Análise de emissões radiadas e conduzidas em dispositivos eletrônicos através de modelagem numérica

Abstract

Análises e estudos acerca de compatibilidade eletromagnética (CEM) em dispositivos eletrônicos são temas que vêm se tornando cada vez mais importantes e desafiadores. Devido ao intenso e rápido desenvolvimento tecnológico, esses sistemas estão se tornando cada vez mais complexos, tornando muito difícil ou impraticável o cálculo analítico das interferências eletromagnéticas que eles geram. Apesar de existir equipamentos capazes de realizar essas medições, essa solução necessita que protótipos sejam construídos e pode apresentar um alto valor monetário, além das outras implicações. Como alternativa, existe a possibilidade de realizar simulações numéricas para prever as interferências desses sistemas, utilizando softwares computacionais. Neste trabalho, são apresentadas três modelagens de dispositivos eletrônicos realizadas totalmente por meio de ferramentas e modelos computacionais. Os resultados de sinais, emissões radiadas e conduzidas são extraídos a partir dessas modelagens e comparados com os resultados de medições apresentando boa acurácia e desempenho, porém com divergências em altas frequências. Isso mostra que um dos fatores importantes para a precisão de simulações numéricas são os modelos computacionais de componentes ativos e passivos que compõem o projeto elétrico. Sendo assim, a assertividade dessa análise está atrelada, não só ao método de cálculo e software utilizado, mas também aos modelos de componentes e modelagens adotadas. Como solução, é realizada uma calibração no sinal gerado pelo modelo IBIS. Esse sinal calibrado é aplicado em uma das modelagens e observa-se um considerável aumento na precisão dos resultados. Adicionalmente, um comparativo de tempo e recurso computacional é demonstrado para comprovar a viabilidade dessa solução, destacando que o aumento da complexidade do projeto acarreta na necessidade de recursos computacionais mais elevados.

Abstract: Analysis and studies on electromagnetic compatibility (EMC) in electro-electronic devices are becoming increasingly important and challenging topics. Due to intense and rapid technological development, these systems are becoming more complex, making it very difficult or impractical to analytically calculate the electromagnetic interferences they generate. Despite the existence of equipment capable of conducting these measurements, this solution requires prototypes and comes with a high monetary cost, among other implications. As an alternative, there is the possibility of performing numerical simulations to predict the interferences of these systems using computational software. In this work, three models of electro-electronic devices are presented, entirely created through computational tools and models. The results of signals, radiated emissions, and conducted emissions are extracted from these models and compared with measurement results, showing good accuracy and performance but with discrepancies at high frequencies. It shows that one of the important factors for the accuracy of numerical simulations is the computational models of active and passive components that make up the electrical design. Therefore, the accuracy of this analysis is not only linked to the calculation method and software used but also to the models of components and adopted simulations. As a solution, a calibration is performed on the signal generated by the IBIS model. This calibrated signal is then applied to one of the models, and a considerable increase in the accuracy of the results is observed. Additionally, a comparison of time and computational resources is demonstrated to prove the viability of this solution, emphasizing that the increase in project complexity requires higher computational resources.