A medição de Emissões Conduzidas depende muito dos testes de conformidade eletromagnética. Além disso, em laboratórios que testam fontes de alimentação chaveadas, aparelhos eletrônicos, controles industriais, sistemas médicos e módulos automotivos, a qualidade da medição não depende apenas da qualidade do receptor, mas também do hardware presente na cadeia de testes. Esses sistemas de suporte incluem, entre outros, [lista de sistemas de suporte]. Equipamento de medição EMI e, em particular, a rede artificial a ser aplicada no controle de impedância de linha. Quando o desempenho começa a divergir ou não é garantido, os resultados tornam-se enganosos, podendo levar a falsos fracassos, falsos aprovações, atrasos nos ciclos de certificação e decisões equivocadas para aprimorar o projeto.
A expressão "rede artificial" é usada para descrever um tipo de rede que visa fornecer uma impedância repetível entre uma fonte de energia e um dispositivo em teste. O comportamento da emissão conduzida varia drasticamente sem uma impedância estável.

Problema relacionado à deriva de impedância

É necessária uma rede artificial para exibir uma impedância específica de 50 ohms em toda a faixa de frequência fornecida pela medição de emissão conduzida, geralmente na faixa de 150 kHz a 30 MHz. Com o tempo, os componentes internos começam a sofrer deriva devido ao envelhecimento dos capacitores, à alteração da tolerância dos resistores, aos ciclos térmicos e à oxidação dos terminais internos. Essa deriva não é uniforme e, mais comumente, as regiões de baixa ou média frequência se deslocam inicialmente. Isso causa curvas de medição irregulares.
Caso isso ocorra, os picos de ruído registrados durante os testes de pré-conformidade serão maiores ou menores do que aqueles registrados nos testes de certificação completa, resultando em decisões de projeto que exigirão correções técnicas desnecessárias. Para corrigir esse problema, é necessária a calibração para confirmar a magnitude e a fase da impedância em várias frequências dentro de uma faixa de frequência. Sistemas de nível profissional utilizam dispositivos de calibração que realizam uma varredura de impedância nos terminais da LISN. Quando o desvio ultrapassa o valor aceitável, os blocos de componentes são substituídos em vez de serem alterados por meio de correção de software.
Os fabricantes de instrumentos de medição de EMI sugerem intervalos de substituição para equipamentos que operam continuamente em laboratórios de teste, visto que a exposição prolongada à temperatura causa deriva. A taxa de aumento da ESR do capacitor torna-se um desvio significativo quando os componentes operam com tensões muito altas.

Figura: Equipamento de medição de EMI

Erros comuns de aterramento de sinal

Uma ligação inadequada entre o plano de aterramento da câmara e a referência de aterramento da rede artificial é uma das causas mais comuns de variação nas medições. Pequenas descontinuidades no campo de aterramento e na condução de corrente, devido a diferenças nos condutores alternados, podem amplificar ou cancelar ruídos indesejáveis. Esse problema geralmente ocorre quando a LISN está localizada sobre uma mesa móvel ou quando a conexão da LISN é feita por meio de cabos de extensão em vez de placas de aterramento.
A solução para esse problema pode ser garantir a resistência de continuidade de terra entre o chassi da rede artificial, a referência de terra do receptor EMI e o plano de terra. No entanto, em frequências EMI, um caminho de ressonância devido a pequenas variações nos valores de impedância alterará os picos de emissão. A estratégia corretiva envolve a ligação da LISN utilizando cintas de baixa indutância, a fixação de contatos mecânicos e a eliminação de posições flutuantes no rack.

Sobrecarga do receptor

O dispositivo sob teste (DUT) não deve gerar ruído de comutação direto para o receptor de EMI em níveis que excedam os especificados. Caso as seções de supressão da rede artificial falhem, transientes de alta energia chegam diretamente à entrada do receptor, causando sobrecarga indesejada. Quando ocorre sobrecarga, as leituras não aumentam; em vez disso, os picos desaparecem. Isso é erroneamente interpretado pelos engenheiros como uma melhoria na emissão.
Isso precisa ser resolvido por meio de um teste de sobrecarga dinâmica. Em vez de medir uma única condição de carga, os resultados devem ser comparados em condições de carga ativa e em repouso. Quando as curvas medidas não colapsam, os estágios de atenuação na rede artificial podem ser enfraquecidos.
Os instrumentos de medição de EMI contemporâneos também incorporam funções de diagnóstico de sobrecarga que os usuários podem utilizar para evitar resultados corrompidos. Outras redes possuem seções de proteção contra surtos substituíveis para garantir que o desgaste não afete o restante do sistema.

Tabela: Sintomas típicos de falhas e mapeamento da causa raiz para redes artificiais

Posicionamento incorreto do roteamento de cabos

Nos testes de emissão realizados, o roteamento dos cabos é um fator que afeta a captação por acoplamento radiado como interferência conduzida. Quando os cabos do dispositivo sob teste (DUT) são colocados muito próximos às paredes da câmara, estruturas metálicas ou controladores de comutação em funcionamento, os padrões de EMI variam substancialmente. Zonas de sombra no cabo resultam em leituras baixas, enquanto áreas expostas resultam em leituras amplificadas.
O roteamento dos cabos é sempre semelhante quando se utilizam equipamentos de medição de EMI com bandejas de suporte padronizadas. A maioria das falhas ocorre devido à movimentação dos cabos pelos operadores entre os ciclos de medição, sem que as alterações sejam registradas. A solução é incluir diagramas de layout dos cabos na documentação do teste e seguir o mesmo padrão em todas as sessões.
Redes artificiais localizadas muito distantes das linhas de entrada resultam em movimentação descontrolada dos cabos, gerando uma grande variação na banda de transmissão.

Instabilidade térmica durante testes de longa duração

Em períodos de funcionamento prolongados e com comutação da fonte de alimentação, a temperatura interna do dispositivo sob teste (DUT) aumenta o perfil de emissão. Os engenheiros podem erroneamente acreditar que a LISN ou o receptor estão com defeito. No entanto, o comportamento induzido pelo calor é normal. Um problema de teste que leva a isso é o superaquecimento da rede artificial, que altera a impedância interna, principalmente próximo a cargas elevadas.
Para solucionar esse problema, a ventilação deve ser implementada não apenas diretamente ao redor do dispositivo sob teste (DUT), mas também ao redor da rede artificial. O calor não pode ser eliminado quando se utilizam várias LISNs simultaneamente em cargas trifásicas. Ambientes de teste profissionais possuem canais de fluxo de ar isolados que garantem a temperatura constante ao redor dos elementos de interferência eletromagnética (EMI).

Orientação de referência incorreta durante a comparação de múltiplos equipamentos

Outros laboratórios comparam os resultados de diferentes sistemas com diferentes receptores, diferentes redes e diferentes configurações de cabos. Essa comparação sem referência é um erro de julgamento. Todos os ciclos de medição comparativa devem ser feitos no mesmo ponto de referência, que é a rede artificial.
Este problema deve ser resolvido com a emissão de uma LISN calibrada como rede de referência. Os dados referentes às medições devem incluir o registro de data e hora, a tendência de calibração e o identificador de referência. Os fabricantes de instrumentos de medição de EMI adicionam o rastreamento serial aos registros de software para garantir que os usuários não confundam as fontes de teste. LISUN Oferece os melhores equipamentos de medição de EMI.

Interpretação errônea dos harmônicos do ruído de comutação

Os harmônicos de frequência chaveada são acompanhados por ruído na frequência da rede elétrica, gerado pela eletrônica de potência. Com a ressonância do filtro interno da rede artificial na frequência de ondulação de chaveamento, os harmônicos sofrem alterações de amplitude. Esses harmônicos não são defeitos do dispositivo sob teste (DUT), mas sim a ressonância da rede de interconexão de baixa frequência (LISN). Os engenheiros devem ser capazes de distinguir entre artefatos do DUT e a ressonância da rede.
A solução reside na comparação das medições de duas LISNs e na repetibilidade. O viés de ressonância é observado quando perfis ligeiramente diferentes são gerados pela segunda LISN. A solução é escolher uma rede cuja frequência de ressonância interna não coincida com a frequência de comutação do dispositivo sob teste (DUT).

Envelhecimento e oxidação do revestimento do terminal de entrada

A resistência pontual aumenta quando oxidada mecanicamente. O efeito da concentração de corrente induzida desloca a impedância para frequências mais altas. Microarcos nos pontos de contato, que se manifestam como pulsos de banda larga em medições de EMI, também são produzidos por terminais oxidados.
As soluções para esse problema incluem a reforma dos terminais e a substituição das fitas de revestimento. Outros utilizam pasta de condicionamento de superfície, mas, novamente, é preciso tomar precauções dos fabricantes para que o produto não deixe resíduos como forma de contaminação.

Conclusão

Defeitos no dispositivo sob teste (DUT) raramente são fonte de erros de medição durante a validação de emissões. Isso ocorre principalmente em casos onde os laboratórios dependem de dados válidos. Equipamento de medição EMIA rede artificial seria o elemento de referência. Causas comuns de leituras não confiáveis ​​incluem deriva de impedância, aterramento inadequado, superaquecimento, terminais oxidados, erros de roteamento de cabos e degradação do estágio de atenuação. A solução de problemas envolve determinar a origem das anomalias: receptor, LISN, continuidade do aterramento, ressonância de chaveamento ou efeitos térmicos.
Redes artificiais podem recuperar seu desempenho em referências de impedância controladas caso uma ação corretiva seja realizada adequadamente. O comportamento real do produto é então refletido nas decisões de teste, em oposição ao viés do equipamento. Testes de emissão confiáveis ​​facilitam ajustes ou modificações de projeto em tempo hábil, certificação adequada e comportamento previsível nas circunstâncias reais dos sistemas de distribuição de energia.