Introduccion a EMC IE 0809

5/9/2018 Introduccion a EMC IE 0809 - slidepdf.com

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1.1

CompatibilidadCompatibilidadElectromagnéticaElectromagnética

2008-2009 1Instrumentación Electrónica

CompatibilidadCompatibilidad electromagnéticaelectromagnética

•“ Interferencias Electromagnéticas en Sistemas Electrónicos” BALCELLS F. ,1992, Marcombo.• SEBASTIAN, JOSÉ LUIS. Fundamentos de compatibilidad electromagnética.Ed. Addison-Wesley. 1999.

“• Instrumentaci n E ectr nica . M.A. P rez, J.C. A varez, J.C. Campo, F. J.Ferrero, G.J. Grillo. Thomson•"Interferencias electromagnéticas en sistemas electrónicos"Ramón Pallás.Marcombo

•"Engineering Electromagnetic Compatibility : Principles, Measurements,Technologies, and Computer Models". Kodali, W. P.Wiley-IEEE Press Fundamentos de Compatibilidad Electromagnética.,J.L.SEBASTIAN. , 1999., Addison-Wesley.,I


., ., ,1992, Marcombo.• http://ewh.ieee.org/soc/emcs/

La documentación de esta presentación está extraída del curso de doctorado impartido por José Luis Aparicio Marzo, Profesor Titular de la División de Ingeniería Electrónica de la Escuela Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid



1.2

Esquema básico en EMCEsquema básico en EMC

Fuentede

RUIDO

MEDIO DEACOPLAMIENTO

RECEPTOR

MINIMIZAR MINIMIZAR INSENSIBILIZAR

Elección adecuada decomponentes

Elección y disposiciónde las topologías de los

Correcto CABLEADO Correcta

DISTRIBUCIÓN DEALIMENTACIONES

FILTRADO APANTALLAMIENTO


circuitos Protección de contactos

Ruptura de L AZOS DEMASA

TÉCNICAS BÁSICAS PARA“PREVENIR” EMI

Introducción a EMCIntroducción a EMC




1.3

Conceptos básicosConceptos básicos

DEFINICIÓN: (según la normativa internacional recogida en elInforme Técnico de la Comisión Electrotécnica Internacional61000-1-1) : "la capacidad de cualquier aparato, equipo o sistemapara funcionar de forma satisfactoria en su entornoelectromagnético sin provocar perturbaciones electromagnéticassobre cualquier cosa de ese entorno".

La compatibilidad electromagnética debe ocuparse de dosproblemas diferentes, que dan lugar a dos ramas de la misma:

• Inmunidad o Susceptibilidad Electromagnética: Ese aparato,

e ui o o sistema debe ser ca az de o erar adecuadamente en


ese entorno sin ser interferido por otros• EMI: No debe ser fuente de interferencias que afecten a otrosequipos de ese entorno (emisiones electromagnéticas).


EMI Electromagnetic Interference

EMC

ectromagnet c uscept ty

Electromagnetic Compatibility

Conceptualmente


EMC = EMI + EMS



1.4


EMI EMS

AcoplamientoFuente de

InterferenciaRepector(Víctima )


Equipos eléctricosFuentes naturales

CablesAire

Equipos eléctricos


EMI Electromagnetic InteferenceEMI Electromagnetic Inteference

Las interferencias provocadas por un equipo, (radiadas o conducidas),Las interferencias provocadas por un equipo, (radiadas o conducidas),pueden causar el mal funcionamiento de otrospueden causar el mal funcionamiento de otros

Las interferencias provocadas por un equipo, (radiadas o conducidas),Las interferencias provocadas por un equipo, (radiadas o conducidas),pueden causar el mal funcionamiento de otrospueden causar el mal funcionamiento de otros


EMI debe ser minimizado

Las Normativas marcan los máximos niveles de interferenciapermitidos



1.5


EMS Electromagnetic SusceptibilityEMS Electromagnetic Susceptibility

Un equipo debe ser capaz de trabajar correctamente,Un equipo debe ser capaz de trabajar correctamente,ante perturbaciones provocadas por otrosante perturbaciones provocadas por otros

Un equipo debe ser capaz de trabajar correctamente,Un equipo debe ser capaz de trabajar correctamente,ante perturbaciones provocadas por otrosante perturbaciones provocadas por otros


EMS debe ser minimizada. (Maximizada la INMUNIDAD)

Las Normativas marcan los niveles mínimos de interferencias bajolas cuales los equipos deben trabajar correctamente, incluso si sonprovocadas por ellos mismos


EMC : Electromagnetic CompatibilityEMC : Electromagnetic Compatibility

Un equipo debe ser capaz de trabajar bajo interferencias (EMS),Un equipo debe ser capaz de trabajar bajo interferencias (EMS),al mismo tiempo que no debe producirlas (EMI)al mismo tiempo que no debe producirlas (EMI)

Un equipo debe ser capaz de trabajar bajo interferencias (EMS),Un equipo debe ser capaz de trabajar bajo interferencias (EMS),al mismo tiempo que no debe producirlas (EMI)al mismo tiempo que no debe producirlas (EMI)


Los aspectos de Compatibilidad Electromagnética (EMC) debentenerse en cuenta en el diseño de los equipos



1.6


EMC debe considerarse desde losEMC debe considerarse desde los primeros pasos de un diseño primeros pasos de un diseño

DiseñoDiseñoEléctricoEléctricoDiseñoDiseño

EléctricoEléctricoSimulaciónSimulaciónSimulaciónSimulación

Rediseño

Diseño delDiseño delLayLay--outout

Diseño delDiseño delLayLay--outout

Modelado conModelado conModelado conModelado con

Rediseñocon EMI

MedidasMedidasMedidasMedidas


componentescomponentescomponentescomponentes

IdentificarIdentificarfuentes de EMIfuentes de EMI

IdentificarIdentificarfuentes de EMIfuentes de EMI

DiseñoDiseñoFiltros EMIFiltros EMI

DiseñoDiseñoFiltros EMIFiltros EMI

PrototipoPrototipoPrototipoPrototipo

& Validación& Validación& Validación& Validación


Fuentede

RUIDO

MEDIO DEACOPLAMIENTO

RECEPTOR

MINIMIZAR MINIMIZAR INSENSIBILIZAR


Elección y disposiciónde las topologías de los










1.7

Ruido intrínseco (resistencias y semiconductores)Ruido extrínsecoPerturbaciones naturales (EDS, descargas


Fuentes de ruido

atmosféricas)

Interferencia

Concepto básico

Efecto no deseado del ruido. Cuando elruido provoca un mal funcionamientode un equipo, el ruido es interferencia

El ruido NO PUEDE ELIMINARSE,sólo puede REDUCIRSE


Minimizar las FUENTES DE RUIDO

Minimizar los MEDIOS DE ACOPLAMIENTO

Maximizar la INMUNIDAD DE EQUIPOS

Técnicas básicas de diseño en EMC


Las soluciones para EMI no son únicasLas soluciones para EMI no son únicase incluso pueden ser CONTRADICTORIASe incluso pueden ser CONTRADICTORIAS

Las soluciones para EMI no son únicasLas soluciones para EMI no son únicase incluso pueden ser CONTRADICTORIASe incluso pueden ser CONTRADICTORIAS

EMI no se caracteriza en el dominio del TIEMPO,EMI no se caracteriza en el dominio del TIEMPO,sino en el de la FRECUENCIAsino en el de la FRECUENCIA

EMI no se caracteriza en el dominio del TIEMPO,EMI no se caracteriza en el dominio del TIEMPO,sino en el de la FRECUENCIAsino en el de la FRECUENCIA

Clasificación de EMI en función de la frecuencia:• Perturbaciones de Baja Frecuencia < 10 kH: Básicamente ruido conducido

• Perturbaciones en la Banda 10 kHz < f < 150 kH:Ruido conducido y radiado

• < <


• Perturbaciones en la Banda 30 MHz < f < 300 MHz:Ruido radiado

• Perturbaciones en la Banda 300 MHz < f < 18 GHz:Ruido radiado



1.8


Ensayos

Ensayos yEnsayos ynormativa en EMCnormativa en EMC

Ensayos yEnsayos ynormativa en EMCnormativa en EMC

on c ones e ensayo

Instrumentación de ensayo


Resultados de ensayo

Margen de FrecuenciasMargen de Frecuencias

Niveles de Perturbación (dB)Niveles de Perturbación (dB)

Aproximaciones utilizadas en EMC Aproximaciones utilizadas en EMC

Todos los campos eléctricos están confinados en el interior decondensadores. O sea, un CAMPO ELÉCTRICO provocaACOPLAMIENTO CAPACITIVO

1 2

GRAN~

1 2

C12


CIRCUITO FÍSICO CIRCUITO ELÉCTRICO



1.9


Todos los campos magnéticos están confinados en el interior debobinas. o sea, un CAMPO MAGNÉTICO provocaACOPLAMIENTO INDUCTIVO

1 2

Conductor conALTA CORRIENTE M12

1 2


CIRCUITO FÍSICOCIRCUITO FÍSICO CIRCUITO ELÉCTRICOCIRCUITO ELÉCTRICO


Las dimensiones de los circuitos son pequeñas comparadascon la longitud de onda de la señal de ruido considerada. Osea, los circuitos y conductores NO SE COMPORTAN COMOLÍNEAS DE TRANSMISIÓN

x

λλ Longitud de ondaLongitud de onda

cc Velocidad luz Velocidad luz

f f 1/T = frecuencia1/T = frecuencia


λ = c·T

Señal 300MHz ⇒ λ = 1m

Señal 1MHz ⇒ λ = 300m



1.10

Fuente de ruidoFuente de ruido



FuenteFuentedede

RUIDORUIDO

MEDIO DEMEDIO DEACOPLAMIENTOACOPLAMIENTO

RECEPTORRECEPTOR

MINIMIZARMINIMIZAR MINIMIZARMINIMIZAR INSENSIBILIZARINSENSIBILIZAR


Elección y disposiciónde las to olo ías de los










1.11

ComponentesComponentes

• Los componentes eléctricos reales cambian sus característicascon la frecuencia. Hay que elegirlos apropiadamente.

• Los componentes reales son: RESISTENCIAS CONDENSADORES BOBINAS CONDUCTORES, etc

Presentan en la práctica comportamientos no ideales quepueden provocar mal funcionamiento del circuito donde estántrabajando e incluso PUEDEN COMPORTARSE COMO


Componentes idealesComponentes idealesResistenciaResistencia R

V2

ENERGÍA Y POTENCIA VARIABLES ELÉCTRICAS

Los valores pueden cambiar

instantáneamente

·R

· == ·

Transforma energía eléctrica en

calor

⏐Z⏐Respuesta en frecuencia


log f

0º

R R Régimen senoidal permanente

Pequeña señal. Comportamiento lineal



1.12

Componentes idealesComponentes idealesBobina (Inductancia)Bobina (Inductancia)

2Li1

E =


diLV =

L

La intensidad no puede cambiar instantáneamente

Un cambio brusco de i requiere unav muy altaAlmacena energía eléctrica en forma de flujo magnético

La energía no puede cambiar instantáneamente

Respuesta en frecuencia

⏐Z⏐ ||j jωωL|L| Régimen senoidal permanente (sin conds iniciales)



log f

90º

Pendiente: 20 dB/dec

Componentes idealesComponentes idealesCondensador (Capacidad)Condensador (Capacidad)

2

2

1CV E =


dtdV

Ci =

C

La tensión no puede cambiar instantáneamente

Un cambio brusco de v requiere una i muy alta

Almacena energía eléctrica en forma de campoeléctrico

La energía no puede cambiar instantáneamente

Respuesta en frecuencia

Régimen senoidal permanente (sin conds iniciales)


⏐Z⏐ Pendiente: -20 dB/dec


log f

-90º



1.13

Resistencias realesResistencias reales

Circuito equivalente más usualCircuito equivalente más usual

C

L R


es s vo apac vo n uc vo

Resistencias de carbón o metálicas

Resistencias realesResistencias reales

Circuito equivalente de resistencias bobinadasCircuito equivalente de resistencias bobinadas(potencia)(potencia)

L R


Capaci ivo



1.14

Consideraciones prácticasConsideraciones prácticas

RESISTENCIAS DE BAJA POTENCIA (1/8W÷1/2W)

No presentan serios problemas pues su frecuencia deresonancia es muy alta normalmente (>100MHz)

Si hemos de elegir un buen tipo, éstos son los de PELÍCULAMETÁLICA FINA

RESISTENCIA DE POTENCIA

Pueden presentar serios problemas, pues su frecuencia deresonancia es baja (100Hz ÷1kHz).


Los mejores tipos son las CEMENTADAS ¡¡HUIR!! en lo posible de las BOBINADAS

Condensadores realesCondensadores reales


L R C

Ca acitivo Inductivo




1.15

Condensadores reales. Tipos y utilizaciónCondensadores reales. Tipos y utilización

BAJA FBAJA F MEDIA FMEDIA F ALTA F ALTA F

TÁNTALOTÁNTALO

BAJA FBAJA F

Tántalo

Electrolítico AL

• Mucha R

• Gran relación capacidad/volumen

POLIESTIRENOPOLIESTIRENO

MYLARMYLAR

MICAMICA--CERÁMICOCERÁMICO

KK--CERAMICCERAMIC

PAPERPAPER

ELECTROL TICOELECTROL TICO • En general mejor que los de T ntalo

• Cuidado con la INDUCTANCIA

MEDIA FMEDIA FPaper &

Mylar

K-Ceramic

• Fabricados hasta algúnμF

• Buenas prestaciones

• Gran relación capacidad/volumen


kHz MHz0.01 0.1 1 10 100 1 10 100 103 104

ALTA ALTA FFMica y

Cerámicos

Poliestireno

• Poca R y L

• Estables con el tiempo y la tensión

• Bajísima R y L

• Los mejores para alta frecuencia

Bobinas realesBobinas reales

C


L R

Orden de magnitud para fr CapacitivoInductivo


Bobinas con núcleo de aire ≈ GH z

Bobinas con núcleo de ferrita ≈ 10MHz

Bobinas con núcleo de hierro ≈ 100kHz



1.16

Bobinas reales. Bobinas y EMCBobinas reales. Bobinas y EMCLas bobinas con NÚCLEO DE AIRE o con NÚCLEOMAGNÉTICO ABIERTO causan MÁS INTERFERENCIAS puessus flujos se exitenden a mayor distancia que las de núcleomagnético cerrado.

Las bobinas con NÚCLEO MAGNÉTICO CERRADO son lasMÁS SUSCEPTIBLES de captar ruido externo. Le siguen las denúcleo magnético cerrado y las de núcleo de aire

GENERADORGENERADORGENERADORGENERADOR VÍCTIMAVÍCTIMA

+


Núcleo Mag. Abierto

Núcleo Mag. Cerrado

Núcleo Mag. Abierto

.

Núcleo aire

-

Conductores realesConductores realesLos conductores reales presentan, en general, una impedanciacompleja de carácter INDUCTIVO

L: Efecto del campo magnético creado por elconductor en otros conductores y circuitosL jRZ ω+=

h

dD

dm H d

h L /

4ln

2⎟ ⎠ ⎞

⎜⎝ ⎛ =

π

μ

h >1,5dm H

d

D L / ln ⎟

⎠ ⎞

⎜⎝ ⎛ =

π

μ


D

I m H d

D L /

2ln ⎟

⎠ ⎞

⎜⎝ ⎛ =

π

μ En todas las expresiones puedetomarse aproximadamente

μ ≈ μo = 4π · 10-7 Hm-1



1.17


• Los componentes eléctricos reales cambian sus característicascon la frecuencia.

• Hay que elegir apropiadamente los componetesCondensadores Electrolíticos

Nunca se usan para desacoplar ya que su resistencia serie,que AUMENTA con LA FRECUENCIA, es alta e influye enel rizado

Utilización a BAJAS FRECUENCIASCondensadores de mica, cerámicos o poliester

Muy baja inductancia y resistencia serie Utilización como condensadores de desacoplo para circuitos


impresos y en snubber para evitar resonanciasLos elementos magnéticos emplean generalmente nucleos

magnéticos (más inductancia y confinan mejor las líneas decampo)


Patas de los componentes Acortarlas para evitar efectos de resonancia con otros

condensadores parásitos Utilizar técnicas de monta e su erficial Com onentes de

menor tamaño: el área total de los bucles se reducen , sereduce el acoplamiento parásito)

TRANSFORMADOR

Un trafo bien diseñado reduce drásticament los problemasde EMI A alta frecuencia pierde aislamiento galvánico debido a las

capacidades parásitas


frecuencia

La inductancia de dispersión asi como la inductanciaequivalente del lay-out provoca sobreoscilaciones en loselementos conmutadores del circuito



1.18


TRANSFORMADOR

Material adecuado: evitar saturaciones y por lo tanto picosde corriente

sobretensión)

Si se requiere entrehierro:

• El flujo disperso es inevitable

• Utilizar un anillo de material altamente permeable(hierro), rodeando las caras del trafo para confinar elcampo magnético


Ruido intrínsecoRuido intrínseco

• Concepto

• Caracterización del ruido intrínseco

• Cálculo de los generadores de ruido

• pos un amenta es e ru o ntr nseco

• Ruido en resistencias

• Ruido en transistores bipolares

• Ruido en transistores FET• Comparación entre bipolares y FET

• Amplificadores operacionales


• Reglas de diseño para minimizar ruido intrínseco



1.19

ConceptoConcepto

Señal aleatoria de causas diversas producida en RESISTENCIAS ySEMICONDUCTORES


ea ora enAleatoria en FRECUENCIA

Caracterización del ruido intrínsecoCaracterización del ruido intrínseco

Generador RUIDO(UUT)

Amplificador selectivoΔB=1Hz

Fácil medir POTENCIA

es s enc a ecarga normalizada

Se puede medir fácilmente la POTENCIA DE RUIDO PORUNIDAD DE ANCHO DE BANDA a cualquier frecuencia

POTENCIA RUIDO/Hz = k · V2 / H z = k ’ I 2 / Hz

W

Normalmente se trabaja con la


f 1 f 2 f 3 f 4 f 5 f 6 f 7

f

Hz

V TENSIÓN v ≡

Hz

A ORRIENTEC I ≡



1.20

Tipos fundamentales de ruido intrínsecoTipos fundamentales de ruido intrínseco

RUIDO BLANCO ≡ THERMAL NOISE ≡ JOHNSON NOISE Producido fundamentalmente en RESISTENCIAS por

agitación TÉRMICA de los portadores de carga. Tienedensidad espectral plana.

η

f

RUIDO DE FLUCTUACIÓN ≡ SHOT NOISE Producido por movimientos aleatorios de los portadores de

carga en SEMICONDUCTORES ATRAVESADOS PORUNA CORRIENTE CONTINUA. Se presenta comoFUENTE DE CORRIENTE (Idc) con densidad espectralplana

RUIDO ROSA ≡1/F NOISE ≡≡ CONTACT NOISE Producido por variación de resistencia sobre todo en las

η

f

dcqI 2

η f

k


- - .Tiene densidad espectral de la forma k/√f

PORCORN NOISE ≡ BURST NOISE Producido por defectos en los procesos de fabricación

debidos a impurezas metálicas en semiconductores. Tienedensidad espectral de la forma k / f n

f

η

f

nfk

Ruido en resistenciasRuido en resistencias

~R unη

f f 1 f 2

B = f B = f 11 -- f f 22

HzV/ 4kTR=η

RMSV 4kTRBun =


RMSn VRB13,0u π

K °⋅= J/ 101.38k -23

(Constante de Boltzman)



1.21

Ruido en resistencias

Valores típicos Valores típicos

Ancho banda B Ancho banda B

100Ω

1kΩ

10kΩ

Ω

R R

0,04μV

0,127μV

0,422μV

μ

1kHz1kHz

0,127μV

0,422μV

1,272μV

μ

10kHz10kHz

0,422μV

1,272μV

4,022μV

μ

100kHz100kHz


Ω

1MΩ, μ

4,022μV, μ

12,717μV, μ

40,216μV

Ruido en transistores bipolaresRuido en transistores bipolares

uIc HzV/

qI2

kTc

v =

~s

~ us

inHzA/

hqI2

kTFE

ci =

Fuentede señal


rR

h

qkT

I'bbs

FEcopt

+=

Polarización óptima: C 101.6q-19⋅=

(Resistencia física de base)

(Carga del electrón)

Ω÷≈ 300100rbb'



1.22

Ruido en transistores FETRuido en transistores FET

u~

s

~ us

HzV/ 4

m

vg

kT δ η =Fuente

de señal


mm

3/2 ≈δ

Comparación entre transistores bipolares y FETComparación entre transistores bipolares y FET

FETFET

Bipolar Bipolar

M

M FE

RUIDO


600Ω 6kΩ

R s



1.23

Amplificadores operacionales Amplificadores operacionales

~un

in

_

+

fk

η

_

+

R 1

R 2ESTRUCTURA INVERSORAESTRUCTURA INVERSORA

_

+

R 1

R 2

ESTRUCTURA NO INVERSORAESTRUCTURA NO INVERSORA


Ganancia señal

Ganancia ruido

1

2o R

RA

−=

1

2n R

R1A +

no A A <

Ganancia señal

Ganancia ruido

1

2o R

R1A +

1

2n R

R1A +

n A A =0

Reglas de diseño para minimizar ruido intrínsecoReglas de diseño para minimizar ruido intrínseco

• Diseñar con valores de resistencia R lo más bajo posible,limitado por las impedancias mínimas adminisibles y consumosmoderados.

Circuitos de baja señalCircuitos de baja señal::

• Hacer trabajar a los circuitos con el ancho de banda necesario,ni más ni menos. En su defecto limitarlo con filtros PASO-BAJOy PASA BANDA.

• Utilizar transistores de bajo ruido:

Bipolares: Alta hFE (baja r bb’)

FET: Alta ba o V


m p



1.24

Reglas de diseño para minimizar ruido intrínsecoReglas de diseño para minimizar ruido intrínseco

• Para fuentes de señal con baja impedancia de salida, utilizar transistores y amplificadores operacionales de tecnología

Circuitos de baja señalCircuitos de baja señal::

• Para fuentes de señal con alta impedancia de salida, utilizar transistores y amplificadores operacionales con tecnologíaUNIPOLAR

¡¡CUIDADO!! con esto, pues desde otros puntos de vistaque no sean el ruido intrínseco, normalmente es mejor unAO con tecnología BIPOLAR


• En etapas de BAJA SEÑAL proporciona mejor relaciónSeñal/Ruido la estructura NO INVERSORA con AO que laestructura inversora


FuenteFuentedede

RUIDORUIDO


RECEPTORRECEPTOR













1.25

LayoutLayout

“EMI/EMC in Printed Circuit Board. A Literature Review”. Luc B.

Gravelle and Perry F. WilsonIEEE Transactions on Electromagnetic

Coma atibilit VOL.34 NO.2 MAY 1992, . , . ,

• Asegurar la integridad de la forma de onda de la corriente y el voltage

• Supresión de las emisiones radiadas y conducidas

• Suceptibilidad

•


•Rutado

•Distribución de las masas

Estructura de la PlacaEstructura de la Placa

Objetivo: Colocar los componentes sensibles del sistema lomás lejos posible de las fuentes de ruido

Acción: Dividir por bloques funcionales el sistema

EMI POWER stage

OutputEMI

POWER stage


Output



1.26

RutadoRutado

Objetivo: Reducir la inductancia de las conexiones

Acción:• Reducir al mínimo la longitud del conductor• Trayectoria de retorno paralela y cerca de la de ida

Objetivo: Reducir el acoplamiento por difonía capacitiva

Acción: Aumentar la distancia entre los dos conductores


et vo: e uc r as em s ones e ectromagn t cas ra a asen el Lay-out de una fuente de alimentación

Acción: Reducir el área de los bucles

MasasMasas• Todos los conductores tiene una impedancia finita que aumenta con la

frecuencia• Dos puntos de masas físicamente separados no están al mismo potencial a

menos que no fluya entre ellos corrientes• Hay que evitar trayectos de masa comunes a dos circuitos diferentes, con

.• La estructura de masa en forma de peine NO debe ser utilizada:

Problema: las corrientes de retorno a fluir en un bucle ancho,contribuyen a un mayor acoplamiento por radiación y a una mayor generación de ruido de masa.

Solución: Puentear a intervalos las “puas” del peine• REJILLA DE MASA:

Objetivo: Elevar el número de trayectorias que puede seguir lacorriente de retorno y por lo tanto reduce al mínimo la inductancia demasa ara cual uier ruta de señal dada.


. Acción: Añadir cuantas pistas de masa sean necesarias para reducir al

máximo los bucles que formen las pistas de señal ofensivas respecto amasa.

Recomendación: Se prefiere una pista de masa ancha a una estrecha,y en cualquier caso una estrecha a ninguna



1.27

Masas: PLANO DE MASAMasas: PLANO DE MASA Objetivo: Proporcionar una masa de baja impedancia y un camino de

retorno de alimentación para reducir al mínimo el ruido de masainductivo.

• Reduce al mínimo las áreas de los bucles radiantes y por tanto laradiación emitida por la placa.

• Consigue la captación mínima de los campos radiantes

Recomendación:• Utilizar una placa multicapas y destinar algunas de ellas a plano

de masa, alimentación, etc…• Los planos de masa y alimentación por la parte exterior de la

placa proporcionan una protección de campo eléctrico a las pistasde caras interiores. Apantallan para los campos que viene del

exterior, ero son oco rácticos, al no tener acceso no se uede


hacer modificaciones.• No se deben colocar pistas o componentes críticos cerca del

borde exterior del plano de masa (Debido al efecto pelicular)

Masas: reglas de puesta a masaMasas: reglas de puesta a masa Identificar los circuitos de altas di/dt (para las emisiones): relojes,

buses de control, osciladores de alta potencia Identificar los circuitos sensibles (para la suceptibilidad): anlógicos

de bajo nivel, datos digitales rápidos.

• Reduciendo al mínimo la longitud• El área encerrada• Plano de masa• Alejando los circuitos críticos del borde del plano

Partición del sistema para controlar el flujo de corrientes en modocomún entre secciones




1.28

Medios de acoplamientosMedios de acoplamientosde interferenciasde interferencias



FuenteFuentedede

RUIDORUIDO


RECEPTORRECEPTOR













1.29

HipótesisHipótesis

Cables cortos comparadoscon longitud de onda

L << λ

El acoplamiento se puederepresentar por una capacidad y

una inductancia discreta entreconductores

L M12


λ = c·T

Acoplamiento de señales Acoplamiento de señales

Aco lamiento ca acitivo

Acoplamiento de señales Acoplamiento de señales Acoplamiento de señales Acoplamiento de señales

Campo eléctrico E

Acoplamiento inductivo

Campo magnético HAcoplamiento por impedancia comúnI x Z




1.30

Acoplamiento Capacitivo Acoplamiento Capacitivo

Fenómeno FísicoFenómeno Físico Modelo EléctricoModelo Eléctrico

Esquema básico de acoplamiento capacitivoEsquema básico de acoplamiento capacitivo

~

C12

C1G

C2GR

U1

C2G

~ U1R

C1G

C12

UN


( ) 1

212

12

1U

C C R j

R C j U

G

n ⋅++⋅⋅

⋅⋅=

ω

ω


Influencia en el acoplamientoInfluencia en el acoplamiento

Señal ruidosa en crece con

Acoplamiento (Capacidad C12)

Frecuencia de la señal (ω)

|Un/U1|

ω

G C C

V

212

112C+


Impedancia - tierra (R)

C2G

~ U1R

C1G

C12

UN



1.31


Efecto de la pantalla en el acoplamiento capacitivoEfecto de la pantalla en el acoplamiento capacitivo

~

C1S

C1G

CSG

RCS2

~ CSGU1

RC1G

C1S CS2P


Pantalla a tierraPantalla a tierraPantalla a tierraPantalla a tierraPara que la pantallasea efectiva

Para que la pantallasea efectiva

Conexión a tierra debe ser de baja impedanciaConexión a tierra debe ser de baja impedancia


Efecto del no total apantallamiento en el acoplamiento capacitivoEfecto del no total apantallamiento en el acoplamiento capacitivo

C12

Aunque la pantalla estéAunque la pantalla esté

~

C1S

C1G

CSG

RCS2

C12

~ CSGU1

RC1G

1S CS2

P


a tierra, aparece unaa tierra, aparece unatensión inducidatensión inducida

El conductor seextiende más alláde la pantalla

El conductor seextiende más alláde la pantalla 112 U RC jU n ⋅⋅⋅= ω

Es necesario minimizar la longitud queEs necesario minimizar la longitud quesobresale el conductor de la pantallasobresale el conductor de la pantalla



1.32

Acoplamiento capacitivo Acoplamiento capacitivo

Para reducir la interferencia electrostática se debeapantallar poniendo a tierra 1 solo extremo

sobre la pantalla


M

Acoplamiento Inductivo Acoplamiento Inductivo

Conductores con corrientes variablesConductores con corrientes variables

~u1

M

i

un~ u1

Vn

φ

dt

d

V N

Φ

−=

θ ω cos BA jV −=


φn

Ruido magnético se puede representar comouna fuente de tensión serieRuido magnético se puede representar comouna fuente de tensión serie



1.33


Parámetros del acoplamiento inductivoParámetros del acoplamiento inductivo

i M j dt

di M u n ⋅⋅== ω

r

AM

⋅⋅⋅

=π

θ μ

2

cos

~u1

M

i


Area de espira receptorArea de espira receptor A

PermeabilidadPermeabilidad

Ángulo entre ambos planos

Distancia entre planos r


Efecto de la pantalla en el acoplamiento inductivoEfecto de la pantalla en el acoplamiento inductivo

SHIELD

R1M12

• La pantalla no modifica propiedades magnéticas del

~

M1s

R

M12

R2un

~ u1

R12

R

M1S

11 I M j Sω


medio entre 1 y 2• La pantalla adquiere una tensión = jωM1SI1• No influye en la tensión inducida en el conductor 2• Si se pone a tierra un extremo no cambia la situación• Si se ponen ambos extremos la corriente por la pantallainduce una 2ª señal de ruido en el conductor 2



1.34

Acoplamiento Inductivo Acoplamiento InductivoConclusiónConclusión

Baja FrecuenciaBaja Frecuencia NADANADA

VN

Efectividadde la

pantalla

Alta Frecuencia Alta FrecuenciaAmbos extremosAmbos extremos

a masaa masa


S

S

L

R=ω

FRECUENCIA

Cable apantallado


ContradicciónContradicción

Acoplamiento Capacitivo Acoplamiento Inductivo


1 extremo a masa 2 extremos a masa



1.35


Solución híbridaSolución híbrida

Acoplamiento Capacitivo/Inductivo

Condensador


Alta impedanciaC

Baja FrecuenciaBaja Frecuencia Pantalla a tierra enun solo 1 extremo

Baja impedanciaC

Alta FrecuenciaAlta Frecuencia Pantalla a tierra enambos extremos

Impedancia ComúnImpedancia Común Acoplamiento por impedancia común Acoplamiento por impedancia común

Fuente

EQUIPO2

EQUIPO1

I1I2 I1I1+I2

ZG1ZG2


El acoplamiento por impedancia común se produce cuando las corrientes deEl acoplamiento por impedancia común se produce cuando las corrientes dedos circuitos diferentes circulan por una misma impedanciados circuitos diferentes circulan por una misma impedancia

Evitar Zcomún con alta L en circuitos con corrientes Alta Frecuencia!!Evitar Zcomún con alta L en circuitos con corrientes Alta Frecuencia!!Evitar Zcomún con alta L en circuitos con corrientes Alta Frecuencia!!Evitar Zcomún con alta L en circuitos con corrientes Alta Frecuencia!!



1.36

Impedancia ComúnImpedancia Común

Impedancia de líneaImpedancia de línea

Impedancia común entre sistemasImpedancia común entre sistemas

EQUIPOA

~

EQUIPO

B

Impedancia a tierraImpedancia a tierra


AcoplamientoAcoplamiento

DM (impedancDM (impedancia de líneaia de línea))

CM (CM (impedancia a tierraimpedancia a tierra))

AcoplamientoAcoplamiento

DM (impedancDM (impedancia de líneaia de línea))

CM (CM (impedancia a tierraimpedancia a tierra))

Cableado, puesta aCableado, puesta amasa y tierramasa y tierra




1.37


FuenteFuentedede

RUIDORUIDO


RECEPTORRECEPTOR



Elección y disposición

de las to olo ías de los


DISTRIBUCIÓN DE

ALIMENTACIONES






Puesta a masa y tierraPuesta a masa y tierra

La correcta puesta a masa y tierra, es uno de los principalesmedios para MINIMIZAR RUIDO Y SU ACOPLAMIENTO.

Hay 2 tipos de fundamentales de masa:Hay 2 tipos de fundamentales de masa:

MASA DE SEGURIDAD (TIERRA)


MASA DE SEÑAL (ALIMENTACIÓN)



1.38

Puesta a masa y tierraPuesta a masa y tierra

Consideraciones de seguridad para evitar descargas eléctricasobligan a tener el CHASIS de los equipos eléctricos a TIERRA.

Z1u1

Chasis

121

2 u Z Z

Z u c

+=

¡¡Puede ser peligroso !!

Tensión del chasis:


Puesta atierra

Z2

Si se pone el chasis a tierra:

ZZ22 = 0= 0Ω uucc = 0V= 0V

IntroducciónIntroducción

Reglamentación para 220V Reglamentación para 220V

Activo

Activo

Tierra

220V~


Tomade red

Equipo conchasis a tierra



1.39

IntroducciónIntroducciónLa MASA DE SEÑAL se suele definir como un punto, o un plano equipotencial,

que sirve de referencia a todas las señales del circuito o sistema. De forma

más realista, debemos hablar de un CAMINO DE BAJA IMPEDANCIA para el

RETORNO DE LAS CORRIENTES DE ALIMENTACIÓN Y DE SEÑAL.

Tipos de MASA DE SEÑAL:Tipos de MASA DE SEÑAL:

Masa unipuntoMasa unipunto


Masa multipuntoMasa multipunto

Masa híbridaMasa híbrida

Sistemas de masa unipunto y multipuntoSistemas de masa unipunto y multipunto

Masa unipunto. Conexión SERIE

I 1+I 2+I 3 I 1+I 2 I 1

Acoplamiento de ruido


po rimpedancia común



1.40


Masa unipunto. Conexión PARALELO o RADIAL

Método de conexiónadecuado para circuitos de

BAJA FRECUENCIA (<1M Hz)

En alta frecuencia la reactancia del cable de masa uedeLimitación:


ser importante originando caidas de tensión y acoplamientos

inductivos.

En la práctica se aconseja: HILOS DE MASA MÁS CORTOSQUE λ/20 (λ/10 según autores)


Sistemas con MASA MULTIPUNTO

• Las conexiones entre cada circuito el PLANO DE MASA deben ser lo más

para circuitos de

ALTA FRECUENCIA (>10M Hz)

¡¡SISTEMAS DIGI TALES!!


cortas posibles para minimizar su impedancia.

• En ALTAS FRECUENCIAS, la impedancia común del plano de masa puedereducirse PLATEANDO la superficie. Incrementar el grosor no tiene demasiadoefecto, pues las corrientes circulan por la superficie debido al efecto SKIN.



1.41

Consideraciones prácticas. EjemplosConsideraciones prácticas. Ejemplos• Campos de aplicación:

f < 1MHz Sistemas UNIPUNTO

1MHz < f < 10MHz:

• l> λ/20 MULTIPUNTO

F > 10MHz Sistema MULTIPUNTO

• Las masas multipunto generan LAZOS DE MASA,, propensos aacoplamiento magnético. Se debe minimizar el área de estoslazos.


circuitos de ALTA FRECUENCIA (trabajo en conmutación) y sumasa debe ser un PLANO DE MASA DE BAJA IMPEDANCIA ouna masa en REJILLA.

Consideraciones prácticas. EjemplosConsideraciones prácticas. Ejemplos

• El hecho de que la masa de una tarjeta digital debe ser unsistema MULTIPUNTO (Plano de MASA o REJILLA) no

ser MULTIPUNTO, pudiendo ser UNIPUNTO.

• En general, en un sistema complejo, se requieren un mínimo de3 masas de retorno:

SIGNAL GROUND (Circuitos de baja señal)


e s, mo ores, c rcu os po enc a

HARDWARE GROUND (Chasis, masa de seguridad otierra)



1.42

Ejemplo práctico: Tarjeta de circuito impreso (PCB)Ejemplo práctico: Tarjeta de circuito impreso (PCB)

Plano de Masa en tarjetas multicapaPlano de Masa en tarjetas multicapa

4 Capas 4 Capas

SignalSignal

PowerPower

CommonCommon

SignalSignal

SignalSignal

PowerPower

SignalSignal

CommonCommon


Gran accesibilidad de circuitosBajo apantallamiento para laslíneas de señal

Gran accesibilidad de circuitosBajo apantallamiento para laslíneas de señal

Buen compromiso:Bajo “crosstalk”Buen apantallamiento

Buen compromiso:Bajo “crosstalk”Buen apantallamiento

Apantallamiento de cables Apantallamiento de cables

• La INTERFERENCIA ELECTROSTÁTICA se evita APANTALLANDO

Reglas básicasReglas básicas

LADO, lo cual asegura equipotencial nulo en toda la pantalla.Para interferencia electrostática esto es bueno en BAJAS y ALTASFRECUENCIAS.

~us R e


• La pantalla con un solo lado a masa, no tiene ningún efecto sobre lainterferencia MAGNÉTICA.



1.43


• La pantalla con los DOS LADOS A MASA no tiene ningún efecto enBAJAS FRECUENCIAS sobre la interferencia MAGN TICA uede


provocar RUIDO POR LAZOS DE MASA.

• La antalla con los DOS LADOS A MASA rote e de aco lamiento

~us R eLazo demasa

LADO GENERADORLADO GENERADORDE SEÑALDE SEÑAL

LADO GENERADORLADO GENERADORDE SEÑALDE SEÑAL

LADOAMPLIFICADOR

LADOAMPLIFICADOR


magnético y disminuye la radiación en ALTA FRECUENCIA

~us R eLazo demasa

Áreareducida



n genera :

BAJA FRECUENCIA: Pantallas con 1 lado a masa

ALTA FRECUENCIA: Pantallas con 2 lados a masa


ara pan a as con a o a masa, en ¿ qu a o se ace a masa



1.44

Ruptura de lazos de masaRuptura de lazos de masa

SituaciónSituación

R c1

~ug R g

1 2R c2R R c1c1

Resistencia de loscablesR R c2c2

uug g Diferencia de tensión entrelas dos tomas de masa

R R g g Resistencia entre masas


En estas condiciones ug aparece como RUIDO EN MODODIFERENCIAL (se suma a la señal proporcionada por el circuito 1)

Además, el lazo de masa es susceptible de interferencia magnética.


SituaciónSituación

IDM

VDM~

Itotal

ICM

Z

ICM ICM

IDM


Corrientes de modo diferencial(IDM) provocan ruido al

retornar por Z

Se generan corrientesde ruido de modocomún (ICM)



1.45


RUPTURA DEL LAZO DE MASA

ug pasa a ser RUIDO DE MODO COMÚN

Cuanto mayor es la impedancia de entrada del1 2

R c1

R c2+

_

Amplificador operacional:

amplificador diferencial, menos ruido demodo común se introduce.~

ug R g

TransformadorPantalla

Inconvenientes:

• Tamaño


~ug

• Respuesta en frecuencia

• Continuidad para DC

• Precio


Choques de modo comúnChoques de modo común

uN

1 2

~ug

usue

uB

seGN uu uu Si =


1 2

Margen de validez= 5MHz ÷ 30MHz

Núcleo de ferrita



1.46


Circuitos balanceadosCircuitos balanceados

Circuito 1 Circuito 2

VN

VN


- Las tensiones de modo común inducen las mismas corrientesen ambas mitades del circuito y las tensiones de ruido VNserán iguales pero de signo contrario.

- Cuanto mejor el balance, mejor el rechazo de modo común

G


Optoacopladores y fibra ópticaOptoacopladores y fibra óptica

Optoacoplador

1 2

ug

1 2

~ug

Fibra óptica


Ampliamente uti l izados en SISTEMAS DIGITALES



1.47

ResumenResumen

• A bajas frecuencias debe usarse un sistema de masa UNIPUNTO.

• A altas frecuencias y en circuitos digitales debe usarse un sistema demasa MULTIPUNTO.

• a a recuenc a, un s s ema e e ener un m n mo e masas eretorno y deben estar conectadas en un único punto:

Signal ground

Noise ground

Hardware ground

• El objetivo básico de un buen sistema de puesta a masa es minimizar la tensión de ruido de las corrientes de retorno circulando a través de


una impedancia común.

• Para el caso de un amplificador a masa y señal flotante, la pantalla delcable de entrada debe conectarse al terminal común del amplificador.

ResumenResumen• Para el caso de un amplificador flotante y señal puesta a masa, la pantalla

del cable de entrada debe conectarse al teminal común de la fuente deseñal.

• La pantalla de un amplificador de alta ganancia debe conectarse al terminalcomún del am lificador.

• Cuando un circuito de señal es puesto a masa en ambos extremos, el lazode masa formado, es susceptible de ruido por:

CAMPOS MAGNÉTICOS

DIFERENCIA DE POTENCIAL DE LAS MASAS

• Los métodos de romper lazos de masa son:

Transformadores de aislamiento


Choques de modo común

Acopladores ópticos

Amplificadores diferenciales

• A altas frecuencias, la pantalla de los cables puede ponerse a masa en másde un punto.



1.48

ApantallamientoApantallamiento



FuenteFuentedede

RUIDORUIDO


RECEPTORRECEPTOR













1.49


APANTALLAR GENERADOR APANTALLAR GENERADOR Víctima

APANTALLAR VÍCTIMA APANTALLAR VÍCTIMAVíctima


En general, es más EFECTIVO APANTALLAR ELGENERADOR de ruido, aunque no siempre es posible


El estudio del apantallamiento viene determinado por:

Tipo de generador de ruido (campo eléctrico o magnético)

Medio de transmisión

m sor- c ma campo cercano o e ano

VíctimaEmisor

r


λ = c·T

Longitud de ondaLongitud de onda

Velocidad luz Velocidad luz

1/T = frecuencia1/T = frecuencia

x

Señal 300MHzSeñal 300MHz ⇒ λ ==1m1m

Señal 1MHzSeñal 1MHz ⇒ λ ==300m300m

λλ

cc

f f



1.50


Z E Z =

Impedancia de onda:Impedancia de onda:

CAMPO MAGNÉTICO

Zo= 377 Ω (en el vacío)

CAMPO ELECTROMAGNÉTICO


rπ

λ

2

Campo cercano Campo lejano

Conceptos básicos: campo cercanoConceptos básicos: campo cercano

Campos ELÉCTRICO y MAGNÉTICO no son proporcionales

E =

Alta TENSIÓN

Baja CORRIENTE

ANTENA RECTA

Predomina elCAMPO ELÉCTRICO

Baja TENSIÓN

r Z

r H

r E

H

1

1

1

2

3

≈⇒⎪⎪⎭

⎪⎪

⎬

⎫

≈

≈

E Z <= 377


Alta CORRIENTE

ANTENA DE LAZO

Predomina elCAMPO MAGNÉTICO

r Z

r H

r E

H

≈⇒

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬

⎫

≈

≈

3

2

1

1



1.51

Conceptos básicos

Campo cercano, campo lejano, impedancia de ondaCampo cercano, campo lejano, impedancia de onda

Campo Cercanoπ

λ<

2r

Campo Lejanoπ

λ>

2r

Im edancia de onda

E Z

=


H

Impedancia característicade un medio ωε

ωμ=

jj

Z0


ReflexiónReflexión Absorción Absorción

Mecanismos de atenuación en pantallas

Incidente

ReflejadaTransmitida

Incidente

Transmitida

En pantallas gruesas, hay efectos de La energía absorbida suele


mismas

pantalla

S =S = Efectividad de atenuación de una pantallaEfectividad de atenuación de una pantalla (dB)(dB)



1.52


Efectividad de una pantallaEfectividad de una pantalla

A A Pérdidas por absorción (dB)Pérdidas por absorción (dB)

S = A + R + B (dB)S = A + R + B (dB)

R R Pérdidas por reflexión (dB)Pérdidas por reflexión (dB)


La efectividad depende del MATERIALMATERIAL y GROSORGROSOR de la pantalla

finasfinas

Efectividad de materialesEfectividad de materiales

CAMPO LEJANOCAMPO LEJANO (ondas planas)(ondas planas)

Baja frecuencia Pérdidas básicamente por REFLEXIÓN Pantalla CONDUCTORA

Alta frecuencia Pérdidas básicamente por ABSORCIÓN Pantalla MAGNÉTICA

CAMPO CERCANOCAMPO CERCANO

Campo eléctricoBaja f REFLEXIÓN

Alta f ABSORCIÓN


Campo magnético Alta y baja f ABSORCIÓN



1.53

Efectividad de materialesEfectividad de materiales

μμrr pequeñapequeña

σσrr grandegrande

Más pérdidaspor REFLEXIÓN

CONDUCTORESCONDUCTORES

μμrr grandegrande

σσrr pequeñapequeña

Más pérdidasporABSORCIÓN

MAGNÉTICOSMAGNÉTICOS

PANTALLA REFLECTIVAPANTALLA REFLECTIVA Material CONDUCTOR Material CONDUCTOR

De forma muy simplificada...

PANTALLA ABSORBENTEPANTALLA ABSORBENTE Material MAGNÉTICOMaterial MAGNÉTICO

EFECTIVIDAD CALIDAD


0 ÷ 10 dB10 ÷ 30 dB30 ÷ 60 dB60 ÷ 90 dB

>90 dB

MalaPobreMediaBuena

Excelente

Estudio de apantallamiento (Resumen)Estudio de apantallamiento (Resumen)

• Proteger de ruido radiado es fácil, salvo el caso de CAMPO


MAGNÉTICO (campo cercano) en BAJAS FRECUENCIAS

• Las pantallas CONDUCTORAS pueden utilizarse con granefectividad para CAMPO LEJANOCAMPO LEJANO (a cualquier frecuencia) y

CAMPO ELÉCTRICOCAMPO ELÉCTRICO (campo cercano)(campo cercano)

• Las pantallas MAGNÉTICAS en general son mejores que lasCONDUCTORAS y producen gran efectividad en la mayoría de


as s uac ones

•• LA ÚNICA MANERA DE PROTEGER CAMPO MAGNÉTICOLA ÚNICA MANERA DE PROTEGER CAMPO MAGNÉTICOENEN CAMPO CERCANOCAMPO CERCANO es utilizar pantalla MAGNETICA DEpantalla MAGNETICA DEALTAALTA μμ.



1.54

Normativa y ensayosNormativa y ensayos



Requisitos enRequisitos en EMCEMC

Impuesto por las diferentes normativas

Controlar la “poluciónelectromagnética”

Requisitos legales Cumplimiento de la normativa no

implica ausencia deinterferencias

Impuestos por el fabricante

Para satisfacer al cliente

Asegurar fiabilidad y calidad

del producto Particular para cada sistema


Los requisitos de EMC no son sólo las normativas de EMC!



1.55


Pre-CertificaciónComprobación del cumplimiento de una normativa, por ensayos realizados enuna entidad no oficial a tales efectos. Ejemplo: Laboratorios y empresas que

CertificaciónComprobación del cumplimiento de una normativa, por ensayos realizados enuna entidad oficial. Ejemplo: LCOE (Laboratorio Central Oficial de Electrotecnia)

spongan e ns rumen ac n a ecua a.


HomologaciónAprobación oficial de un producto, que “cumple” unas normativas aplicables en elpaís que se vende.La homologación la realiza una agencia oficial. Ejemplo: Ministerio de Industria

NormativaNormativa

Directivas europeas:

Normas generales de EMCNormas generales de EMCNormas generales de EMCNormas generales de EMC

• Directiva 2004/108/CE:

Legislación nacional:

•Trasposición de directivas europeas: Real Decreto 1580/2006•Legislación propia: Ministerio de Industria, Turismo y Comercio

Contrato o pliego de condiciones del equipo en concreto


¿Dónde buscar?El Ministerio de Industria, Turismo y Comercio publicará en el BOE y en su página web las listasde normas armonizadas y organismos de control autorizados. También se publican en el DiarioOficial de la Unión Europea. AENOR publica las normas en España.



1.56

NormativaNormativaLa Compatibilidad Electromagnética trata dos aspectos fundamentales:

· Emisión Electromagnética (EMI) que caracteriza el poder perturbador asociado a unaparato ó a un sistema, y que se puede manifestar en forma radiada ó conducida, ycuyo análisis y determinación según normas que ponen límites máximos a nosuperar, contribuyen a alcanzar un uso racional del espectro radioeléctrico, evitandoel uso en los sistemas de radiocomunicaciones, de potencias excesivas que puedentener como consecuencia un impacto ambiental.

· Susceptibilidad Electromagnética (EMS) ó Inmunidad Electromagnética, quecaracteriza la habilidad de un aparato ó sistema, de funcionar correctamente dentrodel entorno electromagnético para el cual ha sido diseñado ó concebido, pudiendoacceder las perturbaciones desde dicho entorno, tanto en forma radiada comoconducida.


de entornos y definen los criterios de aceptación de funcionamiento correcto paradistintos tipos y clases de aparatos ó sistemas.

Marcado CE necesario para la comercialización de productos en el mercado comúneuropeo.

Normativa: Normas armonizadas.Normativa: Normas armonizadas.Directiva Europea 2004/108/CE (Real Decreto 1580/2006):

Por «norma armonizada» se entenderá la especificación técnica adoptada por un organismo denormalización europeo reconocido […] por la que se establece un procedimiento de informaciónen materia de las normas y reglamentaciones técnicas, con objeto de establecer un requisitoeuropeo. El cumplimiento de una «norma armonizada» no es obligatorio.

Es una “guía de normas” europea para un determinado campo de aplicación.

El cumplimiento por parte de los aparatos de las normas armonizadas pertinentes[…] creará lapresunción de conformidad con los requisitos esenciales [Emisiones e Inmunidad] a los quedichas normas hagan referencia.

La conformidad de un aparato con los requisitos esenciales [Emisiones e Inmunidad] sedemostrará mediante un procedimiento establecido [control interno de fabricación] o a través delcorrespondiente “organismo notificado” [organismos acreditados por la Entidad Nacional deAcreditación (ENAC) y el organismo competente de la correspondiente comunidad autónoma].


Es el fabricante quien decide si realiza él los ensayos o los solicita a un organismo autorizadoexterno. Un cliente pude pedir que los realice un “organismo notificado”.

El fabricante asume la responsabilidad exclusiva y absoluta de la conformidad de su equipo […]tanto si lo ha diseñado o fabricado él mismo como si se le considera fabricante por el hecho deque el equipo se comercializa por cuenta suya. La colocación del marcado CE seráresponsabilidad del fabricante una vez que éste haya comprobado el cumplimiento de lanormativa.



1.57

NormativaNormativa

TiposTiposTiposTiposNormas aplicables de EMCNormas aplicables de EMCNormas aplicables de EMCNormas aplicables de EMC

Normativa general de EMC: IEC 61000 X-X, de límites y ensayos yEN 50016 (CISPR 16), de métodos y aparatos de medida

Normativa particular de la aplicación

Normativas particulares nacionales de contrato o pliego de

condiciones BS, UIC, NF, RATP, UNE, DIN, UNI…


NormativaNormativaLas Directivas establecen normas técnicas EN basadas en normas internacionales CISPR ó IEC.

Las normas EN referidas a emisión se basan, en general, en las siguientes:- CISPR 11: para equipamiento industrial, científico y médico.- CISPR 14: para electrodomésticos, herramientas portátiles y equipos provistos con motores eléctricos.- CISPR 15: para equipos de iluminación.- CISPR 22 : para equipos de Tecnología de la Inform ación y Comunicación ( ITE, ETI ó TIC's).Todas ellas mencionan a su vez a la norma básica CISPR 16, que determina las características técnicasque deben tener las facilidades, el equipamiento y métodos de medición, utilizados por el Laboratoriode Ensayos para alcanzar reconocimiento internacional. También se orienta sobre el cálculo de lasincertidumbres en las mediciones involucradas en los ensayos de EMC.

Las normas EN referidas al tema de la Susceptibilidad ó Inmunidad Electromagnética, tienen en cuenta,en general, las siguientes normas básicas:- IEC 61000-4-2: para Inmunidad a Descargas Electrostáticas directas e indirectas, por aire o porcontacto.- IEC 61000-4-3: para Inmunidad a Campos Radiados de Alta Frecuencia (la última versión de estanorma lle a hasta 2 5 GHz


, .- IEC 61000-4-4: para Inmunidad a Transitorios Rápidos Eléctricos en ráfagas en líneas de alimentacióny acoplados capacitivamente a líneas de datos y de comunicación y control.- IEC 61000-4-5: para Inmunidad a Onda de Choque de Tensión de 1,2/50 us.- IEC 61000-4-6: para Inmunidad a perturbaciones conducidas inducidas por campos radiados.- IEC 61000-4-8: para Inmunidad a Campos Magnéticos Inducidos de 50 Hz.- IEC 61000-4-11: para Inmunidad a interrupciones breves ( microcortes ) y a pozos de tensión en lalínea de alimentación.



1.58

Normativas y entidades oficialesNormativas y entidades oficiales

• País de Aplicación

¿Qué dicen las Normativas?¿Qué dicen las Normativas?

País en el que se debe cumplir esa norma

Competencia de la Autoridad Reguladora de cada país

• Campo de Aplicación

A qué equipos electrónicos afecta esa norma

• Procedimientos e instrumentos de medida

Condiciones para realizar el test de EMC


Requisitos de los equipos de medida de EMC• Nivel de Perturbación

Amplitud de las perturbaciones en el dominio de la frecuencia


La gran pregunta....La gran pregunta....La gran pregunta....La gran pregunta....

¿Qué normas debemos cumplir¿Qué normas debemos cumplir??¿Qué normas debemos cumplir¿Qué normas debemos cumplir??




1.59


DiferentDiferenteses leyesleyesen diferentesen diferentes

DiferentDiferenteses leyesleyesen diferentesen diferentes

Evolución de lasEvolución de lasnormativasnormativas

Evolución de lasEvolución de lasnormativasnormativas

paísespaísespaísespaíses

Evolución de lasEvolución de lasespecificaciones técnicasespecificaciones técnicas

Evolución de lasEvolución de lasespecificaciones técnicasespecificaciones técnicas


Contact Contactar ar con la con la Autoridad Autoridad Regula Reguladora dora


Agenci Agenciaass InternacionalInternacionaleses (Europ(Europaa))

ISOn erna ona an ar s rgan za on

CENComité Europeande Normalisation

IECInternational Electrotechnical

Commission

Casi todos lospaíses Europeos


Comité Europeande NormalisationElectrotechnique

Comité InternationalSpécial des Perturbacións

Radioéléctrique

Sólo normas de EMCNormas EN yDocumentos armonizados (HD)



1.60

EnsayosEnsayos

Medidas realesMedidas realesMedidas realesMedidas reales

Conocimiento e interpretación correcta de lanormativa (niveles, correcciones, aplicabilidad…)

Conocimiento y manejo correcto de lainstrumentación (configuración, limitaciones, calibración…)

Conocimiento de los ensa os del entorno de medida


(Campo abierto, cámara semianecoica, ruido de fondo…).Son ensayos Tipo.

Ejemplos de ensayosEjemplos de ensayos

Ensayos de InmunidadEnsayos de Inmunidad

INMUNIDADINMUNIDAD

Campo radiado IEC 61000-4-3

CONDUCIDAS

Descarga elec tros tát ica IEC 61000-4-2Ráfagas IEC 61000-4-4

Impulsos (ondas de choque) IEC 61000-4-5Co rr ien tes i nyec tad as IEC 61000-4-6Microcortes y fluctuaciones de red IEC 61000-4-11


RADIADAS Campo magnético a frecuencia de red IEC 61000-4-8



1.61

Ejemplos de ensayosEjemplos de ensayos

Ensayos de EmisiónEnsayos de Emisión

CONDUCIDAS

- -por electrodomésticos y análogos IEC 61000-3-3

EN 60555-2Continuas (0,15÷30MHz)Continuas (30MHz ÷300MHz)Discontinuas

RADIADAS 0,15 ÷1000MHz

CISPR 16 Carácter enérico

EMISIÓNEMISIÓN


EN 55011 Equipos industriales, cientificos y médicosEN 55013 Aparatos de radio, televisión y asociadosEN 55014 Electrodomésticos, herramientas portátiles y similaresEN 55015 Lámparas, fluorescentes y luminariasEN 55022 Equipos de tecnología de la información

Instalaciones e InstrumentaciónInstalaciones e Instrumentación

CampoCampo abierto (Open Area Test Site)abierto (Open Area Test Site)CampoCampo abierto (Open Area Test Site)abierto (Open Area Test Site)




1.62


CámaraCámara anecoicaanecoica/ /semianecoicasemianecoicaCámaraCámara anecoicaanecoica/ /semianecoicasemianecoica



TEM/GTEMTEM/GTEMTEM/GTEMTEM/GTEM




1.63


Instrumentación típica de medida de emisionesInstrumentación típica de medida de emisionesInstrumentación típica de medida de emisionesInstrumentación típica de medida de emisiones

Analizador de espectrosAnalizador de espectros

Fuente de alimentaciónFuente de alimentación(CC, red de CA...)(CC, red de CA...)

LISNLISN

El analizador deEl analizador deespectros mideespectros mide EMIEMIEl analizador deEl analizador deespectros mideespectros mide EMIEMI


EquipmentEquipmentUnderUnderTest (EUT)Test (EUT)


Instrumentación:

InstrumentaciónInstrumentaciónInstrumentaciónInstrumentación

• on a e corr en e• Sonda de tensión• Analizador de espectro• Antena Bilog

• Antena Bocina (Horn)• Antena de lazo• Generador de perturbaciones de RF• Redes de acoplo/desacoplo•


• Amplificador de señal de RF• Sonda de campo Isotrópica• Generador de sobretensiones• Software de ensayos y automatización de medidas



1.64


Sonda de corrienteSonda de corrienteSonda de corrienteSonda de corriente


Sonda de corriente Tektronix A621. De 5Hz hasta 50kHz


Sonda de tensiónSonda de tensiónSonda de tensiónSonda de tensión


Sonda de tensión pasiva Rohde & Schwarz ESH2-Z3 y accesorios. AtenuadorESH2Z31



1.65


Analizador de espectro Analizador de espectro Analizador de espectro Analizador de espectro


Analizador de espectro Agilent 35670A. Desde CC hasta 102,4kHZ




Analizador de espectro Tektronix 2712. Desde 9kHz hasta 1,8GHz



1.66




Analizador de espectro Agilent E7405A. Desde 100Hz hasta 26,5GHz


Antena Antena BilogBilog Antena Antena BilogBilog


Antena Bilog Schaffner CBL6143. Desde 30MHz hasta 3GHz



1.67


Antena de Bocina ( Antena de Bocina (HornHorn)) Antena de Bocina ( Antena de Bocina (HornHorn))


Antena de Bocina (Horn) EMCO 3115. Desde 1GHz hasta 18GHz


Antena de Lazo Antena de Lazo Antena de Lazo Antena de Lazo


Antena de Lazo Schwarzbeck Mess-Elektronik FMZB-1538. Desde 9kHz hasta 30MHz



1.68


Generador de perturbaciones de RFGenerador de perturbaciones de RFGenerador de perturbaciones de RFGenerador de perturbaciones de RF


Generador de pertubaciones de RF CDG 6000/75. Desde 150kHz hasta 230MHz, para normaEN 61000-4-6 (Inmunidad conducida). En la imagen con red de acoplo/desacoplo (CDN)


Generador de señal de RFGenerador de señal de RFGenerador de señal de RFGenerador de señal de RF


Generador de señal de RF Rohde & Schwarz SMY 02. Desde 9kHz hasta 2,08GHz.

Introduccion a EMC IE 0809

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