Ecranare EMI vs. filtrare | Astrodyne TDI

Pe măsură ce lumea noastră devine din ce în ce mai digitală, iar dispozitivele electronice continuă să joace roluri din ce în ce mai importante în viața noastră, interferențele electromagnetice, sau EMI, devin o problemă din ce în ce mai importantă. Toți cei care proiectează și fabrică dispozitive sau componente electronice trebuie să fie preocupați de gestionarea EMI.

Blindajul și filtrarea sunt două metode principale de realizare a acestui lucru.

Când dispozitivele electronice recepționează unde electromagnetice, acestea pot provoca inducerea de curenți electrici în circuit, provocând interferențe și perturbând funcționarea prevăzută a dispozitivului. În cazul în care energia este deosebit de puternică, dispozitivul electronic poate fi deteriorat. Chiar dacă energia aplicată este relativ mică, dacă se amestecă cu undele radio utilizate pentru comunicații, poate provoca pierderea recepției, întreruperea înregistrărilor video și zgomot anormal în locurile unde unde undele radio sunt slabe.

Un sistem de împământare electrică de calitate poate ajuta la minimizarea problemelor EMI.

Ecranele, filtrele, condensatoarele și inductorii pot, de asemenea, să reducă susceptibilitatea unui sistem la interferențe. La proiectarea dispozitivelor electronice, adăugarea de filtre și scuturi poate ajuta la controlul EMI. Ambele tipuri de componente asigură suprimarea zgomotului și pot fi utilizate fără a adăuga dimensiuni sau costuri semnificative la un dispozitiv.

Care este totuși diferența dintre aceste două metode de suprimare a zgomotului și când ar trebui să le folosiți? Citiți mai departe pentru a afla.

Ce este EMI?

EMI este perturbarea funcționării unui produs electronic din cauza unui câmp electromagnetic. EMI se mai numește și interferență de frecvență radio (RFI) atunci când câmpul se află în spectrul de frecvențe radio din spectrul de frecvențe electromagnetice. Undele electromagnetice care au ca rezultat interferența sunt denumite zgomot electromagnetic.

Un alt termen înrudit cu EMI este EMC, care înseamnă compatibilitate electromagnetică. Acest termen se referă la cât de bine funcționează un dispozitiv într-un mediu cu zgomot electromagnetic.

Toleranța unui produs la zgomot, precum și cantitatea pe care o produce, ambele intră în calculul CEM.

Pentru a funcționa și pentru a permite altor dispozitive să funcționeze, fiecare produs trebuie să fie capabil să funcționeze chiar și atunci când este expus la un anumit nivel de zgomot și nu trebuie să producă EMI la niveluri care să împiedice funcționarea dispozitivelor. În Statele Unite, Comisia Federală pentru Comunicații, sau FCC, reglementează EMI. Comitetul Internațional Special pentru Interferențe Radio îl reglementează la nivel internațional în anumite sectoare.

Multe alte standarde industriale stabilesc, de asemenea, cerințe legate de CEM.

Circuitele din cadrul computerelor personale creează câmpuri EM în domeniul RF. Afișajele cu tub catodic produc, de asemenea, energie EM într-o gamă de frecvențe.

Dacă utilizați un receptor fără fir în același timp cu un computer personal, veți auzi probabil zgomot RF în receptor. Transmițătoarele wireless produc, de asemenea, câmpuri EM, iar cele de putere moderată și mare pot crea câmpuri suficient de puternice pentru a perturba echipamentele electronice care funcționează în zonă. Dacă folosiți un emițător de radio sau de televiziune în apropierea unei stații de emisie, de exemplu, este posibil să vă confruntați cu EMI.

Câmpurile puternice de RF pot face ca telefoanele, computerele și chiar unele dispozitive medicale să nu mai funcționeze corect. Evenimentele naturale, cum ar fi furtunile electrice, erupțiile solare și electricitatea statică pot provoca, de asemenea, EMI. De aceea, ecranarea EMI și filtrarea EMI sunt atât de importante.

Cum funcționează ecranarea EMI?

Ce este ecranarea EMI-RFI?

Schimbarea EMI-RFI se referă la înconjurarea unui obiect cu o placă metalică sau o altă formă de protecție pentru a bloca câmpurile electromagnetice. Scuturile EMI sunt concepute pentru a împiedica emisiile radiate să depășească un anumit punct. Soluțiile de ecranare EMI pot atât să protejeze un dispozitiv de radiațiile externe, cât și să împiedice ca acel dispozitiv să emită radiații care ar putea cauza interferențe cu alte dispozitive.

Atunci, ce se întâmplă când o undă EM lovește un ecran EMI?

Să aruncăm o privire la câteva principii de bază ale ecranării EMI.

Suprafața conductivă a ecranului reflectă cea mai mare parte a energiei din unda EM în diferite direcții. Modul exact în care se reflectă unda depinde de calitățile materialului scutului și de faza undei atunci când aceasta lovește scutul. Scutul EMI va absorbi, de asemenea, o parte din energia undei EM, care va fi transformată în energie termică.

În funcție de nivelurile de putere implicate, această energie termică poate necesita un management termic.

Câteva materiale de ecranare EMI sunt realizate pentru a dubla rolul de radiatoare. În circuitele electronice de putere mai mare, în special atunci când se folosesc mecanisme de ecranare care absorb mai multă energie, este posibil să aveți nevoie de deschideri în foile metalice ale scutului pentru a elibera căldura. Dimensiunea acestor găuri nu ar trebui să aibă legătură cu lungimile de undă ale undelor reținute, deoarece acest lucru poate minimiza eficiența ecranării EMI.

Pentru ca materialele de ecranare să funcționeze bine, acestea au nevoie, de asemenea, de conexiuni bune la masă.

Cum alegeți ce materiale de ecranare EMI-RFI să folosiți?

Există mai mulți parametri vitali, inclusiv grosimea, greutatea, conductivitatea materialului și costurile de scule.

Blindajele mai groase tind să ofere rezultate mai bune, dar acest lucru vine cu compromisul de a adăuga greutate la proiectare. Majoritatea furnizorilor de materiale de ecranare oferă măsuri de eficacitate la diferite frecvențe cu intervalele de frecvență utilizabile ale materialelor. Aceste măsurători ajută la compararea greutății și densității unui material de ecranare cu cantitatea de ecranare pe care o oferă.

Alți parametri mai puțin obișnuiți, dar totuși potențial folositori, includ rezistivitatea de volum, intervalul de temperatură de funcționare și forța de compresie în cazul în care se utilizează materialul ca garnitură.

Exemple de materiale utilizate în mod obișnuit pentru ecranarea EMI includ:

• Cupru
• Aluminiu
• Oțel inoxidabil

Mai recent, producătorii au început, de asemenea, să utilizeze materiale compozite, cum ar fi ochiuri și țesături. Aceste soluții combină adesea un metal cu un material poliesteric. Unele avantaje ale acestor materiale mai noi sunt greutatea redusă și flexibilitatea lor. În ciuda greutății lor reduse, ele încă funcționează.

Aplicațiile de ecranare EMI în care aceste materiale ajung să fie utilizate includ ecranarea în jurul plăcilor de circuite imprimate într-o carcasă de echipament și furnizarea de ecranare secundară în mediile medicale.

Sunt disponibile soluții personalizate de ecranare EMI, precum și produse de ecranare din comerț.

Cum funcționează filtrarea EMI?

Filtrele EMI-RFI pot elimina componentele nedorite și le pot lăsa să treacă pe cele necesare în curentul electric care circulă în conductori. Zgomotul este deviat la sol, absorbit sau returnat la originea sa.

Un filtru EMI are două tipuri de componente – condensatori și inductori – care lucrează împreună pentru a reduce EMI:

• Capacitori: Condensatorii inhibă curentul continuu, care este modul în care o cantitate substanțială de interferențe electromagnetice este transportată într-un dispozitiv, dar lasă să treacă curentul alternativ.
• Inductori: Inductorii sunt electromagneți mici care pot reține energia într-un câmp magnetic pe măsură ce curentul electric trece prin el, reducând tensiunea totală.

Condensatorii care se găsesc în filtrele EMI sunt numiți condensatori de derivație.

Condensatorii redirecționează curentul de înaltă frecvență care ar cauza interferențe departe de un circuit și îl introduc în inductori dispuși în serie. Pe măsură ce curentul se deplasează prin această serie de inductori, tensiunea sa se reduce. În mod ideal, inductorii vor diminua interferența până la zero, ceea ce se mai numește și scurtcircuitare la masă.

Rolul filtrelor diferă de cel al ecranelor din mai multe puncte de vedere.

Să explorăm câteva principii de bază ale filtrării EMI.

Ecranele EMI asigură ecranarea unor proiecte sau circuite întregi.

Filtrele de suprimare EMI, pe de altă parte, vizează surse de zgomot specifice. Scuturile conțin radiațiile EM în interiorul unei zone și, de asemenea, împiedică radiațiile EM să intre în acea zonă. Filtrele controlează energia EM care călătorește prin conductori. Ele se plasează în puncte specifice ale unui circuit pentru a controla fluxul de curent la diferite frecvențe.

În timp ce scuturile sunt concepute pentru a controla emisiile EMI radiate, filtrele urmăresc să controleze zgomotul condus.

Filtrul corect de utilizat depinde de configurația mecanică a sistemului și de frecvența zgomotului din sistem în raport cu frecvența țintă a semnalelor care sunt trimise. Trebuie să alegeți un filtru cu un condensator care nu va tăia semnalele pe care doriți să le treceți, dar care va bloca semnalele în intervalul de frecvență al zgomotului pe care încercați să îl abordați.

Există diferite tipuri de filtre EMI pe care le puteți utiliza.

Tipul potrivit depinde de frecvențele pe care doriți să le blocați, de tensiunea cu care lucrați și de alți factori. De obicei, producătorii de filtre oferă informații detaliate despre frecvența de tăiere a filtrelor pe care le oferă.

Două tipuri cruciale de filtre EMI includ filtre monofazate și filtre trifazate:

• Filtre monofazate: Aceste filtre sunt cele mai bune pentru echipamente mai mici, cum ar fi electronicele de consum, aparatele electrocasnice, echipamentele de fitness și unele aplicații industriale, cum ar fi sursele de alimentare, echipamentele de telecomunicații și echipamentele de alimentație publică.
• Filtre trifazice: Aceste filtre pot bloca niveluri mai ridicate de zgomot decât filtrele monofazate și sunt utile pentru o suprimare EMI mai strictă. Aceste tipuri de filtre sunt necesare pentru aplicațiile de mare putere, cum ar fi echipamentele medicale, echipamentele de testare și diverse tipuri de mașini industriale, cum ar fi uneltele și motoarele.

Alte clasificări ale filtrelor EMI includ:

• Filtrele de intrare IEC, care se folosesc pentru aplicațiile de intrare de putere.
• Filtre de curent continuu, care blochează curenții de înaltă frecvență, dar lasă să treacă curentul continuu și curenții de joasă frecvență.
• Filtre EMI pentru invertoare, care se utilizează în aplicații care implică invertoare de frecvență sau sisteme de control bazate pe invertoare.
• Filtre de trecere, care se utilizează pentru aplicații precum carcase, stații de bază, adăposturi mobile și echipamente de comutare și care oferă pierderi de inserție ridicate de la frecvențe de KHz la GHz.

Multe filtre se proiectează pentru a fi utilizate într-un anumit sector sau aplicație și sunt disponibile atât filtre standard, cât și filtre personalizate.

Este, de asemenea, important să rețineți că, la fel ca și în cazul ecranelor, filtrele depind de o împământare adecvată pentru a funcționa corect.

Când ar trebui să utilizați un filtru EMI vs. un ecran?

Filtrele și ecranele sunt ambele instrumente valoroase pentru reducerea EMI. În unele cazuri, poate fi mai bine să vă concentrați mai mult pe unul decât pe celălalt.

De multe ori, utilizarea ambelor este soluția cea mai eficientă.

Câteodată, cu metodele de ecranare EMI, găurile și golurile din ecranare pot reduce eficacitatea acesteia. Cu toate acestea, aceste deschideri sunt necesare pentru reducerea căldurii. Acesta este un exemplu de moment în care trebuie utilizate filtre EMI în plus față de un ecran.

Blindajul este util pentru o serie de probleme EMI și poate reflecta în mod adecvat EMI.

Filtrele, totuși, pot elimina EMI. Filtrele pot aborda multe dintre problemele legate de pătrunderile prin scuturi, precum și intrările și ieșirile unui sistem electric, care sunt, de obicei, cele mai vulnerabile puncte ale unui sistem ecranat. Filtrele sunt cele mai eficiente în aceste locații.

Utilizarea tehnicilor de filtrare EMI, precum și a suprimării tranzienților, la interfața unei incinte ecranate este o modalitate foarte eficientă de protecție împotriva problemelor de compatibilitate.

Plasarea filtrelor și a conectorilor filtrați la interfețele de intrare și de ieșire ale unui sistem poate ajuta la eliminarea zgomotului EM provenit atât din surse interne, cât și externe la interfața conectorului. Această plasare trimite energia nedorită în incinta ecranată cu împământare, ceea ce face ca aceasta să fie o locație optimă pentru eliminarea zgomotului de frecvență mai înaltă și atenuarea problemelor legate de EMI.

Filtrele protejează împotriva zgomotului condus prin conductori, în timp ce ecranele atenuează zgomotul condus prin spațiu. Cu toate acestea, un conductor prin care trece zgomotul poate acționa și ca o antenă. Atunci când conductorul funcționează ca o antenă, cele două tipuri de conducții se transformă una în cealaltă datorită antenei.

De aceea – pentru a bloca complet zgomotul – este esențial să se utilizeze atât scuturile, cât și filtrele într-un singur loc.

De exemplu, dacă un scut este utilizat pentru blocarea conducției spațiale și un conductor pătrunde prin scut, acest conductor va capta zgomotul și îl va atrage în interiorul și în exteriorul scutului, rezultând o emisie de zgomot. Din acest motiv, nu puteți bloca conducția spațială doar cu un ecran.

În mod similar, atunci când se folosește un filtru pentru a proteja împotriva conducției printr-un conductor, firele plasate înainte și după filtru pot fi cuplate între ele prin conducție spațială. Din această cauză, filtrul nu poate bloca complet conducția de unul singur.

Dar, dacă folosiți atât un mecanism de ecranare EMI, cât și un filtru într-un singur loc, puteți bloca complet atât conducția spațială, cât și cea prin conductor, eliminând zgomotul.

Dacă conductorul situat între sursa de zgomot și filtru este scurt, acesta nu va avea un efect semnificativ ca și conductor. În acest caz, puteți ignora problema conductorului care acționează ca o antenă și puteți elimina efectiv zgomotul folosind doar un filtru. În esență, dacă puteți plasa un filtru semnificativ de aproape de sursa de zgomot, îl puteți suprima doar cu un filtru, iar utilizarea unui ecran nu este necesară.

Soluții de filtrare EMI de la Astrodyne TDI

De mai bine de 50 de ani, Astrodyne TDI cercetează, dezvoltă, rafinează și furnizează filtre de interferență electromagnetică pentru o gamă largă de aplicații în diverse sectoare, inclusiv în cel comercial, industrial, militar și medical. De-a lungul deceniilor noastre de experiență, ne-am câștigat reputația de partener de încredere care ajută companiile să creeze produse puternice și fiabile și să respecte standardele electronice și energetice relevante.

În funcție de necesitățile echipamentelor și de industria dumneavoastră, este posibil să aveți nevoie fie de un filtru EMI rentabil, de serie, fie de un filtru personalizat robust și de înaltă performanță pentru o aplicație din sectorul medical, aerospațial sau militar sau de pe o altă piață.

La Astrodyne TDI, oferim o mare varietate de filtre EMI de înaltă calitate. De asemenea, dispunem de ingineria internă și de expertiza de proiectare necesare pentru a vă oferi o soluție EMI personalizată care să îndeplinească cerințele echipamentului dumneavoastră, precum și standardele și reglementările din industrie.

Soluțiile noastre de filtre EMI includ totul, de la componente monofazate mici până la filtre trifazate de calitate industrială. Oferim filtre EMI de curent continuu, filtre de trecere, filtre de intrare IEC, filtre EMI pentru invertoare, componente de suprimare, filtre de armonici și multe altele.

Dispunem, de asemenea, de un stoc mare de surse de alimentare pentru o gamă largă de aplicații. Sursele noastre de alimentare variază de la 5W la 16,5kW și sunt folosite ca bază a unor sisteme mai mari de până la 500kW. Cea mai mare parte a inventarului nostru standard are aprobări ale agențiilor internaționale de la organizații precum Underwriters Laboratories (UL), Conformité Européenne (CE) și Canadian Standards Association (CSA).

Pentru a afla mai multe despre filtrele noastre EMI standard și personalizate, contactați-ne sau solicitați o ofertă astăzi.

Vă putem ajuta să vă construiți reputația de putere și fiabilitate a echipamentelor și a mărcii dumneavoastră. Cu Astrodyne TDI, acum aveți putere.

.