En artículos anteriores, presentamos pruebas de compatibilidad electromagnética (EMC) conducidas y radiadas. Incluso si tienen diferentes propósitos, ambos tipos de pruebas comparten algunos componentes en sus configuraciones de prueba.
Este artículo explica los detalles de algunas de las herramientas más utilizadas para estas pruebas de EMC. También describiremos algunos de los principales parámetros a tener en cuenta al definir un plan de prueba de EMC para un producto específico.

Herramientas y equipos para pruebas de EMC

Sitio de prueba de área abierta
El área de la configuración de prueba debe estar libre de reflejos, lo que significa que debe eliminarse cualquier objeto con propiedades reflectantes. Esto se puede lograr colocando la configuración de prueba en un sitio de prueba de área abierta (OATS), aunque puede ser difícil conseguir un OATS dependiendo de sus requisitos de espacio.
Una segunda opción es simular un OATS usando un plano de tierra como la superficie reflectante deseada y usando absorbentes para evitar todos los demás reflejos.


Ejemplo de un sitio de prueba de área abierta. Imagen utilizada por cortesía de Intel

Ciertos estándares, a saber, CISPR 25, definen algunos parámetros para un OATS, incluido el material, las dimensiones del plano de tierra, la resistencia y la separación de los puntos de conexión de unión.
Aquí están los detalles:
Cobre, latón o acero galvanizado de 0,5 mm de espesor
Resistencia máxima de 2,5 mΩ entre dos puntos cualesquiera
Separación máxima de 0,9 m entre correas de unión consecutivas

Redes de estabilización de impedancia de línea
Todos los productos que se probarán tanto para pruebas radiadas como conducidas se conectarán a una fuente de alimentación. En cada situación diferente, la impedancia observada por esta fuente de alimentación cambiará en función de la frecuencia. Podemos utilizar redes de estabilización de impedancia de línea (LISN) para evitar configuraciones engorrosas y filtrar el ruido procedente de las líneas de alimentación.


La respuesta de frecuencia de un LISN. Imagen utilizada cortesía de Teseq

Un LISN presenta una impedancia uniforme y filtra el ruido externo. Los componentes exactos pueden variar de un estándar a otro, pero todos tienen un esquema similar al siguiente:


Esquema LISN. Imagen utilizada por cortesía de Flex Automotive

Antenas BiLog
Las antenas se utilizan tanto en emisiones radiadas como en pruebas de susceptibilidad. Pueden servir como emisores para crear interferencias intencionales y receptores para capturar todas las emisiones provenientes de un producto electrónico que se está probando.
Las pruebas de EMC a menudo utilizan antenas BiLog, que se muestran a continuación.


Antena BiLog utilizada para pruebas de emisiones y susceptibilidad. Imagen utilizada por cortesía de EMC Hire

Estos tipos de antenas hacen que las pruebas de EMC sean más eficientes y convenientes porque tienen un rango de frecuencia utilizable que se extiende desde aproximadamente 30 MHz a unos pocos GHz, de modo que la misma antena se puede usar con muchos productos y escenarios de prueba diferentes.

Pinzas de corriente
Las pinzas de corriente se utilizan para medir e inyectar corriente circulante. Actúan como transformadores; el primer devanado es la propia abrazadera y el segundo devanado es el mazo de cables que se va a medir o someter a una señal inyectada.
Cuando se colocan alrededor de un mazo de cables, se utilizan para medir o inyectar corrientes de modo común (CM), que son una fuente importante de emisiones radiadas.


Las pinzas de corriente vienen en diferentes formas y tamaños. Imagen utilizada por cortesía de Solar Electronics Company

Las abrazaderas comerciales se pueden abrir y cerrar para encajar alrededor de un arnés de cableado. Por lo general, están diseñados para adaptarse a una impedancia de 50 Ω, la impedancia de salida de la mayoría de los instrumentos electrónicos. Las pinzas de corriente están limitadas por la corriente máxima que puede fluir antes de que el núcleo se sature y por los límites de frecuencia.

Receptores EMI
Los receptores de interferencia electromagnética (EMI), a veces denominados receptores de medición, miden la amplitud de las señales capturadas con antenas o pinzas amperimétricas. Los receptores EMI se pueden confundir con los analizadores de espectro, pero existen algunas diferencias entre los dos dispositivos.


Receptor EMI. Imagen utilizada por cortesía de Rohde & Schwarz

Por ejemplo, no todos los analizadores de espectro pueden realizar una detección de cuasi-pico, fundamental para las mediciones que cumplen con CISPR. Además, los receptores EMI suelen ofrecer una resolución más alta que los analizadores de espectro.

Cámara anecoica
Al medir o generar señales de radiofrecuencia controladas, las señales electromagnéticas no deseadas deben atenuarse tanto como sea posible.
Las cámaras anecoicas están cubiertas con materiales que absorben o reflejan ondas electromagnéticas. Algunos laboratorios usan cámaras anecoicas completas donde incluso el piso está cubierto con material absorbente. Otros usan semi-anecoicos donde todo está cubierto menos el piso.


Diferencias entre una cámara completamente anecoica y una semi-anecoica.


Las cámaras anecoicas están cubiertas por baldosas de ferrita para absorber ondas electromagnéticas. Imagen utilizada por cortesía de Lopu

Parámetros para un plan de prueba de EMC

Al planificar una campaña de prueba de EMC, debe conocer algunos detalles antes de ir al laboratorio. Los laboratorios de EMC conocen los estándares de prueba que ejecutarán, pero todos los detalles relacionados con el producto a certificar deben ser definidos por la persona responsable del producto.
Por lo tanto, antes de ir a un laboratorio, se debe preparar y entregar un plan de prueba. A continuación se enumeran algunos parámetros relevantes que merecen consideración.

Límites de emisión de EMC
La intensidad de la interferencia puede diferir según el tipo de producto y la aplicación (militar, de consumo, médico, etc.).


Límites de emisión radiada según CISPR 11. Imagen utilizada por cortesía de la Comisión Electrotécnica Internacional

Los límites se definen de forma diferente para cada estándar. Según el tipo de producto, la ubicación, el tipo de fuente de alimentación y otros parámetros, los niveles máximos de emisiones pueden variar.

Modos de funcionamiento de un dispositivo bajo prueba
Al probar productos electrónicos, debemos simular un entorno real tanto como sea posible para que el producto funcione de manera realista.
Se deben especificar diferentes modos de funcionamiento (dormir, transmitir y recibir, por ejemplo) en el plan de prueba de EMC. Las pruebas radiadas y conducidas deben realizarse en el dispositivo bajo prueba (DUT) cuando el dispositivo está funcionando en todos sus modos para revelar radiación excesiva o posibles susceptibilidades.
Una técnica de uso frecuente se basa en software desarrollado específicamente para pruebas de EMC que se ejecuta cíclicamente a través de todos los modos de funcionamiento existentes.

Tiempo de permanencia
El tiempo de permanencia o tiempo de medición es el tiempo empleado en cada paso de frecuencia. Este parámetro determinará la duración de cada prueba y posteriormente, el tiempo y el dinero invertidos en un laboratorio de certificación.
El tiempo de permanencia determinado depende del estándar aplicado, que normalmente especifica un valor mínimo, y de los modos de funcionamiento del DUT. Puede llevar mucho tiempo completar una prueba si el tiempo de permanencia es alto. Afortunadamente, podemos reducir la duración de la prueba utilizando escaneo en el dominio del tiempo, una técnica que analiza varios anchos de banda simultáneamente en lugar de analizar cada uno por uno.

Conclusión

Si bien la mayoría de las pruebas de compatibilidad electromagnética se realizan en laboratorios especializados, todas las personas involucradas en el desarrollo de productos electrónicos pueden beneficiarse al comprender los conceptos básicos de las pruebas de EMC. El conocimiento del equipo y los parámetros de las pruebas de EMC es útil para prepararse para las pruebas de cumplimiento previo y aprobar con éxito las pruebas de certificación.

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