Expomedical2012EG [Modo de compatibilidad]
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Técnicas de Diseño en Compatibilidad Electromagnética Disertante: Ing. Edmundo Gatti Coordinador UTCEM-Electrónica e Informática Características de la fuente emisora t1 > t2 and tr > tr 1 A 2 B Puntas de prueba de campo cercano Modos de acoplamiento de las interferencias Conversión modo diferencial a modo común A altas frecuencias hay que descubrir el “circuito invisible” Manejo de las corrientes deseadas e indeseadas Caminos de la corriente en los eventos de Descarga Electrostática Corrientes de modo común Problemas de acoplamiento a través del disipador Disposición de los planos de masa de referencia Disposición del filtrado y su puesta a tierra Regla 1: Anticipar áreas de potencial problema • Cambiar tensiones ó condiciones circuitales que generarán interferencias electromagnéticas EMI . • Identificar fuentes potenciales de EMI: motores a escobillas, osciladores, señal reloj, relés, circuitos triac, interruptores, etc. • Identificar si la fuente de ruido en su naturaleza será de banda ancha ó de banda angosta. Ej. El ruido de un motor a escobillas es de banda ancha y las señales reloj son de banda angosta. Técnicas para el control de EMC • Técnicas de puesta a masa y a tierra • Técnicas de diseño de los circuitos impresos ( PCB ) • Técnicas de distribución y ubicación de los componentes • Técnicas de filtrado • Técnicas de blindaje electromagnético Caminos de retorno de la señal y el ruido Características de impedancia de los cables de puesta a tierra Degradación de una referencia de masa de un solo punto Método de puesta a masa multipunto Técnicas de aislación y cortes de lazos de tierra Puesta a masa múltiple Regla 2: Puesta a tierra - Grounding ó masa de referencia • Elegir un punto sólido de puesta a tierra. • Utilizar una puesta a tierra de baja impedancia de un solo punto para evitar lazos de tierra. • Los caminos de tierra de continua son a menudo tierras de alta impedancia para radiofrecuencias. • Utilizar planos de tierra siempre que sea posible. • Mantener los caminos de tierra tan cortos como sea posible. • Evitar el uso de cables delgados como tierras. Formación de lazos de emisión radiada Uso del plano imagen Caminos de retorno de la corriente Degradación del uso del plano imagen para el retorno de RF Fenómeno de diafonía Fenómeno de diafonía entre trazas de un circuito impreso Regla 3W para reducir diafonía Comparación de distintos métodos de conexión de componentes Ubicación del desacoplamiento Location of decoupling capacitances decoupling capacitance DC useless due to R and L in the current path possible solution with low R and L Attn.: multi layer optimal position of DC Plaquetas con dieléctrico embebido Plaquetas con dieléctrico embebido Plaquetas con dieléctrico embebido Regla 3: Diseño de circuitos impresos y su disposición • Usar circuitos impresos multicapa siempre donde sea posible. • Ubicar las vias de alimentación en lados opuestos de la placa multicapa. • Usar capacitores de desacople. • Desacoplar las corrientes de RF y los circuitos de tierra de RF. • Usar trazas cortas. • Evitar esquinas agudas en las trazas del PCB. • Evitar entradas y salidas no terminadas. • Usar entradas y salidas filtradas. • Evitar trazas en forma de lazo de las señales reloj. Distribución de bloques funcionales Regla 4: Disposición de los componentes en una plaqueta impresa • • • • • • • Mantener los componentes de circuitos similares agrupados juntos para maximizar su aislamiento. Agrupar los componentes de alto impacto interferente en áreas elegidas por si es necesario que sean apantallados del resto de los circuitos. Diseñar para mínima velocidad reloj posible para circuitos lógicos. Diseñar para mínima velocidad de conmutación posible. Mantener la tierra de RF separada de la tierra de alimentación, lógica ó digital. Mantener las trazas de tierra tan gruesas, anchas y cortas como sea posible. Agrupar los componentes de manera tal de evitar la interferencia intrasistema. Mantener los oscilsdores de HF alejados de circuitos analógicos sensitivos y mantener los circuitos de alimentación alejados del procesamiento de señal. Ferritas supresoras Ferritas supresoras Ferritas supresoras Filtrado de interferencias Control de interferencias en filtros de línea de alimentación Técnicas de filtrado What to do and what not to do in filter mounting: Técnicas de filtrado What to do and what not to at cable entries: Filtros EMI • La denominación “filtros EMI” se refiere a los circuitos de filtrado que se utilizan para reducir las interferencias generadas por los equipos electrónicos. • El “filtro EMI” no puede utilizarse para filtrar las componentes armónicas en la alimentación. • El “filtro EMI” es un componente para mitigar ó suprimir la interferencia electromagnética conducida no deseada. Filtros LC combinados • Que deberíamos hacer si Zin y Zout son muy diferentes, por ejemplo: Zin=alto y Zout=bajo ó viceversa, ó cuando queremos incrementar las pérdidas de inserción! • Los filtros en cascada tipo LC, T ó π son utilizados en la mayoría de los casos cuando las impedancias de fuente y de carga son muy disímiles ó cuando se quiere incrementar las pérdidas de inserción! Matriz de selección de filtros LC Matriz de selección de filtros LC Diagrama Filtro EMI Filtro EMI de línea Filtrado a nivel de PCB Pérdidas de inserción de capacitores Circuitos equivalentes Mejora del nivel de ruido Regla 5: Filtrar las emisiones • Elegir filtros EMI con cuidado. • Los filtros diseñados especialmente para una aplicación particular usualmente trabajarán mejor y serán de mayor costo efectivo, que los estandarizados. • Asegurarse de que los filtros sean instalados de acuerdo a las instrucciones de su fabricante. • Usar circuitos filtro integrados en lugar de componentes EMI discretos posicionados de una manera no conveniente. Ubicación choques y supresores en PCB IEC 61000-4-4 Inmunidad a la Ráfaga Eléctrica Rápida -Burst IEC 61000-4-5 Inmunidad a Onda de Choque Varistores - MOVs Supresores de sobretensión Sistemas de protección híbrida Efecto de los blindajes electromagnéticos Frecuencias de emisión intencional Frecuencias de emisión no intencional a controlar Uso de guías de onda Uso de empaquetaduras conductoras Método de la “caja sucia” Continuidad en ventanas apantalladas Técnicas de blindaje electromagnético complete integral shielding of every box and all cables (compartment shielding) PS F1 PCB2 F1 F2 F3 F3 F2 PCB3 F4 PCB1 plastic box metal or metalized box F1 - F4 Filters shielded cables non shielded cables Juntas conductoras para blindajes electromagnéticos Integridad de Blindajes IEC 61000-4-2 Descarga Electrostática Blindaje a nivel de PCB Conclusiones • Analizar correctamente los resultados de los ensayos de EMC para abordar la solución de los problemas, aplicando las técnicas disponibles en forma eficiente. • Seleccionar correctamente los componentes de reducción y supresión, optimizando su instalación en el equipo ó sistema que se desea mejorar. Fases de Desarrollo de un equipo Av. General Paz 5445, Edificio 42 (B1650WABl) San Martín Buenos Aires, Argentina 4724-6300, Interno 6373 egatti@inti.gob.ar Septiembre de 2012
