Depuración EMI de una fuente conmutada con el R&S®FPC1000/ R&S®FPC1500

Su tarea

En la actualidad, los ingenieros de I+D deben cumplir unos plazos muy rigurosos de lanzamiento al mercado. Prolongar el cronograma de desarrollo del producto y retrasar su lanzamiento puede acarrear un gasto considerable por la pérdida de oportunidades y de cuota de mercado. Una gran cantidad de productos no superan los ensayos de aceptación de EMC la primera vez. Cada día dedicado a depurar, aislar y corregir el problema de EMI supone un retraso del lanzamiento al mercado.

La solución de Rohde & Schwarz

Para prevenir estas dificultades es recomendable realizar pruebas de EMI durante el ciclo de diseño del producto. De este modo aumentan las probabilidades de pasar el ensayo de aceptación de compatibilidad electromagnética, que habitualmente se realiza al final del ciclo de desarrollo del producto. Como se ha expuesto, los costes que supone resolver los problemas de EMI en una fase avanzada del desarrollo pueden ser mucho más elevados que si se eliminan con mayor antelación. La integración de mediciones preventivas en puntos de verificación a lo largo del ciclo de diseño pueden ayudar a evitar retrasos del proyecto que salen muy caros. Un ejemplo típico son las fuentes conmutadas. En los diseños que incluyen fuentes de alimentación conmutadas es necesario realizar pruebas exhaustivas. La combinación de alta potencia y corriente con conmutaciones bruscas encierra un alto potencial de interferencias electromagnéticas (EMI).

Interferencias electromagnéticas

Las interferencias electromagnéticas son inherentes a todo circuito eléctrico. En las pruebas de interferencia electromagnética se mide la intensidad de campo electromagnética de las emisiones no intencionadas que genera su producto.

Configuración sencilla
La configuración de una sesión de depuración de EMI requiere pocos pasos:

• Conectar una sonda de campo cercano R&S®HZ-17 apropiada a la entrada de RF del analizador R&S®FPC1000 o R&S®FPC1500
• Mover la sonda por encima de la tarjeta o el módulo que se desea probar
• El software EMI R&S®ELEKTRA (R&S®ELEMI-E) permite documentar fácilmente los resultados

El R&S®HZ-17 contiene dos sondas. La sonda con el anillo de mayor tamaño proporciona una ganancia excelente y es apropiada para mediciones generales. La sonda de tamaño pequeño tiene una punta de tipo terminal. Esta presenta una buena ganancia y es ideal para obtener resolución espacial hasta el nivel de pista de la tarjeta. Con cualquiera de las sondas debe tenerse en cuenta la polarización como se muestra en la figura de abajo. Las líneas de campo deben encontrarse en sentido vertical a la zona de recepción de las sondas.

El rango de frecuencias relevante para interferencias electromagnéticas abarca de 30 MHz a 1000 MHz para medir interferencias de radiofrecuencia causadas por transitorios de conmutación < 1 μs.

Partiendo de una selección de componentes o de mediciones previas, el diseñador puede conocer ya frecuencias críticas de la tarjeta o el módulo examinado. Conforme a ello, deberá ajustar la frecuencia y el ancho de barrido adecuados en el R&S®FPC. Las líneas de valor límite se pueden utilizar la para indicación de pasa/no pasa en la pantalla y para constatar con facilidad las mejoras después de la optimización del diseño EMI.

Las configuraciones no terminadas en el banco de laboratorio con tarjetas impresas abiertas pueden provocar problemas de acoplamiento a altas frecuencias que disminuyen una vez que las tarjetas se montan en las carcasas de metal y tienen una conexión a tierra óptima.

Mediciones de mitigación en fuentes conmutadas

Si el equipo examinado excede los límites de emisión, puede ser conveniente optimizar el diseño de la tarjeta impresa (es decir, acortar pistas, evitar acoplamientos) o realizar pruebas de forma activa (es decir, basadas en la selección de componentes según su emisión medida).

Emisiones conducidas

Las mediciones de EMI no se limitan a las emisiones radiadas, sino que abarcan también las emisiones conducidas que se propagan hacia la red de alimentación. Para ello es necesario separar las señales de RF de la alimentación y estabilizarlas a 50 Ω. Esto se consigue utilizando una red de estabilización de la impedancia de línea (LISN).

Un laboratorio implica inevitablemente un entorno ruidoso y con cambios eléctricos constantes. Para conseguir mediciones reproducibles se requiere un plano de masa de referencia. Utilizando una cámara anecoica se puede evitar la recepción de señales del entorno.

Configuración sencilla
Rohde & Schwarz ofrece una solución sencilla para mediciones de EMI conducidas.
Conecte la LISN R&S®HM6050-2 con

• la red de alimentación a través de un transformador de aislamiento
• el equipo examinado
• el analizador de espectro R&S®FPC a través de un cable BNC
• el PC en el que se ejecuta R&S®ELEKTRA EMI (R&S®ELEMI-E) a través de un cable con adaptador serie/USB para la conmutación de línea y una conexión LAN al R&S®FPC para el control remoto

Una vez configurados los instrumentos en R&S®ELEKTRA EMI, éstos se controlan a través del software con ajustes de medición preconfigurados siguiendo un sencillo sistema «push play».

Las mediciones generales realizadas con el detector de cresta y el detector de promedio paralelo en el rango de frecuencias de 150 kHz a 30 MHz producen armónicos fundamentales y armónicos de la frecuencia de conmutación.

Puesto que la medición se lleva a cabo inicialmente solo con el ajuste a fase L1 o a fase N de la LISN, es necesario determinar si las amplitudes de la otra fase son superiores. En algunos casos es necesario repetir varias veces las secuencias de prueba.

Mediciones de mitigación en fuentes conmutadas
Si el equipo examinado excede los límites de emisión, puede ser conveniente optimizar el diseño de conmutación de la fuente de alimentación (acortar pistas, evitar acoplamientos, optimizar las conexiones de tierra). Las ferritas también pueden servir de ayuda, si bien en este caso se requiere un buen diseño de partida de la PCB. El apantallamiento adicional es otra opción, pero resulta generalmente bastante costosa.