1 Cables CEM 1 Belén Galocha • Introducción • EMI en cables • Modelado EMC en cables – Emisiones radiadas – Acoplo no conducido • Segregación de cables • Retornos y GND • Cables sin apantallar – Pares trenzados – Cables planos • Cables apantallados – Acoplo capacitivo – Acoplo inductivo – Acoplo por impedancia común – Acoplo en modo común – Reducción del acoplo – Efectividad del apantallado. Impedancia de transferencia • Filtrado – Tipos de filtros – Componentes para filtros EMI – Disposición del filtro CABLES CEM 2 Belén Galocha CABLES Introducción • EMC: Capacidad de un sistema para funcionar adecuadamente en su entorno EM sin introducir en él perturbaciones intolerables. • La definición enfatiza las 3 manifestaciones principales de las interacciones EMI: – EMISIONES: Impacto del sistema en el entorno E<E máx – INMUNIDAD: Capacidad del sistema de cumplir sus especifica- ciones de funcionamiento en un entorno EMI dado. (Susceptibilidad) I>I espec – DIAFONíA: Interacción entre sistemas concretos • Niveles de control de EMC – Primario. Medidas de diseño: desacoplo, cond. equilibradas, AB, conexión a masa, disposición de la placa, velocidad. – Secundario. Interconexión circuitos internos-cables externos – Terciario. Apantallamiento total (caro)
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Cables
CEM 1Belén Galocha
• Introducción
• EMI en cables
• Modelado EMC en cables– Emisiones radiadas
– Acoplo no conducido
• Segregación de cables• Retornos y GND
• Cables sin apantallar– Pares trenzados
– Cables planos
• Cables apantallados– Acoplo capacitivo
– Acoplo inductivo
– Acoplo por impedancia común
– Acoplo en modo común
– Reducción del acoplo
– Efectividad del apantallado.Impedancia de transferencia
• Filtrado– Tipos de filtros
– Componentes para filtros EMI
– Disposición del filtro
CABLES
CEM 2Belén Galocha
CABLES Introducción
• EMC: Capacidad de un sistema para funcionar adecuadamenteen su entorno EM sin introducir en él perturbaciones intolerables.
• La definición enfatiza las 3 manifestaciones principales de lasinteracciones EMI:
– EMISIONES: Impacto del sistema en el entorno E<Emáx
– INMUNIDAD: Capacidad del sistema de cumplir sus especifica-ciones de funcionamiento en un entorno EMI dado. (Susceptibilidad)I>Iespec
– DIAFONíA: Interacción entre sistemas concretos
• Niveles de control de EMC– Primario. Medidas de diseño: desacoplo, cond. equilibradas, AB,
conexión a masa, disposición de la placa, velocidad.– Secundario. Interconexión circuitos internos-cables externos
– Terciario. Apantallamiento total (caro)
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Cables
CEM 3Belén Galocha
CABLES Introducción
• Elementos esenciales en un problema de EMC
– Fuentes de EMI» TX de radio, líneas de alta tensión, circuitos electrónicos, rayos, motores
eléctricos
– Receptores de EMI» RX de radio, circuitos electrónicos,
personas, etc.
– Camino entre fuenteinterferente y receptor
» Conducción
» acoplo inductivo
» acoplo capacitivo
» radiación
CEM 4Belén Galocha
CABLES Introducción
• Contribución al entorno EMI de un sistema o subsistema
– Polución ambiental» No hace referencia al RX de la interferencia
– EMI específica del sistema» Intrasistema : acoplo fuente-RX en el propio sistema
» Intersistema :caminos de acoplo fuente-RX externos al equipo.Interferencia entre dos o más equipos.
» Causas: Transitorios en circuitos de conmutación, armónicos de la señalprincipal, espurios.
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Cables
CEM 5Belén Galocha
CABLES Introducción
• Fuentes de EMI
– Naturales
» Ruido EM cósmico
• galaxias, sol, luna, planetas, estrellas, nubes de hidrógeno, pulsars
» Ruido terrestre
• atmosférico,rayos, EDS, EMP
CEM 6Belén Galocha
0
5
10
15
20
25
0.01 0.1 1 10 100F (MHz)
Log(T)
R.Cósmico
R. Industrial
R. Atmosférico
R. Atmosférico(Máximo)
(Mínimo)
R. Industrial
R. Cósmico
CABLES Introducción
Ruido de antena a baja frecuencia
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Cables
CEM 7Belén Galocha
CABLES Introducción
Ruido de antena y RX
CEM 8Belén Galocha
CABLES Introducción
– Artificiales (ruido hecho por el hombre)» Telecomunicaciones (radiodifusión, radar, navegación, comunica-
ciones). Son emisiones intencionadas y no intencionadas
» Generación y distribución de potencia (conversión, distribución,generadores, líneas de transmisión). Emisiones no intencionadas
» Otros equipos (ordenadores, luces, equipos médicos)
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Cables
CEM 9Belén Galocha
• EMI debida a no linealidades– Amplificadores no lineales (armónicos)
– Modulación– Intermodulación
– Transmodulación
• EMI debida a intermodulación pasiva– Ferritas, filtros, conectores, cables
– Elementos expuestos al mar, satélites y circuitos espaciales– Antenas de slots y reflectores de hilos
• EMI por diafonía• EMI debida a transitorios en las líneas de suministro de potencia.
CABLES Introducción
CEM 10Belén Galocha
CABLES Introducción
• Mecanismos de acoplo de EMI
FUENTE RECEPTOR
Radiación
ConducciónSeñal o control
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Cables
CEM 11Belén Galocha
CABLES Introducción
• Parámetros básicos de EMC– Emisiones radiadas. E o H, en campo
lejano (D>λ)– Emisiones conducida. Voltaje
Ambas consideran el impacto del sistemaen el entorno, sin reparar en el receptorpotencial de la EMI (polución). Normativaaños 80
– Inmunidad frente a ER.Funcionamientocorrecto frente a un E dado
– Inmunidad frente a EC. Idem frente a lainyección de I o V dados.
Atención al RX de EMI, no a la fuente.Normativa años 90
CEM 12Belén Galocha
CABLES Introducción
• EJEMPLO: Regulaciones para emisiones radiadas
dB(µV/m)
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Cables
CEM 13Belén Galocha
– Diafonía (Emisiones no conducidas). Si el emisor y el RX de EMIestán localizados y se mide la EMI en las mismas unidades. Paracables:
Vs=señal en la fuente
Vr=EMI inducida en el RX
C=EMI inducido (% del voltaje en la fuente)
» Vs se mide al final del circuito conectado al generador de señal
» Vr se mide:
• En el generador del RX (NEAR-END)
• En la carga de RX (FAR END)
» Muy útil en cables para modelar el acoplo en la zona de campoinductivo y cercano
CABLES Introducción
=
r
sc V
VA log20
%100×=s
r
V
VC
CEM 14Belén Galocha
CABLES Introducción
• Generación de modelos EMI para estudio EMC de un sistema– Emisiones radiadas (por cada elemento del sistema).Modelado de
una fuente EMI (ES) con su propio generador y radiador.
– Emisiones radiadas globales del sistema» Superposición de emisiones de ES individuales
» Interacción entre ES
» Teoría de arrays» Teorema de reciprocidad
– Emisiones conducidas. Las fuentes elementales se modelan comogeneradores de señal en el sistema bajo prueba más una LT (cableque conecta el generador a la red, que es la fuente que inyecta EMI)