Garantizar la EMC mediante un ecosistema de validación: cámaras anecoicas, banco de motores y simulación avanzada

La creciente complejidad de los sistemas electrónicos está transformando la forma en que los ingenieros garantizan la fiabilidad y el cumplimiento normativo. Las mayores velocidades de conmutación y la integración más densa han convertido la compatibilidad electromagnética (EMC) en una de las preocupaciones de diseño más críticas, ya que los problemas de ruido detectados en fases avanzadas del desarrollo suelen obligar a costosos rediseños. Además, las exigencias a nivel de sistema, como la eficiencia energética y la predicción precisa del comportamiento térmico, están vinculadas al rendimiento EMC. 

Para abordar estos desafíos interrelacionados, ROHM ha establecido un ecosistema integral de validación. Al combinar cámaras de medición EMC acreditadas, avanzados sistemas de banco de pruebas para motores y herramientas de simulación basadas en web, ROHM permite a clientes de todo el mundo implementar contramedidas eficaces desde etapas tempranas, logrando una mayor confianza en el diseño, cumplimiento normativo y eficiencia.

Validación EMC con cámaras anecoicas internas

El ruido electromagnético es uno de los riesgos más extendidos en la electrónica moderna. Si no se controla, puede provocar fallos de funcionamiento, inestabilidad del sistema e incluso incumplimiento normativo. Para los diseñadores de CI y los ingenieros de sistemas, abordar el ruido en una fase temprana es fundamental.

Para ello, ROHM opera sus propias instalaciones acreditadas de medición EMC. Ubicadas en el Centro Tecnológico de Yokohama, Japón, estas instalaciones incluyen:

• Cámara anecoica de 3 metros para mediciones precisas de emisiones.
• Cámara EMC para automoción, que reproduce arneses de cableado y condiciones de montaje reales de vehículos para probar inmunidad y emisiones en entornos relevantes para la aplicación.

Esta capacidad interna supone una clara ventaja para el cliente. Con el proceso de ROHM, las contramedidas EMC se diseñan durante la fase de desarrollo del CI, lo que permite al cliente avanzar con sus diseños con mayor confianza. Esto reduce significativamente el riesgo de rediseños en etapas tardías y es una de las ventajas clave del sólido ecosistema de validación EMC de ROHM.

Un ejemplo notable es el desarrollo de los amplificadores operacionales EMARMOUR^™ de ROHM, que lograron una inmunidad a la interferencia electromagnética (EMI) líder en la industria. Este éxito fue posible gracias a pruebas iterativas en las cámaras anecoicas, donde las propuestas de circuitos se midieron, perfeccionaron y validaron hasta alcanzar un rendimiento sobresaliente.

Evaluación en banco de motores para pruebas de eficiencia

Aunque la EMC se centra en el ruido y el cumplimiento normativo, la eficiencia también debe evaluarse para lograr un diseño de sistema fiable. En los vehículos eléctricos (EV) y los accionamientos industriales, el ahorro energético se traduce directamente en menores costes operativos, mayor autonomía y mejor rendimiento general. Sin embargo, validar la eficiencia es complejo porque requiere probar no solo dispositivos individuales, sino sistemas completos de accionamiento.

ROHM aborda este desafío con su entorno de evaluación en banco de motores, que reproduce condiciones reales de funcionamiento para motores, drivers de compuerta y dispositivos de potencia. La configuración incluye un motor de prueba y una disposición con motor de carga, convertidores regenerativos, sensores de corriente y tensión de precisión, y un PC de control dedicado. Esto permite a los ingenieros supervisar la eficiencia y el comportamiento potencial en condiciones reales de operación a lo largo de una amplia variedad de secuencias de par y velocidad de rotación variables.

En pruebas comparativas bajo condiciones de Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Cycle (WLTC) Class 3b, los inversores equipados con SiC MOSFETs de 4.ª generación de ROHM lograron hasta un 10 % menos de consumo eléctrico en comparación con aquellos que utilizaban IGBTs convencionales. Esto confirma que puede alcanzarse un funcionamiento de alta eficiencia sin que       las mejoras de rendimiento introduzcan un ruido excesivo.

Al permitir estas mediciones detalladas a nivel de sistema, los clientes obtienen información temprana sobre el ahorro energético y la fiabilidad general antes de pasar al costoso prototipado o a la producción a gran escala.

Herramientas de simulación para validación virtual

Incluso con avanzadas instalaciones EMC y pruebas en banco de motores, los diseñadores a menudo necesitan validar el rendimiento mucho antes en el ciclo de desarrollo. El prototipado es costoso, y las hojas de datos por sí solas no pueden captar las complejas interacciones térmicas y eléctricas que se producen en los sistemas reales. 

Para ayudar en este aspecto, ROHM ofrece el ROHM Solution Simulator, una herramienta gratuita basada en web que permite a los ingenieros evaluar dispositivos y circuitos en condiciones de aplicación realistas. Esta herramienta es única por la forma en que permite evaluar no solo CIs, sino también circuitos completos que incluyen componentes discretos como transistores, diodos, resistencias y LED, y además admite el diseño térmico.

Otra característica clave es su análisis acoplado electro-térmico. Lo que antes requería un día completo de modelado y cálculo, ahora puede completarse en menos de diez minutos, lo que la hace aproximadamente 100 veces más rápida que los métodos convencionales. Los diseñadores pueden examinar rápidamente temperaturas de unión, calentamiento a nivel de pin e interferencia térmica entre componentes, obteniendo información antes incluso de construir el hardware.

El simulador también se integra perfectamente en los flujos de trabajo existentes. Los ingenieros pueden seleccionar un circuito de solución, elegir dispositivos específicos de ROHM, ejecutar simulaciones e incluso pedir muestras directamente. Para una validación más avanzada a nivel de sistema, los resultados pueden exportarse al entorno Siemens EDA PartQuest.

Reforzar la competitividad mediante la validación

• Las cámaras anecoicas de última generación garantizan el cumplimiento de los estándares EMC globales y protegen contra fallos del sistema causados por ruido.
• Las pruebas en banco de motores validan la eficiencia y el rendimiento reales de los sistemas de accionamiento en aplicaciones de automoción e industriales.
• Las herramientas de simulación aceleran el desarrollo de todo el circuito eléctrico al identificar problemas térmicos, eléctricos y relacionados con el calor antes del prototipado del hardware.

Para los clientes, los beneficios combinados son claros: los ciclos de desarrollo se acortan, reduciendo el tiempo de salida al mercado. El riesgo disminuye porque los posibles problemas se identifican antes, evitando costosos rediseños. La confianza en el cumplimiento normativo se refuerza en los mercados internacionales, lo que garantiza procesos de certificación más fluidos. Y el rendimiento a nivel de sistema se optimiza, traduciéndose en ahorro energético, seguridad y fiabilidad.

Las medidas integrales de diseño mejoran significativamente la fiabilidad y la seguridad del producto, al tiempo que cumplen con las expectativas del cliente. Este enfoque aporta un valor excepcional tanto mediante experiencia técnica como a través de sistemas de soporte, reforzando la competitividad en el mercado global.

Centro de Soluciones Técnicas y de Aplicación de ROHM en Europa

Aunque las herramientas e instalaciones tratadas en este artículo se encuentran en el centro de I+D de ROHM en Japón, los clientes en Europa también se benefician de la experiencia local a través del European Application and Technical Solution Center (ATSC) en Willich, Alemania. Para apoyar a los usuarios en sus esfuerzos de desarrollo, el equipo de soporte de la UE ofrece servicios que contribuyen a la calidad del producto final del cliente. Las instalaciones en Alemania no están destinadas únicamente a productos CI de baja tensión: mediante un laboratorio moderno, ROHM también ofrece soporte para dispositivos de potencia (IGBTs, SiC MOSFETs) con clases de tensión de hasta 2 kV desde 2018.        
 

El ATSC se centra en apoyar a los ingenieros durante su fase de design-in, proporcionando placas de aplicación, diseños de referencia y colaboración técnica práctica. Al trabajar estrechamente con los equipos de desarrollo locales, el ATSC garantiza que los clientes europeos reciban soporte para integrar los CIs analógicos, dispositivos de potencia y soluciones de sistema de ROHM. De este modo, ROHM combina una infraestructura de I+D de vanguardia con soporte regional de ingeniería, ofreciendo un enfoque equilibrado que refuerza la competitividad de los clientes en todo el mundo.

Conclusión

La EMI, la eficiencia energética y la gestión térmica suelen ser invisibles, pero decisivas para una electrónica fiable y conforme a normativa. Si se pasan por alto, pueden provocar rediseños, retrasos en la certificación y pérdidas de rendimiento. 

Las instalaciones de I+D de ROHM emplean cámaras anecoicas, evaluación en banco de motores y herramientas de simulación como parte de un ecosistema preventivo de validación que ayuda a los clientes a detectar problemas de forma temprana, aplicar contramedidas eficaces y entregar diseños que cumplan las normativas globales y sean eficientes, seguros y fiables.

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