Blindaje frente a filtrado de EMC
El blindaje y el filtrado son las dos técnicas fundamentales de mitigación de EMC. El blindaje contiene o bloquea físicamente los campos electromagnéticos radiados; el filtrado atenúa el ruido que se produce en los cables y líneas eléctricas. Ambos son necesarios en la mayoría de los diseños prácticos; elegir entre ellos (o combinarlos) depende de la ruta de acoplamiento del ruido.
Blindaje electromagnético
El blindaje utiliza envolventes o juntas conductivas para contener o excluir los campos electromagnéticos. La eficacia se mide en dB de atenuación. Una carcasa de aluminio sólido proporciona un blindaje de 80 a 120 dB; una caja de acero con aberturas y juntas proporciona de 40 a 80 dB.
Advantages
- Aborda las emisiones radiadas y la susceptibilidad simultáneamente
- Protege todo el circuito, sin necesidad de identificar las fuentes de ruido individuales
- Efectivo de MHz a GHz cuando se implementa correctamente
- Necesario para muchas categorías de certificación de la FCC/CE
Disadvantages
- Aumenta el costo, el peso y la complejidad mecánica
- Las aberturas (conectores, rejillas de ventilación, vitrinas) degradan significativamente el blindaje
- Los puntos de entrada de los cables deben filtrarse: los cables evitan el blindaje
- El blindaje magnético de baja frecuencia requiere mu-metal, no aluminio
When to use
Utilice un blindaje cuando las emisiones radiadas superen los límites a pesar de un buen diseño de PCB, cuando el producto funcione cerca de equipos de RF sensibles y cuando la fuente de ruido y la víctima no puedan separarse en la PCB.
Filtrado de EMC
El filtrado atenúa el ruido conducido en las líneas eléctricas, los cables de señal y las interfaces de E/S. Los filtros más comunes incluyen los filtros LC, los estranguladores de modo común, las perlas de ferrita y los condensadores de alimentación continua. Los filtros evitan que el ruido se escape o entre a través de los cables.
Advantages
- Aborda las emisiones conducidas, necesarias para la mayoría de las pruebas de líneas eléctricas de la FCC/CE
- Evita que los cables actúen como antenas para las emisiones radiadas
- Costo más bajo que el blindaje completo de la carcasa para muchos productos
- Se puede aplicar de forma selectiva a líneas de señal individuales
Disadvantages
- No detiene las emisiones radiadas del propio PCB
- La eficacia del filtro se degrada con una mala disposición de la PCB (desvío del filtro)
- Los filtros de línea eléctrica están limitados por las normas de seguridad (corriente de fuga)
- Los parásitos componentes limitan la atenuación de alta frecuencia
When to use
Utilice el filtrado en todas las entradas de alimentación, E/S de señal e interfaces de cable. Es la primera línea de defensa para las emisiones conducidas y es esencial para prevenir la radiación de los cables.
Key Differences
- ▸El blindaje aborda las emisiones/inmunidad radiadas; el filtrado aborda las emisiones/inmunidad conducidas
- ▸Los cables evitan el blindaje: debe combinarse con el filtrado en todas las penetraciones
- ▸El filtrado no impide que la PCB irradie; el blindaje contiene esa radiación
- ▸La solución completa de EMC requiere ambas cosas: filtrar el ruido conducido, proteger el ruido irradiado
- ▸Las perlas de ferrita son filtros CM pequeños y de bajo costo, efectivos por encima de 30 MHz para cables
Summary
El filtrado y el blindaje son complementarios, no alternativos. Filtre todas las interfaces conectadas (alimentación, cables de E/S) para evitar que los cables se conviertan en antenas. Proteja la carcasa para que contenga las emisiones radiadas residuales. Un enfoque adecuado de EMC aplica primero el filtrado (es más económico y aborda la causa principal) y, después, agrega protección para los problemas de radiación restantes.
Frequently Asked Questions
¿Qué eficacia de protección necesita mi producto?
La mayoría de los productos comerciales necesitan un blindaje de 40 a 60 dB para cumplir con la Parte 15B/CISPR 22 de la FCC. Los dispositivos médicos (IEC 60601) pueden requerir entre 60 y 80 dB. Los militares (MIL-STD-461) pueden requerir entre 80 y 120 dB. El SE requerido depende del nivel de ruido interno y del límite de emisiones externas.
¿Por qué las penetraciones de los cables degradan el blindaje?
Cualquier cable que pase a través de un blindaje transmite ruido conducido del interior al exterior (o viceversa). El cable actúa como una antena e irradia el ruido que debía contener el blindaje. La solución consiste en filtrar todas las penetraciones del cable en el límite del blindaje utilizando filtros de paso o perlas de ferrita.
¿Qué es un cordón de ferrita y cuándo debo usarlo?
Una perla de ferrita es un inductor que presenta una alta impedancia (normalmente de 100 a 1000 Ω) a frecuencias superiores a 100 MHz. Utilizados como filtros en serie en los pines de la fuente de alimentación y las líneas de E/S, atenúan el ruido de alta frecuencia sin afectar a las señales de corriente continua o de baja frecuencia. Son eficaces para la compatibilidad electromagnética cuando se colocan cerca de la fuente de ruido.
¿Funciona el blindaje para ESD?
Sí. Una carcasa conductora conectada a tierra desvía las corrientes ESD a tierra e impide la penetración del campo. El blindaje debe tener una conexión a tierra de baja impedancia (una correa corta y ancha para conectar a tierra). Los diseños sensibles a la ESD también necesitan diodos TVS en los puertos de E/S, ya que la ESD puede entrar a través de cables incluso con una carcasa blindada.