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

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Jan Leuchter, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

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

1. https://hal.science/hal-02321017/file/EMCCompo2019-Sicard-v5-HAL.pdf  

Základní literatura

Costa, F., Laboure, E., Revol, B.: Electromagnetic compatibility in power electronics. London, England: ISTE, 2014. ISBN 978-1848215047. (EN)
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

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jan Leuchter, Ph.D.

Osnova

    1. Elektromagnetická kompatibilita (EMC) – základní pojmy.
    2. Příčiny elektromagnetického rušení a zdroje rušení.
    3. EMC v obvodech výkonové elektroniky. Vazební mechanizmy přenosu rušivých signálů. Způsoby omezení rušení.
    4. Legislativa a normy. Mezinárodní požadavky na shodu s EMC.
    5. 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. 
    6. Měření emisí. Měření elektromagnetické odolnosti.
    7. Vedené a vyzařované emise ve spínaných zdrojích elektrické energie.
    8. EMC návrh pro elektromagnetickou odolnost. Působení elektrostatického výboje (ESD) na součástky a obvody. Odolnost vůči elektrostatickému výboji. Měření dle IEC 61000-4-2.
    9. EMC integrovaných obvodů (IC EMC).
    10. Měření vedených a vyzařovaných elektromagnetických emisí integrovaných obvodů. Standart – IEC 61967.
    11. Měření elektromagnetické odolnosti integrovaných obvodů. Standart – IEC 62132.
    12. 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

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jan Leuchter, Ph.D.

Osnova

      1. Úvod, poučení
      2. Simulace vlivu typu zátěže během rychlého sepnutí a vypnutí  Si MOSFET 
      3. Měření vlivu typu zátěže během rychlého sepnutí a vypnutí Si MOSFET a  SiC MOSFET
      4. Použití a návrh ochrany elektronických obvodů proti přepětí (MOV, TVS) v obvodech výkonové elektroniky
      5. Ověření opatření vedoucích ke snížení vlivu zátěže u spínaného obvodu z pohledu EMI
      6. Modelování vazebních mechanismů přenosu rušivých signálů
      7. Měření přenosu rušivých signálů – induktivní vazba, kapacitní vazba
      8. Výpočty požadavků na stínící účinnosti stínících materiálů a měření koaxiálního kabelu (kvality stínění)
      9. Práce s normami 
      10. Sestavení měřícího pracoviště dle norem pro měření EMI, EMS
      11. Analýzy a simulace EMC polovodičových součástek I
      12. Analýzy a testy EMC polovodičových součástek II
      13. Testy EMC polovodičových součástek III (ON-SEMI)

     

    Laboratorní cvičení

    13 hod., povinná

    Vyučující / Lektor

    prof. Ing. Jan Leuchter, Ph.D.

    Osnova

      1. Úvod, poučení
      2. Simulace vlivu typu zátěže během rychlého sepnutí a vypnutí  Si MOSFET 
      3. Měření vlivu typu zátěže během rychlého sepnutí a vypnutí Si MOSFET a  SiC MOSFET
      4. Použití a návrh ochrany elektronických obvodů proti přepětí (MOV, TVS) v obvodech výkonové elektroniky
      5. Ověření opatření vedoucích ke snížení vlivu zátěže u spínaného obvodu z pohledu EMI
      6. Modelování vazebních mechanismů přenosu rušivých signálů
      7. Měření přenosu rušivých signálů – induktivní vazba, kapacitní vazba
      8. Výpočty požadavků na stínící účinnosti stínících materiálů a měření koaxiálního kabelu (kvality stínění)
      9. Práce s normami 
      10. Sestavení měřícího pracoviště dle norem pro měření EMI, EMS
      11. Analýzy a simulace EMC polovodičových součástek I
      12. Analýzy a testy EMC polovodičových součástek II
      13. Testy EMC polovodičových součástek III (ON-SEMI)