Garantindo a EMC por meio de um ecossistema de validação: câmaras anecoicas, bancada de motores e simulação avançada

A crescente complexidade dos sistemas eletrônicos está reformulando a forma como os engenheiros garantem confiabilidade e conformidade. Velocidades de comutação mais altas e integração mais densa tornaram a compatibilidade eletromagnética (EMC) uma das preocupações mais críticas de projeto, já que problemas de ruído descobertos tardiamente no desenvolvimento frequentemente forçam reprojetos dispendiosos. Além disso, exigências em nível de sistema, como eficiência energética e previsão precisa do comportamento térmico, estão ligadas ao desempenho de EMC. 

Para enfrentar esses desafios inter-relacionados, a ROHM estabeleceu um ecossistema de validação de ponta a ponta. Ao combinar câmaras de medição EMC acreditadas, sistemas avançados de bancada de motores e ferramentas de simulação baseadas na web, a ROHM permite que clientes em todo o mundo implementem contramedidas eficazes ainda nas fases iniciais, alcançando maior confiança no projeto, conformidade e eficiência.

Validação EMC com Câmaras Anecoicas Internas

O ruído eletromagnético é um dos riscos mais disseminados na eletrônica moderna. Quando não é controlado, pode levar a mau funcionamento, instabilidade do sistema e até mesmo não conformidade regulatória. Para projetistas de ICs e engenheiros de sistemas, tratar o ruído em um estágio inicial é fundamental.

Para dar suporte a isso, a ROHM opera suas próprias instalações acreditadas de medição EMC. Localizadas no Yokohama Technology Center, no Japão, essas instalações incluem:

• Câmara anecoica de 3 metros para medições precisas de emissões.
• Câmara EMC automotiva, que replica chicotes elétricos reais de veículos e condições de montagem para testar imunidade e emissões em ambientes relevantes para a aplicação.

Essa capacidade interna representa uma forte vantagem para o cliente. Com o processo da ROHM, as contramedidas EMC são projetadas durante a etapa de desenvolvimento do IC, permitindo que o cliente avance com seus projetos com maior confiança. Isso reduz significativamente o risco de reprojetos em fases avançadas e é uma das principais vantagens do robusto ecossistema de validação EMC da ROHM.

Um exemplo notável é o desenvolvimento dos amplificadores operacionais EMARMOUR^™ da ROHM, que alcançaram imunidade líder do setor à interferência eletromagnética (EMI). Esse sucesso veio de testes iterativos nas câmaras anecoicas, onde propostas de circuito foram medidas, refinadas e validadas até que se atingisse um desempenho inovador.

Avaliação em Bancada de Motor para Testes de Eficiência

Embora EMC se concentre em ruído e conformidade, a eficiência também precisa ser avaliada para um projeto de sistema confiável. Em veículos elétricos (EVs) e acionamentos industriais, a economia de energia se traduz diretamente em redução de custos operacionais, maior autonomia e melhor desempenho geral. No entanto, validar a eficiência é complexo porque exige testar não apenas dispositivos individuais, mas sistemas de acionamento completos.

A ROHM enfrenta esse desafio com seu ambiente de avaliação em bancada de motor, que reproduz condições reais para motores, gate drivers e dispositivos de potência. A configuração inclui um motor de teste e uma configuração com motor de carga, conversores regenerativos, sensores de corrente e tensão de precisão e um PC de controle dedicado. Isso permite que engenheiros monitorem a eficiência e o comportamento potencial em condições reais de operação em uma ampla variedade de sequências variáveis de torque e velocidade de rotação.

Em testes comparativos sob condições de Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Cycle (WLTC) Class 3b, inversores equipados com SiC MOSFETs de 4ª geração da ROHM alcançaram até 10% menor consumo de eletricidade em comparação com aqueles que utilizam IGBTs convencionais. Isso confirma que uma operação de alta eficiência pode ser alcançada enquanto       se garante que os ganhos de desempenho não introduzam ruído excessivo.

Ao possibilitar essas medições detalhadas em nível de sistema, os clientes obtêm uma visão antecipada sobre economia de energia e confiabilidade geral antes de avançar para prototipagem dispendiosa ou produção em larga escala.

Ferramentas de Simulação para Validação Virtual

Mesmo com instalações avançadas de EMC e testes em bancada de motor, os projetistas frequentemente precisam validar o desempenho muito mais cedo no ciclo de desenvolvimento. A prototipagem é cara, e folhas de dados por si só não conseguem capturar as complexas interações térmicas e elétricas que ocorrem em sistemas reais. 

Para ajudar nisso, a ROHM oferece o ROHM Solution Simulator, uma ferramenta gratuita baseada na web que permite aos engenheiros avaliar dispositivos e circuitos em condições realistas de aplicação. Essa ferramenta é única na forma como permite avaliar não apenas ICs, mas também circuitos inteiros, incluindo componentes discretos como transistores, diodos, resistores e LEDs, além de oferecer suporte ao projeto térmico.

Outro recurso importante é sua análise acoplada eletrotérmica. O que antes exigia um dia inteiro de modelagem e computação agora pode ser concluído em menos de dez minutos, tornando-se aproximadamente 100 vezes mais rápido do que os métodos convencionais. Os projetistas podem examinar rapidamente temperaturas de junção, aquecimento em nível de pino e interferência térmica entre componentes, obtendo insights antes mesmo de o hardware ser construído.

O simulador também se integra perfeitamente aos fluxos de trabalho existentes. Os engenheiros podem selecionar um circuito de solução, escolher dispositivos específicos da ROHM, executar simulações e até solicitar amostras diretamente. Para uma validação mais avançada em nível de sistema, os resultados podem ser exportados para o ambiente Siemens EDA PartQuest.

Fortalecendo a Competitividade por Meio da Validação

• Câmaras anecoicas de última geração garantem conformidade com padrões globais de EMC e protegem contra falhas do sistema causadas por ruído.
• Os testes em bancada de motor validam a eficiência e o desempenho reais de sistemas de acionamento em aplicações automotivas e industriais.
• Ferramentas de simulação aceleram o desenvolvimento de todo o circuito elétrico ao identificar problemas térmicos, elétricos e relacionados ao calor antes da prototipagem do hardware.

Para os clientes, os benefícios combinados são claros: os ciclos de desenvolvimento tornam-se mais curtos, reduzindo o time-to-market. O risco é reduzido porque possíveis problemas são identificados mais cedo, evitando reprojetos dispendiosos. A confiança na conformidade é reforçada em mercados internacionais, garantindo processos de certificação mais tranquilos. E o desempenho em nível de sistema é otimizado, traduzindo-se em economia de energia, segurança e confiabilidade.

Medidas abrangentes de projeto aumentam significativamente a confiabilidade e a segurança do produto, ao mesmo tempo em que atendem às expectativas dos clientes. Essa abordagem entrega valor excepcional por meio de expertise técnica e sistemas de suporte, fortalecendo a competitividade no mercado global.

O Application and Technical Solution Center da ROHM na Europa

Embora as ferramentas e instalações discutidas neste artigo estejam baseadas no centro de P&D da ROHM no Japão, os clientes na Europa também se beneficiam da expertise local por meio do European Application and Technical Solution Center (ATSC) em Willich, Alemanha. Para apoiar os usuários em seus esforços de desenvolvimento, a equipe de suporte da UE oferece serviços que contribuem para a qualidade do produto final do cliente. As instalações na Alemanha não se destinam apenas a produtos de IC de baixa tensão: por meio de um laboratório moderno, a ROHM também oferece suporte para dispositivos de potência (IGBTs, SiC MOSFETs) com classes de tensão de até 2 kV desde 2018.        
 

O ATSC concentra-se em apoiar engenheiros durante sua fase de design-in, fornecendo placas de aplicação, projetos de referência e colaboração técnica prática. Ao trabalhar em estreita colaboração com equipes locais de desenvolvimento, o ATSC garante que os clientes europeus recebam suporte para integrar os ICs analógicos, dispositivos de potência e soluções de sistema da ROHM. Dessa forma, a ROHM combina infraestrutura de P&D de ponta com suporte regional de engenharia, oferecendo uma abordagem equilibrada que fortalece a competitividade dos clientes em todo o mundo.

Conclusão

EMI, eficiência energética e gerenciamento térmico costumam ser invisíveis, mas decisivos para eletrônicos confiáveis e em conformidade. Se negligenciados, podem causar reprojetos, atrasos na certificação e perdas de desempenho. 

As instalações de P&D da ROHM empregam câmaras anecoicas, avaliação em bancada de motor e ferramentas de simulação como parte de um ecossistema preventivo de validação que ajuda os clientes a detectar problemas precocemente, aplicar contramedidas eficazes e entregar projetos globalmente conformes, eficientes, seguros e confiáveis.

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