Una prueba de 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 cubre algunas de las pruebas EMI más comunes realizadas en laboratorios de pruebas EMC de dispositivos electrónicos. No todas las pruebas son adecuadas para todos los dispositivos y es posible que se requieran pruebas adicionales según la aplicación del dispositivo.
Fig.1: Emisión conducida y radiada
Tipos de emisiones (EMI)
Ya hemos hablado de los tipos de emisiones en el artículo anterior. La imagen de arriba es una representación esquemática de estas emisiones.
Los dispositivos electrónicos pueden producir cualquier interferencia magnética en el medio ambiente. Todos los dispositivos emiten EMI, pero los estándares EMC del país regulan esta emisión. Las regulaciones pueden variar según los diferentes países. En EE.UU., los estándares EMC los define la FCC (Comisión Federal de Comunicaciones). En Canadá, el estándar EMC está regulado por Industry Canada.
Es necesaria una prueba EMI para lanzar un nuevo producto al mercado. Esta prueba garantiza que el dispositivo no emite ningún campo electromagnético dañino ni daña ningún otro dispositivo debido a su interferencia.
A continuación se detallan algunas de las pruebas más comunes realizadas por el laboratorio EMC en dispositivos.
- Emisión radiada
- Emisión conducida
- Parpadeo
- prueba armónica
Emisión radiada
Esta prueba implica medir la EMI en el aire, que es una emisión generada involuntariamente por el dispositivo bajo prueba. Debido a que esta emisión viaja a través del aire, se llama emisión radiada.
Fig. 2: Emisión de radiación
Esta es la prueba de EMC más común realizada por laboratorios de EMC en todo el mundo. Dependiendo del tipo de industria, existen ciertas limitaciones en las emisiones radiadas en el mercado. A continuación se muestran algunas de las diferentes instalaciones de prueba de emisiones radiadas utilizadas por los laboratorios de prueba.
➢ Tipo de sitios de prueba de emisiones radiadas
El objetivo principal del sitio de prueba de emisión de radiación es medir la radiación proveniente del producto y garantizar que la emisión radiada esté dentro del límite. Hay dos tipos de sitios de prueba que se utilizan para medir las emisiones radiadas. Ambas ubicaciones de prueba se explican a continuación.
- Sitio de prueba de área abierta (OATS)
Fig 3: Ubicación de la prueba en un área abierta
El sitio de prueba de área abierta es el sitio de prueba de emisiones radiadas más común, también conocido como OATS.
La distancia entre el Equipo Bajo Prueba (EUT) y la antena es de 3m, 10m o 30m. La distancia de medición es crucial porque es una prueba de campo lejano, lo que garantiza que la distancia de medición de la intensidad del campo en el campo lejano sea opuesta a la del campo cercano. En el campo cercano, la distancia entre la antena y el EUT es menor que la longitud de onda. En el campo lejano, la distancia entre el EUT y la antena es mayor que la longitud de onda.
Los laboratorios no utilizan pruebas de campo cercano porque la medición oscila entre campos magnéticos y eléctricos. El campo eléctrico no es lo suficientemente estable como para tomar medidas precisas en el campo cercano.
El campo electromagnético varía con la distancia, por lo que algunos estándares requieren una separación de distancia específica y otros estándares permiten el uso de dos o más longitudes para medir la emisión de radiación. Los límites se recalculan para cada distancia.
- Cámara Semi Anecoica (SAC)
Fig. 4: Cámara semi anecoica
La cámara semianecoica (SAC) es igual que un sitio de prueba de área abierta, pero está ubicada en una habitación blindada. La carcasa semianecoica está hecha de material blindado contra RF y la pared interior está hecha de material absorbente. Se utiliza una carcasa blindada contra RF para bloquear interferencias externas, ruido o señales de radio. Se utiliza un material absorbente para evitar el eco en las señales, de modo que las señales de RF no se reflejen demasiado en las paredes. Si no hay material absorbente de RF en la habitación, la antena recibirá una contribución de señal no cuantificable de los reflejos de las paredes y el techo, lo que hará que la medición sea tremendamente inexacta.
En comparación con un sitio de prueba en un área abierta, no es necesario ajustar constantemente el ruido de fondo.
Los laboratorios utilizan este método principalmente porque es una buena solución para medir EMI en entornos ruidosos.
Configuración de prueba de emisiones radiadas
Fig. 5: Configuración de medición de emisiones radiadas
Ningún producto produce una forma de onda electromagnética en un patrón esférico. La onda electromagnética tiende a ser bastante direccional. Por lo tanto, los laboratorios de pruebas colocan un producto o EUT sobre una mesa giratoria de madera para medir las emisiones en todas las direcciones del producto girando la mesa; Además, la altura de la antena varía entre uno y cuatro metros para todas las lecturas posibles.
El plano de tierra debe estar cubierto con una superficie reflectante electromagnética (aluminio, acero, malla de alambre, etc.) y también el plano de tierra debe ser plano, de modo que la antena pueda captar señales de RF directamente desde el EUT y también medir la reflexión de el suelo Para aumentar la precisión en la medición de EMI.
Límites de emisión radiada
Los límites de emisión radiada dependen de dos aspectos de las normas del país y de la aplicación específica del dispositivo. Si el dispositivo se fabrica para industrias específicas como la militar, la automoción o la médica, etc., los límites de emisiones serán mucho más estrictos y será más difícil pasar la prueba.
A continuación se proporciona una muestra de la emisión radiada, la línea azul es para la FCC y la línea verde es para Europa. Son muy similares, pero hay una sutil diferencia entre ellos. Es posible pasar la FCC, pero puede no cumplir con los límites de emisiones de la CE. Este gráfico es de OATS porque hay varias señales más grandes en las bandas de FM y celular.
Fig.6: Límites de emisión radiada
Algunos de los estándares tienen una frecuencia de medición fija, pero la FCC varía el rango de frecuencia de medición según la frecuencia del dispositivo.
Tabla 1.
Antenas de medición de emisión radiada
Se utilizan varios tipos de antenas para medir EMI en el laboratorio. Cada antena tiene un perfil de ganancia diferente en diferentes bandas de frecuencia. A continuación mostramos imágenes con diferentes rangos de frecuencia.
antena de cuadro
Frecuencia: – 10kHz a 30Mhz
Fig.7: Antena de bucle
Antena bicónica
Frecuencia: – 30 MHz a 300 MHz
Figura 8: Antena bicónica
Registrar antena periódica
Frecuencia: – 300 MHz a 1 Ghz
Fig.9: Antena de grabación periódica
Antena de bocina
Frecuencia: – 1Ghz a 25Ghz
Fig.10: Antena de bocina
Emisión conducida
La interferencia de la red eléctrica puede afectar a varios dispositivos conectados a la misma red eléctrica. El dispositivo genera energía electromagnética o ruido conducido a través de un cable de alimentación, interfiriendo con el suministro de energía. Esto se llama emisión conducida. Los laboratorios de pruebas miden estas emisiones en el rango de frecuencia de 150 Hz a 30 MHz para verificar que la emisión conducida esté dentro del límite.
Las pruebas de emisiones realizadas se realizan principalmente en el dispositivo conectado a la fuente de alimentación de CA. Algunos estándares tienen límites para dispositivos que funcionan con alimentación de CC.
Fig.11: Emisión conducida
Configuración de prueba de emisiones realizada
Fig.12: Configuración de emisión conducida
Como se muestra en el diagrama anterior, hay un dispositivo LISN (Red de estabilización de impedancia de línea).
El dispositivo LISN proporciona una impedancia estandarizada en los puntos de medición del EUT. Acopla el punto de medición del EUT al receptor. Además, evita que señales de interferencia no deseadas lleguen al otro dispositivo.
El receptor es un analizador de espectro que mide la señal de RF que pasa a través del dispositivo LISN. El dispositivo LISN y EUT se coloca en el plano puesto a tierra.
Límites de emisiones conducidas
La FCC establece límites de conducción para dispositivos de Clase A y Clase B. El límite de Clase B es para el entorno doméstico, por lo que es más estricto. El producto no debe interferir con otros dispositivos domésticos conectados.
Fig.13: Límites de emisiones impulsados por la FCC
Prueba de parpadeo y armónicos.
Los armónicos son la distorsión de la forma de onda eléctrica típica. Por lo general, se transmiten mediante conectores de alimentación conmutados u otros conectores de alimentación no lineales, como motores, transformadores y lámparas.
Si hay un arco en el punto de contacto de la carga que provoca un consumo de corriente no lineal, inducirá variaciones de voltaje que afectarán a las lámparas cercanas. Esto se llama fluctuación de voltaje.
Equipos de prueba de parpadeo y armónicos
El parpadeo y los armónicos se pueden medir con una solución de equipo de bajo costo.
TTI (Thurlby Thandar Instruments) puede analizar oscilaciones y armónicos asociados con una fuente de alimentación de CA de baja distorsión.
Fig.14: TTI para red y analizador de armónicos
El siguiente circuito mide la fluctuación de voltaje en el terminal de fuente de alimentación. Este es el diagrama de bloques más simple. Se utiliza una fuente de alimentación limpia con impedancia conocida para la alimentación. Cualquier fluctuación u oscilación en el terminal del EUT se puede medir en el terminal del EUT.
Fig.15: Diagrama de bloques de medición de centelleo
La siguiente imagen muestra el diagrama de bloques más simple para medir armónicos en el EUT. De manera similar al diagrama anterior, se utiliza una fuente de alimentación limpia como fuente ESE, pero hay una resistencia de detección en serie con el ESE para medir la corriente armónica.
Fig.16: Diagrama de bloques de medición de corriente armónica
