Introductie EMC
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
Definitie EMC Het vermogen van een apparaat om te functioneren in zijn omgeving zonder deze omgeving noemenswaardig te beïnvloeden.
EMC Stoorbron en slachtoffer Niveau Ontwerpmarge Immuniteitsniveau ( slachtoffer ) Immuniteitslimiet ( norm ) Veiligheidsmarge Ontwerpmarge Frequentie Emissielimiet ( norm ) Emissieniveau ( stoorbron )
Potentiële ingangen voor storing Behuizing AC-voedingsaansluiting DC-voedingsaansluiting Device Under Test Aard aansluitng Signaal en besturingskabels
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
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.
ESD schade Bond wire FET
ESD schade
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.
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)
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
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
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
AM detectie FM of ongemoduleerd signaal Geen AM-modulatie 12 V 6 V Irf draaggolf
AM detectie Amplitude- of puls gemoduleerd signaal 1 khz modulatie 12 V Irf Draaggolf 1 khz modulatie
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)
AM detectie bij IC s 1 khz modulatie I s Amp 1 Amp 2 draaggolf I s1 C k C PCB
Ingangs- filtering 1 khz modulatie Amp 1 Amp 2 draaggolf I s I s 2 I s1 C k C PCB U s
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.
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
Kabels aan 1 zijde PCB 1 khz modulatie Amp 1 Amp 2 draaggolf I s C k C PCB
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.
Kabels aan 2 zijden PCB Icm C PCB C k CS Us Metalen kast of extra metalen plaat
PI - filtering (laag impedant) I s C k C PCB Gedefinieerde loop van stoorstromen
T - filtering (hoog impedant) I s C k C PCB Slecht gedefinieerde loop van de stromen (veel last van paracitaire effecten)
Directe instraling op PCB Oppervlak bepaalt ontvangst antenne I s C Cpcb k AM-detectie op ingang 2e versterker
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.