Interferències i Compatibilitat Electromagnètica

ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
INTERFERÈNCIES I
COMPATIBILITAT
ELECTROMAGNÈTICA
Guia de l’assignatura
ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
29518 Interferències i Compatibilitat Electromagnètica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en data 16/07/07
1
Crèdits: 6 ( 3 teoria + 3 pràctiques)
Crèdits ECTS: 4,8
Tipus Optativa (Intensificació Electrònica)
Coordinador: JOSEP BALCELLS SENDRA ([email protected])
Altres Professors:
Departament: Enginyeria Electrònica (710)
Presentació
Coneixements previs
Es pressuposa que l'estudiant té una bona base de camps electromagnètics i ones així com de
dispositius i circuits analògics i digitals , a nivell d'un primer cicle de ciències o d'enginyeria elèctrica,
electrònica o de telecomunicacions.
Camps professionals
Tots aquells en que es treballi amb circuits i sistemes elèctrics de potència combinats amb sistemes
electrònics de petit senyal
Relació amb altres assignatures
Física (Camps Electromagnètics i Ones), Teoria de Circuits, Electrònica Analògica, Electrònica Digital
Objectius generals
•
•
•
•
Donar una formació global en els fonaments de la EMC i les tècniques de disseny d’equips i
sistemes electrònics on hagin de coexistir subsistemes que generen pertorbacions i altres que hi
son sensibles.
Explicar els orígens de les pertorbacions, les formes de propagació i els possibles efectes sobre
els dispositius i circuits electrònics.
Relacionar els coneixements teòrics amb diferents tècniques de disseny que permeten garantir la
"compatibilitat" entre equips pertorbadors i "susceptibles".
Donar a conèixer les tècniques de mesura i les Normes Europees i Americanes que regulen la
Compatibilitat Electromagnètica
Temari
1.- INTRODUCCIÓ:
(4h)
- Definicions
- Fonts d'EMI
- Propagació de les EMI. Conceptes de camp proper i camp llunyà.
- Interferències en mode comú i mode diferencial
- Estudi temporal i freqüencial de les interferències
- Coneixements bàsics de mesures en el domini freqüencial.
- Unitats de mesura
ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
29518 Interferències i Compatibilitat Electromagnètica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en data 16/07/07
2
2.- PROPAGACIÓ D’EMI:
(4h)
- Conducció, acoblament i radiació
- Pertorbacions conduïdes: Impedància dels conductors en HF: Línies de transmissió
- Lleis bàsiques de l'electrostàtica i l’electromagnetisme
- Acoblament elèctric o capacitiu
- Acoblament magnàtic o inductiu
- Camp electromagnètic llunyà
- Principis de l’apantallament
3.- COMPONENTS COM FONTS I COM A VICTIMES DE LES EMI
- Components passius com fonts d’interferència
- Components de potència commutats com fonts d’interferència
- Components analògics com víctimes d’interferència
- Components digitals com fonts d’interferència
- Components digitals com víctimes d’interferència
(4h)
4.- EMC EN SISTEMES: MASSES I APANTALLAMENT
- Propagació i pantalles
- Connexió de sistemes a massa.
- Connexió de sensors a amplificadors
- Connexió de les pantalles a massa
- Malles de guarda
- Aspectes pràctics de la connexió a massa i apantallament
(4h)
5.- DISSENY DE PLAQUES DE CIRCUIT IMPRÉS
- Sistemes de placa única i racks
- “Lay out” de components en les PCB
- Distribució de l'alimentació.
- Circuits multicapa. Distribució dels components
- Tècniques SSCG per disminuir les interferències
(2h)
6.- PERTORBACIONS ALS SISTEMES D'ALIMENTACIÓ
- Pertorbacions de la xarxa elèctrica
- Pertorbacions en grans sistemes
- Harmònics i els seus efectes
- Interrupcions de servei
- Filtres de gran potència
- Filtrat de convertidors
(6h)
7.- FILTRES I PROTECTORS DE SOBRETENSIONS
- Filtres EMI per a pertorbacions conduïdes
- Filtres de xarxa
- Filtres per a línies de dades
- Protectors de sobretensions
(4h)
8.- NORMES .
- Normes y reglaments,
- Normativa civil Europea: EN , IEC , CISPR , VDE i UNE,
- Normes americanes FCC i MIL-STD.
- Mètodes de mesura d’EMI : Conduïdes, Radiades.
- Assaigs d' emissió
- Assaigs de susceptibilitat
(4h)
ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
29518 Interferències i Compatibilitat Electromagnètica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en data 16/07/07
3
9.- INSTRUMENTAL I TÈCNIQUES DE MESURA D'EMI.
(4h)
- Instruments de mesura d’emissions.
Receptor EMI normatiu
Analitzadors d’espectres
- Generadors de pertorbacions
Generador de descarregues electrostàtiques
Generadors d’ona de xoc
Generadors de ràfegues
- Amplificadors i antenes
- Recintes apantallats, càmeres anecoiques i mesures en "open site"
- Mesures no normatives
10.- SESSIONS DE PROBLEMES DE CADASCÚN DELS TEMES
(9h)
Objectius específics dels mòduls
„
Objectius de l’alumne
Comprendre els mecanismes de generació i propagació d’interferències i la forma de protegir-ne els
circuits
Metodologia de treball
A més dels llibres recomanats, l'estudiant disporará de les transparències i d'una col·lecció de
problemes.
Al llarg del curs es resoldran alguns dels problemes i es proposarà al'estudiant que en resolgui
d'altres de la col·lecció
Sessions teoria, problemes
Pràctiques, laboratoris
PRÀCTICA: 1
Mesures de pertorbacions amb analitzador d'espectres i antenes
PRÀCTICA 2
Mesures conduïdes amb LISN
PRÀCTICA 3
Mesures de comportament de components passius reals
PRÀCTICA 4
- Mesura de pertorbacions conduïdes generades per una lluminària
- Proves amb diferents filtres.
ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
29518 Interferències i Compatibilitat Electromagnètica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en data 16/07/07
4
Organització en mòduls i temps de dedicació de l’estudiant
Mòdul
1- Introducció
2- Propagació d'EMI
3- Components
4- Masses i apantallament
5- Plaques circuit imprés
6- Pertorbacions a l'alimentació
7- Filtres i protectors de sobretensió
8- Normes
9- Instrumental i tècniques de mesura
Problemes de cadascú dels mòduls
Pràctiques
Temps
de lectura
4h
4h
4h
4h
2h
6h
4h
4h
4h
9h
15h
Temps
total
4h
4h
4h
4h
2h
6h
4h
4h
4h
9h
15h
Importància i dificultat dels mòduls
Tots els mòduls es consideren iguals en quant a importància i dificultat
Materials
Bibliografia bàsica
David A. Weston, Electromagnetic Compatibility:Principles and Applications., ED. Marcel Decker
(2001) , ISBN 0-8247-8889-3
J. Balcells, D. González, J. Gago; CURSO “EMC design in industrial systems". Apuntes en formato
PDF. 2006
J. Balcells, F.Daura, R. Esparza, R. Pallàs; “Interferencias electromagnéticas en sistemas
electrónicos”. Marcombo. 1992 , ISBN: 84-267-0841-2
Bibliografia complementària
EMC and the Printed Circuit Board Design Theory and design made simple”. Mark I. Montrose. IEEE
Press. 1998 , ISBN 0-7803-4703-X
“Electromagnetic Compatibility in Power Electronics” , Lászlo Tihanyi , IEEE Press 1995 , ISBN 07803-0416-0
“Electromagnetic Compatibility in Medical Equipment: A guide for designers and installers” , Wiliam D.
Kimmel, Daryl D. Gerke , IEEE Press/ Interpharm Press Inc. 1995 , ISBN 0-7803-1160-4
“Introduction to Electromagnetic Compatibility”. C.R. Paul. Wiley series in Microwave and Optical
Engineering. 1992. ISBN 0-471-54927-4
ENGINYERIA EN AUTOMÀTICA I ELECTRÒNICA INDUSTRIAL
29518 Interferències i Compatibilitat Electromagnètica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en data 16/07/07
5
“Electromagnetic Compatibility”. J. Goedbloed. Prentice-Hall. 1990. ISBN 0-13-249293-8
“Engineering Electromagnetic Compatibility. Principles, Measurement and Technologies”
Kodali. IEEE Press (1996).
V. Prasad
“High speed digital design”, Prentice-Hall, H.W. Johnson, M. Grahan, Prentice Hall PTR, 1993.,
ISBN 0-13-395724-1
Avaluació
1) Treball a entregar la setmana 10 del Quadrimestre :
Pes: 25%
2) Examen Parcial al final de Quadrimestre :
Matèria : Des del mòdul 4 fins al final
Pes: 40%
3) Valoració de pràctiques i problemes proposats basada en els informes i assistència al laboratori
Pes: 35%