Quali sono le principali tipologie di Interferenza Elettromagnetica EMI?

La continua evoluzione tecnologica ha portato ad un aumento esponenziale di componenti elettronici che accompagnano la nostra vita. I sistemi di telecomunicazione rappresentano uno dei campi che si è evoluto con maggior enfasi e molti di questi sistemi si affidano ad una comunicazione wireless per la trasmissione dei segnali.

Sebbene i vantaggi di questo cambiamento siano numerosi non mancano gli aspetti negativi, e tra tutti non possiamo non citare le interferenze elettromagnetiche. L'incapacità di misurare e contrastare tali interferenze può infatti portare alla produzione e all'utilizzo di apparecchiature poco affidabili e risulta pertanto fondamentale comprendere la natura di questi disturbi. Cosa intendiamo dunque con EMI e come possono essere ridotte queste interferenze all'interno dei circuiti di alimentatori switching.

Che cos'è un'interferenza elettromagnetica (EMI)?

Con Interferenze Elettromagnetiche (IEM) si intendono tutti quei segnali che compromettono il funzionamento di un servizio di telecomunicazione. Qualsiasi dispositivo dotato di circuiti elettronici è suscettibile a questi disturbi, compresi i circuiti di alimentatori switching che quotidianamente vengono utilizzati per la conversione dell'energia elettrica.

Questi segnali imprevisti possono produrre distorsioni, perdita di informazioni, interruzioni all'interno del processo di trasmissione di dati e in casi limite persino danneggiare i circuiti di commutazione. I disturbi elettromagnetici rappresentano dunque un fenomeno trasversale che deve essere tenuto in considerazione, soprattutto all'interno di progetti industriali, militari, medicali e aerospaziali, dove l'affidabilità e la precisione degli strumenti elettronici deve essere massima.

Quali sono le tipologie di interferenza elettromagnetica?

Le interferenze elettromagnetiche possono derivare da numerose fonti, sia naturali che artificiali. In linea di massima possiamo classificarle nelle seguenti tipologie:

EMI condotte o intenzionali

Queste interferenze sono generate da apparecchiature progettate per emettere energia elettromagnetica, come radar e trasmettitori radio.

EMI irradiate o non intenzionali

Questi disturbi sono generati da apparecchiature che prevedono lo sviluppo di emissioni elettromagnetiche solo come effetto collaterale; a titolo di esempio riportiamo device come motori, convertitori, computer, linee elettriche...

EMI intrasistema o accoppiate

In questo caso parliamo di interferenze prodotte all'interno di un sistema che vanno ad accoppiare il segnale della fonte dell'interferenza e del sistema elettronico stesso.

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Come ridurre le EMI nei circuiti di alimentazione in modalità switch?

Per evitare malfunzionamenti e danni causati da disturbi elettromagnetici risulta fondamentale ridurne al minimo la presenza. Esistono diversi modi per ridurre le EMI nei circuiti SMPS, i più efficaci dei quali sono i seguenti:

Sistemi lineari

Sebbene i progetti di alimentatori lineari tendano a essere più ingombranti, producono certamente una quantità di interferenze significativamente inferiore. Queste soluzioni sono dunque da preferire per quanto riguarda la riduzione delle interferenze elettromagnetiche.

Moduli di alimentazione

I moduli di alimentazione sono spesso utilizzati come soluzione rapida e semplice per ridurre le EMI. Si tratta di moduli preconfezionati e progettati per offrire una buona combinazione tra alimentazione efficiente e buone prestazioni contro EMI irradiate.

Sistemi di messa a terra

I sistemi di messa a terra sono essenziali per gestire la corrente di ritorno e per un corretto settaggio è necessario considerare diversi fattori come le frequenze, le impedenze e la lunghezza del cablaggio. In alcuni casi è inoltre consigliabile utilizzare un mix di tipologie di messa a terra per gestire al meglio eventuali interferenze.

Schermatura elettromagnetica

La schermatura elettromagnetica è uno dei metodi più comuni utilizzati per ridurre le interferenze; utilizzando uno schermo metallico per racchiudere il circuito elettronico è infatti possibile creare una barriera fisica tra sorgente e destinazione dell'interferenza, con conseguente indebolimento o attenuazione delle interferenze. Lo schermo può essere costituito da cavi schermati o non schermati.

Fitro EMI

Per quanto riguarda i disturbi condotti, l'utilizzo in combinazione di un induttore e di un condensatore (filtro LC) è la scelta da seguire per attenuare eventuali interferenze.

Design ottimizzato

Sarà banale ma un design adeguato è il metodo più semplice ed efficace per evitare danni dovuti alle EMI. Importante dunque posizionare i nodi rumorosi il più lontano possibile dai nodi sensibili, progettare il piano di massa al di sotto della sorgente EMI, accorpare i fili per ridurre l'area del loop (EMI irradiate) e utilizzare il filtro EMI per EMI condotte.

Quali sono i fattori da considerare per mitigare gli effetti delle interferenze elettromagnetiche?

Con questo approfondimento abbiamo appreso quanto possa essere impegnativa la progettazione di alimentatori a commutazione dal punto di vista della riduzione delle interferenze elettromagnetiche. Le caratteristiche tecniche e l'affidabilità delle soluzioni di alimentazione industriale proposte da Digimax sono conformi agli standard di qualità (tra cui IEC/EN/UL62368, IEC/EN60335, IEC/EN61558 e GB4943).

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