EO_501

ELETTRONICA OGGI 501 - APRILE 2022 25 tempo, dati di scarsa qualità possono portare a decisioni errate sullo stato di funzionamento delle macchine e sulla manutenzione da eseguire. Questo articolo delinea le principali sfide nella progettazione conforme agli standard EMC con le soluzioni CbM altamente integrate del giorno d’oggi. La compatibilità EMC di un progetto è notoriamente difficile da ottenere al primo tentativo, perché anche le più piccole modifiche nei circuiti o nei test di laboratorio possono influenzare notevolmente i risultati delle prove. Questo articolo presenta un approccio di simulazione EMC a livello di sistema o laboratorio virtuale, che aiuta gli ingegneri nell’ottenere la conformità EMC di progettazione a tempo di record. Perché è importante la simulazione EMC a livello di sistema? I moderni piani di sviluppo di prodotto includono una verifica di conformità EMC parallela. La progettazione per EMC dovrebbe essere il più possibile fluida, ma spesso non è così, con problemi EMC e test di laboratorio che ritardano di mesi il rilascio del prodotto. L’approccio di simulazione EMC, tramite un laboratorio virtuale, aiuta gli ingegneri a risolvere i problemi e a raggiungere la conformità EMC molto più velocemente rispetto al solo test di laboratorio reale, perché: - l’aumento del livello di integrazione e della densità dei componenti nei PCB moderni porta a problemi complessi, che presentano diversi punti di debolezza dal punto di vista degli EMC. Rispetto ai test di laboratorio, la simulazione può aiutare a determinare la migliore tecnica di mitigazione dell’EMC, in modo più flessibile ed efficiente in termini di tempo; - talvolta gli standard EMC sono ambigui, ciò significa che si ottengono risultati diversi collaudando il circuito in modi diversi. L’utilizzo della simulazione consente di modificare i test e valutarne i risultati molto più velocemente rispetto a quanto avviene con le tradizionali prove di laboratorio; -per garantire la conformitàEMC, ènecessario realizzare il sistema completo, scegliendo il cavo, la sua lunghezza e il tipo di schermatura, nonché il setup della configurazione della misurazione. Usando la simulazione, gli effetti reali della sonda di misurazione possono essere ignorati e i modelli di cavo possono essere cambiati in pochi secondi, piuttosto che in ore di lavoro; - l’apparecchiatura in prova può essere diversa da quella installata presso il cliente, portando a risultati diversi. Utilizzando la simulazione, l’applicazione reale per il cliente può essere modellizzata e studiata nel modo migliore; - gli strumenti di simulazione esistenti non sono unificati e i modelli di simulazione per i cavi e le geometrie dei PCB non sono disponibili facilmente. Il laboratorio virtuale consente l’integrazione di modelli di cavi, PCB, componenti passivi e attivi, con risultati più accurati. Quali sono i vantaggi della simulazione EMC a livello di sistema? La simulazione EMC a livello di sistema velocizza notevolmente il “time to market” dei prodotti. Questo avviene attraverso: - identificazione rapida delle debolezze del circuito e raccomandazioni mirate al miglioramento; - miglioramento del 99% nella rilevazione dei difetti EMC, con la possibilità di comprenderne le cause scatenanti; - significativa riduzione dei costi - diverse iterazioni di progetto e collaudo non devono più essere eseguite; - risparmi di tempo ragguardevoli - il progetto non deve essere soggetto a diverse iterazioni, abbattendo di mesi il programma di sviluppo, se si considerano i tempi di sviluppo del PCB, di manifattura e di montaggio. La sfida EMC Nei progetti dei moderni sistemi a sensori altamente integrati diverse sfide EMC sono piuttosto comuni. In primo luogo, la moderna concezione del PCB ad alta densità rende il superamento dei test EMC un compito difficile. Le architetture di cavi con la condivisione di alimentazione e dati (phantom power) vengono utilizzate spesso, per ridurre i costi di sistema e la superficie occupata su PCB (minor numero di connettori). Lo standard IEPE, ampiamente adottato dalla tecnologia di rilevamento della vibrazione, fornisce una sorgente di corrente costante al sensore, rileggendo la tensione in uscita dal medesimo attraverso lo stesso cavo, comemostrato infigura 2. Questo sistema a due fili implica che l’alimentazione e le linee di comunicazione dati siano soggette alle stesse interferenze EMC, aggiungendo un ulteriore aspetto di complessità nella progettazione EMC. Per attenuare i disturbi dell’alimentazione, i filtri EMC devono essere scelti con attenzione, ma allo stesso tempo non devono ridurre la banda passante del circuito di comunicazione dati. Fig. 2 – Un esempio di interfaccia sensore IEPE a due fili, ad architettura condivisa per alimentazione e dati ANALOG MEMS SYSTEMS