COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA Rev 2 10OCT12

Introducción DEFINICIÓN (según la normativa internacional recogida en el Informe Técnico de la Comisión Electrotécnica Internacional 61000-1-1) : "la capacidad de cualquier aparato, equipo o sistema para funcionar de forma satisfactoria en su entorno electromagnético sin provocar perturbaciones electromagnéticas sobre cualquier cosa de ese entorno". EMI (Electromagnetic Interference): Emisiones generadas por el equipo que pueden afectar el funcionamiento de otros equipos. EMS (Electromagnetic Suceptibility): Es la capacidad del equipo de funcionar en un ambiente que presenta interferencia generada por otros equipos EMC El equipo que cumple con los aspectos de compatibilidad electromagnética es capaz de funcionar bajo interferencias sin producirlas. EMS EMI

EMC - Mecanismo Fuente de interferencia Víctima Medio de acoplamiento Conducido Radiado - Lineas de señal - Magnetico - Lineas de alimentacion - Electrico - Onda plana Se habla de interferencia cuando una señal (o ruido) produce un mal funcionamiento del equipo. El diseño para EMC se basa en minimizar las emisiones, minimizar los medios de acoplamiento y maximizar la inmunidad a las perturbaciones. El analisis de EMC se realiza en el dominio frecuencial

EMC - Mecanismo Fuentes de interferencia Internas (generadas en el mismo equipo) Externas Naturales (Fenomenos ambientales, ESD) Artificiales Según el tipo de acoplamiento existen 2 grandes grupos: Conducido Radiado

EMC La problemática de la EMC puede abordarse desde los siguientes puntos: Diseño Comprende todos los puntos a tener en cuenta durante el diseño del equipo de forma de garantizar que el mismo no presentará problemas de compatibilidad. Normativa Comprende las normas, ensayos y legislaciones que garantizan que el equipo presenta determinado nivel de compatibilidad.

EMC

EMC – Etapas de diseño

Normativa EMC Estructura de las principales organizaciones generadoras de standards IEC: International Electrotechnical Comission. TC77: Technical comission 77 CISPR: Special Comitee of radio interference ETSI: European Telecom Standard Institute CENELEC: European comitee for electrotechnical standarization CEN: Europan standard non-electrical ACEC: Advisory comitee in EMC EN: European Norm

Marco Regulatorio En cada país o región existen organismos encargados de regular la compatibilidad electromagnética. FCC: Federal communication commision (USA) CNC: Comision Nacional de comunicaciones ( ARG) EC: European Commission ( EC ó ECC ó EU ; European community, European Comercial community, European Union respectivamente son equivalentes.) Estos organismos generan normas generales o específicas obligatorias, y recurren a los organismos técnicos para definir los aspectos tecnicos de las mismas. Los organismos técnicos generan las normas sin carácter obligatorio

Marco Regulatorio Para el caso de la UE, se creó la directiva EMC Todos los productos que cumplen con la directiva pueden comercializarse dentro de la UE. La directiva es general y solo pide cumnplir con Ciertos requerimientos esenciales. Los aspectos tecnicos particulares se detallan en las normas armonizadas. Es responsabilidad del fabricante realizar las pruebas de compatibilidad y declarar que el equipo cumple con los requerimientos de las normas armonizadas. Esto le permite usar el logo CE en el quipo. Algunos casos ( como el automotivo) requieren que las pruebas las realice un laboratorio certificado.

Marco Regulatorio

Clasificación de ensayos

Emisión Conducida Las mediciones se realizan usando: Receptores EMI con detectores de cuasi-pico y promedio de acuerdo con CISPR 16-1. Line Impedance Stabilization Network (LISN).- debe definir la impedancia vista desde el EUT y del puerto de telecomunicaciones durante la medición de las perturbaciones. Debe permitir el normal funcionamiento del EUT y para este fin se interpondrá en el cable de señal entre el EUT y cualquier equipo auxiliar/asociado (AE) o carga requerida para ejercitar al EUT.

Las funciones del LISN son: El LISN es también llamado AMN (artificial mains network). El tipo más usado de LISN es el definido en CISPR 16-1 y presenta una impedancia equivalente a 50 Ω en paralelo con 50 μH entre cada línea y tierra (red V) en el rango de 9 KHz a 30 MHz. Las funciones del LISN son: Proporcionar una impedancia definida en RF en el punto de medición. Acoplar el punto de medición con la instrumentación a emplear (50 Ω). Aislar el circuito bajo ensayo de las señales interferentes provenientes de la alimentación de energía. ISN para usar con un par balanceado sin apantallar (CISPR 22©) ISN para usar con2 pares balanceados sin apantallar (CISPR 22©)

CE- Setup

Artificial Mains Network ESH2 Z5 R&S : EMI Tester Receiver ESS

RE - Emisión Radiada Deben realizarse con un receptor de cuasi-pico en el rango de frecuencia de 30 MHz a 1.000 MHz. El receptor de interferencia debe tener detector de cuasi pico y el ancho de banda de 6 dB de acuerdo a CISPR 16-1. La antena se ajustará entre 1 m y 4 m de altura sobre el plano de tierra y se variará la polarización (horizontal y vertical) de forma de encontrar la máxima intensidad de campo. Se podrá variar el azimut de la antena-EUT y se rotará el EUT. Si esto no fuera posible se medirá alrededor del mismo. El sitio de medición debe ser validado de acuerdo a los requerimientos de CISPR 16-1. Además de OATS (Open Area Test Site) se pueden emplear lugares alternativos ( camaras anecoicas)

El lugar de medición debe ser plano, libre de estructuras reflectantes y cables aereos así como tener las dimensiones adecuadas a fin de proveer la separación entre la antena y EUT. Debe contar con un plano de tierra. El EUT se montará en una mesa no metálica de 0,8 m de altura sobre el plano de tierra. Los equipos dispuestos para el piso, se colocarán sobre el plano de tierra con hasta 12 mm de aislación Site mínimo de medición (CISPR 22©) Tamaño mínimo del plano de tierra (CISPR 22©).

Componentes de incertidumbre en la medición de emisión radiada Incertidumbre en la medición de emisión radiada (CISPR 16©)

Ensayos de inmunidad IEC 1000-4 – Electrical fast transient/Burst immunity test

Para aplicar en los puertos de alimentación

Para aplicar en los puertos de alimentación

Clamps

Clamps

Ensayos de inmunidad IEC 1000-4 – Electrical fast transient/Burst immunity test

Ensayos de inmunidad IEC 1000-4 – Electrical fast transient/Burst immunity test

Ensayos de inmunidad IEC 1000-4 – Electrical fast transient/Burst immunity test

Ensayos de inmunidad EN 61000-4-5 Impulse voltage 3.1 Switching transients System switching transients can be separated into transients associated with: a) major power system switching disturbances, such as capacitor bank switching; b) minor switching activity near the instrumentation or load changes in the power distribution system; c) resonating circuits associated with switching devices, such as thyristors; d) various system faults, such as short circuits and arcing faults to the earthing system of the installation. 3.2 Lightning transients The major mechanisms by which lightning produces surge voltages are the following: a) a direct lightning stroke to an external circuit (outdoor) injecting high currents producing voltages by either flowing through earth resistance or flowing through the impedance of the external circuit; b) an indirect lightning stroke (i.e. a stroke between or within clouds or to nearby objects which produces electromagnetic fields) that induces voltages/currents on the conductors outside and/or inside a building; c) lightning earth current flow resulting from nearby direct-to-earth discharges coupling into the common earth paths of the earthing system of the installation. The rapid change of voltage and flow of current which may occur when a protector is excited may couple into internal circuits.

Ensayos de inmunidad EN 61000-4-5 Impulse voltage

Ensayos de inmunidad EN 61000-4-5 Impulse voltage Esquema del generador 1,2/50 us y 8/20 us

Ensayos de inmunidad EN 61000-4-5 Impulse voltage Esquema del generador 10/700

Ensayos de inmunidad EN 61000-4-5 Impulse voltage

Ensayos de inmunidad EN 61000-4-5 Impulse voltage

Ensayos de inmunidad Descargas Electrostáticas IEC 61000-4-2: Testing and measurement techniques – Electrostatic discharge inmunity test. Su origen data de la norma IEC 801-2. Especifica requerimientos de inmunidad y métodos de ensayos para descargas electroestáticas (ESD). El objetivo de la misma es establecer un ensayo común y reproducible para evaluar la performance del equipamiento bajo ensayo (EUT) sujeto a ESD. Los ensayos requeridos por esta norma pueden ser destructivo para el dispositivo bajo ensayo. Los niveles están basados en valores experimentales, de acuerdo con los valores típicos que los seres humanos provocan sobre el equipamiento. La forma de onda adoptada y los niveles de ensayo especificados. El caso marcado con X es un nivel que puede ser especificado de común acuerdo entre ambas partes (ej. fabricante y comprador).

Ensayos de inmunidad Descargas Electrostáticas

Ensayos de inmunidad Descargas Electrostáticas IEC 61000-4-2: Testing and measurement techniques – Electrostatic discharge inmunity test. Descarga de contacto Descarga en aire Nivel Tensión de ensayo (kV) 1 2 4 3 6 8 15 X Especial Parámetro Rango Cs+Cd 150 pF ± 10 % Rd 330 Ω ± 10 % Rc 50 M Ω – 100 M Ω Tensión de salida Descarga de contacto: más de 8 kV (nominal) Descarga atmosférica: más de 15 kV (nominal) Tolerancia en la tensión de salida ± 5 % Polaridad de la tensión de salida Configurable, positiva o negativa. Holding time Al menos de 5 s Modo de operación de descarga Descarga simple, tiempo entre descargas de al menos 1 s. Para realizar el ensayo se utiliza un generador de ESD

Ensayos de inmunidad Descargas Electrostáticas IEC 61000-4-2: Testing and measurement techniques – Electrostatic discharge inmunity test.

Ensayos de inmunidad Inmunidad Radiada IEC 61000-4-3: Testing and measurement techniques Radiated, radio-frecuency, electromanetic field inmunity test. Su origen se remonta a la norma IEC 801-3. Esta norma establece niveles y procedimientos de ensayo requeridos para evaluar la performance de equipos eléctricos/electrónicos cuando están sometidos a campos electromagnéticos de RF. Niveles para ensayo de propósito general (80 MHz – 1000 MHz) Niveles para ensayo de protección frente a emisiones de RF de Telefonía digital. (800 MHz - 960 MHz y 1,4 GHz - 2,0 GHz) Nivel Intensidad de campo (V/m) Intensidad de campo (V/m) 1 2 3 10 X Especial 4 30 La norma establece que estos campos radiados deberán ser modulados en AM (80%) por medio de un tono de 1KHz

Ensayos de inmunidad Inmunidad Radiada Calibración del campo

La norma IEC 61000-4-3 usa el concepto de “área uniforme”, que consiste en un plano vertical hipotético (1,5 m x 1,5 m: grilla de 16 puntos – mínimo 0,5 m x 0,5 m: grilla de 4 puntos) en el cual las variaciones de campo son aceptablemente pequeñas (-0dB a +6dB del valor nominal sobre el 75 % de la superficie). Ejemplo de instalación típica (IEC 61000-4-3©)

Instrumentos de medición Banda Ancha Tipos de Instrumentos: Banda Angosta

Instrumentos de medición

Instrumentos de medición

Referencias: http://www.compliance-club.com/ http://www.inti.gov.ar/electronicaeinformatica/emc/pdf/EMCMAYO07.pdf http://www.richtec.com.tw/driver/drivers/AFJ%20LISN%20.pdf