Os projetos de eletrónica de potência, portanto, incluem comunicações de barramento em combinação com um microcontrolador. Isso pode facilmente levar a desenvovimentos mais complexos que podem ter um impacto negativo nas medições de emissões conduzidas. Por vezes, essas funções auxiliares geram emissões com pouca frequência, tornando-se difícil localizar e isolar as causas. Um instrumento com uma capacidade de análise de FFT (Transformada Rápida de Fourier) muito rápida é essencial para encontrar eventos pouco frequentes de forma eficiente.

A sua tarefa

Em projetos de eletrónica de potência, por exemplo, drivers para motores com escovas de corrente contínua, circuitos analógicos e digitais coexistem na mesma placa de circuito impresso. O projetista tem de considerar esta complexidade, especialmente em termos das emissões conduzidas presentes nas linhas elétricas. Os relógios do microcontrolador ou as comunicações por barramento, como SPI, podem contribuir para as emissões se a placa de circuitos impressos não for concebida corretamente. Por vezes, as atividades de barramento não acontecem continuamente. Elas são frequentemente iniciadas por outros controladores de sistema externos. Ao medir emissões conduzidas nas linhas elétricas, essas atividades no barramento muitas vezes causam eventos pouco frequentes no espetro de frequências. Os osciloscópios são o instrumento padrão para debugging de emissões conduzidas durante o processo de desenvolvimento. No entanto, para detetar eventos muito curtos e pouco frequentes no espetro, um osciloscópio com uma implementação padrão de FFT tem limitações. Estas devem-se maioritariamente ao processo de cálculo moroso antes de o espetro da FFT poder ser apresentado. Eventos raros, curtos e pouco frequentes podem-se perder enquanto o espetro da FFT está a ser calculado. Um desempenho do FFT muito mais rápido é essencial para localizar e isolar as causas do problema.

Solução Rohde & Schwarz

O osciloscópio da série R&S®MXO 5 é perfeito para esta tarefa desafiadora porque mede o espetro e fornece informações rápidas e aprofundadas sobre emissões conduzidas.

A capacidade FFT rápida permite que o utilizador adquira um espetro com até 45 000 FFT/s. Em combinação com o front-end analógico de baixo ruído, os utilizadores podem detetar eventos raros de forma muito eficiente e precisa.

Além disso, o FFT é independente das configurações do domínio do tempo, o que é altamente benéfico para o debugging do EMI. Na aplicação normal do FFT, a taxa de atualização do FFT seria significativamente reduzida devido à largura de banda de resolução. Além disso, sondas de campo próximo podem ser usadas para localizar a fonte de ruído no sistema. Isto também requer um FTT rápido. A rede de distribuição artificial (LISN) é necessária para medidas estáveis e reprodutíveis.

Aplicação

Um driver de meia ponte totalmente integrado, incluindo um motor CC com escovas ligado, foi usado para mostrar um evento pouco frequente no espetro de emissão conduzido. Este dispositivo em teste (veja Figura 1 na página 1) fornece a componente de potência com duas meias pontes e pode ser configurado através de um barramento SPI. Um microcontrolador é ligado ao barramento e usado para monitorizar o estado do driver e controlar a velocidade e a direção do motor. Um barramento CAN é utilizado para comunicar com módulos externos ao sistema.

Encontrar a causa

O processo pode ser dividido em três etapas:

► Passo 1: efetuar a medida das emissões conduzidas em conformidade com a norma exigida, por exemplo, CISPR25, com modo de persistência ativada (realça quaisquer anomalias que ocorram raramente);

► Passo 2: encontrar e localizar a causa com sondas de campo próximo, elétricas e magnéticas adequadas de diferentes tamanhos (encontrar emissões que se correlacionem com uma funcionalidade específica da placa). Nota: o modo de persistência ainda deve ser ativado para visualizar eventos não periódicos;

► Passo 3: depois de encontrar a correlação entre espetro e função dedicada, desativar o modo de persistência infinita; acionar o sinal que consideramos como provável causa (a medida irá confirmar se a suposição está correta ou se o passo 2 tem de ser repetido).

Exemplo de medida

O resultado da medida de emissões conduzidas nas linhas de energia da aplicação do motor com escovas é mostrado na Figura 2. A FFT rápida em combinação com o modo de persistência ativado permite a deteção de eventos raros que causam uma alta emissão em todo o espetro. Este envelope de ruído (ver área amarelo claro, indicado com setas brancas) mostra assinaturas típicas que são causadas por uma ampla fonte de ruído, por exemplo, comunicações de barramento ou o relógio. Após a medida conduzida das emissões, utiliza-se a sonda de campo próximo e é possível encontrar emissões com características semelhantes na placa de circuitos impressos perto dos circuitos de dados SPI ao lado do microcontrolador. Pode, portanto, assumir-se que a atividade SPI é provavelmente a causa.

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