På systemnivå kan vi styra EMC-egenskaperna genom att utforma och placera apparaterna på rätt sätt samt ordna interna och externa kablar optimalt. Dessa förebyggande åtgärder kostar ofta inget i extra komponentkostnad. Möjligen kräver det lite extra tankemöda.

EMC måste tas om hand i alla delar, elektriska som mekaniska, och på alla nivåer i utrustning och system på ett systematisk och planerat sätt. Vi har tidigare behandlat KOMPONENTNIVÅ, KRETSKORTSNIVÅ samt APPARATNIVÅ.

EMC på systemnivå

Kanske en av dom viktigaste aspekterna av EMC-konstruktion är konfigurering av system och dess delsystem (apparater, moduler, etc.), dvs lokalisering och orientering av kretskort, kabelanslutningar, kabeldragning, spänningsmatning filter mm.

Det händer ofta att enheter, som uppfyller EMC-krav vid emissionsmätningar på apparatnivå med god marginal, identifieras som störningskällor när de installeras i rack. Apparaterna faller ofta utanför gränsvärden med avseende på radiofrekvent emission på systemnivå.

Alla måste inse och vara medveten om, att när man konstruerar och bygger system innehållande digital elektronik, mikroprocessorer eller switchteknik, då bygger man “radiosändare”. Det är innebär att det oavsiktligen generas en hel del radiofrekvent energi på grund av digital eller switchad teknik. Denna radiofrekvent energi emitterar från olika konstruktionsdelar i form av fält och strömmar.

Tänk på hur man bygger en effektiv radiosändare och gör istället tvärtom:

En effektiv radiosändare, som når långt, kräver (förenklat) ett slutsteg med hög effekt, en bra och hög antenn och anpassning av impedanser mellan antenn och slutsteg.

Gör era “radiosändare” oeffektiva genom att generera så lite effekt som möjligt (särskilt vid höga, ”icke-behövda” frekvenser) eller kortslut den radiofrekventa energin vid källan. Rasera “antennerna” genom att lägga alla kablar och ledare nära ett lågimpedivt jordplan eller struktur (se figur 1). Missanpassa “antennerna” genom lämplig filtrering av kablar.

Kablar

Olika typer av ledningar och kablar kan ha mer eller mindre bra EMC-egenskaper. Figur 2 kan ge vägledning vid val. Vi avråder definitivt användningen av enkelledare. Använd alltid minst parledare, dvs en egen återledare per signalledare och då helst tvinnad parledare. Oskärmade koaxialkablar är speciella på de sättet att den yttre ledaren fungerar både som skärm och återledare och därför är de lämpliga för HF-signaler och inte för lågfrekvent överföring. De är inte lämpliga för t ex videoöverföring eftersom videosignaler innehåller både HF- och LF-komponenter.

Konstruktionsunderlaget (ritningar och kopplingsanvisningar) är i många fall inte tillräckligt detaljerade för att kunna styra EMC-egenskaperna. Det saknas ofta anvisningar om var ledningarna skall placeras fysiskt och då kan de hamna nära mindre lämpliga ledningar eller kretskort. Konstruktören bör genom t ex klassning styra intern ledningsdragning på ett bättre sätt för EMC.

Kabelklassning och -separering är ett ofta förbisett men viktigt verktyg för att skapa bra EMC-egenskaper. Kablar och ledningar kan klassas efter deras störningsegenskaper eller deras nyttosignaler. Exempel: två klasser: Känsliga (K) och Störande (S) eller fyra klasser: Analoga (A), Digitala (D), Styrsignaler (S) samt Kraftförsörjning (K). För att minska överhörningsrisken förläggs kablarna i separata buntar enligt vald klassning och ett lämpligt separationsavstånd hålls mellan dem.

Figur 3 ger ytterligare tips om lämplig kabelseparation. Håll särskilt isär externa och interna kablar och ledare och förlägg kablarna nära jordplan (plåt och metall). Fixera kablarna så att de inte kan hamna i fel positioner, t ex nära eller över oskärmade kretskort eller andra kablar. Håll isär kablar till olika system.

Jag har varit med om ett intressant fall när installatören oavsiktligen installerat ledningar tillhörande olika system oskärmat i samma kabel. Resultatet blev att styrsystemet för waterjet-motorerna låste sig vid anrop från en kortvågssändare ombord. Att separera styrsignalkablarna mellan motorstyrsystemet och autopilotsystemet avhjälpte felet.

Figur 4 ger anvisningar om de väsentligaste styrmedlen mot bra EMC-egenskaper vid kabeldragning.