Conocimientos básicos de EMI y filtros EMI.

¿Qué es la EMI?

1.Definición de EMI

2. Clasificación de EMI

3. Impacto de la EMI en los dispositivos electrónicos

Medición y estándares de EMI

Métodos de medición de EMI

• Pruebas de emisiones radiadas: Medición de interferencias electromagnéticas radiadas a través del aire cuando el dispositivo está en funcionamiento.
• Pruebas de emisiones realizadas: Medición de interferencias electromagnéticas transmitidas a través de líneas eléctricas u otros cables de conexión cuando el dispositivo está en funcionamiento.
• Pruebas de inmunidad radiada: Evaluación de la inmunidad del dispositivo a interferencias electromagnéticas externas.
• Pruebas de inmunidad realizadas: Evaluación de la inmunidad del dispositivo a las señales de interferencia conducidas a través de las líneas eléctricas.
• Pruebas de armónicos y parpadeo: Para dispositivos electrónicos de potencia, medición de los componentes armónicos en la corriente de entrada y las fluctuaciones de voltaje (parpadeo) para evaluar su impacto en la calidad de la energía.
• Descarga electrostática (ESD)Pruebas: Simulación de descarga electrostática entre el cuerpo humano o dispositivos, para probar la tolerancia del dispositivo y la capacidad de recuperación de una descarga electrostática.

Equipo de prueba

• Analizador de espectro
• Receptor de escaneo
• Antenas
• Generador de señal
• Osciloscopio

Pasos de prueba

• Determinar los estándares de prueba: Los diferentes países y regiones tienen diferentes estándares de prueba de EMI, como FCC en EE. UU., CE en Europa y CISPR a nivel internacional. Es fundamental identificar las normas pertinentes antes de iniciar la prueba.
• Preparar el equipo de prueba: Según los estándares de prueba, prepare el equipo de prueba necesario.
• Configurar el entorno de prueba: Configure el entorno de prueba en una cámara anecoica o sala blindada según el tipo de prueba (radiada o conducida).
• Conecte el dispositivo bajo prueba: Conecte el dispositivo bajo prueba (DUT) al equipo de prueba según sea necesario.
• Ejecutar la prueba: Encienda todos los dispositivos y realice la prueba.
• Analizar datos: Compare los datos de la prueba con los límites estándar para determinar si el dispositivo pasa la prueba EMI. En caso contrario, identifique las fuentes de interferencia y tome acciones correctivas.
• Generar informe de prueba: Genere un informe de prueba detallado, que incluya condiciones de prueba, pasos, resultados y conclusiones.

Estándares y regulaciones EMI

Normas y regulaciones internacionales de EMI

Estándares y regulaciones regionales de EMI

Importancia de cumplir con las normas y regulaciones EMI

Técnicas de supresión de EMI

1. Supresión de EMI en la etapa de diseño

• Uso de filtros EMI: agregar filtros EMI a líneas eléctricas, líneas de señal o cables, como filtros de líneas eléctricas y filtros de radiofrecuencia (RF), puede reducir significativamente el ruido de alta frecuencia y la radiación electromagnética.
• Aplicación de núcleos de ferrita: el uso de núcleos de ferrita alrededor de cables o bobinas absorbe eficazmente el ruido electromagnético de alta frecuencia, reduciendo las interferencias tanto conducidas como radiadas.
• Diseño de blindaje: El blindaje de circuitos y dispositivos sensibles puede bloquear la radiación electromagnética externa. El blindaje se puede lograr utilizando gabinetes, cubiertas y materiales blindados. Hay tres tipos de blindaje: blindaje electrostático, blindaje electromagnético y blindaje magnético.
• Diseño de conexión a tierra: Garantizar una conexión a tierra adecuada dentro del sistema conectando todas las carcasas metálicas, blindajes y cables de tierra ayuda a reducir el impacto de la interferencia electromagnética (EMI). El diseño de conexión a tierra incluye tanto la conexión a tierra de PCB como la conexión a tierra del sistema.

Problemas y soluciones comunes de diseño de EMI

Problema	Causa	Solución
El plano de tierra de la PCB no es continuo	Diferentes áreas del plano de tierra no están conectadas, lo que produce interferencias en la corriente de retorno.	Garantizar la integridad del plano de tierra y aumentar los puntos de puesta a tierra del área transversal.
Las señales de alta velocidad interfieren con circuitos sensibles	Las líneas de señal de alta frecuencia están cerca de circuitos analógicos o de baja frecuencia.	Aislar señales de alta velocidad de señales sensibles
Interferencia del circuito de tierra	Conexión a tierra multipunto inadecuada, formando un bucle de tierra	Utilice conexión a tierra de un solo punto o mejore la integridad del sistema de conexión a tierra.
La señal del reloj genera una fuerte radiación.	La línea del reloj es demasiado larga y no está protegida.	Acorte la longitud de la línea del reloj y agregue blindaje.
Interferencia de la fuente de alimentación	La línea de alimentación no se filtra y el ruido de la fuente de alimentación se conduce al circuito.	Agregue condensadores de desacoplamiento, filtros EMI o perlas de ferrita

2. Tipo de filtros EMI

• Filtros de paso bajo: estos filtros permiten el paso de señales de baja frecuencia mientras atenúan o bloquean las señales de alta frecuencia.
• Filtros de paso alto: estos filtros permiten el paso de señales de alta frecuencia mientras atenúan o bloquean las señales de baja frecuencia.
• Filtros de paso de banda: estos filtros permiten el paso de señales dentro de un rango de frecuencia específico mientras suprimen las señales tanto por debajo como por encima de ese rango de frecuencia.
• Filtros de parada de banda: estos filtros suprimen las señales dentro de una determinada banda de frecuencia y al mismo tiempo permiten el paso de señales fuera de esa banda.

Los filtros desempeñan un papel crucial en la supresión de EMI y su tipo y función deben elegirse en función de la aplicación específica. Al optimizar el diseño del filtro, se pueden suprimir eficazmente las interferencias conducidas y radiadas, lo que garantiza que los dispositivos cumplan con los requisitos de EMC y funcionen de manera confiable en entornos complejos.

3. Otros métodos de supresión de EMI

Usando perlas de ferrita:Las perlas de ferrita se utilizan comúnmente para suprimir el ruido de alta frecuencia en líneas eléctricas, cables de señal y otros conductores. Actúan como filtros inductivos que absorben EMI, reduciendo la interferencia tanto conducida como radiada.

Uso de gabinetes blindados:Los recintos blindados, como cubiertas o cajas metálicas, se utilizan para encerrar componentes electrónicos sensibles, evitando que la radiación electromagnética externa interfiera con el dispositivo. Estos gabinetes impiden que EMI entre o salga del dispositivo, mejorando su rendimiento EMC.

¿Qué es un filtro EMI?

1. Principios básicos de los filtros EMI

Un filtro EMI es un componente o circuito electrónico diseñado para suprimir la interferencia electromagnética (EMI). Su principio fundamental radica en la selectividad de frecuencia, lo que permite el paso de señales útiles mientras bloquea o atenúa las señales de interferencia no deseadas, mejorando así la compatibilidad electromagnética (EMC) del equipo.

Cómo funcionan los filtros EMI

Condensadores:Los condensadores aprovechan su capacidad para transmitir señales de alta frecuencia mientras bloquean las señales de baja frecuencia.
Dirigen corrientes parásitas de alta frecuencia desde las líneas vivas y neutras a tierra (modo común) o desde la línea viva a la línea neutra (modo diferencial).
Inductores:Los inductores utilizan sus características de impedancia para reflejar las corrientes de interferencia de alta frecuencia hacia la fuente de interferencia.
Ferrita para supresión de interferencias:Los materiales de ferrita pueden absorber señales de interferencia dentro de rangos de frecuencia específicos y convertirlas en calor.
Al seleccionar anillos o perlas de ferrita adecuados para frecuencias de interferencia específicas e instalarlos directamente en los cables que requieren filtrado, se pueden suprimir eficazmente las interferencias electromagnéticas.

Parámetros clave de los filtros EMI

• Pérdida de inserción
• Frecuencia de corte
• Rango de banda de paso
• Coincidencia de impedancia
• Corriente y voltaje nominales
• Relación de rechazo de modo común
• Rango de temperatura

3. Cómo probar un filtro EMI

3.1. Inspección visual del filtro

• Verificación de apariencia: Asegúrese de que el filtro no tenga daños ni grietas visibles.
• Verificación de conexión: Verifique que todas las conexiones estén seguras y que no estén flojas.
• Verificación de marcado: Confirme que los terminales de entrada y salida estén claramente etiquetados.

3.2. Pruebas de rendimiento

Aplicaciones de los filtros EMI

• Sistemas de control robótico
• Líneas de producción automatizadas
• Sensores industriales y sistemas de control
• Controladores PLC
• Sistemas de accionamiento de motores

• Dispositivos de imágenes médicas (p. ej., escáneres CT, máquinas de MRI)
• Sistemas de monitoreo de vida
• Equipo Quirúrgico
• Monitores de frecuencia cardíaca

• Estaciones base de comunicación inalámbrica
• Centros de datos y dispositivos de red
• Estaciones base 5G
• Enrutadores y conmutadores

• Refrigeradores
• Acondicionadores de aire
• Ventiladores eléctricos
• Hornos Microondas
• Lavadoras
• Televisores

• Unidades de control del motor (ECU)
• Sistemas de conducción autónomos
• Sistemas de navegación y entretenimiento para automóviles

• Sistemas de control de vuelo
• Equipos de comunicación y navegación.
• Sistemas de radar

• Transformadores de potencia
• Sistemas de transmisión de energía
• Equipos de energía renovable (p. ej., inversores solares, turbinas eólicas)

• Sistemas de radar y comunicación
• Sistemas de control de armas
• Dispositivos de guerra electrónica
• Sistemas de guía de misiles
• Comunicaciones por radio

• Televisores
• Sistemas de audio
• Computadoras y periféricos (por ejemplo, impresoras, monitores)
• Dispositivos domésticos inteligentes (p. ej., bombillas y enchufes inteligentes)

Factores clave en la selección e instalación de filtros EMI

1. Cómo seleccionar filtros EMI

• Tensión nominal
• Corriente nominal
• Temperatura de funcionamiento
• corriente de fuga
• Rango de frecuencia
• Resistencia a la corrosión
• Método de conexión
• Requisitos de tamaño

• Tipo de equipo
• Estándares de la industria
• Tipo de filtro EMI
• Sistema de suministro de energía

2. Cómo instalar filtros EMI

1. Confirme la corriente y el voltaje, el tipo de interfaz y el tipo de interferencia del filtro.
2. Elija una ubicación de instalación adecuada: elija una ubicación cercana a la fuente de interferencias y alejada de líneas de señal sensibles y otros componentes electrónicos.
3. El terminal de tierra del filtro EMI debe conectarse a un buen punto de tierra del equipo.

1. Instale el cuerpo del filtro: utilice tornillos para fijar el filtro a la carcasa del equipo o a la placa base para garantizar firmeza y confiabilidad.
2. Conexión de la línea de alimentación: Conecte el cable vivo (L) y el cable neutro (N) de la fuente de alimentación al terminal de entrada del filtro. Conecte el cable vivo (L) y el cable neutro (N) en la salida del filtro al circuito interno del dispositivo. Conecte el terminal de tierra del filtro al punto de tierra del dispositivo y asegúrese de que el cable de tierra sea corto y de baja impedancia.
3. Verifique el cableado del cable: Los cables de entrada y salida deben disponerse por separado, y la longitud del cable de conexión desde el filtro hasta la carga del dispositivo debe acortarse tanto como sea posible para reducir la influencia de parásitos Medidas de protección del filtro: Si la carcasa del filtro no entra en contacto directo con la carcasa, utilice un cable blindado para conectar a tierra su carcasa para mejorar el efecto de blindaje.