EMIとEMSはどう違う？EMC設計で押さえたい3つの用語を整理

電子機器のノイズ対策について調べていると、「EMI」「EMS」「EMC」という3つの用語を目にすることがあります。似た言葉ですが、それぞれ意味する内容は異なります。

EMIは機器から外部へ出る電磁妨害、EMSは外部からの電磁妨害に耐える能力、EMCはその両方を含めて、機器同士が互いに悪影響を与えず正常に動作できる状態を示す考え方です。

この記事では、EMI・EMS・EMCの違いを整理し、それぞれが回路設計やEMC試験とどのように関係するのかを解説します。

EMIは機器が外部へ与える電磁妨害

EMIは「Electromagnetic Interference」の略で、日本語では「電磁妨害」などと表現されます。

電子機器の内部では、クロック信号やスイッチング電源、モーター、通信回路などから不要な高周波ノイズが発生することがあります。

このノイズが電源線や信号線を通じて外部へ流れたり、電磁波として空間へ放射されたりすると、周囲の電子機器へ影響を与える可能性があります。

たとえば、ある機器の動作によって近くの通信機器にノイズが入ったり、別の機器が誤動作したりする場合です。

EMI対策では、機器から外へ出るノイズを減らすことが目的になります。

そのため、フィルタ、シールド、グラウンド設計、配線の見直しなどが主な対策になります。

EMSは外部ノイズに耐える能力

EMSは「Electromagnetic Susceptibility」の略で、外部から加わる電磁ノイズに対して、機器がどの程度影響を受けにくいかを示します。

EMIが「ノイズを出す側」に注目した考え方なのに対し、EMSは「ノイズを受ける側」に注目します。

電子機器は、静電気放電や無線電波、雷サージ、電源ラインに重なるノイズなど、さまざまな外乱にさらされます。

こうしたノイズを受けたときに、誤動作や停止、データ化けなどが起きないように設計することが重要です。

EMS対策では、入力保護回路、フィルタ、絶縁、シールド、グラウンドの強化などが検討されます。

また、回路単体ではなく、ケーブルや筐体を含めて機器全体でノイズ耐性を高めることが必要です。

EMCはEMIとEMSの両方を含む考え方

EMCは「Electromagnetic Compatibility」の略で、日本語では「電磁両立性」と呼ばれます。

簡単にいえば、自分が周囲へ大きな電磁妨害を与えず、同時に外部からノイズを受けても正常に動作できる状態を目指す考え方です。

つまり、EMCにはEMIとEMSの両方が含まれます。

機器から出るノイズだけを抑えても、外部ノイズですぐ誤動作するようでは十分とはいえません。反対に、ノイズに強い機器でも周囲へ強い電磁波を放射していれば、ほかの機器へ影響する可能性があります。

そのため、EMC設計では「出さない」と「影響を受けにくい」の両面から対策を考える必要があります。

EMIとEMSでは試験内容も異なる

EMC試験では、EMI側とEMS側で確認する内容が異なります。

EMI側では、機器から外部へ出る不要なノイズを測定します。

代表的なのが、電源線などを通る伝導エミッションと、空間へ放射される放射エミッションです。

一方、EMS側では、機器へ意図的にノイズを加えたときに正常に動作できるかを確認します。

たとえば、静電気放電を与えるESD試験や、高周波電磁界を照射する放射イミュニティ試験、電源線へノイズを加える試験などがあります。

このように、EMC試験では「機器がどれだけノイズを出しているか」と「どれだけノイズに耐えられるか」の両方を評価します。

EMI対策ではノイズの発生源と伝搬経路を見る

EMIを減らすときは、まずどこでノイズが発生しているかを確認します。

スイッチング電源や高速クロック、モーターなどが代表的な発生源です。

次に、そのノイズがどの経路から外部へ出ているかを確認します。

電源線を通っているのであればフィルタリング、ケーブルから放射しているのであればコモンモード電流や配線方法、筐体から漏れているのであればシールドや開口部を見直します。

発生源・伝搬経路・放射部分を順番に整理することで、必要な対策を選びやすくなります。

EMS対策ではノイズの侵入経路を確認する

EMSを高める場合は、外部ノイズがどこから回路へ入っているのかを確認することが重要です。

外部につながる電源端子や通信端子、長いケーブルなどは、ノイズの侵入口になりやすい部分です。

こうした場所では、TVSダイオードやフィルタ、コモンモードチョークなどを使って、ノイズが基板内部へ広がるのを抑える方法があります。

また、外部からの電磁波が直接回路へ結合する場合は、筐体シールドや基板レイアウトの見直しも必要です。

影響を受けた回路だけを見るのではなく、ノイズが侵入した経路から確認することがポイントです。

EMC設計は開発初期から考える

EMC対策は、試作品が完成してから行うと、部品追加や基板変更が必要になりやすくなります。

そのため、設計初期からノイズ源、配線、グラウンド、電源、筐体などを意識することが重要です。

高速信号を必要以上に長くしない、リターンパスを確保する、ノイズ源と影響を受けやすい回路を離すといった基本的な設計だけでも、後工程の対策負担を減らせることがあります。

EMIとEMSを別々の問題として考えるのではなく、EMCという大きな枠組みの中で設計を進めることが大切です。

まとめ

EMIは、電子機器から外部へ出る電磁妨害を指します。EMSは、外部から加わる電磁ノイズに対する機器の耐性を表します。

EMCはその両方を含み、周囲へ大きな妨害を与えず、外部ノイズを受けても正常に動作できる状態を目指す考え方です。

EMI対策ではノイズの発生源と伝搬経路、EMS対策ではノイズの侵入経路と影響を受ける回路を確認することが重要です。

EMC設計では、どちらか一方だけに注目するのではなく、「ノイズを出さない」「ノイズに強くする」の両面から対策を進めましょう。