Compatibilidade eletromagnética

A primeira questão de EMC a ser abordada foi o impacto dos raios (pulso eletromagnético do raio, ou LEMP) em navios e edifícios. Para lidar com isso, surgiram para-raios ou condutores de raios a partir do século XVIII. Com a chegada da geração generalizada de eletricidade e das linhas de fornecimento de energia a partir do final do século XIX, surgiram problemas relacionados a falhas de curto-circuito em equipamentos, afetando o fornecimento de energia, além de riscos de incêndio local e choque elétrico quando a linha de energia era atingida por raios. As usinas elétricas passaram a ser equipadas com disjuntores de saída. Edifícios e aparelhos passaram a ser equipados com fusíveis de entrada e, posteriormente, no século XX, foram introduzidos os disjuntores em miniatura (MCB, na sigla em inglês). A CEM é uma área em crescimento contínuo devido à densidade cada vez maior de circuitos eletrônicos nos modernos sistemas de computação, comunicações, controle, entre outros. Ela não é de interesse apenas para engenheiros elétricos e de computação, mas também para engenheiros automotivos. A crescente aplicação de sistemas eletrônicos automotivos, usados para melhorar a economia de combustível, reduzir as emissões de escapamento, garantir a segurança veicular e fornecer assistência ao motorista, resultou em uma crescente necessidade de garantir a compatibilidade eletromagnética entre esses subsistemas durante sua operação.

No desenvolvimento de qualquer produto eletrônico, é necessário realizar testes e certificações referentes a EMI/EMC. Muitas vezes é encarada como um grande desafio para a engenharia de desenvolvimento, e uma etapa de grande risco para a estratégia de entrada no mercado, já que o produto precisa estar certificado para ser vendido. Com a evolução de dispositivos sem fio trabalhando em velocidades cada vez mais elevadas (seja na transmissão de dados ou até mesmo na velocidade de sinais digitais) a potencialidade de problemas devido a EMI vem aumentando significativamente. Ao falarmos sobre emissão eletromagnética, estamos abordando as interferências geradas, logo devemos tratar nosso equipamento como uma fonte de perturbação. Ou seja, teremos um equipamento gerando perturbações eletromagnéticas em um ambiente, as quais deverão ser avaliadas com o intuito de verificar se estão dentro dos limites estabelecidos pelas referências normativas. Os limites para emissão de distúrbios eletromagnéticos são descritos em normas internacionais e podem variar de acordo com a aplicação do equipamento avaliado. Comumente utilizam-se como referência as normas CISPR (Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques). Os mais diversos segmentos da indústria (automotivo, aeroespacial, appliances etc.) precisam certificar os produtos eletrônicos em determinadas normas de EMC estabelecidas por órgãos como FCC, IEC, CISPR e no Brasil ANATEL.

Os efeitos prejudiciais da interferência eletromagnética representam riscos inaceitáveis em muitas áreas da tecnologia, sendo necessário controlar essa interferência e reduzir os riscos a níveis aceitáveis. O controle da interferência eletromagnética (EMI) e a garantia da compatibilidade eletromagnética (EMC) envolvem uma série de disciplinas relacionadas: • Caracterização da ameaça. • Estabelecimento de padrões para níveis de emissão e susceptibilidade. • Projeto para conformidade com os padrões. • Testes de conformidade com os padrões. O risco representado pela ameaça geralmente é estatístico por natureza, portanto, grande parte do trabalho de caracterização da ameaça e estabelecimento de padrões baseia-se na redução da probabilidade de interferência eletromagnética disruptiva para um nível aceitável, em vez de sua eliminação garantida. Para um equipamento complexo ou inovador, pode ser necessário produzir um plano de controle de EMC dedicado que resuma a aplicação dos itens acima e especifique os documentos adicionais necessários.

Quebrar um caminho de acoplamento é igualmente eficaz no início ou no final do caminho, portanto, muitos aspectos da boa prática de design de EMC se aplicam igualmente a fontes potenciais e vítimas potenciais. Um design que facilmente acopla energia ao mundo exterior também facilmente acoplará energia internamente e será suscetível. Uma única melhoria frequentemente reduzirá tanto as emissões quanto a suscetibilidade. Aterramento e blindagem têm como objetivo reduzir as emissões ou desviar a EMI da vítima, fornecendo um caminho alternativo de baixa impedância. As técnicas incluem: • Esquemas de aterramento, como aterramento estrela para equipamentos de áudio ou planos de terra para RF. O esquema também deve obedecer às regulamentações de segurança. • Cabos blindados, onde os fios do sinal são cercados por uma camada condutora externa que é aterrada em uma ou ambas as extremidades. • Invólucros blindados. Um invólucro metálico condutor atuará como uma proteção contra interferências. Para ter acesso ao interior, esse tipo de invólucro geralmente é feito em seções (como uma caixa e uma tampa); uma junta de RF pode ser usada nas juntas para reduzir a quantidade de interferência que vaza. As juntas de RF estão disponíveis em vários tipos. Uma junta metálica simples pode ser feita de fios trançados ou de uma tira plana com muitos "dedos" elásticos. Quando uma vedação à prova d'água é necessária, uma base elastomérica flexível pode ser impregnada com fibras metálicas picadas dispersas no interior ou fibras metálicas longas que cobrem a superfície ou ambos.