Elektromanyetik girişim
Basitçe söylemek gerekirse, elektromanyetik girişim (EMI), elektromanyetik alanların (örn. radyo frekansı) hassas elektronik ekipman ve sistemler üzerindeki etkisidir. Şaşırtıcı derecede geniş bir alana yayılır ve sisteminize ciddi zararlar verebilir. Neyse ki, bu sorunun iki olası çözümü var: filtreleme ve koruma.
EMI filtreleme ve koruma, elektronik cihazlarda veya sistemlerde EMI sorununu çözmek için kullanılan iki farklı tekniktir. Elektronik sistemlerde, yayılan ve iletilen hassasiyetlerin yanı sıra sistemden gelen EMI gürültüsü olan yayılan ve iletilen emisyonlar hakkında endişeler vardır.
Ama fark nedir?
Filtreleme
EMI, EMC ve koruma ihtiyaçlarının kısa bir geçmişi
1930'larda, radyolar hızla tüm dünyada bir ev gereksinimi haline geldiğinde, kullanıcılar frekansların diğer elektronik ve elektrikli cihazlar üzerindeki garip etkilerini fark etmeye başladılar. "Elektromanyetik girişim" olarak bilinen bu fenomen, ekipmanı hatalı radyo sinyallerinden korumanın bir yolunun gerekliliğini açıkça gösterdi.
Bu sorunların çözümü, Paris'teki Uluslararası Elektroteknik Komisyonu'nun (IEC) Uluslararası Radyo Paraziti Uluslararası Özel Komitesi'nin (CISPR) EMI'yi en aza indirmek için ilk tavsiyelerini yayınladığı 1933'te geldi. Emisyon sınırlamaları, bir sistemde üretilen gürültünün diğerinin performansını etkilememesini sağlamak için sistemler birbirine bağlandığında ortaya çıkar.
Savunma uygulamaları için daha kapsamlı EMI filtreleme ve koruma yöntemlerine ve ekipmanına duyulan ihtiyaç, 1967'de, Vietnam'daki ABD kuvvetlerini desteklemek için Tonkin Körfezi'nde konuşlanmış olan uçak gemisi USS Forrestal'ın elektronik bir arıza sırasında feci bir yangına maruz kalmasıyla fark edildi. anomali bir Zuni roketini tetikledi. Bu 134 ölüm ve yaklaşık 200 yaralanma ile sonuçlandı. Daha sonra, kazanın temel nedeninin, yanlış takılmış korumalı bir kablo konektörü ve uçuş güvertesinde roketin alev almasına ve yakındaki bir uçağın yakıt tankını ateşlemesine neden olan çoklu elektromanyetik alanlar olduğu belirlendi.
Daha sonra, 1990'larda cep telefonları ve diğer taşınabilir elektronik cihazlar daha yaygın hale geldikçe, birkaç havayolu şirketi bunlardan ve diğer cihazlardan gelen sinyallerin aviyonikleri etkileyebileceğini ve böylece hava taşıtlarının güvenli uçuş veya navigasyon yeteneklerini engelleyebileceğini fark etti. Askeri liderler, ister doğal ister insan yapımı olsun, elektromanyetik girişimin Küresel Konumlandırma Sistemi (GNSS) teknolojisine ciddi şekilde müdahale ederek insansız hava araçlarının güvenilir bir şekilde uçmasını engelleyebileceğini keşfettiler. Askeri faaliyetlerden kaynaklanan GNSS paraziti ve EMI, sivil havacılık uçuş emniyetinde bugüne kadar devam eden dikkate değer bir sorundur.
Radyo parazitinden sonra, her biri bir dizi yöntem ve ekipmanla ortadan kaldırılabilen mikrodalga, kızılötesi ve gama ve X-ışınları dahil olmak üzere diğer birçok EMI biçimi kabul edildi. CISPR tavsiyeleri, modern uluslararası standartların temelini oluşturur. EMI önleme ve elektronik ekipmanın performansı etkileyen parazit olmadan nasıl bir arada bulunabileceğini tanımlayın. Buna elektromanyetik uyumluluk denir.
Elektromanyetik uyumluluk (EMC), elektrikli ve elektronik ekipmanın harici elektromanyetik kaynaklara maruz kaldığında ve dahili olarak üretilen istenmeyen elektromanyetik enerjiyi sınırlarken kabul edilebilir çalışma kapasitesini tanımlar.
EMC üç açıdan oluşur: ekipman tarafından üretilen elektromanyetik girişim radyasyonunun sınırlandırılması, ekipmanın harici elektromanyetik girişim kaynaklarına duyarlılığı ve belirli bir ortamda çalışırken ekipmanın bağışıklığı.
Farklı elektromanyetik girişim türleri
EMI genellikle orijinal sinyalin kaynağına veya bant genişliğine göre dört türe ayrılabilir. Dar bant EMI, cep telefonu, radyo veya TV yayınları tarafından üretilirken, geniş bant EMI daha geniş bir radyo spektrumuna sahiptir ve enerji nakil hatları gibi sinyal kaynaklarından istenmeyen radyasyon tarafından üretilir. Radyasyon kaynağına bağlı olarak, EMI kasıtlı, kasıtsız, sistemler arası veya sistem içi olarak kategorize edilebilir:
İstenmeyen veya "işlevsel olmayan" EMI, kaynak ekipmanı, DC motorlar, bilgisayarlar ve elektrik hatları gibi istenmeyen ekipmanlar tarafından üretilir.
- Kasıtlı EMI (IEMI), genellikle elektronik karşı önlemler ve elektromanyetik darbe (EMP) silahları gibi elektronik harp sistemlerinin bir parçası olarak özel olarak tasarlanmış ekipman tarafından yayılan EMI'dir.
-Sistemler arası EMI, bir sistemin veya cihazın iki bileşeni arasında oluşan girişimdir, sistemler arası EMI ise iki veya daha fazla bağımsız sistem arasında oluşur.
Farklı EMI türleri
EMI Filtreleme nedir?
EMI filtreleme, güvenilir çalışmayı ve elektromanyetik uyumluluk (EMC) yönetmeliklerine uygunluğu sağlamak için elektronik ekipmanın tasarımında ve üretiminde önemli bir husustur.
EMI filtreleme, bir elektronik cihaz veya sistemdeki elektromanyetik sinyallerin neden olduğu girişimi azaltma veya ortadan kaldırma işlemidir. Elektronik ekipmanın çalışmasına müdahale edebilecek veya elektromanyetik parazite neden olabilecek istenmeyen elektromanyetik sinyalleri (gürültü) filtrelemek için kullanılan bir tekniktir.
EMI filtreleri genellikle bir cihazın girişine veya çıkışına yerleştirilir ve panele veya PCB'ye monte edilebilir. Belirli bir frekans aralığında EMI'yi azaltmak veya bastırmak için tasarlanmış kapasitörler, indüktörler ve dirençler gibi pasif bileşenlerin bir kombinasyonundan oluşurlar. Güç kaynakları, ses ekipmanları, bilgisayar sistemleri ve yüksek güvenilirlik ve EMC gereksinimleri olan diğer elektronik ekipmanlar gibi elektronik ekipmanlarda yaygın olarak kullanılırlar.
EMI filtreleri genellikle düşük frekanslı sinyallerin geçmesine izin verirken yüksek frekanslı sinyalleri veya "gürültüyü" engelleyen düşük geçişli filtrelerdir. Kondansatörler belirli frekansları bloke ederken diğerlerinin geçmesine izin verir. Kapasitörler yer düzlemine boşalır, böylece yüksek frekanslı sinyalleri azaltır. İndüktörler farklı çalışır; yüksek frekanslı enerjiyi emer ve ısıya dönüştürürler, böylece yüksek frekanslı gürültüyü bastırırlar. Özel filtreler, kapasitörler ve indüktörlerin kombinasyonunu "ince ayarlayarak" belirli frekans gereksinimlerini karşılamak için "ayarlanabilir".
EMI filtreleri iki türe ayrılabilir: diferansiyel mod filtreleri ve ortak mod filtreleri. Diferansiyel mod filtreleri, iki sinyal hattı arasında oluşan girişimi azaltırken, ortak mod filtreleri, bir sinyal hattı ile toprak arasında oluşan girişimi azaltır.
EMI koruması nedir?
EMI koruması, elektronik cihazlar veya sistemler tarafından yayılan elektromanyetik radyasyonu azaltma ve harici elektromanyetik sinyallerin bu cihazların çalışmasına müdahale etmesini önleme işlemidir. Elektromanyetik radyasyon diğer elektronik cihazların çalışmasına müdahale edip arızalara veya hatalara neden olabileceğinden EMI koruması gereklidir. .EMI koruma, elektromanyetik sinyallerin cihaza girip çıkmasını engellemek veya zayıflatmak için bakır veya alüminyum gibi iletken malzemelerin kullanılmasını içerir.
EMI koruma, cihazın etrafına iletken bir koruma (Faraday kafesi adı verilir) yerleştirilerek veya cihazın iletken malzeme ile kaplanmasıyla gerçekleştirilebilir. İletken koruma veya kaplama, elektromanyetik sinyallerin ekipmana girip çıkmasını engelleyen bir bariyer oluşturarak elektromanyetik girişim riskini azaltır. EMI koruması elektronik bileşenlere, devre kartlarına, kablolara ve hatta tüm elektronik cihazlara veya sistemlere uygulanabilir.
Filtreleme ve Koruma
Filtreleme ve koruma arasındaki seçim, cihazın hassasiyeti ve üretilecek EMI miktarı gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. İletkenlik, boyut ve maliyet de en iyi EMI çözümünün seçiminde rol oynar.
Koruma, EMI yönetimine kapsamlı bir yaklaşım getirirken, filtreler belirli EMI alanlarını hedefler. Koruma, gelen enerjiyi yansıtırken yine de bir miktar soğurma oluşturur. Bu enerji ısıya dönüştürülür ve bu nedenle bir tür termal yönetim gerektirir. Ayrıca ekranlama için kullanılan malzemenin kalitesi sadece verimi değil sistemin ağırlığını da etkiler, yani daha kalın ekranlama daha etkili olmakla birlikte daha ağırdır. Koruma, EMI'yi yansıtır ve bastırırken, filtreler sistemdeki en fazla parazit oluşturan savunmasız noktaları ele alarak EMI'yi ortadan kaldırır. Sonuç olarak, filtreler belirli ihtiyaçları karşılamak üzere özelleştirilebilir.
