EMC. Elektroniikan käytön voimakas kasvu mobiililaitteet, sulautetut järjestelmät

Samankaltaiset tiedostot
EMC Johdanto EMC. Miksi? Elektroniikan käytön voimakas kasvu mobiililaitteet, sulautetut järjestelmät

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

Receiver. Nonelectrical noise sources (Temperature, chemical, etc.) ElectroMagnetic environment (Noise sources) Parametric coupling

EMC Säteilevä häiriö

EMC: Electromagnetic Compatibility Sähkömagneettinen yhteensopivuus

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio Sähkötekniikka/MV

a P en.pdf KOKEET;

Magneettikenttä ja sähkökenttä

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Induktanssi ja magneettipiirit Sähkötekniikka/MV

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

d) Jos edellä oleva pari vie 10 V:n signaalia 12 bitin siirtojärjestelmässä, niin aiheutuuko edellä olevissa tapauksissa virheitä?

Sähkömagneettinen induktio

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt

RG-58U 4,5 db/30m. Spektrianalysaattori. 0,5m. 60m

EMC:n perusteet. EMC:n määritelmä

SÄHKÖMAGNEETTINEN KYTKEYTYMINEN

Aiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

EMC Mittajohtimien maadoitus

Kuva 8.1 Suoran virrallisen johtimen magneettikenttä (A on tarkastelupiste). /1/

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

Yleistä sähkömagnetismista SÄHKÖMAGNETISMI KÄSITEKARTTANA: Varaus. Coulombin voima Gaussin laki. Dipoli. Sähkökenttä. Poissonin yhtälö.

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

HÄIRIÖSUOJAUS KAKSISUUNTAINEN PROSESSI SISÄISET JA ULKOISET HÄIRIÖT

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

Sähköstatiikka ja magnetismi Coulombin laki ja sähkökenttä

Magneettikentät. Haarto & Karhunen.

Magneettikenttä. Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen sähkökentän lisäksi myös magneettikentän

Luku 27. Tavoiteet Määrittää magneettikentän aiheuttama voima o varattuun hiukkaseen o virtajohtimeen o virtasilmukkaan

a) Piirrä hahmotelma varjostimelle muodostuvan diffraktiokuvion maksimeista 1, 2 ja 3.

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

Fysiikka 7. Sähkömagnetismi

Kvanttifysiikan perusteet 2017

Passiiviset piirikomponentit. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Sähköstatiikka ja magnetismi Sähkömagneetinen induktio

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista?

Fysiikka 1. Coulombin laki ja sähkökenttä. Antti Haarto

EMC Suojan epäjatkuvuudet

Jakso 8. Ampèren laki. B-kentän kenttäviivojen piirtäminen

4. Gaussin laki. (15.4)

Sähköstatiikka ja magnetismi

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista?

SATE2010 Dynaaminen kenttäteoria syksy /8 Laskuharjoitus 7 / Smithin-kartan käyttö siirtojohtojen sovituksessa

Radioamatöörikurssi 2018

Radioamatöörikurssi 2016

2. Miten aaltomuodot luokitellaan? Millaisia aaltomuotoja etenee koaksiaalijohdossa, suorakulmaisessa aaltoputkessa ja mikroliuskajohdossa?

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 10: Stokesin lause

Ismo Palomäki. ESD-mittapaikka Metropolia Ammattikorkeakoulussa

PIENTAAJUISET SÄHKÖ- JA MAGNEETTIKENTÄT HARJOITUSTEHTÄVÄ 1. Pallomaisen solun relaksaatiotaajuus 1 + 1

RATKAISUT: 21. Induktio

766320A SOVELTAVA SÄHKÖMAGNETIIKKA PERUSTEHTÄVIÄ RATKAISUINEEN

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:

ESD-mittauksia 1. Työn tarkoitus

Maxwell ja hänen yhtälönsä mitä seurasi?

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina

BY-PASS kondensaattorit

Eristeet. - q. Johdannoksi vähän sähköisestä dipolista. Eristeistä

Johtuvat häiriöt. eli galvaanisesti kytkeytyvät häiriöt

Potentiaali ja sähkökenttä: pistevaraus. kun asetetaan V( ) = 0

Elektrodynamiikan tenttitehtäviä kl 2018

Johdatus EMC:hen ja EMCdirektiiviin

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 6 Laskuharjoitus 13: Rajapintaehdot ja siirrosvirta

1 Johdanto Mikä tämä kurssi on Hieman taustaa Elektrodynamiikan perusrakenne Kirjallisuutta... 8

SÄHKÖMAGNETISMI: kevät 2017

VAASAN YLIOPISTO SATE.2010 DYNAAMINEN KENTTÄTEORIA: KAPPALE 1: JOHDANTO KAPPALE 2: AJAN MUKAAN MUUTTUVAT KENTÄT JA MAXWELLIN YHTÄLÖT

4. SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO

FY6 - Soveltavat tehtävät

Diplomi-insino o rien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2015 Insino o rivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

RATKAISUT: 18. Sähkökenttä

PHYS-A3131 Sähkömagnetismi (ENG1) (5 op)

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 5 Laskuharjoitus 14: Indusoitunut sähkömotorinen voima ja kertausta magneettikentistä

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

Pv Pvm Aika Kurssin koodi ja nimi Sali Tentti/Vk Viikko

Sähkömagnetismi. s. 24. t syyskuuta :01. FY7 Sivu 1

Magneettikenttä. Magneettikenttä on magneettisen vuorovaikutuksen vaikutusalue. Kenttäviivat: Kenttäviivojen tiheys kuvaa magneettikentän voimakkuutta

Luento 2. SMG-2100 Sähkötekniikka Risto Mikkonen

RATKAISUT: 19. Magneettikenttä

EMC -häiröiden vähentäminen FARA - mittauksessa Arto Korpisalo

EMC periaatteet ja käytäntö

DEE Sähkötekniikan perusteet

DEE Sähkötekniikan perusteet

Magneettinen energia

ELEC-A4130 Sähkö ja magnetismi (5 op)

Pv Pvm Aika Kurssin koodi ja nimi Sali Tentti/Vk Viikko

Jakso 5. Johteet ja eristeet Johteista

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

Fysiikka 1. Kondensaattorit ja kapasitanssi. Antti Haarto

2 Staattinen sähkökenttä Sähkövaraus ja Coulombin laki... 9

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Transkriptio:

EMC Johdanto

EMC Mitä tarkoittaa EMC? ElectroMagnetic Compatibility Sähköisen laitteen kyky toimia laboratorion ulkopuolella laite ei aiheuta häiriöitä muille lähietäisyydellä oleville laitteille laitteen toiminta ja luotettavuus ei kärsi ulkoisen häiriön takia Miksi? Elektroniikan käytön voimakas kasvu mobiililaitteet, sulautetut järjestelmät Elektronisten laitteiden fyysinen koko ja tehonkulutus pienentynyt => signaalien tehotasot pienenevät Signaalien kellotaajuudet kasvavat

EMC - Esimerkki Mieti millaisia erilaisia häiriölähteitä lähiympäristöstäsi löytyy esim. luokkahuoneessa? todellisessa maailmassa?

EMC - Häiriölähteet 3 päätyyppiä: Sisäiset häiriölähteet, kohina komponenttien ja aktiivisten piirien sisäinen kohina eivät yleensä aiheuta häiriöitä ulkopuolisiin laitteisiin signaali-kohinasuhde Keinotekoiset häiriölähteet moottorit, kytkimet, digitaaliset laitteet, radiolähettimet Luonnossa syntyvät häiriöt esim. salama

EMC ja laitesuunnittelu Erilaisia tapoja huomioida EMC: Tapa 1: EMC jätetään täysin huomioimatta laitteen suunnitteluvaiheessa Testausvaiheessa huomataan että laite toimii häiriölähteenä eikä täytä vaatimuksia Laite on jo toimitettu ja asiakaspalautteen perusteella ryhdytään tutkimaan laitteen EMC-ominaisuuksia => Käytettävissä olevat ratkaisut yleensä kalliita ja saattavat vaatia ei-toivottuja kompromisseja Esimerkkejä ylläolevasta suunnittelumenetelmästä?

EMC ja laitesuunnittelu Erilaisia tapoja huomioida EMC: Tapa 2: EMC osana laitesuunnittelua koko suunnitteluprosessin ajan elektroniikan suunnittelu mekaniikan suunnittelu, kotelointi, kaapelointi prototyypitys EMC integroitu osa tuotetta

Designing for EMC

EMC - Häiriön kytkeytyminen Sähkömagneettisten häiriöiden esiintymiseen tarvitaan: häiriölähde kytkeytymismenetelmä vastaanotin Kytkeytyminen Häiriölähde Vastaanotin Ongelman ratkaisu: Määritä häiriölähde Määritä kytkeytymismenetelmä ja reitti Määritä vastaanotin

EMC - Kytkeytymismenetelmät ElectroMagnetic environment (Noise sources) Nonelectrical noise sources (Temperature, chemical, etc.) Conductors Capacitive Inductive Wave propagation Galvanic coupling Electric field coupling Magnetic field coupling ElectroMagnetic field coupling Parametric coupling λ >> dimensions of source, usually f 30MHz (λ 10m) λ dimensions of source Physical influence Receiver

EMC - Häiriön kytkeytyminen 3 tapaa ehkäistä häiriöiden kytkeytyminen Vaimenna häiriölähde radiolähettimien tapauksessa mahdotonta Vaimenna häiriön kytkeytyminen ensin määritettänä kytkeytymismenetelmä ja reitti Suunnittele vastaanotin (=laite) siten ettei se ole herkkä altistumaan häiriöille kotelointi kaapelointi suodatus

EMC - Fysiikkaa Sähköoppia Perusyksiköt Varaus Varausten välinen voima Sähkökenttä Potentiaalienergia SI-yksiköt Varattu kappale Kapasitanssi Keskinäiskapasitanssi

EMC - Fysiikkaa Sähkökentän vuo: Gauss: Minkä tahansa varautuneen kappaleen sähkökentän vuo suljetun pinnan läpi = 4πQ

EMC - Fysiikkaa Sähkökenttä ja johtava pinta: johdin = varaukset pääsevät liikkumaan vapaasti varausten välinen voima vetää vastakkaismerkkiset (tässä tapauksessa negatiiviset) varaukset johtimen sisäpinnalle => positiiviset varaukset ulkopinnalle => sähkökentän kokonaisvuo säilyy johdinpinnan ulkopuolella Onko tällaisella (=maadoittamattomalla) koteloinnillla vaikutusta häiriöiden säteilyyn tai kytkeytymiseen?

EMC - Fysiikkaa Sähkökenttä ja maadoitettu johtava pinta:

EMC - Fysiikkaa Magnetismi Perusyksiköitä Magneettikenttä Magneettikentän tiheys Magneettivuo Induktanssi Faradayn laki

EMC - Fysiikkaa Faraday: Muuttuva magneettikenttä indusoi johdinsilmukkaan sähkömotoristen voiman, jonka suuruus on silmukan läpi kulkevan vuon muutosnopeus vastakkaismerkkisenä

EMC - Esimerkki Salamaniskusta aiheutuu ukkosenjohtimeen virtapulssi, jonka suuruus on 100kA ja nousunopeus 0.5µs. Johtimen läheisyydessä 1 metrin etäisyydellä on muovikoteloitu laite, jonka piirilevyn käyttöjännite ja maajohdin muodostaa silmukan, jonka pinta-ala on 10cm x 10cm. Minkä suuruinen jännite johdinsilmukkaan indusoituu? Miten indusoitunutta jännitettä olisi mahdollista vaimentaa?

Sähkömagnetiikkaa EMC - Perusteita Aallonpituuden ja taajuuden välinen riippuvuus tyhjiössä: c = f λ c = 3 * 10 8 m/s Väliaineen vaikutus: v = c ε r λ = f c ε r

EMC - Esimerkki Sähköinen signaali johdetaan ilmajohdinta pitkin järven yli. Johtimen pituus on 1km. Kuinka pitkä viive johtimesta aiheutuu? Törhö metsuri kaataa johdinpylvään toisella rannalla ja signaalijohdin putoaa veteen, jonka suhteellinen dielektrisyys ε r = 80. Muuttuko viive? Jos muuttuu niin miksi?

EMC - Kytkeytymismenetelmät Analyysi ja mallintaminen Tarkka ratkaisu vaatisi Maxwellin yhtälöiden ratkaisua Suunnittelun apuvälineeksi kehitetty malleja, joilla voidaan kuvata eri kytkeytymismenetelmiä Kytkeytyminen kuvataan vastaavalla sähköisellä komponentilla vaihteleva sähkökenttä kahden johtimen välillä: => keskinäiskapasitanssi vaihteleva magneettikenttä kahden johtimen välillä: => keskinäisinduktanssi Analyysissä oletetaan että sähköisten piirien fyysinen koko on pieni verrattuna signaalien aallonpituuteen

EMC - Analysing electric circuits Time-varying magnetic field between two conductors and the equivalent circuit accurate numerical values for components are difficult to calculate H.W. Ott - Noise Reduction Techniques in Electronic Systems