Solución de problemas de EMI, paso a paso

Solución de problemas de EMI, paso a paso

En este artículo, describiremos los pasos que normalmente seguimos para solucionar los cuatro problemas principales de EMI; emisiones conducidas, emisiones radiadas, inmunidad radiada y descargas electrostáticas.

"Artículo publicado originalmente en Interference Technology (https://interferencetechnology.com/emi-troubleshooting-step-step/) por Kenneth Wyatt”

En este artículo, describiremos los pasos que solemos seguir para solucionar los cuatro problemas principales de EMI: emisiones conducidas, emisiones radiadas, inmunidad radiada y descarga electrostática. De estos, los tres últimos son los problemas más frecuentes, siendo las emisiones radiadas el principal fallo. Si su producto o sistema (EUT) tiene alimentación y filtrado de puertos de E/S adecuados, las emisiones conducidas y otras pruebas de inmunidad relacionadas con la línea eléctrica no suelen ser un problema.

Para su comodidad, hemos desarrollado una lista de equipos recomendados útiles para solucionar problemas de EMI. El enlace de descarga aparece en la Referencia 1.

Emisiones conducidas

Por lo general, esto no es un problema si se cuenta con un filtrado adecuado de la línea eléctrica; sin embargo, muchas fuentes de alimentación de bajo costo carecen de un buen filtrado. ¡Algunas marcas “sin nombre” no tienen ningún filtro! La prueba de emisiones realizada es fácil de ejecutar, así que aquí la tiene.

Configure su analizador de espectro de la siguiente manera:

1. Frecuencia 150 kHz a 30 MHz
2. Ancho de banda de resolución = 10 o 9 kHz
3. Preamplificador = Apagado
4. Ajuste el nivel de referencia para que se muestren los armónicos más altos y la escala vertical lea incluso en incrementos de 10 dB.
5. Utilice la detección promedio inicialmente y la detección CISPR en cualquier pico posterior
6. Atenuación interna: comience con 20 a 30 dB al principio y ajuste para obtener la mejor visualización y no sobrecargar el analizador.
7. Establezca las unidades verticales en dBμV

También nos gusta establecer la escala horizontal de lineal a logarítmica, para que las frecuencias sean más fáciles de leer.

Obtenga una red de estabilización de impedancia de línea (LISN) y colóquela entre el producto o sistema bajo prueba y el analizador de espectro. ¡Tenga en cuenta la secuencia de conexión a continuación!

PRECAUCIÓN : A menudo es importante encender el EUT antes de conectar el LISN al analizador. Esto se debe a que pueden ocurrir grandes transitorios durante el encendido y potencialmente destruir la etapa de entrada sensible del analizador. Tenga en cuenta que TekBox LISN tiene protección transitoria incorporada. No todos lo hacen... ¡estás advertido!

Encienda el EUT y luego conecte el puerto de salida de 50 ohmios del LISN al analizador. Tenga en cuenta que los armónicos suelen ser muy altos en las frecuencias más bajas y disminuyen hacia los 30 MHz. Asegúrese de que estos armónicos más altos no sobrecarguen el analizador. Agregue atenuación interna adicional, si es necesario.

Al comparar los picos promedio detectados con los límites CISPR apropiados, podrá saber si el EUT pasa o no antes de realizar las pruebas de cumplimiento formales.

Transmisores ambientales

Un problema con el que se encontrará inmediatamente al realizar pruebas fuera de una habitación blindada o una cámara semianecoica es la cantidad de señales ambientales provenientes de fuentes como transmisores de transmisión de FM y TV, teléfonos celulares y radios de dos vías. Esto es especialmente un problema cuando se utilizan sondas de corriente o antenas externas. Por lo general, ejecutamos un gráfico de referencia en el analizador usando el modo "Max Hold" para construir un gráfico ambiental compuesto. Luego, activaremos trazas adicionales para las mediciones reales. Por ejemplo, muchas veces tenemos tres tramas o trazas en pantalla; la línea de base ambiental, la trama "antes" y la trama "después" con alguna corrección aplicada.

A menudo, es más fácil reducir el rango de frecuencia en el analizador de espectro a cero en un armónico particular, eliminando así la mayoría de las señales ambientales. Si el armónico es una onda continua (CW) de banda estrecha, reducir el ancho de banda de resolución (RBW) también puede ayudar a separar los armónicos del EUT de los ambientes cercanos. Solo asegúrese de que reducir el RBW no reduzca también la amplitud armónica.

Otra precaución es que los transmisores fuertes cercanos pueden afectar la precisión de la amplitud de las señales medidas, así como crear productos de mezcla que parecen ser armónicos, pero que en realidad son combinaciones de la frecuencia del transmisor y el circuito mezclador en el analizador. Es posible que necesite utilizar un filtro de paso de banda externo a la frecuencia armónica deseada para reducir el efecto del transmisor externo. Aunque es más caro, un receptor EMI con preselección sintonizada sería más útil que un analizador de espectro normal en entornos de alta RF. Keysight Technologies y Rohde & Schwarz serían proveedores a considerar. Todas estas técnicas se describen con más detalle en la Referencia 3.

Emisiones radiadas

Esta es normalmente la prueba de mayor riesgo. Configure su analizador de espectro de la siguiente manera:

1. Frecuencia 10 a 500 MHz
2. Ancho de banda de resolución = 100 o 120 kHz
3. Preamplificador = Encendido (o use un preamplificador externo de 20 dB si el analizador no lo tiene)
4. Ajuste el nivel de referencia para que se muestren los armónicos más altos y la escala vertical lea incluso en incrementos de 10 dB.
5. Utilice la detección de picos positivos
6. Establecer la atenuación interna = cero

A veces prefiero configurar las unidades verticales del dBm predeterminado a dBμV, para que los números mostrados sean positivos. Esta es también la misma unidad utilizada en los límites de prueba de las normas. También me gusta establecer la escala horizontal de lineal a logarítmica, para que las frecuencias sean más fáciles de leer.

Realizo mi escaneo inicial hasta 500 MHz, porque esta suele ser la banda en el peor de los casos para armónicos digitales. También querrá registrar las emisiones de al menos hasta 1 GHz (o más) para caracterizar cualquier otra emisión dominante. En términos generales, resolver los armónicos de frecuencias más bajas también reducirá los armónicos más altos.

Sondeo de campo cercano

La mayoría de los kits de sondas de campo cercano vienen con sondas de campo E y de campo H. La decisión sobre sondas de campo H o de campo E depende de si va a sondear corrientes (es decir, di/dt altas) (trazas de circuitos, cables, etc.) o voltajes altos (es decir, EMI, dV/dt). fuentes de alimentación conmutadas, etc.) respectivamente. Ambos son útiles para localizar costuras o espacios con fugas en recintos blindados.

Comience con la sonda de campo H más grande (Figura 1) y husmee alrededor del gabinete del producto, las placas de circuito y los cables conectados. El objetivo es identificar las principales fuentes de ruido y frecuencias específicas de banda estrecha y banda ancha. Documente las ubicaciones y las frecuencias dominantes observadas. A medida que se concentra en las fuentes, es posible que desee cambiar a sondas de campo H de menor diámetro, que ofrecerán mayor resolución (pero menos sensibilidad).