Introductie EMC. Hét EMC Event 2011 DARE!!

Transcriptie

1 Introductie EMC

2 Inleiding EMC 1. Electro Magnetische Compatibiliteit, hoe en waarom? 2. EMC fenomenen - Eigenschappen - Oorzaken - Gevolgen 3. Afschermen of filteren? 4. Bepalen van de opgewekte veldsterkte van een zender 5. AM detectie

3 Definitie EMC Het vermogen van een apparaat om te functioneren in zijn omgeving zonder deze omgeving noemenswaardig te beïnvloeden.

4 EMC Stoorbron en slachtoffer Niveau Ontwerpmarge Immuniteitsniveau ( slachtoffer ) Immuniteitslimiet ( norm ) Veiligheidsmarge Ontwerpmarge Frequentie Emissielimiet ( norm ) Emissieniveau ( stoorbron )

5 Potentiële ingangen voor storing Behuizing AC-voedingsaansluiting DC-voedingsaansluiting Device Under Test Aard aansluitng Signaal en besturingskabels

6 Oorzaak EMC problemen Pulsvormige (net)storingen - Reset - Data corrupt - Latch up - Defecten Hoogfrequent (stoor)signalen >> AM Detectie - DC verschuivingen - Beïnvloeding van statische sensoren - Beïnvloeding van DC gekoppelde systemen - AM detectie - Beïnvloeding van DC en AC gekoppelde systemen

7 EMC fenomenen (Immuniteit) Fenomeen: Frequentie: Oorzaak: Gevolg: Surge 1 MHz Bliksem Defect voeding Td = 20 us Uitschakelen inductieve load EFT 100 MHz Td = 50 ns Vonken van schakelaars / relais Data corrupt Latch-up ESD 1 GHz Menselijke ontladingen Reset Td = 5 ns Opladen van machines Latch-up Tr = 0,7 ns Defecte comp.

8 ESD schade Bond wire FET

9 ESD schade

10 EMC fenomenen (Immuniteit) Fenomeen: Frequentie: Oorzaak: Gevolg: LF velden (H) 50 Hz Transformator ruimten Verdeelkasten Invloed op hal sensoren HF stromen 150 khz -80 MHz Frequentie inverters Schakelende voedingen Beïnvloeding analoge sensoren Middelgolf / kortegolf zenders HF velden 80 MHz 2 GHz (en hoger) Omroepzenders Portofoons Beïnvloeding analoge sensoren GSM, etc.

11 EMC fenomenen (emissie) Fenomeen: Frequentie: Oorzaak: Gevolg: Harmonische vervuiling 50 Hz 2 khz Gelijkrichters van voedingen Overbelasting trafo s en nul geleiders Geleide storingen 150 khz -30 MHz Frequentie inverters Schakelende voedingen Verstoring van radio communicatie (AM en KG) Uitgestraalde storingen 30 MHz 1 GHz (en hoger) Processoren en ander elektronica Verstoring van radio communicatie (FM band en UHF)

12 Afscherming versus filtering Afscherming (behuizing en/of bekabeling) - Moeilijk goed uit te voeren - Kans op installatie fouten (1- of 2-zijdig afmonteren, aardlussen) - Toepasbaar als f-gewenst en f-stoor gelijk zijn - Duur

13 Afscherming versus filtering Filteren - Op PCB aan te brengen - Geen kans op installatie fouten - Niet toepasbaar als f-gewenst en f-stoor gelijk zijn - Goedkoop

14 Berekenen opgewekte veldsterkte y x 1 E = r 30 * P * G E r P G = veldsterkte in V/m = afstand tussen bron en slachtoffer = uitgezonden vermogen = lineaire antenne gain

15 AM detectie FM of ongemoduleerd signaal Geen AM-modulatie 12 V 6 V Irf draaggolf

16 AM detectie Amplitude- of puls gemoduleerd signaal 1 khz modulatie 12 V Irf Draaggolf 1 khz modulatie

17 AM detectie Modulatie (212 Hz) t A Gewenste signaalband Frequentie conversie 900 MHz draaggolf 900 MHz draaggolf 20 khz 212 Hz stoor -signaal F Zijbanden (212 Hz)

18 AM detectie bij IC s 1 khz modulatie I s Amp 1 Amp 2 draaggolf I s1 C k C PCB

19 Ingangs- filtering 1 khz modulatie Amp 1 Amp 2 draaggolf I s I s 2 I s1 C k C PCB U s

20 Ingangs- en uitgangsfiltering 1 khz modulatie Amp 1 Amp 2 draaggolf I s I s2 I s1 C PCB U s C k Schakeling wordt in geheel opgetild t.o.v. de omgeving.

21 Slecht referentievlak 1 khz modulatie Amp 1 Amp 2 draaggolf I s I s2 I s1 C k C PCB Optelling van spanning in nulgeleider bij inputsignaal versterker 2

22 Kabels aan 1 zijde PCB 1 khz modulatie Amp 1 Amp 2 draaggolf I s C k C PCB

23 Kabels aan 2 zijden PCB 1 khz modulatie draaggolf Icm Print U = 0V Scherm U Door middel van een capacitief scherm wordt de paracitaire capaciteit ge-bypassed.

24 Kabels aan 2 zijden PCB Icm C PCB C k CS Us Metalen kast of extra metalen plaat

25 PI - filtering (laag impedant) I s C k C PCB Gedefinieerde loop van stoorstromen

26 T - filtering (hoog impedant) I s C k C PCB Slecht gedefinieerde loop van de stromen (veel last van paracitaire effecten)

27 Directe instraling op PCB Oppervlak bepaalt ontvangst antenne I s C Cpcb k AM-detectie op ingang 2e versterker

28 Gescheiden referentievlakken Analoge en digitale GND doorverbonden Analog input 1 A/D Processor Analog input 2 A/D Processor Analog input 3 A/D Processor Alleen scheiden van referentievlakken als galvanische scheiding noodzakelijk is.