Equipamentos para Medição da EM

2.2.1 Receptor de Campos Eletromagnéticos (EMI Receiver)

Fig. 2.1 – Foto do Receptor de Campos Eletromagnéticos utilizado para as medidas neste trabalho.

O receptor de campos é a estrutura básica no esquema de medição da EMI, tanto conduzida como radiada. Ele é o equipamento que realmente realiza a medição,

sendo os demais equipamentos (rede fictícia, Célula TEM, antenas) considerados ancilares.

Para realizar as medições de acordo com a norma CISPR 16, é necessário que o receptor de campos possua as faixas de passagem citadas na Tabela 2.1.

TABELA 2.1 – Faixas de Passagem (CISPR 16)

Faixa de

Freqüência Passagem Faixa de Faixa de Passagem Recomendada

9kHz – 150kHz 100Hz – 300Hz 200Hz

150kHz – 30MHz 8kHz – 10kHz 9kHz

30MHz – 1GHz 100kHz – 500kHz 120kHz

A norma CISPR 16 também exige três tipos de detectores a serem utilizados em um equipamento sob ensaio (ESE), a saber: O detector de Pico (Peak), o de Quase-Pico (Quasi-Peak) e o de Valor Médio (Average).

Por que usar estes três detectores na medição da EMI gerada por fontes chaveadas? A explicação a seguir tenta elucidar esta questão.

As fontes chaveadas que operam com tensões CA em 60Hz utilizam um retificador de ponte-completa e um capacitor de filtro (eletrolítico) para gerar uma tensão CC a partir de uma tensão de entrada CA (220Vca, 60Hz), como mostra a Fig. 2.2 Vca Vcc + - Ica Ica Primeiro pulso Corrente de pico em regime permanente Tempo de Condução aprox. = 3ms 0 Ica Cf

A ponte retificadora conduz a corrente de entrada somente durante um pequeno intervalo de tempo, próximo ao pico de amplitude da tensão de alimentação CA. O tempo de condução efetivo é de aproximadamente 3ms, para uma freqüência da rede de alimentação de 60Hz e sem o uso de um estágio para correção do fator de potência. As correntes de emissão somente podem circular pelos terminais de alimentação (e serem medidas pela rede fictícia) durante o tempo de condução da ponte retificadora. Assim, o sinal das emissões conduzidas é efetivamente aplicado à entrada do receptor de campos somente durante o tempo de condução da ponte retificadora, o que define um pulso de gatilho com freqüência repetitiva de pulso (FRP) igual à freqüência da rede de alimentação CA. O efeito de pulso de gatilho devido ao tempo de condução da ponte retificadora faz com que a amplitude de sinal medida (relativa às emissões conduzidas) mude de acordo com o detector utilizado.

Um receptor de campos eletromagnéticos mostra o valor eficaz de um sinal medido. Por exemplo, uma tensão senoidal pura com 100kHz, quando visualizada em um osciloscópio, pode possuir uma tensão de pico de 1V e assim apresentar uma tensão eficaz de 0,707V. Um receptor de campos eletromagnéticos, com impedância de entrada de 50Ω, vai apresentar um valor de 0,707V para este sinal de 100kHz (ou 117dBµV ou 10dBmW), independentemente do detector utilizado, porque o sinal não é modulado, não é disparado por uma razão cíclica e é de banda estreita. Se o sinal fosse de banda larga, modulado, disparado por uma razão cíclica, ou de alguma maneira não fosse contínuo, a tensão eficaz medida iria mudar de acordo com o detector utilizado. O valor apresentado seria então a magnitude de um sinal senoidal equivalente com um valor eficaz igual ao conteúdo eficaz do sinal medido pela rede fictícia na saída do estágio detector.

• Detector de Pico: A detecção de pico é o método mais simples e mais fácil de se medir as emissões conduzidas. A largura de faixa é ajustada para 200Hz para medições de 9kHz a 150kHz e ajustada para 10kHz para medições de 150kHz a 30MHz. O detector de pico mede a maior magnitude de sinal que ocorre durante o tempo de condução da ponte retificadora.

• Detector de Valor Médio: É simplesmente um filtro passa-baixas com freqüência de corte suficientemente abaixo da freqüência da rede.

• Detector de Quase-Pico: É projetado para indicar o efeito subjetivo de um nível de interferência. Como analogia, pode-se citar que um ruído leve que aconteça todo segundo é muito mais perturbador do que um ruído alto que aconteça toda

hora. Um detector de quase-pico se comporta como um detector de pico com fugas de corrente, que se descarrega parcialmente entre os pulsos do sinal de entrada. Quanto mais baixa for a FRP, maior será a diferença em dB entre a resposta medida pelo detector de pico e de quase-pico.

2.2.2 Rede Fictícia em “V”

É necessária uma rede fictícia para estabelecer uma impedância definida em alta freqüência entre os terminais do equipamento sob ensaio, e para desacoplar o circuito de medição dos sinais de radiofreqüência indesejados presentes na rede de alimentação. É importante também salientar que a rede fictícia é encontrada em diversas referências bibliográficas com a denominação de LISN (Line Impedance Stabilization Network – LISN). Entretanto, o vocabulário eletrotécnico internacional, que no seu Capítulo 161 trata de definições de EMC [15], estabelece o termo “rede fictícia”, e este é termo adotado neste trabalho.

A impedância da rede fictícia, medida entre o terra e cada terminal destinado ao equipamento sob ensaio, deve obedecer às exigências da CISPR 16 [17, 18], para qualquer impedância externa ligada entre o terra e o correspondente terminal de alimentação da rede fictícia (incluindo curto-circuito), estando ligado o aparelho de medição ou uma resistência equivalente ao mesmo.

Uma rede fictícia adequada deve ter, na freqüência da rede de alimentação, a menor queda de tensão possível, mas em nenhum caso a tensão aplicada ao equipamento sob ensaio deve ser menor que 95% de sua tensão nominal de operação [17].

Além disso, a rede fictícia deve ser capaz de operar com corrente máxima permanente. Qualquer aumento na temperatura ou corrente de pico instantânea não deve fazer com que a queda da impedância característica da rede ultrapasse a tolerância permitida. Adicionalmente, a corrente de pico da rede deve ser especificada [17].

A Fig. 2.3 mostra o esquemático simplificado de uma rede fictícia [80]. Um filtro, representado por Lf e Cf, permite a passagem das correntes com a freqüência

da rede de alimentação, mas força emissões conduzidas geradas pelo ESE, que possuem freqüências mais altas, a passar pelo capacitor de acoplamento Cc e pelo

resistor sensor Rs. Um receptor de campos eletromagnéticos realiza a medida das

correntes de emissão na forma de uma tensão fase-terra (Vs_fase) ou neutro-terra (Vs_neutro). Lf Cf Cc Rs_fase + - Vs_fase Lf Cf Cc Rs_neutro + - Vs_neutro Fase Neutro Rede de Alimentação CA ESE

Fig. 2.3 – Esquemático simplificado de uma rede fictícia em “V” [80].