La prueba EMC se conoce como Compatibilidad Electromagnética, una certificación para que los dispositivos electrónicos mantengan su limitación de ondas electromagnéticas. Como se analizó en el artículo anterior, existen dos tipos de pruebas de EMC: emisión (EMI) e inmunidad (EMS). Las pruebas EMI (interferencia electromagnética) miden las ondas magnéticas emitidas por el dispositivo y se realizan pruebas EMS (susceptibilidad electromagnética) para probar la inmunidad al manejo de emisiones del dispositivo.
Este artículo trata sobre algunas de las pruebas de inmunidad o EMS más comunes realizadas en laboratorios de pruebas de EMC en dispositivos electrónicos. Las pruebas realizadas junto con las pruebas de EMI pueden variar según la aplicación del equipo bajo prueba (EUT). La prueba de inmunidad más común se detalla a continuación.
La prueba de inmunidad EMC se realiza comúnmente en fenómenos continuos o transitorios. EMS también se conoce como inmunidad EMC. La prueba de inmunidad EMC mide la capacidad del dispositivo para sobrevivir en presencia de interferencias generadas por otros dispositivos.
Tipos de pruebas de inmunidad EMC
Como se muestra en el diagrama de bloques, existen dos tipos de pruebas de inmunidad EMC: continua y transitoria. Ambos tienen sus métodos de prueba. A continuación se muestra el diagrama que muestra las pruebas de inmunidad más comunes.
Fig. 1 Diagrama de bloques de prueba de inmunidad EMC
Pruebas de inmunidad continua
En las pruebas de inmunidad continua, el dispositivo se coloca en un entorno donde se aplican diferentes tipos de ondas continuas al dispositivo durante varios minutos o varias horas. Esta prueba simula la señal de interferencia de RF presente en el mundo real. A continuación se explican algunas pruebas de inmunidad comunes en curso.
Fig.2 Prueba de inmunidad continua
Prueba de inmunidad transitoria
En una prueba de inmunidad transitoria, se aplica una pequeña ráfaga de energía al producto (el EUT o el equipo bajo prueba) durante un corto período de tiempo. Al igual que la inmunidad continua, la inmunidad transitoria se aplica a los puertos de señal/datos, a los puertos del gabinete y a los puertos de alimentación de un producto.
Fig.3 Prueba de inmunidad transitoria
Tipos de prueba de inmunidad continua
- Prueba de inmunidad realizada
Un generador y un amplificador de señal de RF generan un campo electromagnético. Este campo electromagnético se inyecta en los cables que van al dispositivo, como el cable de señal, el cable de datos o el cable de alimentación, mediante un dispositivo de inyección. El dispositivo de inyección más común es CDN, sondas BCI, EM Clamp y equipos de inyección de voltaje directo. Debido a que esta prueba es continua, muchos estándares la llaman “Radiofrecuencia”. Como se ve en el diagrama, la señal se transmite al EUT.
Fig.4 Prueba de inmunidad realizada
Fig.5 Dispositivos de inyección
- Prueba de inmunidad irradiada
La prueba de inmunidad radiada se realiza para evaluar la capacidad del dispositivo para funcionar normalmente en presencia de radiación electromagnética generada por otras fuentes a través del aire. La radiación electromagnética puede variar según los diferentes dispositivos, como teléfonos móviles, enrutadores Wi-Fi, microondas, etc.
El dispositivo cerrado y su carcasa y cables están expuestos a la radiación electromagnética generada a través de un amplificador de RF. Se utiliza un generador de señales de RF para generar ondas electromagnéticas, que son la entrada al amplificador de RF. La salida del amplificador de RF es generada por un campo electromagnético de frecuencia variable y transmitida a través de una antena. Como se muestra en el diagrama, la antena transmite ondas electromagnéticas al EUT.
Fig.6 Prueba de inmunidad irradiada
- Prueba de inmunidad al campo magnético continuo
Se genera un campo magnético en un bucle de alambre (antena). El campo magnético en el cable varía según la variación de voltaje en la red eléctrica de CA. El dispositivo está expuesto en el bucle de alambre donde se produce un campo magnético. El ESE se expone en este campo para evaluar el desempeño del producto durante un tiempo específico. Como se muestra a continuación, el ESE se coloca entre campos magnéticos, que oscilan según la fuente de alimentación.
Fig.7 Prueba de inmunidad magnética
Tipos de pruebas de inmunidad transitoria
- Descarga electrostática (ESD)
Cuando dos objetos cargados eléctricamente entran en contacto, descargan electricidad, como cuando el cuerpo humano entra en contacto con un dispositivo eléctrico. Esta descarga produce una ráfaga de pulso corto, que puede dañar componentes eléctricos como circuitos integrados, pantallas LCD, memorias, etc.
Fig.8 Simulador ESD
Un simulador de ESD realiza esta descarga. El pulso ESD se aplica a la carcasa del dispositivo o a una parte del dispositivo que los humanos pueden tocar.
Hay dos tipos de puntas disponibles: punta de descarga de aire y punta de descarga de contacto. El simulador de descarga por aire descarga a través del aire con el arco, mientras que el simulador de descarga por contacto descarga a través del contacto con el dispositivo. Un nivel de prueba muy común es 8kv para descarga de aire y 4kv para descarga de contacto.
Fig. 9 Prueba de inmunidad ESD
- Transitorio eléctrico rápido (EFT)
El transitorio rápido es causado por la conmutación de cargas inductivas como motores, interruptores y relés. Se utiliza un generador de ráfagas para simular la misma situación que la conmutación con una carga inductiva. Al EUT se le aplica una serie de pulsos cortos con alta amplitud y frecuencia de repetición con un tiempo de subida corto. Esta prueba se aplica a puertos de CA y CC y cables de señal de más de 3 m de longitud.
Como se muestra en la imagen, el generador de EFT genera la señal, que se envía al EUT con la ayuda de una abrazadera de acoplamiento capacitiva.
Fig.10 Prueba de inmunidad EFT
- Brote
Las sobretensiones pueden ser causadas por muchos factores, como eventos de conmutación de alta potencia, acoplamiento magnético/inductivo e incluso rayos. Una pequeña subida de tensión puede provocar arcos eléctricos, roturas de cableado, daños al motor y muchos otros problemas. Las pruebas de sobretensión se aplican principalmente en los puertos de CA del EUT o, a veces, en los puertos de CC. Algunas normas se aplican a puertos de señal, cables de señal de más de 30 m o si el cable pasa fuera de un edificio.
Fig.11 Prueba de inmunidad contra sobretensiones
- Prueba de caída de voltaje
En el mundo real, la fuente de alimentación de CA principal puede fluctuar o puede ocurrir una falla. Esta falla puede ocurrir debido a un corte de energía o cambios repentinos y significativos de carga. La caída de voltaje es la caída de voltaje del suministro principal o del suministro de energía si se corta repentinamente. Un cambio continuo de voltaje provoca un cambio continuo en las caídas de voltaje.
La prueba de caída de voltaje garantiza que el dispositivo no pierda funcionalidad bajo estas condiciones de caída de voltaje. La imagen muestra que hay un autotransformador conectado al sistema de prueba de inmunidad, que controla las caídas de voltaje y conmuta la fuente de alimentación.
Fig. 12 Prueba de caída de voltaje
- Prueba de inmunidad a campos magnéticos transitorios
Esta prueba es similar a la prueba de inmunidad al campo magnético continuo. El ESE se coloca en un bucle de alambre, donde se genera un campo magnético. En la prueba de inmunidad al campo magnético continuo, el dispositivo EUT se expone a un campo magnético fluctuante continuo en la fuente de alimentación principal (a 50/60 Hz). En una prueba de inmunidad a campos magnéticos transitorios, el EUT se expone al campo magnético generado por el generador transitorio. La amplitud de este pulso es alta, pero el tiempo de subida es corto.
Fig.13 Prueba de campo magnético transitorio
Criterios de aprobación/rechazo
Los laboratorios de pruebas de EMC deciden los criterios en función del rendimiento del dispositivo. Estos criterios dependen de los estándares del país. A continuación se muestran datos tomados de las normas europeas.
Criterio A
Si el producto funcionara perfectamente en todas las pruebas, cumpliría el Criterio A.
Criterio B
Si el dispositivo perdió su funcionalidad durante la prueba y después de la prueba recupera su funcionalidad normal, entonces el producto cae dentro del Criterio B.
Criterio C
Si el dispositivo pierde funcionalidad y es necesario encenderlo nuevamente, cae dentro del Criterio C.
Criterio D
Si el dispositivo pierde completamente su funcionalidad y no se puede recuperar, el hardware o el software se dañarán. Entonces el dispositivo cumple con el Criterio D.
