O que são testes laboratoriais de imunidade EMS/EMC?

O teste EMC é conhecido como Compatibilidade Eletromagnética, uma certificação para dispositivos eletrônicos manterem sua limitação de ondas eletromagnéticas. Conforme discutido no artigo anterior, existem dois tipos de testes de EMC – emissão (EMI) e imunidade (EMS). Os testes EMI (Interferência Eletromagnética) medem as ondas magnéticas emitidas pelo dispositivo, e os testes EMS (Suscetibilidade Eletromagnética) são realizados para testar a imunidade ao tratamento de emissões do dispositivo.

Este artigo é sobre alguns dos testes EMS ou de imunidade mais comuns realizados em laboratórios de testes EMC em dispositivos eletrônicos. Os testes realizados juntamente com o teste EMI podem variar de acordo com a aplicação do equipamento em teste (EUT). O teste de imunidade mais comum é fornecido abaixo.

O teste de imunidade EMC é comumente realizado em fenômenos contínuos ou transitórios. EMS também é conhecido como imunidade EMC. O teste de imunidade EMC mede a capacidade do dispositivo de sobreviver na presença de interferência gerada por outros dispositivos.

Tipos de testes de imunidade EMC
Conforme mostrado no diagrama de blocos, existem dois tipos de testes de imunidade EMC: contínuos e transitórios. Ambos têm seus métodos de teste. Abaixo está o diagrama que mostra os testes de imunidade mais comuns.

Fig. 1 Diagrama de blocos do teste de imunidade EMC

Testes contínuos de imunidade
No teste de imunidade contínua, o dispositivo é colocado num ambiente onde diferentes tipos de ondas contínuas são aplicadas ao dispositivo durante vários minutos ou várias horas. Este teste simula o sinal de interferência de RF presente no mundo real. Alguns testes comuns de imunidade contínua são explicados abaixo.

Fig.2 Teste de imunidade contínua

Teste de imunidade transitória
Num teste de imunidade transitória, uma pequena explosão de energia é aplicada ao produto – o ESE ou equipamento em teste – por um curto período de tempo. Assim como a imunidade contínua, a imunidade transitória é aplicada às portas de sinal/dados, às portas do gabinete e às portas de alimentação de um produto.

Fig.3 Teste de imunidade transitória

Tipos de teste de imunidade contínua

  • Teste de imunidade realizado

Um gerador e amplificador de sinal de RF geram um campo eletromagnético. Este campo eletromagnético é injetado nos cabos que vão para o dispositivo, como cabo de sinal, cabo de dados ou cabo de alimentação, por um dispositivo de injeção. O dispositivo de injeção mais comum é CDN, sondas BCI, EM Clamp e equipamento de injeção de tensão direta. Como este teste é contínuo, muitos padrões o chamam de “Radiofrequência”. Conforme visto no diagrama, o sinal é transmitido ao ESE.

Fig.4 Teste de imunidade realizado

Fig.5 Dispositivos de injeção

  • Teste de imunidade irradiada

O teste de imunidade irradiada é realizado para avaliar a capacidade do dispositivo de funcionar normalmente na presença de radiação eletromagnética gerada por outras fontes através do ar. A radiação eletromagnética pode variar com diferentes dispositivos, como celulares, roteadores wi-fi, microondas, etc.

O dispositivo fechado e seu invólucro e os cabos são expostos à radiação eletromagnética gerada por meio de um amplificador de RF. Um gerador de sinal de RF é usado para gerar ondas eletromagnéticas, que são a entrada do amplificador de RF. A saída do amplificador de RF é gerada por um campo eletromagnético de frequência variável e transmitida através de uma antena. Conforme mostrado no diagrama, a antena transmite ondas eletromagnéticas para EUT.

Fig.6 Teste de imunidade irradiada

  • Teste de imunidade a campo magnético contínuo

Um campo magnético é gerado em um laço de fio (antena). O campo magnético no fio varia de acordo com a variação da tensão na rede elétrica CA. O dispositivo fica exposto no laço de fio onde um campo magnético é produzido. O ESE é exposto neste campo para avaliar o desempenho do produto por um tempo específico. Conforme mostrado abaixo, o ESE é colocado entre campos magnéticos, que oscilam de acordo com a alimentação da rede elétrica.

Fig.7 Teste de imunidade magnética

Tipos de testes de imunidade transitória

  • Descarga Eletrostática (ESD)

Quando dois objetos eletricamente carregados entram em contato, eles descarregam eletricidade, como quando o corpo humano entra em contato com um dispositivo elétrico. Esta descarga produz uma curta explosão de pulso, que pode danificar componentes elétricos como ICs, LCDs, memória, etc.

Fig.8 Simulador ESD

Um simulador ESD realiza esta descarga. O pulso ESD é aplicado ao invólucro do dispositivo ou parte do dispositivo onde os humanos podem tocar.

Existem dois tipos de pontas disponíveis: ponta de descarga de ar e ponta de descarga de contato. O simulador de descarga de ar descarrega através do ar com o arco, enquanto o simulador de descarga de contato descarrega através do contato com o dispositivo. Um nível de teste muito comum é 8kv para descarga de ar e 4kv para descarga de contato.

Fig. 9 Teste de imunidade ESD

  • Transitório Rápido Elétrico (EFT)

O transitório rápido é causado pela comutação de cargas indutivas como motor, interruptores e relés. Um gerador de burst é usado para simular a mesma situação da comutação com carga indutiva. A série de pulsos curtos com alta amplitude e frequência de repetição com tempo de subida curto é aplicada ao ESE. Este teste se aplica a portas CA e CC e cabos de sinal com mais de 3 m de comprimento.

Conforme mostrado na imagem, o gerador EFT gera o sinal, que alimenta o EUT com a ajuda de um grampo de acoplamento capacitivo.

Fig.10 Teste de imunidade EFT

  • Surto

Os surtos podem ser causados ​​por muitos fatores, como eventos de comutação de alta potência, acoplamento magnético/indutivo e até raios. Uma pequena oscilação de energia pode causar arcos, quebras de cabeamento, danos ao motor e muitos outros problemas. O teste de surto é aplicável principalmente em portas CA de EUT ou, às vezes, em portas CC. Algumas normas aplicam-se a portas de sinal, cabos de sinal com mais de 30 m de comprimento ou se o cabo passar fora de um edifício.

Fig.11 Teste de imunidade a surtos

  • Teste de queda de tensão

No mundo real, a fonte de alimentação CA principal pode flutuar ou pode ocorrer uma falha. Esta falha pode ocorrer devido a um corte de energia ou por mudanças repentinas e significativas de cargas. A queda de tensão é a queda de tensão da fonte principal ou da fonte de alimentação se for cortada repentinamente. Uma mudança contínua na tensão causa uma mudança contínua nas quedas de tensão.

O teste de queda de tensão garante que o dispositivo não perca funcionalidade nessas condições de queda de tensão. A imagem mostra que um autotransformador está conectado ao sistema de teste de imunidade, que controla quedas de tensão e comuta a alimentação.

Fig. 12 Teste de queda de tensão

  • Teste de imunidade a campo magnético transitório

Este teste é semelhante ao teste de imunidade a campo magnético contínuo. O ESE é colocado em um laço de fio, onde é gerado um campo magnético. No teste de imunidade a campo magnético contínuo, o dispositivo ESE é exposto a um campo magnético flutuante contínuo para a fonte de alimentação principal (a 50/60 Hz). Em um teste de imunidade a campo magnético transitório, o ESE é exposto ao campo magnético gerado pelo gerador transitório. A amplitude deste pulso é alta, mas o tempo de subida é curto.

Fig.13 Teste de campo magnético transitório

Critérios de aprovação/reprovação
Os laboratórios de testes EMC decidem os critérios de acordo com o desempenho do dispositivo. Esses critérios dependem dos padrões do país. Abaixo estão os dados retirados dos padrões europeus.

Critério A
Se o produto tivesse um desempenho perfeito em todos os testes, ele se enquadraria no Critério A.

Critério B
Se o dispositivo perdeu sua funcionalidade no teste e após o teste recuperar novamente sua funcionalidade normal, então o produto se enquadra no Critério B.

Critério C
Se o dispositivo perder a funcionalidade e precisar ser ligado novamente, ele se enquadrará no Critério C.

Critério D
Se o dispositivo perder totalmente a funcionalidade e não puder ser recuperado, o hardware ou software será danificado. Então o dispositivo se enquadra no Critério D.

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