Depuração de EMI em uma fonte de alimentação no modo chaveado com o R&S®FPC1000/R&S®FPC1500

Sua tarefa

Atualmente, os engenheiros de pesquisa e desenvolvimento enfrentam metas desafiadoras de tempo para colocação no mercado. Estender o cronograma de desenvolvimento do produto e atrasar a data de lançamento dele podem causar prejuízos financeiros significativos com relação à perda de oportunidade e de participação no mercado. Um grande número de produtos falha na conformidade de compatibilidade eletromagnética (EMC) na primeira tentativa. Cada dia utilizado na depuração, isolamento e correção de problemas de EMI aumenta o tempo de colocação no mercado.

A solução da Rohde & Schwarz

Para solucionar esses desafios, o mais sensato é realizar testes de EMI durante o ciclo de projeto do produto. Isso aumentará a probabilidade de aprovação no teste de conformidade de EMC, que é realizado normalmente no final desse ciclo. Conforme ilustrado, o custo para solucionar problemas de EMI no final do ciclo de desenvolvimento pode gerar prejuízos ainda maiores do que no início desse ciclo. Medidas preventivas integradas aos pontos de verificação do ciclo de desenvolvimento podem evitar atrasos que acabam custando caro para o projeto. Um excelente exemplo disso são as fontes de alimentação chaveadas. Nos projetos em que as fontes de alimentação chaveadas são utilizadas, é necessário realizar testes em todo ciclo. A combinação de potência e corrente altas ativamente ligadas e desligadas apresenta um alto potencial para EMI.

Emissões radiadas

Emissões radiadas são inerentes a qualquer circuito elétrico. Os testes de emissão radiada medem a intensidade do campo eletromagnético de emissões não intencionais geradas por seu produto.

Fácil configuração
Apenas algumas etapas são necessárias para uma sessão de depuração de EMI:

• Conecte uma sonda de campo próximo R&S®HZ-17 adequada à entrada de RF do analisador R&S®FPC1000 ou R&S®FPC1500
• Mova a sonda sobre a placa ou módulo que está sendo testado
• O software R&S®ELEKTRA EMI (R&S®ELEMI-E) oferece uma maneira fácil de registrar os achados

O R&S®HZ-17 contém duas sondas. A sonda tipo anel maior apresenta um ganho excelente e é ideal para medições gerais. A sonda menor tem uma ponta tipo pino. Ela apresenta bom ganho e é excelente para resolução espacial até o nível de traço do módulo. Com qualquer uma dessas sondas, considere a polarização conforme mostrado na figura abaixo. As linhas de campo precisam ficar na posição vertical com relação à área de recepção das sondas.

A faixa de frequência relevante para emissões radiadas é de 30 MHz a 1.000 MHz para medir interferências de alta frequência causadas pela comutação de transientes < 1 μs.

Com base na seleção do componente em medições anteriores, é possível que o projetista já conheça as frequências básicas da placa ou módulo em teste. A frequência e o intervalo devem ser definidos corretamente no R&S®FPC. As linhas de limite podem ser usadas para indicação de aprovação/reprovação no display e para monitorar facilmente as melhorias após a otimização do projeto de EMI.

Configurações não finais na bancada do laboratório com placas de circuito impresso abertas podem causar problemas de acoplamento em altas frequências que diminuirão assim que as placas forem montadas em carcaças metálicas e tiverem uma conexão de aterramento ideal.

Redução de medidas em fontes de alimentação chaveadas

Caso o equipamento em ensaio exceda os limites de emissão, você pode otimizar o layout PCB (ou seja, reduzir traços, evitar o acoplamento) ou os testes ativos (por exemplo, seleção de componente com base em sua emissão medida).

Emissões conduzidas

As medições de EMI abrangem não só emissões radiadas, mas também emissões conduzidas com propagação direcionada para a rede elétrica. Isso requer que os sinais de RF sejam separados da rede elétrica e estabilizados a 50 Ω. Isso é atingido por meio de uma rede de estabilização da impedância de linha.

O laboratório é, inevitavelmente, um ambiente elétrico e ruidoso em constante mudança. Um plano terrestre de referência é necessário para medições com capacidade de repetição. O uso de uma câmara blindada é útil para evitar a recepção de sinais ambientes.

Fácil configuração
A Rohde & Schwarz fornece uma solução simples para medições de EMI conduzidas.
Conecte a rede de estabilização da impedância de linha do R&S®HM6050-2 à

• rede elétrica por meio de um transformador de isolamento
• do equipamento em ensaio
• Analisador de espectro R&S®FPC por meio de um cabo BNC
• Computador executando o R&S®ELEKTRA EMI (R&S®ELEMI-E) por meio de um cabo adaptador serial/USB para comutação de linha e uma conexão LAN ao R&S®FPC para controle remoto

Quando os instrumentos são configurados no R&S®ELEKTRA EMI, eles são controlados por meio do software com configurações de medição predefinidas de uma maneira simples “push play”.

Medições gerais realizadas com o detector de pico e o detector de média paralela na faixa de frequência de 150 kHz a 30 MHz produzem princípios básicos e harmônicos da frequência de comutação.

Como a medição é realizada inicialmente apenas com a configuração para fase L1 ou para fase N da rede de estabilização da impedância de linha, é necessário determinar se as amplitudes da outra fase são mais altas. Em alguns casos, as sequências de teste precisam ser repetidas diversas vezes.

Redução de medidas em fontes de alimentação chaveadas
Caso o equipamento em ensaio exceda os limites de emissão, otimize o layout PSU de comutação (reduza os traços, evite o acoplamento, otimize conexões GND). Ferrites também podem ajudar. No entanto, é necessário um bom projeto de PCB antes de qualquer coisa. Uma blindagem adicional é outra opção, mas normalmente dispendiosa.