Zodra elektronica buiten de prototypefase komt, verschuift de focus van functionaliteit naar voorspelbaarheid en robuustheid. Elektromagnetische compatibiliteit (EMC) is dan niet langer een bijzaak. Dat was reden voor Dylan Gybels van Magics Technologies om in dit onderwerp te duiken met een training van High Tech Institute.
‘Elektromagnetische compatibiliteit (EMC) is in een prototypefase van minder belang’, zegt Dylan Gybels, Elektronisch engineer bij Magics Technologies. ‘Problemen hiermee kunnen later vaak nog worden opgelost. Maar bij serieproductie of klanttoepassingen voorkomt het vroegtijdig rekening houden met EMC kostbare correcties later in het proces.’
Een goed EMC-ontwerp voorkomt immers dat stoorsignalen via voeding, kabels of printlayout andere systemen beïnvloeden. ‘De werking kan tijdelijk wat minder worden, maar er hoeven geen stoppen te springen.’
Magics, een groeiend bedrijf in chipontwerp in Geel, België, zit in zo’n omschakeling naar productontwikkeling. Van daaruit kwam de behoefte aan meer kennis rondom EMC in het designproces, zodat de chips waar ze aan werken uiteindelijk verenigbaar zijn met de apparatuur waar ze op worden aangesloten. Daarvoor moet uiteindelijk de apparatuur worden gevalideerd. ‘Voor deze projecten moeten we weten hoeveel stroom we uitsturen en binnenkrijgen in verband met de koppeling met andere apparatuur. Dus we moeten hierop gaan testen.’
Magics heeft personeel uit verschillende richtingen in dienst. Ondanks dat was er maar weinig kennis over EMC. ‘Op reguliere technische opleidingen blijkt het onderwerp amper aan bod te komen’, vertelt Gybels. ‘Dus moest iemand erin duiken. Gezien ik een aanspreekpunt ben voor verschillende projecten, was het logisch dat ik dit mocht doen.’
Theorie en praktijk
Na een snelle zoektocht op internet kreeg Gybels door dat slechts de basiskennis niet voldoende zou zijn voor Magics. Hij was verrast dat net over de grens, in Eindhoven, een vierdaagse training EMC Design Techniques werd aangeboden door High Tech Institute. De training begint met basiskennis en gaat vervolgens de diepte in, bijvoorbeeld rond het ontwerpen en testen van bedraad sturen, filters en elektrostatische ontlading (ESD). Die combinatie trok hem aan.
Vier dagen lang werd Gybels samen met andere cursisten ondergedompeld in de verschillende aspecten van het EMC-ontwerpen. ‘De theorie werd met praktijkvoorbeelden onderbouwd’, vertelt Gybels. ‘De docenten brachten veel ervaring uit de industrie mee. Ze wisten precies waar engineers op de vloer behoefte aan hebben. Ze hadden voorbeeldopstellingen waarmee we zelf konden experimenteren waardoor de stof goed bleef hangen.’
Gybels haalt een casus rondom elektromagnetische veldkoppelingen (EVK) op printplaten (PCB) aan. Hun chip moet via een kabel kunnen communiceren met andere apparaten, en hij zocht naar de filters die nodig waren om de invloed van EMC op deze communicatie te beperken. Met de informatie uit de training kon Gybels bepaalde berekeningen voor deze EVK’s uitvoeren waarna zijn team de PCB opnieuw kon ontwerpen, met de juiste componenten.
Een ding wat Gybels specifiek is bijgebleven: de uitleg over ontkoppeling op een PCB. ‘Ik had geleerd dat je verschillende ontkoppelcondensatoren als filters op een PCB moest plaatsen om de verschillende piekspanningen te kunnen opvangen. Door de sterk verlaagde interne serieweerstand (ESR) en parasitaire inductie (ESL) van moderne condensatoren is het effectieve frequentiebereik breder geworden, waardoor één condensator met hoge waarde in veel gevallen effectiever is dan een hoop kleine waarden achter elkaar.’
Ook het filterontwerp op de in- en uitgangen, het inzicht in elektromagnetische veldkoppelingen en hoe ESD in de praktijk werkt, herinnerde Gybels zich. Dat laatste vond hij interessant omdat ESD vaak een wat onderbelicht onderdeel is. ‘We dragen wel beschermende kleding in het lab, maar er wordt nooit echt ingegaan op wat je kan doen om de risico’s op ongewenste ESD te minimaliseren. Tijdens de training werd besproken hoe ladingsdragers werken, evenals wat je ertegen kan doen.’
Simpele regels
Nu Magics meer richting productontwikkeling gaat, moet rekening worden gehouden met validatietesten rondom stroomverbruik en -afgifte verderop in het maakproces. Met de opgedane kennis verschuift EMC van een onbekende risicofactor naar een beheersbaar ontwerpaspect. Dat verkleint de kans op fouten in latere testfases en maakt het ontwikkelproces voorspelbaarder.
‘Door een paar simpele regels toe te passen, worden al veel EMC-testen haalbaar, waardoor de communicatie tussen de apparaten die onze PCB’s gebruiken en andere apparaten soepeler verloopt en er minder storing optreedt’, legt Gybels uit. Het toepassen van deze regels op Magics’ circuit en chipverpakkingen maakt het ontwerpproces bij productontwikkeling efficiënter.
Het cursusmateriaal is een goede leidraad voor Gybels zelf, maar ook om collega’s uit te leggen hoe EMC daadwerkelijk werkt en waarom bepaalde keuzes beter uitpakken dan andere. Bovendien heeft hij nu een goed idee waar hij naar moet zoeken als hij tegen een EMC-probleem aanloopt waar hij nog geen antwoord op heeft.
Gybels zou de training aanraden voor bedrijven waar nog geen expertise is in het EMC-ontwerp. ‘Het legt een goede basis en gaat vervolgens op een nuttige manier de diepte in. De leercurve is niet heel steil. Iemand die de basis al heeft, is wellicht meer gebaat bij een vervolgcursus.’
Voor Gybels gaf deze training precies genoeg informatie om er op zijn werk mee vooruit te kunnen. Bovendien heeft hij nu voldoende inzicht in waar hij eventueel aanvullende informatie kan vinden. Hij was erg tevreden over de training en de aanbieder. ‘We worden geacht elk jaar een cursus of training te volgen, dus ik ga zeker kijken of High Tech Institute nog meer interessante onderwerpen heeft voor mijn vakgebied.’
Dit artikel werd geschreven in nauwe samenwerking met High Tech Institute.
