Simulazione della compatibilità elettromagnetica
Test di conformità virtuale con gli standard EMC
Cos'è la compatibilità elettromagnetica?
La compatibilità elettromagnetica (EMC) descrive la capacità di un dispositivo elettrico di funzionare nel modo previsto nell'ambiente di utilizzo senza interferire con altri dispositivi. Il controllo delle interferenze elettromagnetiche (EMI) è parte integrante dello sviluppo di qualunque dispositivo elettronico. Per legge i prodotti devono essere conformi agli standard EMC internazionali che regolano le emissioni elettromagnetiche e la suscettibilità dei sistemi elettrici ed elettronici in commercio. Un prodotto di successo deve raggiungere un equilibrio tra EMC e requisiti di progettazione concorrenti quali dimensioni, costi e prestazioni. Trovare questo equilibrio può rappresentare una sfida importante per gli ingegneri. Quanto prima si riesce a identificare un potenziale problema di EMI, minore sarà il rallentamento causato al processo di progettazione. Includendo nelle fasi iniziali della progettazione la conformità alla normativa EMC, si possono evitare in seguito altre costose iterazioni di sviluppo.
Certificazione EMC
Le normative sulla compatibilità elettromagnetica (EMC) garantiscono che i dispositivi non emettano campi elettromagnetici in grado di disturbare altre apparecchiature elettroniche. I dispositivi devono inoltre essere in grado di resistere alle interferenze elettromagnetiche (EMI) provenienti dai dispositivi vicini e dagli effetti elettromagnetici ambientali (E3), quali fulmini o impulsi elettromagnetici. Per garantire la conformità a queste normative, i prodotti elettronici devono essere sottoposti a test e certificazione EMC prima di poter essere venduti sul mercato. La certificazione non solo dimostra la conformità alle normative, ma garantisce anche ai clienti il corretto funzionamento dell'impianto elettrico in un ambiente elettromagnetico.
Vantaggi della progettazione conforme alla normativa EMC in fase iniziale
Includendo la progettazione conforme alla normativa EMC in fase iniziale, gli ingegneri possono risparmiare tempo e denaro evitando costose iterazioni di sviluppo nelle fasi successive del processo. Consente inoltre di ottimizzare la progettazione complessiva in quanto qualsiasi potenziale problema EMC può essere identificato e risolto fin dalle prime fasi del processo di progettazione.
In che modo la simulazione può facilitare la valutazione EMC?
La simulazione elettromagnetica offre agli ingegneri una vista dettagliata di tutti gli aspetti relativi alla compatibilità elettromagnetica di un dispositivo, dal flusso di correnti che attraversano una scheda a circuito stampato alla propagazione dei campi tra antenne in uno stesso sito. Aiuta a identificare e risolvere i potenziali problemi prima di eseguire i test. Ciò non solo riduce i tempi e i costi di sviluppo, ma riduce anche il rischio di errori nei test EMC previsti dalle normative, in conformità a vari standard come MIL-STD. Il portfolio SIMULIA per la simulazione include una gamma di strumenti specializzati per l'analisi delle interferenze e della compatibilità elettromagnetica, basati su veloci e precisi solutori 3D.
Applicazioni software EMC:
- Controllo delle norme EMC
- Test EMC virtuali
- Analisi delle interferenze tra siti
- E3 - Effetti elettromagnetici ambientali
- Simulazione del cablaggio
Con la tecnologia CST Studio Suite, è possibile studiare emissioni e suscettibilità delle categorie EMC pertinenti. La tecnologia permette inoltre di analizzare gli effetti a livello di sistema, sia grazie alla capacità di gestire in modo efficiente configurazioni molto grandi e complesse, sia mediante l'ibridazione tra i solutori più adatti, dedicati a una determinata classe di problemi, ad esempio i cavi.
Applicazioni EMC/EMI
- Diafonia e desensibilizzazione
- Metodo di scarico dell'aria
- Metodo di scarico a contatto
- Iniezione di corrente in blocco
Simulazione di diafonia e desensibilizzazione su un telefono cellulare
Questa infografica interattiva utilizza brevi video per illustrare i problemi di compatibilità elettromagnetica (EMC) e integrità del segnale (SI) che influiscono sulla progettazione di un telefono cellulare.
La tecnologia USB 3.2 offre una velocità di trasferimento dati fino a 20 GBit/s. Questi segnali veloci creano rumore a banda larga che può influire su altri sistemi elettronici anche a radiofrequenza (RF) e spesso possono causare effetti di diafonia e desensibilizzazione nelle trasmissioni in RF.
La simulazione elettromagnetica può essere utilizzata per analizzare la distribuzione di correnti e campi elettromagnetici all'interno dei dispositivi, mostrando come si propagano e identificando i percorsi di accoppiamento che possono causare problemi di interferenza. Grazie a queste informazioni, gli ingegneri possono migliorare l'instradamento delle tracce e aggiungere componenti per la riduzione delle interferenze, ad esempio fori di via.
Simulazione di test ESD - Metodo di scarico dell'aria
Nel metodo di scarico dell'aria, l'elettrodo carico del generatore del test viene avvicinato al dispositivo sottoposto a test (DUT) e la scarica viene azionata da una scintilla al dispositivo. In questo documento, la configurazione del test del generatore di scariche elettrostatiche (ESD) viene modellata utilizzando CST Studio Suite di SIMULIA e le simulazioni vengono eseguite per diversi livelli di test per le scariche d'aria, come specificato nello standard IEC 61000-4-2
Simulazione del test ESD - Metodo di scarico a contatto
Nel metodo di scarico a contatto per il test delle scariche elettrostatiche, l'elettrodo del generatore del test viene mantenuto a diretto contatto con una parte conduttiva dell'apparecchiatura sottoposta a test (EUT). L'interruttore di scarico aziona lo scarico all'interno del generatore. La norma IEC 61000-4-2 descrive la procedura per la calibrazione della forma d'onda iniettata mediante il generatore ESD. Confrontiamo le caratteristiche delle forme d'onda con le caratteristiche ideali delle forme d'onda del generatore.
Iniezione di corrente in blocco
La tecnica di iniezione di corrente in blocco (BCI), è un metodo non invasivo per testare l'immunità dei dispositivi elettronici. Utilizziamo i campi elettromagnetici per associare un segnale di rumore al dispositivo.
Scopri come eseguire una simulazione del test di iniezione di corrente in blocco tipico.
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Domande frequenti su EMC ed EMI
L'interferenza elettromagnetica (EMI) si riferisce alla perturbazione causata dai campi elettromagnetici, tipicamente considerati come rumore, che influiscono sulla prestazione di un dispositivo elettronico, portando a una perdita dei dati o al malfunzionamento dello stesso. Esistono varie fonti di EMI.
La radiazione elettromagnetica (EMR) è l'energia elettromagnetica emessa o irradiata da una sorgente sotto forma di onde elettromagnetiche. Le fonti di EMR possono essere naturali, ad esempio il sole per la radiazione solare, artificiali, ad esempio nelle antenne di comunicazione o involontarie per emissioni di radiofrequenza da dispositivi elettronici. In ogni caso si tratta di fonti di EMI che possono causare interruzioni del funzionamento. In questo senso, la radiazione elettromagnetica è un fenomeno che disturba il funzionamento di un dispositivo elettromagnetico.
Il test EMC ha un duplice scopo. In primo luogo, valuta le interferenze elettromagnetiche (EMI) causate da un dispositivo, garantendo che non interrompano la funzionalità di altri dispositivi all'interno del suo ambiente elettromagnetico.
In secondo luogo, il test EMC valuta l'immunità di un dispositivo alle interferenze elettromagnetiche, verificando che possa funzionare correttamente anche quando esposto a disturbi o interferenze elettromagnetiche esterni. Questo include sia interferenze comuni, come dispositivi che operano nella stessa gamma di frequenza, sia scenari estremi, come fulmini o impulsi elettromagnetici.
L'obiettivo del test EMC è ottenere la certificazione per dimostrare che il dispositivo è conforme agli standard pertinenti stabiliti dagli enti normativi.
Per interferenza elettromagnetica (EMI) si intende la riduzione delle prestazioni dell'apparecchiatura o del canale di trasmissione o di un sistema causata da un disturbo elettromagnetico (IEV 161-01-07)
La compatibilità elettromagnetica (EMC) è la capacità di un'apparecchiatura o di un sistema di funzionare in modo soddisfacente nell'ambiente elettromagnetico senza introdurre interferenze elettromagnetiche intollerabili in qualsiasi ambiente (IEV 161-01-07)
L'EMC definisce le regole e i limiti per evitare interferenze elettromagnetiche per un impianto elettrico. Il test EMC valuta la suscettibilità o l'immunità dei dispositivi e le relative emissioni irradiate, in conformità a standard quali IEC, MIL-STD, CISPR o FCC parte 15, per applicazioni civili o militari.
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