Optimización del diseño de EMC para MCU y OBC: desde fallas de retrabajo hasta cumplimiento de primera pasada

En el desarrollo de la electrónica de potencia de los vehículos eléctricos (VE), la Unidad de Control del Motor (MCU) y el Cargador de A bordo (OBC) se encuentran entre los subsistemas con mayor riesgo de EMI. A medida que las plataformas de alto voltaje, las frecuencias de conmutación rápidas y el diseño compacto se convierten en estándar, los problemas de compatibilidad electromagnética (CEM) ya no son una excepción: son resultados predecibles de las primeras decisiones de diseño.

Sin embargo, muchos proyectos aún dependen de un flujo de trabajo reactivo:
prototipo → falla de prueba EMC → reelaboración → nueva prueba .
Este ciclo consume tiempo, infla los costos y a menudo llega a un callejón sin salida una vez que las estructuras mecánicas se congelan.

Basado en múltiples proyectos reales de diseño conjunto de MCU y OBC, este artículo describe un camino probado desde fallas repetidas de retrabajo de EMC hasta el cumplimiento en el primer paso , demostrando por qué EMC es fundamentalmente un problema de diseño , no una solución posterior a la prueba.

Por qué falla la reelaboración de EMC: Lecciones de proyectos reales de MCU y OBC

Caso 1: Las emisiones radiadas del MCU superan el límite en 12 dB

Asunto
Las emisiones radiadas superaron los límites en hasta 12 dB en el rango de 30 a 200 MHz.

Enfoque original
Tejido conductor estándar aplicado para proteger la placa de control MCU, con grandes espacios mecánicos.

Causas fundamentales

• El rebote deficiente del tejido conductor aumentó la impedancia de contacto con el tiempo

• Sin bisel en los bordes de acoplamiento, lo que rompe la continuidad del blindaje.

• Incompatible con procesos SMT, lo que provoca una conexión a tierra inestable.

Solución optimizada

• Reemplazado con junta SMT (serie SMD-G-KLD)

• Optimización del chaflán estructural

• Relación de compresión controlada del 25-30%

Resultado
Emisiones radiadas reducidas en 15 dB, pasando la norma CISPR 25 Clase 3 en un solo ciclo de prueba.

Conclusión clave
Los materiales de protección deben coincidir con la estructura, el proceso y la confiabilidad del ciclo de vida , no solo la conductividad.

Caso 2: Las emisiones conducidas de OBC fallan a 150 kHz

Asunto
Las emisiones conducidas excedieron los límites en 8 dB a 150 kHz; filtrado de entrada y salida ineficaz.

Enfoque original
Se utilizó un filtro π estándar, pero la carcasa del filtro quedó flotando.

Causas fundamentales

• La carcasa metálica flotante permitió el acoplamiento de ruido capacitivo

• La ruta de tierra superó los 20 mm, lo que aumenta la impedancia inductiva

• No hay material de baja impedancia para conexión a tierra coplanar

Solución optimizada

• Junta de caucho de silicona conductora que une directamente la carcasa del filtro a la caja.

• Trayectoria de tierra acortada a <10 mm

• Cinta de blindaje de papel de aluminio que permite la terminación de cables de 360°

Resultado
Emisiones conducidas reducidas en 18 dB, totalmente compatible con GB 34660.

Conclusión clave
El rendimiento del filtro depende más de la calidad de la conexión a tierra que únicamente de los valores de los componentes.

Del fracaso al cumplimiento de primer paso: un método de diseño de EMC de cuatro pasos

Paso 1: Identificación temprana de riesgos de EMC

Comprobaciones clave durante la fase de diseño:

• Zonas de potencia y control aisladas (distancia recomendada ≥5 mm)

• Filtros colocados cerca de interfaces con rutas de conexión a tierra <10 mm

• Las estructuras de blindaje admiten terminación de 360°

• Los materiales cumplen con los estándares de confiabilidad automotriz.

Referencia relacionada:
Blindaje EMI de PCB: desde la protección puntual hasta el aislamiento a nivel de sistema

Paso 2: Codiseño de material y estructura

Principios de selección de materiales de blindaje

Directrices de optimización estructural

• Agregue chaflanes para garantizar una compresión uniforme

• Evite la conexión a tierra del cable tipo “coleta”: utilice una terminación de 360°

• Las carcasas de los filtros deben estar conectadas directamente, nunca a través de cables sueltos.

Para soluciones compatibles con SMT, consulte:
Juntas SMT | Protección EMI compacta pero potente para dispositivos electrónicos

Paso 3: Simulación + Verificación de la medición

• Simulación de campo cercano utilizando HFSS o CST para predecir trayectorias de impedancia

• Pruebas previas al cumplimiento en laboratorios de clientes para identificar riesgos de forma temprana

• Todas las optimizaciones se validan con datos medidos , no con suposiciones.

Paso 4: Colaboración de circuito cerrado

• Construir un ciclo rastreable: problema → solución → validación → estandarización

• Convertir correcciones exitosas en reglas de diseño de EMC internas

• Aplicar soluciones probadas desde el principio en nuevos proyectos para lograr el éxito a la primera

Nuestro rol: Socio colaborativo de diseño de EMC

No reemplazamos a los arquitectos de sistemas. En cambio, definimos los límites factibles del rendimiento de los materiales y la conexión a tierra dentro de las limitaciones reales de fabricación.

Nuestra contribución incluye:

• Definición del material: TDS, modelos de simulación, parámetros del proceso

• Alertas tempranas de riesgo de EMC durante el diseño estructural

• Recomendaciones de reelaboración basadas en datos

• Soporte para ensamblaje SMT y consistencia en producción en masa

Para comprender los riesgos de confiabilidad de los materiales a largo plazo, consulte:
Corrosión oculta del caucho de silicona conductor: cómo la electroquímica a microescala afecta la fiabilidad de las EMI

Del pensamiento de reelaboración al pensamiento de diseño

Los problemas de EMC en los sistemas MCU y OBC nunca se deben “encontrar y solucionar” después de las pruebas; se deben diseñar desde el principio .

El retrabajo tiene un coste.
El diseño es una inversión.
La colaboración es el camino.
El resultado es un cumplimiento desde el primer paso.

Konlida no ofrece atajos universales. Ofrecemos soluciones EMC verificables, repetibles y listas para producción , basadas en la ciencia de los materiales, la lógica de sistemas y la realidad de la fabricación automotriz.

Si su proyecto MCU u OBC enfrenta desafíos EMC persistentes, estamos listos para colaborar hasta que el problema se resuelva de raíz.