インダクタは、電子回路において基本的で必ず理解すべき部品の一つです。PCB設計を始めるにあたり、PCB インダクタの理解は不可欠です 。なぜなら、エネルギーの取り扱いや信号のクリーン化、特定の回路の正常動作に欠かせないからです。
これはあなたにとっての必携ガイドとしてご活用ください。 回路基板用インダクタ 。ここでは基礎から丁寧に解説し、必要な値の計算方法やプロ向けの設計テクニックを紹介するとともに、実際のデバイスでの使用例も見ていきます。
では、PCBインダクタとは何でしょうか？基本的に、導電性材料（通常は銅）で作られたコイルで、回路基板自体に直接構築されています。 —通常は銅 —この内蔵方式はスペースを節約し、信頼性を高め、コストを抑えるため、デバイスがますます小型化・スマート化する現代において非常に適しています。
これらのインダクタの動作原理とPCBレイアウトへの組み込み方を理解することは、必要不可欠なスキルです。基礎を学んでいる段階であれ、回路設計をさらに深く学ぶ段階であれ、これを習得することで成功へとつながります。
PCBを設計する際には、適切な 種類のインダクタ を選ぶことが重要な決定となります。すべてのインダクタが同じというわけではなく、 —異なる種類はそれぞれ異なる用途に対応できるように設計されています。
ここ ’以下に、よく使用される主な種類を簡単に紹介します：
したがって、 適切なインダクタを選ぶ方法 ？まず自分自身にいくつかの質問をしてみてください：必要な電流容量はどれくらいですか？必要なインダクタンス値は？動作周波数はどのくらいですか？そしてもちろん、基板上にどのくらいのスペースがあるでしょうか？
適切な選択とは、インダクタの特性を自分の特定のニーズに合わせることです —信号処理を行う場合でも、電力を供給する場合でも、ノイズを抑える場合でも同様です。
PCB用のインダクタを設計する際、絶対に重要な2つの要素があります：コイルの材質と、コイル内部（コア）の素材です。これらの選択は、インダクタの性能に非常に大きな影響を与えます。
順番に見ていきましょう。
選択する材料によって、3つの重要な点が変化します。発熱による電力損失の量、磁束密度が最大になるポイント（磁気飽和）、および動作周波数の範囲です。
コア材料 |
主な用途 |
周波数特性 |
重要な考慮点 |
エア |
RF、通信 |
高い |
信号の明瞭さに最適 |
フェライト |
電源、EMIフィルタリング |
中～高 |
小型設計に非常に適しています |
鉄粉 |
電力変換 |
中 |
高電流を扱う |
積層鋼板 |
電力／電源周波数 |
低 |
重負荷用途 |
では、インダクタの動作原理について説明しましょう。まず最初に注目すべき大きなパラメータは ’です インダクタンス値 pCB上では、通常マイクロヘンリー（µH）またはナノヘンリー（nH）の単位を使用します。これは、インダクタがその磁場にどれだけエネルギーを蓄えられるかを示す指標です。簡単に言うと、インダクタは電流の変化を妨げます。 ’これがノイズのフィルタリング、周波数のチューニング、電源のレギュレーションを可能にする仕組みです。 — それ ’これがノイズをフィルタリングし、周波数を調整し、電力を制御できる理由です。
しかし、インダクタンスだけが物語のすべてではありません。 ’ここでは、無視できない他の重要な仕様をいくつか紹介します。 ’無視してください:
最後にもう一つアドバイス：特にRF回路や電源回路では、 パフォーマンス インダクタの 仕様書の値だけでなく、シミュレーションツールと実際の実験室でのテストで常に再確認してください。 ’設計が実際の基板に配置されると、常に全体像を示すわけではありません。
PCBインダクタの設計には、深い理解と正確な計算、そして実績のある設計ガイドラインが必要です。以下にその 総合的なガイド および専門産業における pCBインダクタを設計するためのステップバイステップガイド :
優れたPCBインダクタを設計するには、基本をしっかり理解し、注意深い計算を行い、実績のある手順に従う必要があります。以下がその 総合的なガイド および専門産業における pCBインダクタを設計するためのステップバイステップガイド :
ステップ1：用途および必要なインダクタンス値の特定
まず、回路でインダクタにどのような働きを求めるかを明確にしてください。信号のフィルタリング、周波数のチューニング、あるいはエネルギーの蓄積でしょうか？その用途に基づいて、必要なインダクタンス値を計算します。たとえば、LCフィルタを設計する場合、目標周波数と負荷抵抗から適切なインダクタンス（L）を求めます。 ’lCフィルタを設計している場合、目標周波数と負荷抵抗を使って適切なインダクタンス（L）を求めます。
ステップ2：適切なコア材料とコイル形状の選定
すべてのインダクタが同じように構築されているわけではありません。コアの選択は、周波数、電流、および用途に大きく依存します。ワイヤレス充電向けですか？フェライトコアが最適です。高周波フィルタが必要ですか？エアコアまたは多層チップインダクタを検討してください。コイルの幾何学的形状 —無論それが ’はスパイラル、ソレノイド、または平面形状 —でも性能に影響を与えます。
ステップ3：トレース幅と巻数の選定
次に銅配線部分についてです。トレース幅は、流せる電流の大きさを決定し、抵抗（DCR）にも影響します。IPC-2221などの規格や設計ツールを使用してこれを計算してください。巻数はインダクタンスを決定します。設計が正確に製造されるよう、メーカー向けにすべてを明確に文書化してください。
ステップ4：PCB上の層と配置の決定
インダクタを配置する場所は重要です。干渉を避けるため、高速デジタルトレースなどのノイズの多い領域から離してください。利用可能なスペース、層構成、および磁界を閉じ込めるためにシールドが必要かどうかを考慮してください。適切な配置はEMI問題を防ぎ、回路を安定して動作させるのに役立ちます。
ステップ5：シミュレーションとプロトタイプ作成
Don ’数値だけを信用するのではなく —必ずシミュレーションを行ってください。Altium Designer、Ansys Maxwell、Keysight ADSなどのツールを使用すれば、インダクタンスや電流の流れ、潜在的なEMIまでモデル化できます。このステップにより問題を早期に発見でき、時間と高価な基板の修正コストを節約できます。
ステップ6：検証と測定
基板の実装が完了したら、 ’実際に検証を行う必要があります。LCRメーターを使用して実際のインダクタンスを測定し、設計値と一致しているか確認してください。特にRF回路や電源回路では、わずかなずれでも性能に影響を与えるため、テストは非常に重要です。
PCBインダクタは不可欠な部品です 無数の回路設計において、エネルギー貯蔵、信号フィルタリング、EMI抑制素子として使用されます。
ここ ’回路が行う必要のある機能に基づいて、その使用箇所を見てみましょう。
電力変換: これは非常に重要な用途です。あるDC電圧を別のDC電圧に変換する必要がある場合、 —dC-DCコンバータ、スイッチング電源、電圧レギュレータなどの装置にインダクタが使われます。 —あなたを ’その役割は電流を平滑化することであり、出力電圧を安定させ、リップルを最小限に抑えることにあります。
信号フィルタリング: インダクタはキャパシタと組み合わせてLCフィルタを構成します。これにはローパス、ハイパス、バンドパスフィルタがあり、不要な周波数を遮断するために極めて重要です。 ’これらはオーディオ機器、ラジオ、通信システムで見られ、受信する信号がクリーンで明瞭であることを保証します。 ’これらはオーディオ機器、ラジオ、通信システムで見られ、受信する信号がクリーンで明瞭であることを保証します。
RF回路： Bluetooth、Wi-Fi、NFCモジュールなどの高周波アプリケーションでは、小型の平面型または多層インダクタが重要です。これらは回路を適切な周波数にチューニングし、最大の電力伝送を得るためにインピーダンス整合を行うのに役立ちます。
ワイヤレス電源および充電： この商品は ’非常に優れています。PCB上に直接エッチングされた特殊な螺旋状のコイルパターンにより、ワイヤレス充電パッドや近距離無線通信（NFC）が可能になります。PCB自体が充電または通信用のコイルとなるのです。
電磁干渉（EMI）の低減： 場合によっては “チョーク ” と呼ばれるこれらのインダクタは、高周波の電気ノイズに対する道路の障害物のような役割を果たします。電源ラインやデータラインに配置され、回路内の敏感な部分が干渉によって妨害されるのを防ぎます。これはアナログおよびミックスドシグナルシステムにおいて極めて重要です。 ’回路内の敏感な部分が干渉によって妨害されるのを防ぎます。これはアナログおよびミックスドシグナルシステムにおいて極めて重要です。
PCB上に直接インダクタを設計することは、単に計算の問題ではありません ’単に計算の問題ではありません —また、一般的な問題についても予め計画を立てる必要があります。ここに注意すべき点があります。 ’注意すべきこと：
製造を念頭に置いた設計： 製造業者を念頭に置いて設計してください。製造業者が確実に製造可能な配線幅および配線間隔を使用し、明確なドキュメントを提供してください。 —たとえば層構成 —を提供して、予期せぬ問題を回避してください。
PCBインダクタを設計する際には、回路が正しく機能するようにするだけでなく、 —大量生産においても安定して製造できるようにすることも考慮しなければなりません。ここでは、生産での成功に向けて設計を整える方法を紹介します。 ’生産における成功に向けて設計を整える方法は以下の通りです。
Q: PCBインダクタが現代の回路基板において重要な部品である理由は何ですか？
A: あなたは ’それらをほぼすべての電子機器で見つけることができます。なぜなら、エネルギーの蓄積、電流の平滑化、電圧の調整、および電磁妨害（EMI）からの回路保護といういくつかの重要な機能を担っているからです。
Q: PCBインダクタを設計する際の最も基本的な考慮点は何ですか？
A: 基本を正しく押さえましょう：回路の要件に正確に合うようにインダクタンス値と定格電流を合わせてください。そのうえで、不要な副次的効果（寄生成分）や発熱を最小限に抑える必要があります。これこそが、失敗しない設計の基礎です。 ’ve got to keep unwanted side effects (parasitics) and heat buildup to a minimum. That ’s the foundation of a design that won ’t fail.
Q: 自分のPCB上のインダクタコイルの適切なサイズをどう計算すればよいですか？
A: 一般的なコイル形状については、標準的な公式を使用できます。よりカスタムまたは複雑なレイアウトの場合は、あなた ’lCRメーターを使用して実際の基板を測定し、数値を常に確認する必要があります。
Q: PCBにインダクタを設計する際に最もよくあるエラーは何ですか？
A: 主なミスには、インダクタがどれだけ発熱するかを考慮しないこと、ノイズの多いまたは感度の高いトレースに近すぎること、設計上の意思決定を適切に文書化しないことが含まれます（これは製造やテストの段階で問題を引き起こす可能性があります）。
では、まとめに入りましょう。
最終的には、PCBインダクタがどのように動作するかを深く理解すること —そして、それを適切に設計する方法を知っていること —は、高性能で信頼性の高い電子機器を構築したい場合に不可欠です。
このガイドで説明した原則と手順に従えば —基本的な概念から、賢明な設計や部品選定、最終的なテストまで —成功への基盤を築くことになります。強固で、スケーラブルかつ優れたパフォーマンスを発揮し、実際に安定して製造可能な設計が得られることでしょう。
以上です。次のプロジェクトでのご活躍をお祈りしています
EN
