EMC for Business to największe forum wymiany doświadczeń

w projektowaniu i produkcji elektroniki.

Kluczem do sukcesu jest chęć dzielenia się wiedzą oraz skupienie się w poszukiwaniu rozwiązań. Konferencja EMC for Business to część tej drogi, gdyż opierając się na pokazywaniu sprawdzonych rozwiązań realnych projektów, wraz z wyjaśnieniem znaczenia i logiki poszczególnych etapów działań, wspólnie kształtuje kierunek rozwoju branży oraz wypracowuje sposoby radzenia sobie z trudnościami.

PIOTR GIERWIATOWSKI

Field Application Engineer – Würth Elektronik Polska

Inżynier aplikacyjny Würth Elektronik Polska. Od wielu lat związany ze wsparciem sprzedaży oraz wsparciem technicznym klientów w zakresie produktów oferowanych przez Würth Elektronik. Pomaga klientom rozwiązać problemy EMC poprzez dobór odpowiednich komponentów. Prelegent wielu szkoleń oraz seminariów.

Jakie są typowe problemy, błędy z aplikacjami przetwornic DC/DC w kontekście spełnienia wymagań EMC?

Przy tak wielu dostępnych rozwiązaniach dotyczących przetwornic DC/DC wielu konstruktorów bardzo mocno skupia się na wyborze odpowiedniego układu scalonego będącego sercem przetwornicy i kopiuje elementy będące w nocie aplikacyjnej takiej przetwornicy. Po pierwszych próbach sprawności przetwornicy bardziej dociekliwy konstruktor często zada sobie trud doboru bardziej optymalnego elementu magazynującego energię w takiej przetwornicy, czyli indukcyjności. W nocie aplikacyjnej, często sprzed kilku lat, użyta została indukcyjność standardowa, ekranowana, ale o konstrukcji w postaci standardowej cewki ekranowanej wykonanej jako cewka nieekranowana z nałożonym ferrytowym ‘ekranem’.

Wyniki sprawności, jak też i emisji promieniowanej, można nieco poprawić stosując cewkę o konstrukcji ‘zalewanej’. Dobór takiej cewki może znacząco ułatwić użycie platformy REDEXPERT[1]. Następnie przychodzi czas na pełne badanie EMC i … niestety przetwornica nie przechodzi badań.

W układzie przetwornicy mogą występować dwa typy zakłóceń: typu wspólnego (common mode noise) bądź różnicowego (differential type noise). O ile z zakłóceniami typu wspólnego powinno się walczyć np. odpowiednim layoutem oraz unikaniem powstawania sprzężeń pojemnościowych bądź też cewkami skompensowanymi, o tyle zakłócenia różnicowe są nie do uniknięcia i wymagają zastosowania filtru. Ich źródłem jest tu nieciągły prąd w tranzystorze, który to jest następnie źródłem spadku napięcia np. w ESR kondensatorów wejściowych bądź wyjściowych.

Okazuje się, iż często w karcie pokazującej typową aplikację, nie zawarto informacji, że wymagany jest filtr wejściowy bądź wyjściowy.

Wynika to z faktu umiejscowienia cewki w powyższych topologiach. Cewka działa tu jak „hamulec prądu” (di/dt) pomiędzy odpowiednio: w przetwornicy buck: MOSFETEM a wyjściem układu, zaś w przetwornicy boost, pomiędzy MOSFETEM a wejściem układu stąd w zależności od topologii większe znaczenie będzie miał albo filtr wejściowy w przypadku topologii obniżającej napięcie, typu buck, albo filtr wyjściowy w przypadku przetwornicy podwyższającej napięcie, typu boost. Odpowiednie zaprojektowanie filtru wejściowego bądź wyjściowego oraz dobór konkretnych elementów pasywnych do ww. topologii jest oddzielnym tematem, szerzej omawianym na seminariach organizowanych przez firmę Würth Elektronik. Zagadnienie jest o tyle ciekawe, iż należy wziąć pod uwagę nie tylko skuteczność filtracji, ale i stabilność całości układu przetwornicy po dodaniu do niej układu filtra wejściowego bądź wyjściowego.

[1] http://www.we-online.com/redexpert/#/module/4/dr/subart-Power%20Inductors

PIOTR JANIK

EMC Engineer – EMC for Business, DCS-EMC

Specjalista ds. oceny zgodności maszyn oraz urządzeń elektronicznych. Inżynier EMC, elektronik z 10-letnim doświadczeniem w zakresie oceny zgodności oraz projektowania modułów elektronicznych. Ekspert w zakresie standardów EMC i RED. Zajmuje się przygotowywaniem analiz inżynieryjnych, raportów, planów badań, strategii certyfikacji. Testuje urządzenia oraz rozwiązuje problemy doprowadzając do ich zgodności z wymaganiami.

Kiedy projektanta zaczyna dotyczyć problem “High speed design” w aspekcie EMC? Z jakimi standardami, komponentami, formami komunikacji musi współpracować? Które z nich powodują dużo problemów i czy dotyczy to tylko komunikacji rzędu GHz?

Ogólny rozwój technologii elektronicznych wymusza zwiększenie szybkości wymiany danych. W odpowiedzi na to zagadnienie pojawiają się nowe rodzaje interfejsów wysokich szybkości i problemy związane z ich właściwym użyciem. Choć w większości interfejsy te, oparte na magistralach różnicowych, są z założenia odporne na różnego rodzaju zakłócenia i mają relatywnie niski poziom emisji, praktyka pokazuje częste problemy w implementacji. Problemy te przekładają się na funkcjonalność, jak brak zakładanej przepustowości oraz na problemy związane z kompatybilnością elektromagnetyczną (EMC) urządzenia, gdzie te interfejsy są użyte. Niewłaściwy dobór komponentów zabezpieczających, czy nieuwzględnienie zasad związanych z transmisją wysokich częstotliwości, wydłuża czas fazy projektowej i prowadzi do zwiększenia kosztów projektu. Celem tej krótkiej prelekcji jest pokazanie, na przykładach kilku magistral wysokich częstotliwości, typowych problemów, które spotykają projektanci oraz omówienie aspektów, które pozwolą zminimalizować ryzyko problemów podczas implementacji. Przykłady bazują na magistralach USB, LVDS, Ethernet, DVI.

WIT TYRANOWICZ

Kierownik laboratorium EMC – Radiotechnika Marketing

Kompatybilnością elektromagnetyczną zajmuje się od początku swojej działalności zawodowej, w szczególności skupiając uwagę na aspektach badań EMC dla branży: przemysłu ciężkiego, górnictwa, hutnictwa, automotive, wojskowej. Wykonywał wzorcowania wyposażenia do badań w akredytowanym laboratorium wzorcującym, a także brał udział w procesach certyfikacji wyrobów na potrzeby jednostki notyfikowanej.

Jaki powinien być tok myślenia konstruktora podczas testów inżynierskich oraz rozwiązywaniu problemów EMC (troubleshooting)? Na co powinien zwrócić uwagę, czego szukać, co sprawdzać, jakie testy wykonać, w jakim zakresie itd. Po co wykonywać te testy?

W większości przypadków badania inżynierskie EMC są wskazane i co ważniejsze uzasadnione pod wieloma względami, m.in. względem technicznym, finansowym oraz sprawności realizacji projektu. Praktyka laboratoryjna pokazuje, że konstruktorzy wykonujący testy inżynierskie, już we wczesnych fazach projektu, dużo sprawniej radzą sobie z problemami braku kompatybilności elektromagnetycznej. Zdobyta wiedza pozostaje, często kolejne projekty realizowane są szybciej, a dostępność środków, które jeszcze można wykorzystać do rozwiązywania problemów, jest większa.

Paradoksalnie koszty projektu finalnie mogą okazać się mniejsze.

Przygotowując się do wykonania badań inżynierskich, należy przede wszystkim znać wymagania EMC, według których będą wykonywane testy końcowe. Są one wskazane najczęściej w odpowiednich normach wyrobu lub grupy wyrobów. W wielu przypadkach można posiłkować się wymaganiami standardów ogólnych. Często istotna jest też informacja, w jakim środowisku lub do jakiej branży jest dedykowany obiekt, ponieważ wymagania norm mogą okazać się niewystarczające, w aspekcie realnego środowiska elektromagnetycznego, w którym będzie pracował obiekt. Rozwiązywanie problemów braku EMC, podobnie jak same badania, można podzielić na problemy braku odporności lub zbyt dużej emisyjności. W pierwszym przypadku warto poznać dokładnie charakter zaburzenia oddziaływującego na obiekt, rodzaj sprzężenia zaburzenia, a także jaki układ lub podsystem odpowiedzialny jest za funkcję, która ewidentnie się zakłóciła. Znalezienie rozwiązania problemu braku odporności będzie znacznie łatwiejsze, kiedy przejdziemy powyższą drogę. Jeśli natomiast problemem jest zbyt duża emisja elektromagnetyczna, w pierwszej kolejności dobrze jest zastanowić się, z jakiego źródła pochodzi zaburzenie. Można poszukać elementów taktujących, kluczujących lub przetwarzających, pamiętając przy tym, że w trakcie pomiaru możemy obserwować pochodną sygnału źródła. Podczas czynności diagnostycznych, bardzo pomocne są przyrządy, tj. analizator widma, oscyloskop lub sondy pola bliskiego. W trakcie laboratoryjnych badań inżynierskich warto wspomóc się wiedzą i doświadczeniem laborantów. Kluczowe może być wybranie firmy lub laboratorium, które w swojej ofercie mają rozwiązywanie problemów EMC.