Otimização de projeto EMC para MCU e OBC: da falha de retrabalho à conformidade na primeira tentativa

No desenvolvimento da eletrônica de potência para veículos elétricos (VE), a Unidade de Controle do Motor (MCU) e o Carregador de Bordo (OBC) estão entre os subsistemas mais afetados por interferência eletromagnética (EMI). À medida que plataformas de alta tensão, frequências de comutação rápidas e embalagens compactas se tornam padrão, os problemas de compatibilidade eletromagnética (EMC) deixam de ser exceções e passam a ser consequências previsíveis das decisões de projeto iniciais.

No entanto, muitos projetos ainda dependem de um fluxo de trabalho reativo:
Protótipo → Falha no teste EMC → Retrabalho → Novo teste .
Esse ciclo consome tempo, aumenta os custos e, frequentemente, chega a um beco sem saída quando as estruturas mecânicas são congeladas.

Com base em múltiplos projetos reais de co-design de MCU e OBC, este artigo descreve um caminho comprovado para superar falhas repetidas em retrabalho de EMC e alcançar a conformidade na primeira tentativa , demonstrando por que a EMC é fundamentalmente um problema de projeto , e não uma correção pós-teste.

Por que a reformulação do EMC falha: Lições de projetos reais de MCU e OBC

Caso 1: As emissões irradiadas do MCU excedem o limite em 12 dB.

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As emissões irradiadas excederam os limites em até 12 dB na faixa de 30 a 200 MHz.

Abordagem original
Tecido condutor padrão aplicado para proteger a placa de controle do microcontrolador, com grandes folgas mecânicas.

Causas principais

• A baixa capacidade de recuperação do tecido condutor aumentou a impedância de contato ao longo do tempo.

• Ausência de chanfro nas bordas de acoplamento, interrompendo a continuidade da blindagem.

• Incompatível com processos SMT, resultando em aterramento instável.

Solução otimizada

• Substituído por junta SMT (série SMD-G-KLD)

• Otimização de chanfro estrutural

• Taxa de compressão controlada de 25–30%

Resultado
Emissões irradiadas reduzidas em 15 dB, atendendo à norma CISPR 25 Classe 3 em um único ciclo de teste.

Ponto principal
Os materiais de blindagem devem ser compatíveis em termos de estrutura, processo e confiabilidade ao longo do ciclo de vida — e não apenas em condutividade.

Caso 2: Falha nas emissões conduzidas do OBC em 150 kHz

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As emissões conduzidas excederam os limites em 8 dB a 150 kHz; a filtragem de entrada e saída foi ineficaz.

Abordagem original
Foi utilizado um filtro π padrão, mas a carcaça do filtro foi deixada flutuando.

Causas principais

• A estrutura metálica flutuante permitiu o acoplamento capacitivo de ruído.

• O percurso de aterramento ultrapassou 20 mm, aumentando a impedância indutiva.

• Não há material de baixa impedância para aterramento coplanar.

Solução otimizada

• Junta de borracha de silicone condutora que une diretamente a carcaça do filtro ao invólucro.

• Percurso terrestre reduzido para <10 mm

• Fita de blindagem de folha de alumínio que permite a terminação de cabos em 360°

Resultado
Emissões conduzidas reduzidas em 18 dB, totalmente em conformidade com a norma GB 34660.

Ponto principal
O desempenho do filtro depende mais da qualidade do aterramento do que apenas dos valores dos componentes.

Da falha à conformidade na primeira tentativa: um método de projeto EMC em quatro etapas

Etapa 1: Identificação precoce de riscos de EMC

Principais verificações durante a fase de projeto:

• Zonas de alimentação e controle isoladas (espaçamento recomendado ≥5 mm)

• Filtros colocados próximos a interfaces com caminhos de aterramento <10 mm

• As estruturas de blindagem suportam terminação de 360°

• Os materiais atendem aos padrões de confiabilidade automotiva.

Referência relacionada:
Blindagem EMI em PCBs: da proteção pontual ao isolamento em nível de sistema

Etapa 2: Projeto conjunto de materiais e estrutura

Princípios de seleção de materiais de blindagem

Diretrizes de otimização estrutural

• Adicione chanfros para garantir uma compressão uniforme.

• Evite o aterramento do cabo em "rabo de porco" — use terminações completas de 360°.

• Os alojamentos dos filtros devem ser conectados diretamente, nunca por meio de fios soltos.

Para soluções compatíveis com SMT, consulte:
Juntas SMT | Proteção EMI compacta e poderosa para dispositivos eletrônicos

Etapa 3: Simulação + Verificação de Medição

• Simulação de campo próximo usando HFSS ou CST para prever caminhos de impedância.

• Testes de pré-conformidade em laboratórios do cliente para identificar riscos precocemente.

• Todas as otimizações foram validadas por dados medidos , não por suposições.

Etapa 4: Colaboração em Circuito Fechado

• Crie um ciclo rastreável: problema → solução → validação → padronização

• Converter correções bem-sucedidas em regras de projeto internas da EMC

• Aplique soluções comprovadas logo no início de novos projetos para alcançar o sucesso na primeira tentativa.

Nosso papel: Parceiro colaborativo em design de EMC

Não substituímos os arquitetos de sistemas. Em vez disso, definimos os limites viáveis ​​do desempenho dos materiais e da base dentro das restrições reais de fabricação.

Nossa contribuição inclui:

• Definição de material: TDS, modelos de simulação, parâmetros de processo

• Alertas precoces de risco de EMC durante o projeto estrutural

• Recomendações de retrabalho baseadas em dados

• Suporte para montagem SMT e consistência na produção em massa

Para compreender os riscos de confiabilidade de materiais a longo prazo, consulte:
Corrosão oculta da borracha de silicone condutora: como a eletroquímica em microescala compromete a confiabilidade EMI.

Da reformulação do pensamento ao pensamento de design.

Problemas de EMC em sistemas MCU e OBC nunca devem ser "encontrados e corrigidos" após os testes — eles devem ser eliminados desde o início do projeto .

Retrabalho tem um custo.
Design é um investimento.
A colaboração é o caminho.
O resultado é a conformidade na primeira tentativa.

A Konlida não oferece soluções universais fáceis. Fornecemos soluções de EMC verificáveis, repetíveis e prontas para produção , fundamentadas na ciência dos materiais, na lógica de sistemas e na realidade da fabricação automotiva.

Se o seu projeto de MCU ou OBC estiver enfrentando desafios persistentes de EMC, estamos prontos para colaborar até que o problema seja resolvido na sua origem.