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Permeabilidad vs. permitividad. Qué implica en el mundo real.
Los dispositivos electrónicos son cada vez más pequeños y potentes, lo que da lugar a entornos EMI más complejos. El apantallamiento, la conexión a tierra y la absorción de EMI son técnicas populares de gestión de EMI. Pero los ingenieros deben seleccionar las técnicas y los conjuntos de materiales adecuados para alcanzar objetivos específicos de reducción del ruido EMI. Existen dos grandes conjuntos de materiales utilizados para controlar la EMI: los materiales conductores (láminas, juntas, blindajes…) y los materiales absorbentes (láminas magnéticas, espumas dieléctricas…). Los materiales conductores ofrecen una baja resistividad, lo que permite que las corrientes de radiofrecuencia se alejen de los componentes protegidos. Los materiales absorbentes tienen propiedades magnéticas o dieléctricas especialmente formuladas para suprimir el ruido EMI.
Propiedades clave del absorbente para la supresión del ruido EMI
Para controlar el ruido EMI en aplicaciones de campo cercano, es frecuente seleccionar materiales con alta permeabilidad magnética. A medida que avanzamos hacia frecuencias más altas con mayor complejidad, el control eficaz de EMI también requiere conocer y comprender tanto la permeabilidad como la permitividad.
La permeabilidad es la respuesta de un material a un campo magnético externo. Se cuantifica mediante la permeabilidad relativa (mr). La permeabilidad relativa consta de partes reales e imaginarias. La parte real define el campo magnético total en el material. La parte imaginaria define la pérdida de energía, o energía que se desvía de su trayectoria prevista.
- Los materiales con alta permeabilidad real son eficaces para redirigir la energía magnética. Por lo tanto, protegen los componentes del ruido inducido por los campos magnéticos.
- Los materiales con alta permeabilidad imaginaria son buenos absorbedores de energía magnética.
Permeabilidad: un campo magnético externo (H) crea un momento dipolar magnético (M) para las partículas de un material. La permeabilidad (campo total B = M + H = mH) es la capacidad del material para soportar la formación de los campos magnéticos resultantes, y para absorber o conducir el flujo magnético a varias frecuencias.
La permitividad es la respuesta de un material a un campo eléctrico externo. Se cuantifica mediante la permitividad relativa (er). La permitividad relativa consta de partes reales e imaginarias. La parte real define el campo eléctrico total en el material. La parte imaginaria define la pérdida de energía, o la energía que se convierte en calor en lugar de procesar la señal o la potencia.
- Los materiales con alta permitividad real son eficaces para redirigir los campos dieléctricos. Por lo tanto, protegen los componentes del ruido inducido por los campos eléctricos.
- Los materiales con alta permitividad imaginaria son buenos absorbedores de energía eléctrica.
Permitividad: un campo eléctrico externo (E) induce un momento dipolar temporal (P) para las partículas de un material. La permitividad (campo total D = P + E = eE) es la capacidad del material para permitir la formación de los campos eléctricos resultantes, y para almacenar o disipar energía eléctrica a distintas frecuencias.
El impacto de la permeabilidad y la permitividad en una aplicación
En algunos casos, el diseño del sistema (como los materiales utilizados, la geometría y la colocación) determina los modos electromagnéticos de propagación, reflexión y pérdida y, por tanto, la eficacia global del absorbedor. En estos sistemas, la permeabilidad y la permitividad del material desempeñan un papel importante en la supresión de EMI, especialmente en las frecuencias altas, donde las longitudes de onda más cortas pueden provocar variaciones con mayor facilidad. Las aplicaciones del mundo real con entornos magnéticos complejos pueden requerir materiales que afecten tanto a la permeabilidad como a la permitividad.
Un ejemplo es una línea de trazado que transporta ruido conductivo de un componente a otro. En este caso, el rendimiento del absorbente EMI puede beneficiarse de una alta permeabilidad y una alta permitividad. Otro ejemplo es un circuito integrado en el que dos pequeñas fuentes de ruido conductor deben desacoplarse para conservar una señal fiable. En este caso, es preferible un material con altas pérdidas magnéticas y baja permeabilidad. Para la reducción del ruido en cavidades o recintos, la permeabilidad y la permitividad deben elegirse para una adaptación adecuada de la impedancia y la longitud de onda. Para blindar fuentes magnéticas muy pequeñas (en comparación con la longitud de onda), como inductores de alta frecuencia o bucles en un circuito, se requiere un material con alta permeabilidad (la permitividad no desempeña aquí ningún papel significativo).
Ayuda para orientarse en el cambiante mundo del control de EMI
3M ofrece una amplia gama de absorbentes EMI y materiales de apantallamiento magnético, con características y opciones que responden a los retos actuales y permiten nuevas aplicaciones. Entre estos se incluyen materiales con alta permeabilidad y alta permitividad para una excelente supresión del ruido EMI.
Los absorbentes EMI 3M™ pueden utilizarse eficazmente para controlar el ruido EMI de campo cercano de 200 MHz a 10 GHz. Los absorbedores EMI 3M™ en combinación con los materiales de apantallamiento magnético 3M™ y las cintas conductoras de electricidad 3M™ proporcionan una solución completa para el control del ruido EMI en entornos electromagnéticos (EM) complejos.
3M lleva a cabo pruebas exhaustivas de materiales para ayudar a proporcionar materiales con un rendimiento repetible y fiable en el laboratorio y sobre el terreno. Póngase en contacto con su representante de 3M o con uno de nuestros expertos para obtener más información. Le ayudaremos a elegir las soluciones de control de EMI adecuadas para sus especificaciones exactas.
