Interferência eletromagnética
Simplificando, interferência eletromagnética (EMI) é o efeito de campos eletromagnéticos (por exemplo, radiofrequência) em equipamentos e sistemas eletrônicos sensíveis. Ele se espalha por uma área surpreendentemente ampla e pode causar sérios danos ao seu sistema. Felizmente, existem duas soluções possíveis para esse problema: filtragem e blindagem.
Filtragem e blindagem EMI são duas técnicas diferentes usadas para resolver o problema de EMI em dispositivos ou sistemas eletrônicos. Com sistemas eletrônicos, há preocupações sobre sensibilidades irradiadas e conduzidas, bem como emissões irradiadas e conduzidas, que são ruídos EMI do sistema.
Mas qual é a diferença?
Filtragem
Um breve histórico de EMI, EMC e necessidades de proteção
Na década de 1930, quando os rádios rapidamente se tornaram uma necessidade doméstica em todo o mundo, os usuários começaram a notar os estranhos efeitos das frequências em outros equipamentos eletrônicos e elétricos. Esse fenômeno, conhecido como "interferência eletromagnética", demonstrou claramente a necessidade de uma forma de proteger os equipamentos de sinais de rádio errôneos.
A solução para esses problemas surgiu em 1933, quando o Comitê Especial Internacional sobre Interferência de Rádio (CISPR) da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) em Paris emitiu as primeiras recomendações para minimizar a EMI. As limitações de emissão ocorrem quando os sistemas são interconectados para garantir que o ruído gerado em um sistema não interfira no desempenho de outro.
A necessidade de métodos e equipamentos de proteção e filtragem EMI mais abrangentes para aplicações de defesa foi reconhecida já em 1967, quando o porta-aviões USS Forrestal, implantado no Golfo de Tonkin em apoio às forças americanas no Vietnã, sofreu um incêndio catastrófico quando um anomalia desencadeou um foguete Zuni. Isso resultou em 134 mortes e quase 200 feridos. Posteriormente, foi determinado que a causa principal do acidente foi um conector de cabo blindado instalado incorretamente e vários campos eletromagnéticos na cabine de comando, o que fez com que o foguete pegasse fogo e incendiasse o tanque de combustível de um avião próximo.
Mais tarde, quando os telefones celulares e outros dispositivos eletrônicos portáteis se tornaram mais comuns na década de 1990, várias companhias aéreas perceberam que os sinais desses e de outros dispositivos poderiam interferir nos aviônicos, impedindo assim o voo seguro ou as capacidades de navegação das aeronaves. Os líderes militares descobriram que a interferência eletromagnética, natural ou artificial, pode interferir seriamente na tecnologia do Sistema de Posicionamento Global (GNSS), tornando os veículos aéreos não tripulados incapazes de voar de forma confiável. A interferência de GNSS e EMI causada por atividades militares é um problema notável na segurança de vôo da aviação civil que continua até hoje.
Após a interferência de rádio, muitas outras formas de EMI foram reconhecidas, incluindo micro-ondas, infravermelho e raios gama e X, cada uma das quais pode ser eliminada por uma variedade de métodos e equipamentos. As recomendações CISPR formam a base do padrão internacional moderno para Prevenção de EMI e definir como equipamentos eletrônicos podem coexistir sem interferência afetando o desempenho. Isso é chamado de compatibilidade eletromagnética.
A compatibilidade eletromagnética (EMC) define a capacidade operacional aceitável de equipamentos elétricos e eletrônicos quando expostos a fontes eletromagnéticas externas e ao limitar a energia eletromagnética indesejada gerada internamente.
A EMC consiste em três aspectos: limitar a radiação de interferência eletromagnética gerada pelo equipamento, a suscetibilidade do equipamento a fontes externas de interferência eletromagnética e a imunidade do equipamento ao operar em um determinado ambiente.
Diferentes tipos de interferência eletromagnética
A EMI geralmente pode ser categorizada em quatro tipos com base na fonte ou largura de banda do sinal original. A EMI de banda estreita é gerada por transmissões de telefone celular, rádio ou TV, enquanto a EMI de banda larga tem um espectro de rádio mais amplo e é gerada por radiação não intencional de fontes de sinal, como linhas de transmissão de energia. Dependendo da fonte de radiação, a EMI pode ser categorizada como intencional, não intencional, intersistema ou intrasistema:
EMI não intencional ou "não funcional" é gerada por equipamentos não intencionais, como equipamentos de soldagem, motores DC, computadores e linhas de energia.
-EMI intencional (IEMI) é EMI emitida por equipamentos especialmente projetados, geralmente como parte de sistemas de guerra eletrônica, como contramedidas eletrônicas e armas de pulso eletromagnético (EMP).
-Intersystem EMI é a interferência gerada entre dois componentes de um sistema ou dispositivo, enquanto intersystem EMI ocorre entre dois ou mais sistemas independentes.
Diferentes tipos de EMI
O que é filtragem EMI?
A filtragem EMI é uma consideração importante no projeto e fabricação de equipamentos eletrônicos para garantir a operação confiável e a conformidade com os regulamentos de compatibilidade eletromagnética (EMC).
A filtragem EMI é o processo de redução ou eliminação da interferência causada por sinais eletromagnéticos em um dispositivo ou sistema eletrônico. É uma técnica utilizada para filtrar sinais eletromagnéticos indesejados (ruídos) que podem interferir no funcionamento de equipamentos eletrônicos ou causar interferência eletromagnética.
Os filtros EMI geralmente são colocados na entrada ou saída de um dispositivo e podem ser montados em painel ou PCB. Eles consistem em uma combinação de componentes passivos, como capacitores, indutores e resistores projetados para atenuar ou suprimir EMI em uma faixa de frequência específica. Eles são comumente usados em equipamentos eletrônicos, como fontes de alimentação, equipamentos de áudio, sistemas de computador e outros equipamentos eletrônicos com alta confiabilidade e requisitos EMC.
Os filtros EMI são geralmente filtros passa-baixo que permitem a passagem de sinais de baixa frequência enquanto bloqueiam sinais de alta frequência ou "ruído". Capacitores bloqueiam certas frequências enquanto permitem que outras passem. Os capacitores descarregam no plano de terra, reduzindo assim os sinais de alta frequência. Os indutores funcionam de maneira diferente; eles absorvem energia de alta frequência e a convertem em calor, suprimindo assim o ruído de alta frequência. Os filtros personalizados podem ser "ajustados" para atender aos requisitos de frequência específicos "ajustando" a combinação de capacitores e indutores.
Os filtros EMI podem ser divididos em dois tipos: filtros de modo diferencial e filtros de modo comum. Os filtros de modo diferencial atenuam a interferência que ocorre entre duas linhas de sinal, enquanto os filtros de modo comum atenuam a interferência que ocorre entre uma linha de sinal e o terra.
O que é blindagem EMI?
A blindagem EMI é o processo de reduzir a radiação eletromagnética emitida por dispositivos ou sistemas eletrônicos e impedir que sinais eletromagnéticos externos interfiram na operação desses dispositivos. A blindagem EMI é necessária porque a radiação eletromagnética pode interferir na operação de outros dispositivos eletrônicos e causar mau funcionamento ou erros A blindagem EMI envolve o uso de materiais condutores, como cobre ou alumínio, para bloquear ou atenuar a entrada ou saída de sinais eletromagnéticos do dispositivo.
A blindagem EMI pode ser obtida colocando blindagem condutiva (chamada gaiola de Faraday) ao redor do dispositivo ou revestindo o dispositivo com material condutivo. A blindagem ou revestimento condutivo cria uma barreira que impede que sinais eletromagnéticos entrem ou saiam do equipamento, reduzindo assim o risco de interferência eletromagnética. A blindagem EMI pode ser aplicada a componentes eletrônicos, placas de circuito, cabos ou até mesmo dispositivos ou sistemas eletrônicos inteiros.
Filtragem vs. Blindagem
A escolha entre filtragem e blindagem depende de vários fatores, como a sensibilidade do dispositivo e a quantidade de EMI que será gerada. Condutividade, tamanho e custo também desempenham um papel na escolha da melhor solução EMI.
A blindagem adota uma abordagem abrangente para o gerenciamento de EMI, enquanto os filtros visam áreas específicas de EMI. A blindagem reflete a energia recebida enquanto ainda gera alguma absorção. Essa energia é convertida em calor e, portanto, requer algum tipo de gerenciamento térmico. Além disso, a qualidade do material usado para blindagem afeta não apenas a saída, mas também o peso do sistema, ou seja, uma blindagem mais espessa é mais eficaz, mas também mais pesada. Enquanto a blindagem reflete e suprime EMI, os filtros eliminam EMI abordando os pontos vulneráveis no sistema que geram mais interferência. Como resultado, os filtros podem ser personalizados para atender a necessidades específicas.