COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC)

COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (EMC)
Conceptos, Normativas y Técnicas de diseño
Disertante:
Ing. Luciano S. Blas
Jefe de Laboratorio Compatibilidad Electromagnética
“Una mirada desde el laboratorio, orientada a equipamiento electromédico”
Agenda
I.
Introducción.
II.
Términos y Definiciones.
III.
Fuentes, acoplamientos y receptores de EMI.
IV.
Modos o medios de propagación de las
interferencias.
V.
Instalaciones para ensayos de EMC.
VI.
Normas aplicables a EMC en equipamiento
electromédico.
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento
electromédico.
VIII. Técnicas de Diseño, ejemplos.
IX.
Conclusiones.
I.
Introducción
Preguntas frecuentes relacionadas con problemas
de EMC
 ¿Por qué en algunos canales de TV se
observan rayas o se escucha mal la radio?
 ¿Por qué debo apagar el celular en un
Hospital?
I.
Introducción
¿QUÉ TIPOS DE ONDAS EXISTEN?
Ondas Mecánicas
Ondas Electromagnéticas
Necesitan un medio físico para
propagarse
Se propagan rápidamente por
el aire sin necesidad de un
medio físico
I.
Introducción
¿QUÉ TIPOS DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS EXISTEN?
Ionizantes
NO Ionizantes
I.
Introducción
I.
Introducción
• Ejemplos de aplicaciones de las radiaciones ionizantes en la salud
I.
Introducción
• Ejemplos de aplicaciones de las radiaciones NO ionizantes en la
salud
II. Términos y Definiciones
 Compatibilidad Electromagnética (CEM):
Aptitud de un aparato o sistema para funcionar satisfactoriamente en su entorno
electromagnético, sin introducir perturbaciones electromagnéticas intolerables para
todo aquello que se encuentre en dicho entorno.
 Entorno Electromagnético:
Totalidad de los fenómenos electromagnéticos existentes en una localización dada.
 Perturbación Electromagnética:
Cualquier fenómeno electromagnético que puede degradar el funcionamiento de un
dispositivo, equipo o sistema.
II. Términos y Definiciones
 Inmunidad (a una perturbación):
Capacidad de un equipo o sistema para funcionar sin degradación en presencia de
una perturbación electromagnética.
 Emisión (Electromagnética):
Fenómeno por el cual la energía electromagnética emana desde una fuente.
 Degradación (del funcionamiento):
Desviación no deseada en las características de funcionamiento de un equipo o
sistema respecto al funcionamiento previsto.
III. Fuentes, acoplamientos y receptores de EMI
¿Cómo se generan las Interferencias
Electromagnéticas?
IV. Modos o medios de propagación de las interferencias
 Impedancia Común
 Radiación electromagnética:
 Radiación magnética (acoplamiento inductivo)
 Radiación eléctrica (acoplamiento capacitivo)
IV. Modos o medios de propagación de las interferencias
1. Radiación directa de la fuente al receptor -> mecanismo conducido
2. Radiado desde la fuente y transferido a los cables de I/O del receptor -> mecanismo
electromagnético
3. Radiado por los cables de la fuente a los cables del receptor -> mecanismo
campo dominante magnético
4. Conducido por cables comunes de la fuente y del receptor -> mecanismo
campo dominante eléctrico
V.
Instalaciones para ensayos de EMC
Cámaras Anecoicas para mediciones de campo
electromagnético
V.
Instalaciones para ensayos de EMC
• Semianecoicas: Se desea simular un espacio abierto sobre un plano de tierra
metálico.
V.
Instalaciones para ensayos de EMC
• OATS: Open Área Test Site
V.
Instalaciones para ensayos de EMC
Materiales Anecoicos
La clave de un material anecoico es que absorba la energía electromagnética y la
transforme en otro tipo de energía.
 espuma de poliuretano cargada de partículas de carbón.
 loseta de ferrite.
V.
Instalaciones para ensayos de EMC
Antenas
Antena para ensayos de Emisión
Antena para ensayos de Inmunidad
V.
Instalaciones para ensayos de EMC
Antenas
Antena Loop para baja frecuencia
Antena piramidal para alta frecuencia
VI. Normas aplicables a EMC en equipamiento electromédico.
Si quiero registrar mi producto en ANMAT, o exportarlo …
¿Qué normas debo cumplir?
¿Qué ensayos de EMC debo realizar?
VI. Normas aplicables a EMC en equipamiento electromédico.
IEC 60601-1:2005
Norma general de equipos electromédicos
IEC 60601-1-2:2007
Norma colateral: Compatibilidad Electromagnética
Establece las normas básicas de
EMC para los ensayos
Normas particulares
IEC 60601-2-XX
Establece criterios de conformidad
Especifica los requisitos generales
para la seguridad básica y
funcionamiento esencial
VI. Normas aplicables a EMC en equipamiento electromédico.
IEC 60601-1-2:2007
60601 2:2007
Responsabilidad
compartida
Responsabilidad
compartida
FABRICANTES,
ORGANIZACIONES
RESPONSABLES y
OPERADORES
VI. Normas aplicables a EMC en equipamiento electromédico.
IEC 60601-1-2:2007
Fabricantes, Organizaciones Responsables y Operadores:
Asegurar que el equipo electromédico y sistema electromédico este diseñado y funcione según lo
previsto.
Responsabilidad del fabricante:
Diseñar y fabricar para satisfacer los requisitos de esta norma y revelar la información a la
Organización responsable.
VI. Normas aplicables a EMC en equipamiento electromédico.
Puede ser necesario que los requisitos de la norma colateral se modifiquen por los
requisitos especiales de una norma particular.
 IEC 60601-2-x
o IRAM 4220-2-x
¿Mi
equipo tendrá norma particular?
¿Dónde la puedo buscar?
International Electrotechnical Commission
http://webtore.iec.ch
Asociación Española de Normalización y Certificación
www.aenor.es/aenor/normas/buscadornormas/buscadornormas.asp
VI. Normas aplicables a EMC en equipamiento electromédico.
VI. Normas aplicables a EMC en equipamiento electromédico.
VI. Normas aplicables a EMC en equipamiento electromédico.
IEC 60601-2-x
o
IRAM 4220-2-x
IEC 60601-1-2
O
IRAM 4220-1-2
IEC 60601-1
O
IRAM 4220-1
Se aplica directamente
si no existe norma
particular.
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Requisitos de Compatibilidad Electromagnética
CONDUCIDA
EMISIÓN
RADIADA
EMC
CONDUCIDA
INMUNIDAD
RADIADA
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos de Emisión
Norma Básica
Emisión radiada
CISPR 11
Emisión conducida contínua
CISPR 11
Armónicos
IEC 61000-3-2
Flicker
IEC 61000-3-3
Ensayos de Inmunidad
Norma Básica
Descargas electrostáticas (ESD)
IEC 61000-4-2
Inmunidad radiada (IR)
IEC 61000-4-3
Transitorios rápidos en ráfagas (BURST)
IEC 61000-4-4
Ondas de choque (SURGE)
IEC 61000-4-5
RF en modo común
IEC 61000-4-6
Campo magnético
IEC 61000-4-8
Interrupciones y huecos de tensión (PQT)
IEC 61000-4-11
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
No perturbar a otros equipos (no emitir perturbaciones por encima de un valor
dado)
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
EMISIONES
Clasificación de los equipos:
El fabricante del equipo debe asegurar que el usuario está informado sobre la clase
y el grupo de equipo, ya sea por el marcado o por la documentación del mismo.
GRUPO 1
GRUPO
CLASE A
CLASE
GRUPO 2
CLASE B
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Grupo 1
Grupo 2
Clase A
Clase B
Aquellos
Aquellos
La energía
La energía
equipos
equipos
electromagnética electromagnética diseñados para diseñados para
de RF es
de RF es
funcionar en
ser utilizados
generada y
generada y
un entorno con
en entornos
utilizada para el utilizada para el
la red de
con red de
funcionamiento
tratamiento de
alimentación
alimentación
interno del
pacientes.
controlada
de uso común
equipo.
(entorno
(entorno
hospitalario)
domiciliario)
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
ENSAYOS REQUERIDOS - IEC 6060160601-1-2: EMISIONES
 Protección de los servicios de radio: (Los
(
equipos ME [1] o sistemas ME se deben
clasificar como Grupo 1 o Grupo 2 y Clase A o Clase B conforme a la norma CISPR 11)
 Emisión electromagnética Radiada [30 MHz a 1000 MHz]
 Emisión electromagnética conducida [150 kHz a 30 MHz]
 Protección de las redes de alimentación públicas:
 Distorsión Armónica, según requisitos de la IEC 61000-3-2
 Fluctuaciones de tensión y flickers, según requisitos de la IEC 61000-3-3
[1] Electromédico
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: EMISIONES
 EMISIÓN ELECTROMAGNÉTICA CONDUCIDA

Banda de frecuencias: 150 KHz a 30 MHz
Configuración del ensayo
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: EMISIONES
 EMISIÓN ELECTROMAGNÉTICA CONDUCIDA
Circuito eléctrico equivalente y LISN (Red estabilizadora de impedancia)
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: EMISIONES
 EMISIÓN ELECTROMAGNÉTICA CONDUCIDA
Software de adquisición de datos:
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: EMISIONES
 EMISIÓN ELECTROMAGNÉTICA RADIADA

Banda de frecuencias: 30 MHz a 1 GHz
Configuración del
ensayo
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: EMISIONES
 EMISIÓN ELECTROMAGNÉTICA RADIADA

Banda de frecuencias: 30 MHz a 1 GHz
Configuración del
ensayo
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: EMISIONES
 EMISIÓN ELECTROMAGNÉTICA RADIADA
Software de adquisición de datos:
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
No ser perturbado por otros equipos (tener un nivel de protección suficiente para no
ser perturbado fácilmente)
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
SUSCEPTIBILIDAD o INMUNIDAD
MODO DE FUNCIONAMIENTO Y CONFIGURACIÓN:
Durante los ensayos de Inmunidad, cada función del equipo ME o sistema ME que
está asociada a la seguridad básica y al funcionamiento esencial, se debe ensayar
en el modo que es más crítico desde una perspectiva del paciente, usando las
opciones del equipo, cables y accesorios en una configuración típica coherente con
la utilización normal.
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
SUSCEPTIBILIDAD o INMUNIDAD
CRITERIO DE CONFORMIDAD:
El equipo ME o sistema ME debe proporcionar el funcionamiento esencial y
permanecer seguro durante y después de los ensayos, o mostrar una degradación
admisible según los requerimientos de las normas o declaración del fabricante en
su Gestión de Riesgos (Mitigación del riesgo).
 Punto 6.2.1.10 “Criterios de conformidad” según especifica la norma IEC 60601-1-2:2007.
 Análisis de riesgo del equipo, declarado por el fabricante y bajo responsabilidad del director
técnico.
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
ENSAYOS REQUERIDOS IEC 6060160601-1-2: INMUNIDAD
 Descarga Electrostática (ESD), según IEC 61000-4-2
 Campos electromagnéticos radiados de RF, según IEC 61000-4-3
 Transitorios y ráfagas rápidas (EFT/BURST), según IEC 61000-4-4
 Onda de Choque (SURGE), según IEC 61000-4-5
 Perturbaciones conducidas, inducidas por campos de RF, según IEC 61000-4-6
 Campos magnéticos a frecuencia de red, según IEC 61000-4-8
 Caídas de tensión, interrupciones y variaciones de tensión sobre las líneas de
entrada de alimentación de red, según IEC 61000-4-11
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

DESCARGA ELECTROSTÁTICA (ESD), SEGÚN IEC 61000-4-2
 Se aplican los métodos y equipos de ensayo especificados en la norma
IEC 61000-4-2.
 Con modificaciones según el punto 6.2.2
de la IEC 60601-1-2.
 Simula descargas electrostáticas del
acercamiento entre dos cuerpos de distinta
carga eléctrica.
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

DESCARGA ELECTROSTÁTICA (ESD), SEGÚN IEC 61000-4-2
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

DESCARGA ELECTROSTÁTICA (ESD), SEGÚN IEC 61000-4-2
Por las características del
pulso aplicado, puede:
 Producir fatiga de componentes
 Quemaduras en el PCB
 Quemaduras de componentes
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS RADIADOS DE RF, SEGÚN IEC 61000-4-3
 Se aplican los métodos y equipos de ensayo especificados en la norma IEC 61000-4-3.
 Con modificaciones
según el punto 6.2.3 de la
IEC 60601-1-2.
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS RADIADOS DE RF, SEGÚN IEC 61000-4-3
 Calibración del campo a aplicar
en un área uniforme según norma.
 Se utiliza una sonda de campo
para monitorear las mediciones.
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS RADIADOS DE RF, SEGÚN IEC 61000-4-3
Frecuencia de
modulación
Nivel de campo
2 Hz
10 V/m
(Asistencia vital) (Asistencia vital)
Otros: 1 kHz
Otros: 3 V/m
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS RADIADOS DE RF, SEGÚN IEC 61000-4-3
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

TRANSITORIOS Y RÁFAGAS RÁPIDAS (EFT/BURST), SEGÚN IEC 61000-4-4
 Se aplican los métodos y equipos de ensayo especificados en la norma
IEC 61000-4-4.
 Con modificaciones
según el punto 6.2.4
de la IEC 60601-1-2.
 Simula la conmutación
de cargas inductivas en la
línea de alimentación,
apertura y/o cierre de contactos, etc.
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

TRANSITORIOS Y RÁFAGAS RÁPIDAS (EFT/BURST), SEGÚN IEC 61000-4-4
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

TRANSITORIOS Y RÁFAGAS RÁPIDAS (EFT/BURST), SEGÚN IEC 61000-4-4
Configuración
del ensayo
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

ONDA DE CHOQUE (SURGE), SEGÚN IEC 61000-4-5
 Se aplican los métodos y equipos de ensayo especificados en la norma
IEC 61000-4-5.
 Con modificaciones
según el punto 6.2.5
de la IEC 60601-1-2.
 Simula descargas atmosféricas
directas o indirectas en proximidad
de los conductores externos.
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

ONDA DE CHOQUE (SURGE), SEGÚN IEC 61000-4-5
Por las características del
pulso aplicado, puede:
 Producir fatiga de componentes
 Quemaduras en el PCB
 Quemaduras de componentes
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

ONDA DE CHOQUE (SURGE), SEGÚN IEC 61000-4-5
Aplicación:
 Modo común
 Modo diferencial
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

PERTURBACIONES CONDUCIDAS, INDUCIDAS POR CAMPOS DE RF,
SEGÚN IEC 61000-4-6
 Se aplican los métodos y equipos de ensayo especificados en la norma
IEC 61000-4-6.
 Con modificaciones según el punto 6.2.6
de la IEC 60601-1-2.
 Simula corrientes inducidas de RF provenientes
de transmisores intencionales de RF.
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

PERTURBACIONES CONDUCIDAS, INDUCIDAS POR CAMPOS DE RF,
SEGÚN IEC 61000-4-6
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

CAMPOS MAGNÉTICOS A FRECUENCIA DE RED, SEGÚN IEC 61000-4-8
 Se aplican los métodos y equipos de ensayo especificados en la norma
IEC 61000-4-8.
 Con modificaciones según el punto 6.2.8 de la IEC 60601-1-2.
 Simula campos magnéticos generados por las corrientes
de frecuencia industrial que circulan por los conductores
cercanos al equipo.
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

CAMPOS MAGNÉTICOS A FRECUENCIA DE RED, SEGÚN IEC 61000-4-8
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

CAÍDAS DE TENSIÓN, INTERRUPCIONES Y VARIACIONES DE TENSIÓN
SOBRE LAS LÍNEAS DE ENTRADA DE ALIMENTACIÓN DE RED, SEGÚN
IEC 61000-4-11
 Se aplican los métodos y equipos
de ensayo especificados en la norma
IEC 61000-4-11. Con modificaciones según
el punto 6.2.7 de la IEC 60601-1-2.
VII. Ensayos de EMC aplicables a equipamiento electromédico.
Ensayos: INMUNIDAD

CAÍDAS DE TENSIÓN, INTERRUPCIONES Y VARIACIONES DE TENSIÓN
SOBRE LAS LÍNEAS DE ENTRADA DE ALIMENTACIÓN DE RED, SEGÚN IEC
61000-4-11
 Simula fallas en la red de C.A. o variaciones de cargas repentinas.
VIII. Técnicas de Diseño
UN BUEN DISEÑO…
¿Por dónde empezamos?
VIII. Técnicas de Diseño
EMC desde el inicio del diseño
“No existe una única solución para desarrollar productos que cumplan los ensayos
de EMC”
Deberemos aplicar diferentes técnicas para conseguirlo, como pueden ser:
 Técnicas de Filtrado
 Técnicas de Blindaje
 Técnicas de Masa
 Técnicas de Desacoplos
 Técnicas de control de Impedancia
 Técnicas de segregación de circuitos en el PCB
VIII. Técnicas de Diseño
EMC desde el inicio del diseño
Durante el desarrollo del esquema:
 Definir los valores de los capacitores de desacoplo
 Definir las estrategias de filtrado
 Elegir las protecciones a las ESD
 Clasificar los circuitos
Trazado del circuito impreso:
 Planificar las masas y formas de conexión
 Agrupar los componentes electrónicos
 Evitar mezcla de circuitos ruidosos con circuitos sensibles
VIII. Técnicas de Diseño
EMC desde el inicio del diseño
Cada una de las fases del diseño tiene consecuencias en la etapa final del producto.
 Segregación de circuitos
 Sistema de alimentación
 Estructura de masas
 Entradas y Salidas
 Osciladores
 Desacoplos de los circuitos integrados
 Buses de datos
 Software
VIII. Técnicas de Diseño
Impacto de EMC
VIII. Técnicas de Diseño
Diseño del esquema
Plantear el circuito a nivel de bloques:
 Alimentaciones necesarias
 Circuitos analógicos
 Microcontrolador
 Drivers
 Buses
 Conectores
VIII. Técnicas de Diseño
Diseño de cableados y conectores
En esta etapa será clave:
 Definir la zona de ubicación de los distintos circuitos.
 Definir la ubicación de los conectores.
 Definir la ubicación del cableado
a través de los circuitos.
VIII. Técnicas de Diseño
Diseño de cableados y conectores
 Emplear cables trenzados o blindados. Esto es para evitar la interferencia que
éstos capturan y atenuar las radiaciones que emiten a su entorno.
 Eligir el tipo de conector adecuado y la agrupación de señales para evitar el
crosstalk entre pines.
VIII. Técnicas de Diseño
Diseño del PCB
Es la actividad
IMPORTANTE.
SE DEBERÁN LLEVAR A CABO TODAS LAS
TÉCNICAS EXPUESTAS ANTERIORMENTE
PARA LOGRAR UN BUEN DISEÑO.
más
VIII. Técnicas de Diseño
Segregación de circuitos
VIII. Técnicas de Diseño
Condensadores de desacoplo
Los componentes que conmutan estados lógicos deben estar desacoplados de RF,
ya que la energía desarrollada puede introducirse en los distintos circuitos.
CAPACITOR DE DESACOPLO:
 Almacena una carga eléctrica que es liberada en la línea de alimentación cuando
existe una demanda puntual por parte de un circuito integrado.
 Provee una baja impedancia a la fuente de alimentación minimizando el ruido
generado por la conmutación de las salidas del CI.
 Se coloca en paralelo, lo más próximo posible al integrado, entre alimentación y
masa.
VIII. Técnicas de Diseño
Condensadores de desacoplo
VIII. Técnicas de Diseño
¿Cómo minimizar los efectos de los acoplamientos?
VIII. Técnicas de Diseño
Modo de acoplo
Impedancia común
¿Dónde se manifiesta?
Fuente y receptor comparten un
camino con una impedancia
común.
Radiado – campo
magnético
Inductancia mútua de dos lazos de
corriente.
Radiado – campo
eléctrico
Diferencia de potencial entre dos
conductores.
Forma de minimizarlo
- Prevenir el ruido en la línea que se comparte.
- Reducir al mínimo la inductancia entre las
interconexiones.
Entre cables:
- Limitar longitud de
cables corriendo en
paralelo.
- Aumentar la distancia
entre el cable
perturbador y el cable
víctima.
Entre cable y campo:
-Mantener el cable
junto a la superficie
metálica.
-Utilizar cables
trenzados.
- Utilizar juntas,
ferrites y filtros EMI.
Minimizar la impedancia de masa.
VIII. Técnicas de Diseño
Ruido en la masa
 Son producidos por transitorios en la alimentación y en las corrientes de retorno.
 Los ruidos en el plano de masa no pueden ser desacoplados.
Los transitorios de corriente en la masa son la principal fuente de ruido dentro del
sistema, de emisiones radiadas y conducidas.
¿Cómo los minimizo?
Minimizando la impedancia de la masa.
VIII. Técnicas de Diseño
Puesta a masa
VIII. Técnicas de Diseño
Puesta a masa
VIII. Técnicas de Diseño
Cancelación del flujo magnético
“La técnica de cancelación de flujo es la más importante en el diseño del PCB”
VIII. Técnicas de Diseño
Recomendaciones para la cancelación del flujo magnético
 Control de la impedancia en la estructura de capas del circuito impreso multicapa o
capa simple.
 Trazar las pistas de reloj adyacentes al plano de referencia.
 Colocar un plano de masa al componente que pueda causar radiaciones con la
finalidad de reducirlas.
 Utilizar familias lógicas con flancos lentos para minimizar la distribución espectral de
RF.
 Reducir las corrientes en las pistas, reduciendo los voltajes ( TTL vs. CMOS)
VIII. Técnicas de Diseño
Recomendaciones para la cancelación del flujo magnético
 Reducir el ruido entre los planos de alimentación y masa.
 Colocar capacidades de desacoplo.
 Terminar correctamente las pistas de reloj para evitar sobreimpulsos y subimpulsos.
 Utilizar condensadores de paso en interconexiones.
 Conectar a masa los radiadores.
 Situar los integrados con señales rápidas lo más próximo al microcontrolador.
 No pasar pistas por debajo del micro.
 Si el PCB es multicapa, colocar en la capa superior pistas del cristal y asociados, buses,
señal de reloj y señales rápidas.
VIII. Técnicas de Diseño
Crosstalk o diafonía
Forma no intencionada de acoplo entre señales, debido a la interacción entre
pistas, cables y componentes.
VIII. Técnicas de Diseño
Crosstalk o diafonía
 Crosstalk debido a impedancia común: se hace presente cuando dos o más circuitos
comparten conductores o caminos comunes, ya sea en la alimentación o en el retorno.
VIII. Técnicas de Diseño
Crosstalk o diafonía
 Crosstalk capacitivo: se produce por las capacidades parásitas entre las diferentes
pistas o elementos del circuito.
VIII. Técnicas de Diseño
Crosstalk o diafonía
Otra técnica para reducir el crosstalk capacitivo
VIII. Técnicas de Diseño
Crosstalk o diafonía
 Crosstalk inductivo: siempre que existen dos lazos de corriente, existe inductancia
mutua. La corriente en uno de los lazos crea un campo magnético, ese campo
magnético afecta al segundo lazo.
VIII. Técnicas de Diseño
Técnicas de diseño para reducir el crosstalk
 Maximizar la distancia física entre componentes
 Minimizar las pistas que transcurren paralelas
 Separar la distancia entre pistas paralelas para evitar el acoplo inductivo
 En capas adyacentes trazar las pistas perpendiculares entre si, para evitar el acoplo
capacitivo
 Reducir la separación entre la capa de señal y la del plano de masa
 Aislar los circuitos generadores de ruido( reloj, I/O,etc.) en una capa interna
VIII. Técnicas de Diseño
Supresores de Ferrite
¿Cómo selecciono el más adecuado?
VIII. Técnicas de Diseño
Tipo de material,
material, Impedancia, Resistencia y Reactancia
VIII. Técnicas de Diseño
Tipo de material, Impedancia, Resistencia y Reactancia
VIII. Técnicas de Diseño
Conexión de los ferrites
VIII. Técnicas de Diseño
Utilización de Filtros de RFI ( Interferencia de RF)
 Reducir el nivel de las perturbaciones emitidas por un aparato en la banda
de 150 kHZ a 30 MHz.
 No son eficientes contra perturbaciones tales como sobretensiones e impulsos tipo
rayo.
 Están formados por elementos pasivos (condensadores e inductancias).
 Debe estar situado lo más cerca posible de la fuente de perturbaciones.
VIII. Técnicas de Diseño
Filtros de RFI de grado médico
VIII. Técnicas de Diseño
Protección con Varistores
 Se utilizan en paralelo con las bobinas de relés, motores o cualquier otro tipo de
carga inductiva.
 Cuando aparece un transitorio, el varistor cambia su resistencia de un valor alto a
otro valor muy bajo. El transitorio es absorbido por el varistor, protegiendo de esa
manera los componentes sensibles del circuito.
VIII. Técnicas de Diseño
Técnicas de Blindaje
VIII. Técnicas de Diseño
Técnicas de Blindaje
Emisión
Inmunidad
VIII. Técnicas de Diseño
Técnicas de Blindaje
VIII. Técnicas de Diseño
Aberturas
 El diámetro de los agujeros de las aberturas no debe ser mayor a 16 mm.
 Si es posible colocar a todas las aberturas paneles mallados.
VIII. Técnicas de Diseño
Casos prácticos…
Empleo de técnicas
Rezo a los dioses
Vs..
Vs
VIII. Técnicas de Diseño
Problemas reales de diseño…
VIII. Técnicas de Diseño
Posible solución…
VIII. Técnicas de Diseño
Problemas reales de diseño…
VIII. Técnicas de Diseño
Posible solución…
VIII. Técnicas de Diseño
Ejemplo N° 1
VIII. Técnicas de Diseño
Ejemplo N° 2
VIII. Técnicas de Diseño
Ejemplo N° 3
VIII. Técnicas de Diseño
Ejemplo N° 4
VIII. Técnicas de Diseño
Ejemplo N° 5
IX. Conclusiones
 No existe una única solución para desarrollar productos que cumplan los ensayos
de EMC.
 La compatibilidad se debe considerar en el momento del diseño.
 La experiencia demuestra que la supresión de las EMI en el momento del diseño
puede solventar entre el 80% y 90% de los problemas antes de las primeras pruebas.
IX. Conclusiones
 A medida que se desarrolla un equipo, la posibilidad de aplicar ciertas técnicas
para la eliminación de interferencias se reduce y al mismo tiempo el costo de su
reducción se incrementa.
IX. Conclusiones
“La sombra aguanta la casa y el día
que está nublado, ésta se cae al
suelo...
suelo
...”
”
Ing. Luciano S. Blas
[email protected]
Jefe de Laboratorio
Compatibilidad Electromagnética