Detail předmětu
Elektromagnetická kompatibilita polovodičových součástek
FEKT-BPC-EMKAk. rok: 2025/2026
Předmět se věnuje problematice elektromagnetické kompatibility (EMC) polovodičových součástek a obvodů elektroniky. Tato oblast je v současné době výrobci polovodičových součástek rozvíjena, a tedy přednášená problematika je perspektivní pro další elektrotechnickou praxi studentů oboru Mikroelektronika. Cílem tohoto předmětu je seznámit studenty se základními pojmy v oblasti elektromagnetické kompatibility, uvést možné vazby šíření rušení a způsoby zvyšování elektromagnetické odolnosti polovodičových komponent a obvodů. Dále se studenti seznámí s měřícími procesy EMC v relaci s normativními odkazy, především na normy IEC 61967 a IEC 62132.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Jsou požadovány základní znalosti fyziky, matematiky a elektrických obvodů. Povinnou prerekvizitou je absolvování předmětu BPC-ESO a BPC-EL1.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Podmínky zápočtu: absolvování měřených úloh a odevzdat vypracované protokoly v požadované kvalitě.
Podmínky zkoušky: prokázání znalostí z předmětu v písemné a ústní části zkoušky.
Bodové hodnocení (max. 100 bodů): max. 30 bodů za práci během semestru; max. 70 bodů za zkoušku. Závěrečná zkouška se skládá ze dvou částí (písemné a ústní) a je celkově hodnocena 70 body.
Učební cíle
Cílem tohoto předmětu je vysvětlit základní pojmy v oblasti elektromagnetické kompatibility (EMC) a uvést možné příčiny elektromagnetického rušení v elektrotechnické praxi, zejména v oblasti polovodičů. Předmět se věnuje vazebním mechanismům přenosu rušení a také elektromagnetické odolnosti. Dílčím cílem předmětu je získání základních znalostí obsahu norem: CISPR; FCC Part XX; DO-160; EN 550XX; EN 61000-3-X; IEC 61000-4-X; IEC 61967 a IEC 62132. V průběhu praktických cvičení je předmět orientován na praktické dovednosti v oblasti měření polovodičových součástek a spínaných obvodů s prky SiC a GaN.
Studijní opory
Základní literatura
ČSN EN IEC 61967; Integrované obvody - Měření elektromagnetických emisí (CS)
ČSN EN 61000-4-1; Elektromagnetická kompatibilita (EMC). Část 4: Zkušební a měřicí technika. Oddíl 1: Přehled zkoušek odolnosti. Základní norma EMC (CS)
ČSN EN 61000-4-2; Elektromagnetická kompatibilita (EMC) - Část 4-2: Zkušební a měřicí technika - Elektrostatický výboj - zkouška odolnosti (CS)
ČSN EN 62132; Integrované obvody - Měření elektromagnetické odolnosti (CS)
MONTROSE, Mark I. EMC and the Printed Circuit Board: design, theory, and layout made simple. New York: IEEE Press, 1999. ISBN 978-0-7803-4703-8. (EN)
Svačina, J.: Úvod do elektromagnetické kompatibility, VUTIUM, FEKT VUT v Brně (CS)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program BPC-NCP bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
- Elektromagnetická kompatibilita (EMC) – základní pojmy.
- Příčiny elektromagnetického rušení a zdroje rušení.
- EMC v obvodech výkonové elektroniky. Vazební mechanizmy přenosu rušivých signálů. Způsoby omezení rušení.
- Legislativa a normy. Mezinárodní požadavky na shodu s EMC.
- Základní normy – (CISPR; FCC Part XX; DO-160; EN 550XX; EN 61000-3-X; IEC 61000-4-X; IEC 61967 a IEC 62132); Legislativní limity harmonických proudů.
- Měření emisí. Měření elektromagnetické odolnosti.
- Vedené a vyzařované emise ve spínaných zdrojích elektrické energie.
- EMC návrh pro elektromagnetickou odolnost. Působení elektrostatického výboje (ESD) na součástky a obvody. Odolnost vůči elektrostatickému výboji. Měření dle IEC 61000-4-2.
- EMC integrovaných obvodů (IC EMC).
- Měření vedených a vyzařovaných elektromagnetických emisí integrovaných obvodů. Standart – IEC 61967.
- Měření elektromagnetické odolnosti integrovaných obvodů. Standart – IEC 62132.
- EMC testování a limity pro automobilovou a leteckou elektroniku. EMC legislativní analýza stejnosměrného spínaného zdroje a jeho komponent určeného pro zástavbu do automobilu a letadla.
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Osnova
- Úvod, poučení
- Simulace vlivu typu zátěže během rychlého sepnutí a vypnutí Si MOSFET
- Měření vlivu typu zátěže během rychlého sepnutí a vypnutí Si MOSFET a SiC MOSFET
- Použití a návrh ochrany elektronických obvodů proti přepětí (MOV, TVS) v obvodech výkonové elektroniky
- Ověření opatření vedoucích ke snížení vlivu zátěže u spínaného obvodu z pohledu EMI
- Modelování vazebních mechanismů přenosu rušivých signálů
- Měření přenosu rušivých signálů – induktivní vazba, kapacitní vazba
- Výpočty požadavků na stínící účinnosti stínících materiálů a měření koaxiálního kabelu (kvality stínění)
- Práce s normami
- Sestavení měřícího pracoviště dle norem pro měření EMI, EMS
- Analýzy a simulace EMC polovodičových součástek I
- Analýzy a testy EMC polovodičových součástek II
- Testy EMC polovodičových součástek III (ON-SEMI)
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
- Úvod, poučení
- Simulace vlivu typu zátěže během rychlého sepnutí a vypnutí Si MOSFET
- Měření vlivu typu zátěže během rychlého sepnutí a vypnutí Si MOSFET a SiC MOSFET
- Použití a návrh ochrany elektronických obvodů proti přepětí (MOV, TVS) v obvodech výkonové elektroniky
- Ověření opatření vedoucích ke snížení vlivu zátěže u spínaného obvodu z pohledu EMI
- Modelování vazebních mechanismů přenosu rušivých signálů
- Měření přenosu rušivých signálů – induktivní vazba, kapacitní vazba
- Výpočty požadavků na stínící účinnosti stínících materiálů a měření koaxiálního kabelu (kvality stínění)
- Práce s normami
- Sestavení měřícího pracoviště dle norem pro měření EMI, EMS
- Analýzy a simulace EMC polovodičových součástek I
- Analýzy a testy EMC polovodičových součástek II
- Testy EMC polovodičových součástek III (ON-SEMI)