¿Qué son los Componentes CEM de Contramedida?
Los componentes CEM son componentes electrónicos utilizados para contrarrestar el ruido en los equipos eléctricos que manejan señales.
CEM significa “electromagnetic compatibility”, donde “compatibility” se traduce por compatibilidad. A grandes rasgos, la CEM puede clasificarse en dos categorías: EMI (interferencia electromagnética), que regula el ruido electromagnético emitido por el propio equipo, y EMS (susceptibilidad electromagnética), que evita las lesiones operativas causadas por el ruido recibido por el propio equipo.
A escala internacional los detalles suelen definirse en normas como la IEC61000. Por otro lado, es difícil predecir el grado de generación de ruido y la resistencia al ruido externo en la fase de diseño de los circuitos eléctricos, etc., y la realidad es que el estado de la EMI y la EMS no puede conocerse hasta que el producto ha sido prototipado y puesto en funcionamiento.
En el proceso general de desarrollo, la información se obtiene mediante mediciones experimentales en la fase de evaluación en el flujo de diseño, creación de prototipos, evaluación y producción.
Usos de los Componentes CEM de Contramedida
Los componentes CEM se utilizan en aplicaciones en las que son eficaces contra la EMI, que está regulada para que el propio equipo no emita y afecte negativamente a los equipos periféricos, y la EMS, que está regulada para que el propio equipo no se vea afectado por ruidos procedentes del exterior y funcione incorrectamente.
Para la UE son productos con marcado CE, mientras que para el mercado nacional suelen ser electrodomésticos, equipos ofimáticos, piezas de automóvil y equipos médicos con la marca PSE encerrada ◇, regulada por la Ley de Seguridad de Aparatos y Materiales Eléctricos. La mayoría de los productos eléctricos con los que entramos en contacto a diario están cubiertos, y se utilizan como componentes de contramedida en caso de que no cumplan las normas establecidas por las pruebas de CEM durante su desarrollo.
Principio de los Componentes CEM de Contramedida
Los componentes CEM de contramedidas pueden clasificarse a grandes rasgos en tres categorías: contramedidas eléctricas en el circuito eléctrico, contramedidas electromagnéticas fuera del circuito eléctrico y contramedidas contra el ruido de los sistemas de sobretensión.
1. Componentes de Contramedidas en los Circuitos Eléctricos
Cuando se produce un gran cambio de potencial en poco tiempo en un circuito eléctrico, éste se emite en forma de ondas de radio al exterior del equipo, y este ruido radiado se trata como EMI. Por lo tanto, en el diseño de los circuitos eléctricos, es necesario evitar en la medida de lo posible la generación de dicho ruido radiado.
Por ejemplo, es eficaz instalar circuitos snubber en los circuitos de conmutación, filtros de alimentación en los circuitos de alimentación y LPF (filtros de paso bajo) en los circuitos de señal. Estos componentes de contramedida constan de resistencias, condensadores, bobinas, etc. y actúan sobre una banda de frecuencias específica combinando las constantes de tiempo y las características de frecuencia de los condensadores y las bobinas. Combinando esta banda de frecuencias con la banda de frecuencias del ruido, es posible actuar sobre el ruido.
2. Componentes de Contramedida Electromagnética Fuera del Circuito Eléctrico
Cuando se diseñan equipos eléctricos, hay muchos casos en los que se utilizan cables, por ejemplo, para cablear motores, para cablear lámparas o para conectar placas de circuitos con cables. En tales situaciones, si el circuito eléctrico no puede tomar contramedidas y el ruido llega al cable, éste actúa como una antena y el ruido puede irradiarse fácilmente.
Existen componentes magnéticos de contramedida, como los núcleos de ferrita, para contrarrestar ese ruido en la línea. Cuando los componentes magnéticos se fijan a una línea (por ejemplo, un cable eléctrico), generan características de inductancia en el propio cable y atenúan el ruido en la banda de frecuencia que es probable que se irradie en forma de ondas de radio.
3. Componentes de Contramedida del Ruido de Sobretensión
La resistencia a la electricidad estática se define en las normas EMS. La norma define que el producto no debe funcionar mal debido a la electricidad estática cuando lo toca una persona, etc. La norma difiere en voltaje según el grupo de productos. No obstante, la descarga estática máxima en el aire debe poder soportar tensiones de hasta 15 KV.
Dado que los circuitos electrónicos generales están diseñados para tensiones de varios V a varias decenas de V, es necesario tomar medidas contra la electricidad estática con elementos que limiten la tensión mediante varistores, diodos Zener, filtros de sobretensión, etc. para evitar que la aplicación directa de una tensión tan grande provoque el mal funcionamiento o la destrucción del circuito.
Otra Información sobre los Componentes CEM
1. Finalidad de los Componentes CEM
En la actualidad, existen leyes que prohíben la venta de productos sin la certificación PSE para las ventas nacionales y la certificación CE para las exportaciones a la UE, etc. Superar las pruebas de CEM especificadas en las normas IEC es una condición esencial para recibir la certificación PSE y CE.
Los Componentes CEM tienen por objeto permitir que los productos en desarrollo superen estas normas para que puedan venderse legalmente.
2. Diseñar Anticipándose a las Medidas CEM
Es muy difícil anticiparse a todas las medidas CEM durante la fase de diseño. En muchos casos, la CEM se evalúa en la fase de evaluación en una serie de procesos como el diseño, la creación de prototipos, la evaluación y la producción, y se decide una política de contramedidas en función de los resultados.
Por lo tanto, cuando se toman contramedidas por adelantado en el diseño, es posible aumentar el número de opciones de contramedidas seleccionando posibles fuentes de ruido basándose en experiencias anteriores y en la naturaleza del circuito, y diseñando la placa por adelantado para poder añadir filtros, etc. posteriormente.
3. Uso de Núcleos de Ferrita
La CEM (especialmente la IEM) es difícil de predecir y, en la fase de evaluación, el desarrollo aún está en curso y después de haber invertido el coste de la creación de prototipos, por lo que es muy probable que no se puedan realizar cambios importantes en el diseño.
En estos casos, los núcleos de ferrita tienen el potencial de ser muy eficaces. En algunos casos, el simple paso de las líneas de señal o de alimentación a través de un núcleo de ferrita puede tener un efecto importante, pero hay muchos tipos de núcleos de ferrita que se pueden adaptar, lo que tiene la ventaja de que se pueden tomar medidas sin grandes cambios en los equipos en fase de desarrollo.