Vencer la EMI en circuitos automotrices: 5 consejos de diseño expertos

Los productos eléctricos nacen con EMI (Interferencia Electro-Magnética). La multifuncionalidad de los productos electrónicos satisface las diferentes expectativas de las personas, lo que también conduce a la generación de una serie de problemas de EMI que amenazan directamente la salud de las personas y la seguridad ambiental. El efecto de la EMI en el automóvil es tan prominente que influye en el rendimiento de los dispositivos de radio externos y crea interferencia hacia los dispositivos electrónicos dentro de los vehículos en cierta medida. Por tanto, es de mucha necesidad para nosotros entender la EMI y centrarnos en algunos consejos para el diseño de circuitos automotrices como medidas preventivas.

Análisis de la EMI en circuitos automotrices

El problema de EMI suele ocurrir en productos electrónicos. Se puede ver en todas partes en productos electrónicos, entre dispositivos electrónicos, componentes y sistemas. La EMI resulta de tantas razones entre las cuales solo hay una central, que es la interferencia de descarga electrostática (ESD). Los elementos que llevan a los circuitos electrónicos a ser interferidos por electricidad estática vienen en dos aspectos: parámetros de distribución mal diseñados en el circuito electrónico y elementos ambientales que reducen la estabilidad de los circuitos, causando finalmente interferencia.

La EMI soportada por el automóvil deriva principalmente de los dispositivos eléctricos en los coches. Sus modos de transmisión contienen conducción y radiación, mientras que las fuentes de interferencia incluyen interferencia de red de circuitos, interferencia de descarga electrostática e interferencia de radiación electromagnética, etc.

• La interferencia de red de circuitos deriva principalmente de los dispositivos eléctricos dentro de los vehículos. Esos dispositivos crean señales de pulso de interferencia que luego se transmiten en modo de ondas electromagnéticas alrededor de la red, impidiendo que los equipos de recepción de radio ambientales funcionen normalmente.
• La interferencia de radiación electromagnética se refiere a la interferencia resultante de un cambio repentino (pulso) que ocurre cuando el circuito se enciende o apaga. Especialmente ocurre en portadores inductivos y capacitivos cuando se genera un voltaje repentinamente alto en el momento transitorio de encendido y apagado, llevando la frecuencia de radiación a ser alta también. Este tipo de interferencia no solo afecta al dispositivo de recepción de radiación a bordo, sino que también daña los dispositivos eléctricos automotrices en diferentes grados.

Todos los tipos de unidades de control electrónico aplicadas por los vehículos no funcionan normalmente a menos que se proporcione una fuente de alimentación estable. Tan pronto como ocurre una fluctuación de voltaje en el sistema de alimentación, los módulos electrónicos no podrán trabajar en un estado normal.

Consejos en el diseño de circuitos automotrices

Para evitar que los vehículos sufran anomalías debido a la EMI, se deben tomar algunas medidas preventivas para prohibir o reducir la EMI, de modo que los automóviles y los dispositivos electrónicos automotrices sean capaces de funcionar sin problemas.

Consejo 1: Reducir la interferencia de conducción electromagnética

Las medidas detalladas en el diseño de circuitos automotrices pueden resumirse como sigue:

• El área efectiva de cada bucle de circuito debe minimizarse.
• Cuando se trata de EMI resultante de la inductancia de fuga en el transformador, se debe implementar blindaje magnético en el transformador. Además, el área efectiva de cada bucle debe minimizarse.
• Para circuitos que sufren de EMI grave, se pueden aplicar líneas dobles para transmitir señales y reducir la EMI.

Consejo 2: Prohibir la interferencia de red de circuitos automotrices

• Los cables que conectan los dispositivos eléctricos automotrices deben acortarse y NO deben ser paralelos ni estar cerca entre sí.
• El enrutado racional de cables juega un papel esencial en la prohibición de la interferencia de red de circuitos.
• La capacitancia de filtrado de alimentación debe ampliarse con un circuito de desacoplo RC añadido para reducir el acoplamiento del circuito.

Consejo 3: Prohibir la interferencia de radiación electromagnética automotriz

• Se debe implementar la protección de red R-C-D.
• Se deben tomar medidas efectivas de prohibición transitoria en la fuente de interferencia, lo que no solo reduce la radiación electromagnética de la carga capacitiva, sino que protege y controla los puntos de contacto de la carga capacitiva.
• Se debe aplicar blindaje metálico.

Cualquier interferencia en el campo puede prohibirse con métodos de blindaje.

• Dentro de la frecuencia de recepción de comunicaciones móviles, el aluminio suele elegirse para el blindaje electromagnético. Debido al efecto piel de alta frecuencia, el blindaje electromagnético no necesita ser demasiado grueso.
• Se puede aplicar motor sin contactos o sistema de encendido sin distribuidor para eliminar la fuente de interferencia y reducir la radiación electromagnética.

Consejo 4: Realizar blindaje

El blindaje juega una parte efectiva en la detención de la interferencia electromagnética. Usualmente, se seleccionan materiales con alta conductividad como blindaje. Se ha testificado que el excelente rendimiento de blindaje de campo de alta frecuencia depende de materiales de alta conductividad como acero o aluminio, mientras que el de blindaje de campo de baja frecuencia depende de materiales con alta magnetoconductividad como acero magnético, hierro y aleación de berilio. Los aparatos que tienden a generar chispa o arco eléctrico deben blindarse con un blindaje metálico para que el efecto negativo pueda eliminarse de la compatibilidad electromagnética (EMC).

Consejo 5: El filtrado también es un método eficiente para controlar la EMI

El filtro se considera el método más comúnmente usado para vencer la EMI y es capaz de resistir la EMI que entra directamente a través del camino del circuito. Se resume que aumentar la amplitud de la señal es un método crucial de anti-EMI. Cuando se trata de señales débiles de sensores, el circuito puede amplificarse con la amplitud aumentada, lo que reducirá drásticamente la EMI.

La EMI en el circuito automotriz tiene muchos efectos negativos en los componentes electrónicos automotrices. No solo acorta la vida útil del automóvil, sino que también destruye la seguridad de conducción de las personas. Como resultado, numerosas medidas preventivas pueden tomarse para minimizar la influencia de la EMI en los componentes electrónicos del vehículo, asegurando la seguridad y fiabilidad del funcionamiento del automóvil.

Este artículo fue escrito por Dora Yang, editora de PCBCart. Artículo publicado originalmente en la revista Elektronik Industrie Magazine, Número 11, 2017, Páginas 74-76.

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