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Capacitores FEEDTHRU e EMI (TEL046)

Existem diversas tecnologias para se reduzir os problemas causados pela EMI. Contas de ferrite, filtros com componentes discretos, diodos zener, etc. No entanto, uma das tecnologias mais utilizadas, tanto pela eficiência como pela facilidade de implementação é a que faz uso de capacitores feedthru. Neste artigo abordamos um pouco dessa tecnologia com exemplos de casos em que eles podem ser usados com eficiência.

Em alguns artigos e especificações também encontramos o termo Feedtrough para estes componentes.

 

Será interessante começarmos este artigo com uma pequena revisão dobre EMI. EMI significa Electromagnetic Interference ou Interferência eletromagnética indicando a interferência tanto de sinais como energia num circuito ou nas funções de um sistema.

Num sistema eletrônico, duas classes de energia é gerada: a desejada e a indesejada. As duas são fontes potenciais de EMI, segundo afirma a literatura técnica sobre o assunto. Sinais que são usados pelo sistema e portanto são desejados, como clock, sinais de barramentos podem gerar EMI se eles não forem desacoplados ou utilizarem filtros apropriados.

Sinais não desejados como os de telefones celulares, rádios, fontes chaveadas, ruídos em geral, podem ser conduzidos e irradiados num circuito devido à problemas de layout, desacoplamentos impróprios ou ainda a falta de filtragem de alta freqüência.

Nos dois casos, a presença de EMI pode causar problemas de funcionamento ao circuito e até mesmo levar dispositivos semicondutores à falhas irreversíveis. Nos sistemas digitais, a EMI pode gerar informação aleatória que pode ser interpretada pelos circuitos de forma a falsear os resultados de um processamento. A natureza da EMI também pode ter classificações.

Ela pode ser aleatória, caso de pulsos isolados gerados por dispositivos de comutação como SCRs, como pode ser repetitiva como no caso de pulsos de comando de um motor de passo. Na figura 1 damos exemplos disso.

 

Figura 1
Figura 1

 

O modo como a EMI chega aos circuitos também varia. Ela tanto pode ser conduzida como irradiada. Outra possibilidade está no fato de que ela pode ser gerada pelos próprios circuitos do aparelho.

 

Usando Capacitores Feedtrhu

Diferentemente dos capacitores SMD os capacitores feedtrhu são especialmente projetados para a função de filtro. Isso porque, o modo como eles são inseridos no circuito já prevê a presença de uma indutância em série, ou seja, a formação de um filtro "T". Assim, na figura 2 temos as diferenças básicas entre um capacitor cerâmico comum inserido num circuito e um capacitor feedthru.

 

Figura 2
Figura 2

 

Os circuitos equivalentes aos dois tipos de componentes mostra porque o capacitor feedtrhu é indicado para a função de filtragem da EMI. Na figura 3 temos esses circuitos.

 

Figura 3
Figura 3

 

Veja que a baixa resistência oferecida pelo componente na condução da corrente faz com que se agregue ao circuito apenas indutância em série, mas mantendo a resistência ohmica baixa, o que é essencial para não afetar as funções normais do circuito protegido.

Por outro lado, seu projeto é otimizado para que a indutância à terra seja a menor possível, o que não ocorre com um capacitor SMT em que além de uma indutância razoável temos uma resistência e uma capacitância associadas.

Esses elementos podem representar uma alta impedância para uma componente de freqüência muito alta que pode causar problemas a um circuito. Em outras palavras, nos capacitores feedthru temos uma indutância paralela minimizada e uma indutância em série maximizada.

 

Utilização

Os capacitores feedthru são ligados nas linhas de sinais ou alimentação dos circuitos que sejam sensíveis à EMI, havendo diversos exemplos em que isso pode ser feito. Assim, na figura 4 temos um exemplo de utilização em linhas de clock, dados e habilitação de um circuito digital.

 

Figura 4
Figura 4

 

Outro exemplo de aplicação é mostrado na figura 5 em que temos o desacoplamento de linhas de alimentação num circuito amplificador de RF de potência.

 

Figura 5
Figura 5

 

O desacoplamento de um circuito de uma fonte de alimentação com este tipo de capacitor é mostrado na figura 6.

 

Figura 6
Figura 6

 

A figura 7 mostra a utilização de um capacitor feedthru na linha de alimentação de um motor de corrente contínua de modo a evitar que a EMI produzida se propague pelo restante do circuito.

 

Figura 7
Figura 7

 

Conclusão

Pelas suas características, principalmente de uma resposta mais linear em relação à freqüência dos sinais que devem ser desviados para a terra, os capacitores feedthru devem ser preferidos em relação aos SMTs quando se tratar de eliminação de EMI. Neste artigo demos uma breve visão de sua faixa de utilização e vantagens, ficando por conta do leitor escolher tipos e valores específicos para sua aplicação.

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