7. ［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．
8. ［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．
9. ［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．
10. ［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．
11. ［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．