Que Es Un Diseño De Filtros CEM - Metodología, Aplicación Y Diseño.

Para que un equipo electrónico pueda pasar las pruebas de compatibilidad electromagnética y obtener su conformidad con la misma, es necesario incorporar varios elementos en el diseño.

Al diseñar el circuito para cumplir los requisitos de compatibilidad electromagnética, EMC, es posible reducir significativamente los niveles de señales no deseadas que entran y salen de la unidad. Una de las principales formas de hacerlo es utilizar un filtro EMC o una serie de filtros.

Desde el punto de vista mecánico, los filtros CEM pueden incorporarse a una unidad de muchas maneras. Pueden existir como filtros EMC independientes que se fijan cerca de los extremos de la unidad.

Pueden montarse en el borde de la placa electrónica. Sin embargo, un método popular para incorporar un filtro EMC en una unidad es incorporar el filtro en el propio conector. Esto tiene muchas ventajas en términos de comodidad y rendimiento.

Sin embargo, sea cual sea el método utilizado, a menudo es necesario un filtro si se quieren cumplir los requisitos de compatibilidad electromagnética, EMC.

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Metodología de los filtros EMC

Aunque los circuitos pueden estar bien apantallados para evitar cualquier señal radiada o captada por el propio circuito, siempre hay interconexiones hacia y desde el circuito electrónico. Estos cables pueden conducir señales no deseadas dentro y fuera de la unidad.

Para que la unidad pueda cumplir sus requisitos de compatibilidad electromagnética, EMC, y pasar sus pruebas de EMC, es necesario reducir los niveles de señales no deseadas que pueden entrar o salir de la unidad a través de sus interconexiones.

Para poder eliminar las señales no deseadas, es necesario colocar filtros CEM en las distintas líneas. La idea es que las señales interferentes suelen tener una frecuencia superior a la de las señales que normalmente viajan por el cable o la línea.

Al tener lo que se denomina un filtro de paso bajo como filtro EMC, sólo se permite el paso de las señales de baja frecuencia y se eliminan las señales de interferencia de alta frecuencia.

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Estos filtros EMC pueden tener una gran variedad de formatos. A menudo pueden ser tan simples como una resistencia o una ferrita colocada alrededor de un alambre o cable. Para requisitos más exigentes, estos filtros EMC pueden tener que estar formados por una serie de componentes.

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Los filtros CEM pueden clasificarse en dos tipos principales. En uno de ellos, la energía no deseada es absorbida por el filtro CEM. El otro tipo de filtro rechaza la señal no deseada y en este caso se refleja de nuevo a lo largo de la línea. Para las aplicaciones de filtrado EMC, se prefiere el tipo absorbente.

Aplicación del filtro EMC

Cuando se desarrollan filtros para su uso en aplicaciones de compatibilidad electromagnética, EMC, los filtros EMC son casi siempre filtros de paso bajo, aunque en ocasiones se pueden utilizar filtros de paso de banda.

La razón de utilizar filtros de paso bajo es que las señales que suelen interferir, es decir, las que son más fáciles de captar o irradiar, tienden a estar en frecuencias más altas. Éstas pueden filtrarse dejando pasar las frecuencias bajas y rechazando las altas.

El punto de corte del filtro de paso bajo utilizado como filtro CEM debe elegirse de forma que rechace las frecuencias no deseadas, pero no tenga ningún efecto indebido sobre la señal deseada. Lamentablemente, esta elección no siempre es fácil y puede requerir cierta degradación de la señal deseada.

La colocación del filtro EMC es importante. Los filtros EMC pueden colocarse en cualquiera o en todos los niveles de montaje entre las áreas segregadas de los circuitos. Los filtros EMC se pueden poner entre áreas segregadas de un circuito impreso.

Se pueden poner entre distintas placas de un módulo o subconjunto, y un filtro EMC se puede poner entre diferentes módulos o subconjuntos. Sin embargo, un lugar especialmente importante para los filtros CEM es entre el equipo y su entorno externo.

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Un filtro CEM colocado aquí es especialmente eficaz, ya que evitará que las señales no deseadas entren en el equipo. Una vez que entran, son más difíciles de contener.

Diseño del filtro EMC

El diseño del filtro EMC es fundamental para la compatibilidad electromagnética, el rendimiento EMC. El filtro CEM deberá poder ofrecer el nivel requerido de atenuación de las señales indeseadas, dejando al mismo tiempo que pasen las señales buscadas. Además, el diseño del filtro EMC debe adaptarse a las impedancias de la fuente y de la carga.

Por lo general, en un circuito de alta impedancia, un condensador unido entre la línea y la tierra ofrece un mejor resultado, mientras que para circuitos de baja impedancia un inductor en serie situado dentro de la línea proporciona el mejor resultado.

A menudo, un solo componente como éste, diseñado para tener una reactancia con poco efecto en las frecuencias adecuadas a las señales deseadas, pero un efecto mucho mayor en las frecuencias más altas de la señal no deseada, puede proporcionar niveles de atenuación de hasta 30 dB o 40dB en algunos casos.

Para mejorar el rendimiento de uno de estos filtros básicos, se pueden añadir más componentes para crear filtros CEM multicomponentes. Sin embargo, para obtener el rendimiento requerido, deben configurarse correctamente. Una de las precauciones es asegurarse de que los inductores estén orientados hacia un sumidero o fuente de baja impedancia y los condensadores hacia una impedancia alta.

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