EMC - Compatibilidade Eletromagnética

Definições

Muito se fala atualmente sobre a quantidade de equipamentos eletrônicos que temos para nos auxiliar em diversas atividades, dentro do carro, em casa, na rua, etc. Por todos os lados temos dispositivos que mudam nossas vidas. Mas o que seria de nosso mundo se todos os equipamentos que possuíssemos interferissem em equipamentos próximos a eles, ou se o bom funcionamento fosse determinado pela não proximidade de algum outro equipamento? Foram criados, para que os dispositivos convivessem em harmonia e sempre funcionassem, além de oferecerem segurança para o ambiente e o homem, determinados níveis máximos permitidos de radiação "sentida" ou transmitida por um equipamento. Foi, então, desenvolvido o conceito de EMC - compatibilidade eletromagnética.

A Compatibilidade Eletromagnética pode ser definida, objetivamente, como a capacidade de um equipamento funcionar num determinado ambiente eletromagnético de forma correta e esperada, sem interferir ou perturbar os equipamentos próximos a ele ou sem ser perturbado por esses ou outros equipamentos.

Então, a Compatibilidade refere-se a Interferência Eletromagnética (EMI) e a Susceptibilidade eletromagnética. Espera-se que todos os equipamentos elétricos e eletrônicos não causem interferência nem em outros equipamentos, o que seria capaz de influenciar no funcionamento correto destes, nem em si próprios. Deseja-se, também, que os mesmos não sejam susceptíveis, ou seja, sensíveis, às emissões controladas de outros equipamentos.

EMC em nosso dia a dia

Acompanhamos problemas e, principalmente, precauções com relação a EMC durante nossa vida cotidiana.

É solicitado o desligamento de equipamentos eletrônicos durante voos comerciais, por exemplo. Isso ocorre, particularmente, durante o pouso e a decolagem, que são etapas críticas do voo. Já foi reconhecido durante determinado voo um mal funcionamento do piloto automático e a causa foi diagnosticada como sendo causada pela EMI vinda de aparelhos eletrônicos dentro da aeronave, de acordo com relatórios da agencia regulatória americana.

Interferências eletromagnéticas também são motivos de dor de cabeça para ambulâncias e serviços médicos de emergência. Para evitar que EMI possam atrapalhar no serviço de emergência, no reino unido é sugerido que o uso de handsets portáteis, terminais móveis e aparelhos celulares sejam restritos dentro de ambulâncias. Além disso, quando o acidentado é um portador de marca-passo, precauções especiais são necessárias.

Além desses fatos, verificamos que em caixas de som baratas e mal projetadas, sempre há um ruído no fundo das músicas. Percebemos também que determinadas rádios param de funcionar quando estamos em locais com muita radiação, como a Avenida Paulista, em São Paulo, ou na Broadway, em Manhattan.

Todos esses fatos indicam que é muito importante prestarmos atenção no projeto de nossos equipamentos eletrônicos. Eles podem ser a fonte de distúrbio, ou serem facilmente afetados por efeitos eletromagnéticos. 

Normas e Regulamentações

Reconhecendo a necessidade de medidas de proteção de EMC e, ao mesmo tempo, para derrubar as barreiras de protecionismo que havia com relação aos equipamentos que eram vendidos para a União Europeia, a Comissão Europeia adotou em 1989 um diretiva que unificava as leis relacionadas à compatibilidade eletromagnética (também chamadas de diretivas de EMC) dos equipamentos que poderiam ser vendidos na UE. Desde 1996, então, foi estabelecido que todos os fabricantes de equipamentos eletrônicos deveriam respeitar as diretivas eletromagnéticas do EC Council - Diretiva 89/336/EEC, criadas por um comitê especialmente formado para esse fim (CENELEC - European Committee for Electrotechnical Standardization). Esse comitê utilizou padrões da IEC (International Electrotechnical Commission). O Padrão internacional para fins de compatibilidade eletromagnética é o IEC 61000-4 - todas elas foram revisadas em 2004 e esta versão vigora atualmente. Veja a seguir as principais normas que se referem a EMC e confira um preview de cada uma das normas:

• IEC 61000-4-2 - Imunidade à ESD - Link para Preview
• IEC 61000-4-3 - Imunidade a Campos eletromagnéticos de RF radiados - Link para preview
• IEC 61000-4-4 - Imunidade a transientes elétricos rápidos-EFT (burst) - Link para preview
• IEC 61000-4-5 - Imunidade a Surge - Link para preview
• IEC 61000-4-6 - Imunidade à RF conduzida - Link para Preview
• IEC 61000-4-8, IEC 61000-4-9 e IEC 61000-4-10 - Imunidade a campos magnéticos - Links para preview da 8, preview da 9 e preview da 10
• IEC 61000-4-11 - Imunidade à quedas, interrupções rápidas e variações de tensão - Link para preview

Como a união europeia começou a adotar esse padrão, diversas regulamentações internas de diferentes países também a utilizaram. No Brasil, para se ter autorização de venda de equipamentos médicos ou celulares, por exemplo, é necessário o atendimento de diversos desses testes. A agência regulatória para sistemas de telecomunicação, responsável pela regulamentação e fiscalização do setor no Brasil, é a ANATEL (Agência Nacional de Telecomunicação).

Por que se preocupar com EMC?

Independente da União Europeia exigir que os produtos a serem vendidos em seu território tenham certificação quanto à compatibilidade eletromagnética, é adequado que o projeto de placas de circuito impresso e projetos de circuitos eletrônicos levem em conta os rigores de EMC. Um roteamento adequado permite que se minimize muito o problema de radiação ou captação de ruídos eletromagnéticos externos. O uso de dispositivos de proteção permitem uma maior durabilidade do equipamento, além de garantir que o mesmo não “polua” o ambiente eletromagnético. É comprovado que sistemas que não levam em consideração os rigores exigidos pela EMC, se tornam muito caros a longo prazo - apresentam mais defeitos, têm maior custo de assistência técnica e garantia, além do suporte técnico especializado exigido para tais equipamentos ser mais custoso. Eventualmente, pode-se até prejudicar a instalação, tornando-a difícil.

Algumas boas práticas são indicadas para os que buscam desenvolver equipamentos “seguros” e ‘limpos”. Veja a seguir algumas dicas:

• Incorporar práticas de compatibilidade eletromagnética desde a fase de protótipo, prestando atenção aos circuitos integrados escolhidos, aos dispositivos de proteção empregados e roteamento de placas de circuito impresso;
• Manter a equipe de engenharia, principalmente o pessoal ligado ao desenvolvimento de projetos de circuito eletrônicos, desenho de PCI e desenvolvimento da caixa ou invólucro do equipamento, atualizados com relação às melhores práticas de EMC. Cursos, palestras, treinamentos ou consultorias externas são formas de acelerar o aprendizado da equipe. Aprender com os erros e compartilhar esses aprendizados com a equipe é valioso;
• Realizar testes de EMC mesmo na fase de protótipo, implantando mudanças quando necessário. Nessa fase, mudanças são bem mais fáceis e mais baratas;
• Revisar e implantar um plano de controle de Compatibilidade eletromagnética para os produtos de linha;
• Manter uma base de conhecimento e informações sobre quais as regulamentações necessárias para cada tipo de equipamento produzido pela empresa, sejam elas nacionais ou internacionais. Essas leis mudam, e é necessário um acompanhamento contínuo para revisar especificações internas dos produtos sem que se tenha surpresas;
• Em determinados casos de equipamentos, é necessário que diversos setores da empresa saibam sobre a necessidade de adequação de padrões de compatibilidade eletromagnética e não apenas a engenharia;
• No caso do Brasil, fazer com que o pessoal da engenharia se interesse pelas discussões realizadas na ANATEL para revisão de normas de EMC. Essas revisões normalmente são públicas e diversas alterações e melhorias são realizadas regularmente.

Referências:

Livros:

EMC for Product Designers – Tim Williams

Curso de Compatibilidade Eletromagnética - EMC Tecnologia

Vídeos:

ESD BASICS, de DescoESDControl

http://www.youtube.com/watch?v=7T5JgdhTi_s

http://www.youtube.com/watch?v=yZPPytNpkOM

http://www.youtube.com/watch?v=WWtyro49iZo

Protecting circuits against surges, an introduction, de STonlineMedia

http://www.youtube.com/watch?v=i3px8Ngfiv4

ESD EMI Protection de texasinstruments

http://www.youtube.com/watch?v=NUkAQ-didHA

Sites Interessantes sobre Compatibilidade Eletromagnética:

Infineon - ESD/Surge Protection Diodes - Quick Start Guide

ST - IEC 61000-4-5 standard overview

ST - EMC DESIGN GUIDE FOR ST MICROCONTROLLER

ST - IEC 61000-4-2 standard testing

?????ESD?????

IMMUNITY TESTING TO IEC SPECIFICATIONS by Thomas C. Moyer, Amplifier Research

ON SEMI - Human Body Model (HBM) vs. IEC 61000?4?2

SEMTECH - Surging Ideas TVS Diode Application Note

New requirements of IEC 61000-4-4 Edition 3 - 2012 Trends for next revision of IEC 61000-4-5 Eric Dudenhoeffer, TESEQ AG

ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY SEMINAR SERIES

Intertek - Why 50% of Products Fail EMC Testing the First Time

IEC 61000-4-3

EMI Shielding Design

Cypress - Top 10 EMC Design Considerations 

Intermark - Technical Considerations on EMC

Learn EMC - EMC Design Guideline Collection

A Compatibilidade Eletromagnética em Equipamentos Eletrônicos Eng. Marcio Hugo Caloy - EMC TECNOLOGIA

Williamson Labs - EMC

Environment/EMC/EMI, Carnegie Mellon University, 18-849b Dependable Embedded Systems, Author: Eushiuan Tran

ATMEL - AVR040: EMC Design Considerations

Site EMCLABINFO 

Ícones: Site My Way