Estimación de Emisiones Radiadas
Estima las emisiones radiadas en campo lejano de un bucle de corriente PCB usando el modelo de antena de bucle pequeño. Comparación con límites CISPR 22/FCC Clase B.
Fórmula
E ≈ 263 × f² × A × I / r [V/m, f in MHz, A in m²]
Referencia: Henry Ott, Electromagnetic Compatibility Engineering
Cómo Funciona
Las emisiones radiadas de los PCB son causadas principalmente por bucles de corriente: trazas que transportan corriente de alta frecuencia desde pequeñas antenas de bucle. El campo eléctrico a la distancia r de un bucle de corriente pequeño en el espacio libre se aproxima en E ≈ 263 × f² × A × I/r [V/m], donde f está en MHz, A es el área del bucle en m² e I es la corriente máxima en A. Conversión a la unidad de medida común: E [dBμV/m] = 20·log== (E × 10). El CISPR 22 de clase B establece un límite de emisión radiada de 40 dBμV/m a 3 m para frecuencias de 30 a 230 MHz. Margen = 40 − E_ medido [dBμV/m]. Reducir el área del bucle (enrutamiento de retorno a tierra más estrecho) o la frecuencia de conmutación suele ser más eficaz que el blindaje posterior al diseño.
Ejemplo Resuelto
Problema: un convertidor de conmutación de PCB extrae un pico de 10 mA a 100 MHz a través de un bucle de 1 cm². ¿Cuál es el campo eléctrico estimado a 3 m y cuál es el margen en comparación con el CISPR 22 de clase B? Solución: 1. Unidades de conversión: I = 10 mA = 0,01 A; A = 1 cm² = 1 × 10-4 m²; f = 100 MHz; r = 3 m 2. E = 263 × 100² × 1×10-5.0,01/3 = 263 × 10 000 × 10−0,01/3 = 263 × 10 000 × 3,33 × 10-1 = 8,77 μV/m 3. E [dBμV/m] = 20·log( 8,77) = 18,9 dBμV/m 4. Margen = 40 − 18,9 = 21,1 dB Resultado: un margen de 21 dB es cómodo, pero es probable que haya varios bucles en la PCB, por lo que el efecto acumulativo puede ser mayor. Reduzca el área del bucle o la corriente de conmutación para mejorar el margen.
Consejos Prácticos
- ✓Minimice las áreas de bucle: dirija las corrientes de retorno directamente por debajo de las pistas de señal, utilice un plano de tierra sólido y mantenga los condensadores de desacoplamiento cerca del circuito integrado.
- ✓Siga la regla general: reducir a la mitad el área del bucle reduce el campo E en 6 dB; esto suele ser más económico que añadir una carcasa blindada.
- ✓Para realizar un escaneo previo al cumplimiento, utilice una sonda de campo H de campo cercano para identificar el circuito de emisión dominante antes de realizar cambios.
Errores Comunes
- ✗Suponiendo que la fórmula proporciona un valor absoluto preciso, se trata de una estimación simple de campo lejano que ignora las reflexiones del plano terrestre, el factor de antena de la antena receptora y el acoplamiento de múltiples fuentes.
- ✗Olvidando que las emisiones aumentan a medida que f², al duplicar la frecuencia se cuadruplica el campo emitido, es por eso que los relojes de alta frecuencia son la fuente de emisión dominante.
- ✗Medir solo a 3 m y pasar: el CISPR 22 requiere un barrido de 30 MHz a 1 GHz; las emisiones máximas suelen producirse en armónicos más altos de la frecuencia de conmutación.
Preguntas Frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre los límites de radiación de la CISPR 22 y de la Parte 15 de la FCC?
El CISPR 22 (ahora reemplazado por el CISPR 32) establece límites para los equipos multimedia, que se utilizan principalmente en Europa. La clase B de la Parte 15 de la FCC utiliza límites similares (40-43 dBμV/m a 3 m por debajo de 230 MHz). En la práctica, ambos convergen aproximadamente a los mismos valores.
¿La fórmula se aplica a las trazas de microtiras en una placa de circuito impreso?
Sí, pero solo aproximadamente. Un trazado en microbanda sobre un plano del suelo forma un bucle parcial; el área efectiva del bucle viene determinada por la altura de la traza sobre el plano y su longitud. La fórmula proporciona una estimación por orden de magnitud útil para las decisiones de diseño previas al cumplimiento.
¿Puedo usar la estimación para predecir si mi producto pasará las pruebas de EMC?
Solo como un indicador aproximado. La fórmula supone un único bucle aislado en el espacio libre. Los productos reales tienen muchos bucles, resonancias y reflejos. Úselo para el análisis comparativo del diseño (¿qué solución reduce más las emisiones?) en lugar de una predicción absoluta de aprobación/fracaso.
Shop Components
Affiliate links — we may earn a commission at no cost to you.
Related Calculators
EMC
RF Shielding
Calculate electromagnetic shielding effectiveness of conductive enclosures
EMC
EMI Margin
Calculate EMI compliance margin accounting for measurement uncertainty and safety margin to predict pre-compliance test pass/fail.
EMC
Ground Impedance
Calculate PCB ground plane AC impedance, skin depth, and inductive reactance at high frequencies for EMC analysis.
EMC
Ferrite Bead
Calculate ferrite bead filter effectiveness, impedance at frequency, and insertion loss for EMI suppression
EMC
LC EMI Filter
Design an LC low-pass EMI filter for conducted emissions suppression — calculate inductance, capacitance, filter order, and attenuation at the stop band.
EMC
ESD TVS Diode
Calculate TVS diode clamping voltage, breakdown voltage, peak pulse current, and power rating for ESD protection circuit design.