Silenciar la EMI en la fuente

El diseño proactivo para aplicaciones electrónicas silenciosas es significativamente menos costoso que la eliminación retroactiva de interferencias electromagnéticas (EMI) no deseadas después de fallar las pruebas de compatibilidad electromagnética (EMC).

Se estima ampliamente que hasta el 50% de las aplicaciones no superan las pruebas de EMC la primera vez. Las tarifas de repetición de pruebas, los giros de la junta, el tiempo de laboratorio y los retrasos en los proyectos pueden sumar fácilmente hasta $10,000 o más, junto con los costos de los retrasos en la fabricación y la distribución. Una buena regla general a seguir: las mejores correcciones de EMC ocurren antes del primer prototipo.

Los diseñadores pueden reducir la incertidumbre y las conjeturas seleccionando componentes de una única línea de productos EMC bien seleccionada, como la que ofrece Würth Elektronik. La cartera integral de la compañía de más de 5,000 componentes de EMC incluye ferritas, inductores, capacitores, absorbentes, materiales de blindaje y más, todos diseñados y probados para funcionar bien juntos.

Con la demanda continua de miniaturización, EMC se está convirtiendo cada vez más en un problema. Los nodos de sensores de IoT, por ejemplo, son cada vez más comunes en hogares inteligentes, entornos industriales, médicos y agrícolas, pero son propensos a EMI.

Los sensores de IoT se basan en pequeñas placas de circuito impreso, diseños densos, fuentes de alimentación conmutadas, microcontroladores y radios inalámbricas integradas, lo que prácticamente garantiza un bullicio de ruido potencial. Una placa diminuta puede incorporar convertidores CC/CC, antenas y señales de alta velocidad, todo lo cual compite para interrumpir la integridad de la señal.

Las soluciones EMI seleccionadas, como los parches WE-EMIP de Würth y las matrices de ferrita adaptadas, pueden ayudar a poner orden en el caos potencial al reducir las emisiones, preservar la integridad de la señal y permitir caminos más suaves hacia el cumplimiento.

Directrices de diseño

Imagine un sensor ambiental que transmite datos a través de una radio Bluetooth de baja energía (BLE). Un regulador de conmutación incorrecto puede irradiar ruido. La antena BLE es sensible a las interferencias y las líneas de comunicación digital pueden emitir EMI a través de rieles de alimentación.

A continuación, se muestra una guía simplificada sobre cómo se pueden implementar los componentes de Würth en un diseño listo para EMC:

• Las ferritas de chip WE-CBF de Würth se pueden colocar en serie con las líneas de suministro de energía, normalmente en la entrada y salida del regulador reductor, para atenuar el ruido de conmutación de alta frecuencia. Esto ayuda a suprimir la EMI conducida para mantener limpios los rieles de alimentación y limitar las emisiones a través de trazas o cables de placa CI.
• Los capacitores de desacoplamiento y a granel se pueden emparejar con ferritas para suavizar los transitorios en VCC y reducir la ondulación. El capacitor electrolítico de aluminio 860040573003 de Würth Elektronik está diseñado para suprimir EMI e interferencias de radiofrecuencia (RFI), proporcionando un funcionamiento estable en fuentes de alimentación, electrodomésticos, medidores inteligentes y dispositivos IoT que requieren un filtrado de línea confiable.
• El parche absorbente de EMI 371001 WE-EIMP (Figura 1) se puede aplicar directamente sobre o cerca de componentes ruidosos, como reguladores de conmutación o módulos de sistema en chip (SoC) BLE para absorber EMI radiada y aislar las antenas y los circuitos sensibles de interferencias localizadas.

Figura 1: El parche WE-EMIP de Würth proporciona una forma fácil de aplicar para aislar componentes sensibles de EMI. (Fuente de la imagen: Würth Elektronik)

• Un estrangulador de modo común como el 74482210002 de la serie WE-CMB HC puede suprimir el ruido en la entrada de red de CA para usos como evitar que los dispositivos domésticos inteligentes contaminen la red de suministro o garantizar energía limpia en entornos industriales eléctricamente ruidosos.
• Los componentes sensibles a EMI, como MCU, SoC, módulos inalámbricos y osciladores de reloj, se pueden proteger con una cubierta de acero estañado de montaje en superficie de 14.12 mm x 14.12 mm x 2.00 mm como la serie WE-SHC 3600213120S (Figura 2) para aplicaciones integradas compactas. 

Figura 2: La serie WE-SHC 3600213120S de Würth protege los componentes sensibles a las EMI en una carcasa compacta montada en superficie. (Fuente de la imagen: Würth Elektronik)

La gama de varistores de protección de circuitos de Würth Elektronik protege contra los transitorios de tensión causados por la caída de rayos o eventos ESD. Los diseñadores también pueden aprovechar los inductores de obturador de filtro de Würth para la supresión de modo diferencial. También están disponibles los kits de diseño de filtros que incorporan una variedad seleccionada de componentes pasivos, como ferritas, bobinas de choque y capacitores. Estos están diseñados para la supresión de EMI en varios casos de uso, lo que proporciona a los diseñadores métodos prácticos para crear prototipos y evaluar soluciones de EMC.

La compañía también ofrece componentes complementarios que pueden agilizar el desarrollo de sensores ambientales compactos y conectados. Estos incluyen módulos de radio precertificados para IoT celular, Wi-Fi y conectividad Bluetooth, así como sensores de temperatura y humedad basados en MEMS para proporcionar una adquisición de datos confiable y de bajo consumo en un factor de forma pequeño.

Conclusión

Los componentes de Würth Elektronik forman un conjunto de herramientas completo para crear aplicaciones sólidas y compatibles con EMC adaptadas a las demandas de los sistemas electrónicos y de IoT modernos. Estos componentes abordan desafíos clave como la supresión de EMI y la protección contra transitorios de voltaje, al tiempo que mejoran la confiabilidad y el rendimiento de los sensores ambientales compactos y conectados. El extenso catálogo de EMC y los kits de diseño de la compañía brindan a los diseñadores una ventanilla única seleccionada para satisfacer sus necesidades.