Técnicas de Diseño en Compatibilidad Electromagnética. Disertante: Ing. Edmundo Gatti Coordinador UTCEM-Electrónica e Informática

Transcripción

1 Técnicas de Diseño en Compatibilidad Electromagnética Disertante: Ing. Edmundo Gatti Coordinador UTCEM-Electrónica e Informática

2 Características de la fuente emisora t 1 > t 2 and t r1 > t r2 A B

3 Puntas de prueba de campo cercano

4 Modos de acoplamiento de las interferencias

5 Conversión modo diferencial a modo común

6 A altas frecuencias hay que descubrir el circuito invisible

7 Manejo de las corrientes deseadas e indeseadas

8 Caminos de la corriente en los eventos de Descarga Electrostática

9 Corrientes de modo común

10 Problemas de acoplamiento a través del disipador

11 Disposición de los planos de masa de referencia

12 Disposición del filtrado y su puesta a tierra

13 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.

14 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

15 Caminos de retorno de la señal y el ruido

16 Características de impedancia de los cables de puesta a tierra

17 Degradación de una referencia de masa de un solo punto

18 Método de puesta a masa multipunto

19 Técnicas de aislación y cortes de lazos de tierra

20 Puesta a masa múltiple

21 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.

22 Formación de lazos de emisión radiada

23 Uso del plano imagen

24 Caminos de retorno de la corriente

25 Degradación del uso del plano imagen para el retorno de RF

26 Fenómeno de diafonía

27 Fenómeno de diafonía entre trazas de un circuito impreso

28 Regla 3W para reducir diafonía

29 Comparación de distintos métodos de conexión de componentes

30 Ubicación del desacoplamiento Location of decoupling capacitances decoupling capacitance D C useless due to R and L in the current path possible solution with low R and L optimal position of D C Attn.: multi layer

31 Plaquetas con dieléctrico embebido

32 Plaquetas con dieléctrico embebido

33 Plaquetas con dieléctrico embebido

34 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.

35 Distribución de bloques funcionales

36 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.

37 Ferritas supresoras

38 Ferritas supresoras

39 Ferritas supresoras

40 Filtrado de interferencias

41 Control de interferencias en filtros de línea de alimentación

42 Técnicas de filtrado What to do and what not to do in filter mounting:

43 Técnicas de filtrado What to do and what not to at cable entries:

44 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.

45 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!

46 Matriz de selección de filtros LC

47 Matriz de selección de filtros LC

48 Diagrama Filtro EMI

49 Filtro EMI de línea

50 Filtrado a nivel de PCB

51 Pérdidas de inserción de capacitores

52 Circuitos equivalentes

53 Mejora del nivel de ruido

54 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.

55 Ubicación choques y supresores en PCB

56 IEC Inmunidad a la Ráfaga Eléctrica Rápida -Burst

57 IEC Inmunidad a Onda de Choque

58 Varistores - MOVs

59 Supresores de sobretensión

60 Sistemas de protección híbrida

61 Efecto de los blindajes electromagnéticos

62 Frecuencias de emisión intencional

63 Frecuencias de emisión no intencional a controlar

64 Uso de guías de onda

65 Uso de empaquetaduras conductoras

66 Método de la caja sucia

67 Continuidad en ventanas apantalladas

68 Técnicas de blindaje electromagnético complete integral shielding of every box and all cables (compartment shielding) F 1 F 1 PS PCB2 F 2 F 3 F 2 F 3 F 4 PCB1 PCB3 metal or metalized box plastic box F 1 - F 4 Filters shielded cables non shielded cables

69 Juntas conductoras para blindajes electromagnéticos

70 Integridad de Blindajes

71 IEC Descarga Electrostática

72 Blindaje a nivel de PCB

73 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.

74 Fases de Desarrollo de un equipo

75 Av. General Paz 5445, Edificio 42 (B1650WABl) San Martín Buenos Aires, Argentina , Interno 6373 Septiembre de 2012