La EMI de las placas de circuito impreso puede tener profundas implicaciones en su eficiencia y rendimiento. Altera las señales, lo que hace que las placas de circuito impreso funcionen de manera poco confiable y genere problemas de aplicación. En situaciones graves, las placas incluso pueden fallar. Escribimos esta guía para explicar la EMI en las placas de circuito impreso, sus efectos, métodos de reducción y más, incluidas las normas de prueba y cumplimiento.
¿Qué es EMI en PCB?
EMI significa Interferencia electromagneticaEn PCB, describe una situación en la que los campos eléctricos y magnéticos oscilantes (ondas EM) interactúan con las señales en la PCB y las interrumpen.
Las interferencias electromagnéticas en las placas de circuitos pueden tener efectos de gran alcance. Además de distorsionar las señales, pueden provocar su pérdida total, lo que puede provocar un fallo en un dispositivo o sistema electrónico.
La interferencia electromagnética de la placa de circuito puede ser interna o externa. Por otro lado, la interferencia interna proviene de la propia placa. Sus causas incluyen componentes de alta frecuencia y señales que viajan por pistas u otros conductores como cables.
La interferencia externa emana de fuentes cercanas como motor electrico, comunicación por radio dispositivos o fenómenos naturales como los rayos. Las interferencias también pueden ser de varios tipos, como se explica a continuación.
Tipos de EMI de PCB
Existen dos tipos de interferencia electromagnética en una placa de circuito impreso: conducida y radiada. Tienen diferentes características de propagación y otras diferencias, como la gravedad y los métodos de reducción. Aquí encontrará más información sobre ellas, incluidos sus efectos.
EMI conducida
La interferencia conducida viaja a través de conductores y se propaga a varios circuitos y componentes. Se origina dentro de la PCB. También puede originarse en dispositivos físicos a los que se conecta la placa, como fuentes de alimentación, redes de datos, y diversos dispositivos eléctricos. Llegan al tablero a través de cables u otras conexiones.
EMI radiada
La interferencia radiada llega a otros componentes a través del espacio: a diferencia de la interferencia conducida, no necesita contacto físico. Esta propiedad también significa que las ondas pueden llegar a la placa de circuito desde fuentes distantes, como aparatos eléctricos colocados cerca de ella o fuentes naturales como los rayos.
Recurso: https://www.researchgate.net
¿Qué causa la EMI en PCB?
Las interferencias electromagnéticas en las placas de circuito impreso pueden tener muchas causas. A continuación, se enumeran algunas de las más importantes que los diseñadores deben tener en cuenta al crear placas de circuito impreso, especialmente las de alta frecuencia o RF.
Ruido de la fuente de alimentación
El ruido de la fuente de alimentación puede provenir de fuentes oscilantes o de componentes elevadores y reductores de voltaje, como transformadores. Por lo general, irradian la interferencia a través del espacio o provocan una ondulación en los circuitos que conectan o a los que distribuyen electricidad en la placa de circuito impreso.
Interferencia entre trazas
El pequeño espacio entre las pistas es uno de los desencadenantes más comunes. Esta interferencia suele ser una diafonía, o una señal que se acopla con otra y causa ruido eléctrico. La diafonía es más pronunciada si las rutas conductoras son demasiado largas o están demasiado cerca o si discurren principalmente paralelas entre sí.
Componentes de alta frecuencia
Los componentes de alta frecuencia emiten ondas de radio cuya intensidad depende de algunos factores, como la amplitud o el rango de frecuencia. Cuanto mayor sea el rango, más destructiva será la interferencia electromagnética. Estos componentes incluyen piezas digitales como microprocesadores y dispositivos analógicos, como sensores.
Conexión a tierra inadecuada
Una conexión a tierra inadecuada aumenta acoplamiento inductivo en trazas o líneas de transmisión de señales. Este error de diseño genera interferencias y ruido, lo que afecta el rendimiento de la placa. Los planos de tierra protegen las trazas y proporcionan un recorrido de baja resistencia para las señales, lo que reduce su interrupción.
Efectos de la EMI en PCB
¿Cómo afectan las interferencias a las placas de circuito impreso en el campo? Las ondas electromagnéticas pueden tener efectos leves o devastadores, incluidas fluctuaciones de la señal o degradación total. También pueden reducir la confiabilidad de la placa de circuito, causar ruido eléctrico o provocar fallas.
Distorsión y pérdida de señal
Las señales se distorsionan, lo que provoca errores en transmisión de datos y otras funciones, como la eficacia de las señales de control. En ocasiones, la interferencia disminuye la señal, lo que provoca su pérdida total. Estos problemas pueden ser intermitentes o sostenidos, según las condiciones predominantes.
Fiabilidad reducida de la placa
La placa no funciona como se espera, lo que a su vez reduce su integridad y calidad, lo que la hace menos útil en el dispositivo o entorno de aplicación. También significa que la PCB no puede pasar las pruebas de compatibilidad electromagnética. Los circuitos de alta velocidad y alta frecuencia son más susceptibles a este efecto que otros tipos.
Ruido y fallos del sistema
El ruido EMI de la placa de circuito impreso puede manifestarse de varias maneras: un zumbido audible, una vibración de la señal que se puede detectar con varios instrumentos o de forma visual y observable en una pantalla. La placa también puede fallar en casos graves, especialmente si la interferencia es demasiado fuerte.
Recurso: https://www.semanticscholar.org
Pautas de diseño de PCB para reducir la interferencia electromagnética
Las ondas electromagnéticas no deseadas, ya sean radiadas o conducidas, suponen un gran desafío a la hora de diseñar placas de circuitos impresos. Por ello, los diseñadores emplean diversas estrategias para reducirlas y hacer que la placa sea más fiable, entre las que se incluyen las que se mencionan a continuación.
Diseño y distribución adecuados
El diseño adecuado de la PCB para el control de interferencias electromagnéticas en el mundo real requiere comprender los requisitos de aplicación de la placa: ¿cuál es la posible fuente de interferencias internas y qué puede reducirlas? ¿Cómo afectará el entorno de aplicación a la PCB? Responder a estas preguntas ayuda al diseñador a saber dónde colocar los componentes.
Vía Colocación y Uso
El diseño de vías es otra forma de reducir la interferencia electromagnética en las placas de circuito impreso. Los orificios de las vías crean extremos que reflejan y dispersan las señales. El ingeniero debe eliminarlos, generalmente perforando las vías hacia atrás. También ayuda el uso de vías ciegas y enterradas siempre que sea posible.
Aviones terrestres y propulsores
El plano de tierra y el plano de potencia desempeñan un papel crucial en la supresión de interferencias. Los planos de tierra son rutas de baja resistencia que los diseñadores pueden utilizar para neutralizar las perturbaciones electromagnéticas. La alternancia de las líneas de tierra y de potencia ayuda a reducir la diafonía al separar las trazas de potencia y de señal.
Blindaje y filtración
Los blindajes protegen la placa de circuitos y sus componentes de las ondas externas. Un blindaje puede ser una carcasa metálica, una película o revestimiento protector o un alambre tejido alrededor de un conductor. La filtración elimina las ondulaciones del interior de la placa de circuitos mediante filtros o Cuentas de ferritaLa conexión a tierra también filtra el ruido.
Recurso: https://youtu.be/ioYkAdcKHyI?
Pruebas EMI de PCB y estándares EMC
Además de la reducción de la interferencia electromagnética, una PCB no debe emitir ruido electrónico ni radiación electromagnética dañina, ya sea conducida o radiada. En otras palabras, los niveles deben permanecer por debajo de los niveles reglamentarios.
A este requisito lo llamamos compatibilidad electromagnética (CEM). La intervención se produce en el nivel de diseño, donde el ingeniero aborda las posibles causas electromagnéticas y las elimina del diseño.
Varios estándares Regulan los requisitos de EMI/EMC, ya sean internos o externos. Estos varían según las diferentes regiones y productos. Por ello, los fabricantes de PCB adaptan las placas de circuitos para cumplir con las normas del mercado de destino.
Conclusión
La interferencia electromagnética (EMI) en las placas de circuito impreso es un problema importante en los dispositivos y sistemas electrónicos. Determina muchos factores de rendimiento y los niveles de interferencia más elevados pueden provocar fallos en los circuitos. Fabricantes de PCBPor lo tanto, asegúrese de que las placas de circuito no produzcan ondas electromagnéticas destructivas al diseñar su placa. También tome medidas para protegerla de fuentes externas, lo que hace que funcione de manera confiable en su dispositivo de usuario final o sistema electrónico.
