La compatibilidad electromagnética (EMC) es la capacidad de un sistema para funcionar correctamente sin molestar a otros equipos o ser molestado por cualquier otro equipo. Esto es bastante fácil de entender en teoría, pero más difícil de medir en la práctica.
Dado que es imposible probar todos los sistemas electrónicos del mundo al mismo tiempo, necesitamos un método estandarizado para comprender el nivel de EMC de un sistema de nuevo diseño. Este artículo es el primero de una serie de dos partes que explica las principales categorías de pruebas de EMC (EMC conducida y EMC radiada) y sus configuraciones de prueba.
Este artículo, la primera parte, revisará los métodos de EMC realizados descritos en las normas CISPR 25 e ISO11452-4. Tenga en cuenta que los métodos utilizados en otras normas pueden variar ligeramente, pero los objetivos de las pruebas son los mismos.

¿Qué son las regulaciones de EMC?

Los métodos de prueba se definen como estándares registrados en documentos que son aprobados por organismos administrativos oficiales. Los estándares establecen ciertos requisitos para una prueba, incluidos sus métodos, aplicabilidad, configuración y criterios de aprobación, entre otras cosas.
Es posible que deba considerar un conjunto diferente de estándares según el tipo de producto y su sector (por ejemplo, automotriz, médico o militar), el país en el que se utilizará y los requisitos del cliente.
Hay muchas organizaciones a cargo de redactar estándares de EMC. En algunos sectores, como el de la automoción, los fabricantes tienen sus propios estándares y exigen a los proveedores que aprueben los estándares genéricos y los particulares.

Estándares EMC por área

A continuación, se muestran algunos estándares de EMC relevantes según el área geográfica:
Estados Unidos: Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) y Comisión Federal de Comunicaciones (FCC)
Europa: Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI) y Comité Européen de Normalization Electrotechniques (CENELEC)
Internacional: Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) y Comité Específico Internacional sobre Interferencias de Radio (CISPR)
Es importante recordar que los estándares de EMC son documentos activos, es decir, están en constante evolución.

El propósito de las pruebas de compatibilidad electromagnética

Estas pruebas tienen dos propósitos:
Verifican que la corriente que circula por las líneas eléctricas y líneas de comunicación esté por debajo de los límites deseados.
Aseguran que el equipo bajo prueba (EUT) sea funcional incluso cuando reciba interferencia en su arnés de cableado.
Dado que muchos equipos comparten cables de alimentación y comunicaciones, es fundamental que un producto de nuevo diseño no interfiera con otros cuando se conecta a la red. Aquí es donde los estándares CISPR 25 e ISO11452-4 son útiles. Tenga en cuenta que hay algunas herramientas que se utilizan junto con muchas pruebas de EMC, como redes de estabilización o planos de tierra.

Red de estabilización de impedancia de línea (LISN)
Debido a que la impedancia de un producto cambiará dependiendo de dónde esté instalado, es necesario definir un método uniforme para medir las corrientes conducidas. Por este motivo, y con fines de filtrado, siempre se utiliza una red de estabilización de impedancia de línea (LISN).


Una red de estabilización de impedancia de línea necesita una buena conexión a tierra. Imagen utilizada cortesía de Narda

Los LISN ofrecen una conexión externa para el instrumento de medición. Aíslan el ruido de modo que solo se miden las emisiones conducidas del EUT y proporcionan una impedancia uniforme dentro del rango de medición durante las pruebas realizadas.

Aviones terrestres
Las normas son bastante estrictas en cuanto a sus características eléctricas y dimensiones: cobre mínimo de 0,5 mm de espesor y dimensiones mínimas de 1 m por 1,5 m. La resistencia de corriente continua debe ser inferior a 2,5 mΩ entre dos puntos cualesquiera. Además, la posición del EUT y los mazos de cables durante las pruebas se especifican con precisión.

Prueba de emisiones conducidas

En las pruebas de emisiones realizadas, se mide la corriente que sale del EUT. Generalmente hay dos métodos: el método de voltaje y el método de corriente. El método descrito aquí, basado en el estándar CISPR 25, utiliza una sonda de corriente (para el método actual).


Configuración de prueba de emisiones realizada CISPR 25. Imagen utilizada por cortesía de InComplianceMag

La prueba de emisiones conducida generalmente se realiza dentro del rango de 150 kHz a 30 MHz, pero este rango también se puede extender según el propósito, el estándar o el fabricante. Inicialmente, la sonda de corriente se coloca a 0.5 m de distancia del conector EUT, pero para asegurar que el nivel máximo de corriente esté bien medido, la prueba generalmente se realiza a 1 m de distancia.
Toda la configuración de prueba, excepto los dispositivos de medición, se instala sobre un plano de tierra. El EUT se instala sobre una superficie no conductora con baja permeabilidad εr. El mazo de cables del EUT debe estar recto y mantenerse a una distancia de 200 mm o más del borde de la mesa conductora.
Como ocurre con todas las pruebas de EMC, el EUT debe estar conectado al sistema real conectado en un entorno real. Si eso no es posible porque el sistema real es demasiado grande o no está disponible, una carga simulada excitará las entradas y salidas del EUT, por lo que toda la corriente y los voltajes esperados durante el funcionamiento normal se generan durante las pruebas.
Una vez que se instala la configuración de prueba, el instrumento de medición, un receptor EMI o un analizador de espectro capaz de realizar una detección de cuasi-pico, registra la corriente que circula a través del arnés de cableado del EUT a través del rango de frecuencia deseado.

Prueba de susceptibilidad realizada

Las pruebas de susceptibilidad realizadas a menudo se denominan inyección de corriente a granel (BCI) porque es el método más utilizado. Implican insertar una interferencia controlada en los arneses de cableado del EUT utilizando una sonda de inyección de corriente para verificar el grado de funcionalidad durante y después de las pruebas.

Sonda de inyección de corriente. Cortesía de FischerCC

El estándar ISO11452-4 especifica dos métodos de prueba: el método de sustitución y el método de circuito cerrado con limitación de potencia. En ambos casos, hay dos fases. La primera, la calibración, controla la corriente inyectada en el mazo de cables, que es la misma para ambos métodos. El otro es la ejecución de prueba.
Durante la fase de calibración, la potencia o corriente máxima que se aplicará se determina utilizando un dispositivo de calibración de 50 Ω.


Accesorio de calibración de 50 Ω para calibración BCI. Imagen utilizada por cortesía de AHSystems

Método de sustitución
El método de sustitución se realiza colocando la sonda de inyección a 150 mm del EUT. También se puede completar colocando la sonda a 450 mm y 750 mm. Si se utiliza una sonda de medición, se debe instalar a 50 mm del conector EUT.


Configuración de prueba típica para pruebas BCI. Imagen utilizada por cortesía de AC

Método de circuito cerrado con limitación de potencia
En este caso, la sonda de inyección de corriente se coloca a 900 mm del conector EUT mientras que la posición de la sonda de medición permanece igual a 50 mm.
Para cada frecuencia dentro de la banda de frecuencia excitada, la potencia aplicada se incrementa hasta que la potencia alcanza el límite establecido o la corriente alcanza el límite superior de la prueba. En ambos casos, si el EUT no funciona correctamente, se registrarán ambos niveles y se determinará su grado de inmunidad.

Conclusiones

En este artículo, hemos revisado las pruebas de susceptibilidad y emisiones realizadas. Ambos son fundamentales para asegurarse de que un producto nuevo se pueda conectar a otros sin producir ni sufrir interferencias.
En la segunda parte, revisaremos las pruebas de EMC radiadas. Ambos tipos de pruebas están estrechamente vinculados; por lo tanto, es probable que las señales detectadas durante una prueba vuelvan a aparecer durante otras.

Referencias

Academia de EMC. https://www.academyofemc.com/
Introducción a la ingeniería de compatibilidad electromagnética. Clayton A. Paul. John Wile & Sons, Inc. 2006.

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