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Filtros de red | Comprar filtros de radiointerferencias

Los filtros CEM también se conocen como filtros de red y filtros supresores de radiointerferencias. En pocas palabras, el filtro de compatibilidad electromagnéticaes un componente o circuito electrónico. El circuito se utiliza para suprimir las interferencias electromagnéticas (IEM) y mejorar así la compatibilidad electromagnética (CEM) de los dispositivos. Estos filtros de red garantizan que los dispositivos eléctricos y electrónicos sean menos susceptibles a las interferencias del entorno. Los filtros EMC también garantizan que los propios dispositivos eléctricos generen menos interferencias que puedan afectar a otros dispositivos.

Historia del filtro CEM

El desarrollo de los filtros CEM comenzó en los primeros tiempos de la electrónica y la ingeniería eléctrica, cuando se reconoció la necesidad de minimizar las interferencias electromagnéticas (IEM). A medida que los dispositivos eléctricos y electrónicos se generalizaban en el siglo XX, también aumentaba la cantidad de emisiones electromagnéticas no deseadas generadas por estos dispositivos.

Filtros CEM en los años 60 y 70

En los años 60 y 70 se desarrollaron los primeros enfoques sistemáticos para suprimir estas interferencias. Esto llevó a la integración de circuitos de filtrado en los dispositivos eléctricos para mejorar la compatibilidad electromagnética (CEM).

Los primeros filtros CEM

Los primeros filtros CEM se basaban en simples combinaciones de inductancias y capacitancias. A medida que avanzaba la tecnología y aumentaban los requisitos de CEM, surgieron diseños de filtros más complejos y eficaces. Las normas y reglamentos internacionales, como la Directiva CEM de la Unión Europea, también contribuyeron a un mayor desarrollo al establecer límites estrictos para las emisiones electromagnéticas y la inmunidad.

Los filtros CEM hoy

Hoy en día, los filtros CEM son una parte esencial de la electrónica moderna, ya que garantizan la fiabilidad y seguridad de los dispositivos en un mundo cada vez más conectado y electrificado.

Un filtro CEM funciona como un filtro antiparasitario que atenúa o bloquea las señales de interferencia de alta frecuencia no deseadas, mientras que las señales de baja frecuencia deseadas pueden pasar sin obstáculos. Esto se consigue mediante una combinación de componentes electrónicos pasivos.

1. Inductores (bobinas):

   Estos componentes actúan como resistencias para las señales de alta frecuencia. Si una interferencia de alta frecuencia choca con un inductor, la interferencia se atenúa y no puede transmitirse.

2. Condensadores (condensadores):

   Los condensadores desvían las señales de alta frecuencia a tierra o las bloquean actuando como un cortocircuito para estas frecuencias. Esto impide que las interferencias penetren en el aparato a proteger o sean emitidas por él.

3. Resistencias:

   En algunos filtros CEM también se utilizan resistencias para atenuar determinadas frecuencias y mejorar el efecto de filtrado.

Normalmente, el filtro CEM consiste en una combinación de estos componentes dispuestos en diferentes configuraciones para suprimir tanto las interferencias de modo común (la misma fase en todas las líneas) como las interferencias de modo diferencial (fases diferentes en líneas diferentes).

Existen diferentes tipos de filtros CEM que se utilizan en función de la aplicación y del tipo de interferencia que se desea suprimir. Estos son los tipos más importantes de filtros CEM:

1. Filtro de red (filtro EMI de red)

   Se utiliza para suprimir las interferencias transmitidas a través de la red eléctrica. Suele encontrarse en electrodomésticos, sistemas industriales y electrónica de consumo.

2. Filtros de modo común (inductancias de modo común)

   Suprimen las interferencias de modo común que se producen en fase en todas las líneas. Se utilizan en fuentes de alimentación, líneas de datos y sistemas de comunicación.

3. Filtros diferenciales (choques de modo diferencial)

   Suprimen las interferencias diferenciales que se producen entre dos líneas. Suelen utilizarse en dispositivos de audio y vídeo, así como en sistemas de comunicación.

4. Filtros capacitivos (filtros de condensador)

   Utilizan condensadores para bloquear las interferencias de alta frecuencia y permitir el paso de las señales de baja frecuencia. Se utilizan en circuitos electrónicos y fuentes de alimentación.

5. Filtros inductivos (filtros de bobina)

   Utilizan inductores para atenuar las interferencias de alta frecuencia. Suelen utilizarse en combinación con condensadores para formar filtros LC.

6. Filtros LC (filtros inductor-condensador)

   Combinación de inductores y condensadores para atenuar eficazmente las interferencias. A menudo se encuentran en fuentes de alimentación, fuentes de alimentación conmutadas y convertidores de frecuencia.

7. Filtro RC (filtro resistencia-condensador)

   Combinación de resistencias y condensadores para suprimir las interferencias de alta frecuencia. Suele utilizarse en circuitos electrónicos y aplicaciones de audio.

8. Filtro PI

   Consiste en dos condensadores y un inductor dispuestos como la letra "π". Eficaz para atenuar las interferencias de alta frecuencia en los sistemas de alimentación eléctrica.

9. Filtro EMC (filtro de compatibilidad electromagnética)

   Especialmente desarrollado para mejorar la compatibilidad electromagnética de los dispositivos. Se utiliza en sistemas de comunicación, aplicaciones de automoción y sistemas de control industrial.

10. Filtros de ferrita (núcleos y perlas de ferrita)

    Utilizan materiales de ferrita para suprimir las interferencias de alta frecuencia en las líneas. Suelen encontrarse en líneas de datos, cables USB y cables de red.

Estos tipos de filtros son esenciales para una amplia gama de aplicaciones, desde electrodomésticos y equipos industriales hasta sistemas de comunicación sensibles, para garantizar la compatibilidad electromagnética y un funcionamiento sin interferencias.

Existen distintos tipos de filtros CEM que pueden utilizarse en función de la aplicación y el tipo de interferencia. Algunos de los tipos más comunes de filtros CEM son:

1. filtros de modo diferencial: estos filtros se suelen utilizar para suprimir las interferencias que se producen en modo diferencial, es decir, entre las fases o conductores de un circuito. Pueden instalarse tanto en el lado de la red como en el lado de la carga.

2. filtros de modo común: estos filtros se utilizan para suprimir las interferencias que se producen en modo común, es decir, en todos los conductores de un circuito simultáneamente. Suelen instalarse en el lado de la red.

3. Filtros LCL: Estos filtros consisten en una combinación de inductores (L), condensadores (C) y choques (L). Se utilizan para suprimir tanto el modo diferencial como el modo común y proporcionan un ancho de banda más amplio para la supresión del ruido.

4. Filtros LC: Estos filtros están formados por una combinación de inductores (L) y condensadores (C). Se utilizan principalmente para suprimir el modo diferencial y ofrecen un ancho de banda limitado para la supresión del ruido.

Las diferencias entre estos filtros radican principalmente en su configuración, el tipo de interferencia que pueden suprimir, el ancho de banda de supresión de interferencias y el coste. Algunos filtros pueden suprimir tanto el modo diferencial como el modo común, mientras que otros se especializan sólo en uno de estos modos. La selección del filtro adecuado depende de los requisitos específicos de la aplicación y de las interferencias presentes.

Los filtros CEM difieren principalmente en su diseño, sus principios funcionales y sus aplicaciones específicas. A continuación se detallan las diferencias entre los distintos tipos de filtros CEM:

1. Filtros de red (filtros EMI de red):

   Un filtro de red está formado por inductores, condensadores y, a veces, resistencias. Filtra las interferencias de alta frecuencia procedentes de la red eléctrica o emitidas por ella. Los filtros de red se utilizan en electrodomésticos, sistemas industriales y electrónica de consumo para garantizar la compatibilidad electromagnética y un funcionamiento sin interferencias.

2. Filtros de modo común (choques de modo común):

   Un filtro de modo común consta de inductores que influyen simultáneamente en las dos líneas de un par. Suprime las interferencias de modo común en todas las líneas. Los filtros de modo común se utilizan en fuentes de alimentación, líneas de datos y sistemas de comunicación para garantizar la compatibilidad electromagnética y un funcionamiento sin interferencias.

3. Filtros diferenciales (inductancias de modo diferencial):

   Un filtro diferencial consta de inductores que funcionan entre dos líneas. Suprime las interferencias diferenciales que se producen entre las líneas. Estos filtros se utilizan en equipos de audio y vídeo y sistemas de comunicación para mejorar la calidad de la señal y la compatibilidad electromagnética.

4. Filtros capacitivos (filtros de condensador):

   Un filtro capacitivo está formado por condensadores. Bloquea las interferencias de alta frecuencia y deja pasar las señales de baja frecuencia. Los filtros capacitivos se utilizan en circuitos electrónicos y fuentes de alimentación para mejorar la compatibilidad electromagnética y garantizar que los dispositivos funcionen sin interferencias.

5. Filtros inductivos (filtros de bobina ):

   Un filtro inductivo (filtro de bobina) está formado por inductores que atenúan las interferencias de alta frecuencia. Suele utilizarse en combinación con condensadores para formar filtros LC. Los campos de aplicación son los circuitos electrónicos y las fuentes de alimentación, donde garantiza una supresión eficaz de las interferencias.

6. Filtro LC (filtro inductor-condensador):

   Un filtro LC está formado por inductores y condensadores. Amortigua eficazmente las interferencias causadas por la resonancia entre estos componentes. Los filtros LC se utilizan en fuentes de alimentación, fuentes de alimentación conmutadas y convertidores de frecuencia para garantizar un funcionamiento sin interferencias y una mejor compatibilidad electromagnética.

7. Filtro RC (filtro resistencia-condensador):

   Un filtro RC está formado por resistencias y condensadores. Atenúa las interferencias de alta frecuencia mediante resistencia y capacitancia. Los filtros RC se utilizan en circuitos electrónicos y aplicaciones de audio para mejorar la calidad de la señal y suprimir las frecuencias no deseadas, lo que se traduce en un rendimiento más estable y fiable.

8. Filtro PI:

   Un filtro PI consta de dos condensadores y un inductor en disposición π. Atenúa las interferencias de alta frecuencia en los sistemas de alimentación eléctrica. Los filtros PI se utilizan en sistemas de alimentación y convertidores CC-CC para mejorar la compatibilidad electromagnética y garantizar una alimentación estable.

9. Filtros de ferrita (núcleos y perlas de ferrita):

   Los filtros de ferrita consisten en materiales de ferrita envueltos alrededor de cables o alambres. Suprimen las interferencias de alta frecuencia gracias al material magnético de la ferrita. Los filtros de ferrita se utilizan en líneas de datos, cables USB y cables de red para garantizar una transmisión de datos sin interferencias y una mejor compatibilidad electromagnética.

Estas diferencias de diseño y función permiten utilizar los filtros CEM de forma específica en función de los requisitos y la aplicación para garantizar la compatibilidad electromagnética y el funcionamiento sin interferencias de los dispositivos.

Un filtro de red para controladores de tiristores está diseñado para atenuar las fuertes subidas de corriente causadas por el control de fase y las emisiones de interferencias conducidas resultantes. La conmutación no lineal de los tiristores provoca armónicos y transitorios de alta frecuencia que superarían los valores límite de CEM según EN 61800-3 sin filtrado. El filtro actúa como un filtro de paso bajo que permite el paso de la tensión de red de baja frecuencia, mientras que proporciona una alta impedancia en serie y una vía de baja impedancia a tierra para las corrientes de interferencia de alta frecuencia.

En el diseño técnico, los ingenieros deben tener en cuenta la resistencia de saturación de las reactancias al alto valor eficaz de la corriente de carga y las corrientes de fuga de los condensadores Y. Dado que un controlador tiristor de filtro de línea suele interactuar con cargas inductivas, se requiere un ajuste preciso de la impedancia del filtro para evitar picos de resonancia en la red de alimentación. La elección de un diseño de filtro multietapa mejora la pérdida de inserción en el rango crítico de 150 kHz a 30 MHz y garantiza la integridad funcional de los sensores y componentes de control vecinos.

La función de filtro de red CEM se basa en un desajuste de impedancias selectivo. Una red LC de paso bajo refleja las interferencias de alta frecuencia de vuelta a la fuente o las desvía a tierra, mientras que la tensión de alimentación de 50 Hz pasa prácticamente sin atenuación.

Técnicamente, las interferencias push-pull se minimizan mediante condensadores X y las interferencias en modo común mediante inductancias de corriente compensada y condensadores Y. Esto garantiza el cumplimiento de las normas pertinentes, como IEC 60939 o EN 55032.

La función de filtro EMI está inextricablemente ligada a una conexión a tierra de alta frecuencia de baja impedancia. Sin un contacto plano y sin pintura con la carcasa, los condensadores Y no pueden disipar eficazmente las interferencias de modo común, lo que provoca una caída masiva de las propiedades de atenuación.

Los ingenieros deben evitar las inductancias par ásitas causadas por los largos hilos de puesta a tierra. Como la resistencia inductiva aumenta con la frecuencia(X L = 2 ⋅ π ⋅ f ⋅ L), incluso una línea de alimentación corta hace que el filtro sea transparente a las interferencias de alta frecuencia y, por tanto, ineficaz.

La función de filtro de red combina la atenuación en modo común y en modo diferencial mediante circuitos de filtro LC: Las reactancias con compensación de corriente suprimen las interferencias simétricas entre los conductores, mientras que los condensadores Y desvían las interferencias asimétricas a tierra.

Los condensadores X entre las fases atenúan los modos de interferencia diferencial, normalmente en el rango de 100 nF a 1 µF. La pérdida de inserción se especifica en dB en la gama de frecuencias de 150 kHz a 30 MHz y debe cumplir normas CEM como EN 55011 o CISPR 11. Los filtros multietapa consiguen atenuaciones de más de 60 dB, esenciales para fuentes de alimentación conmutadas, convertidores de frecuencia y dispositivos médicos para evitar emisiones conducidas.