Elektromanyetik uyumluluk yönünden temel devre yapılarının incelenmesi

1900'lü yıllarda endüstriyel ve askeri alanlarda birçok teknolojik gelişim yaşanmıştır. 2000'li yıllarda ise bu gelişmenin hızı önemli derecede artmıştır. Örneğin ilk üretilen bilgisayar büyük bir alan kaplarken, günümüzde ise çok daha üstün özelliklere sahip cep bilgisayarları üretilebilmektedir. Yaşanan bu hızlı gelişim ile üretimin bu derecede büyümesi ve ortaya çok çeşitli ürünlerin çıkması sonucu karmaşanın engellenmesi için düzenleme yapılması gerekmektedir. Pek çok açıdan olduğu gibi elektromanyetik olarak da ürünlerin belli ölçülerde üretilmesi gerekmektedir. 1800'lü yılların sonunda ve 1900'lü yılların başlarında kablosuz veri iletimi, elektromanyetik radyasyon yani radyo dalgaları üretimi ve kablosuz haberleşme konularında çalışmalar yapılmıştır. İlk olarak elektromanyetik yayılım kavramları bu dönemlerde kullanılmıştır. Geçmiş dönemde çok önemsenmeyen elektromanyetik uyumluluk konusu, teknolojinin hızla gelişmesi ve bir çok sistemin elektronik kontrollü hale gelmesi ile ön plana çıkmıştır. 1930'lu yıllarda elektrikli motorların kullanımın yaygınlaşması, demiryolu hatlarında elektrikli trenlere geçilmesi ve yüksek güçte elektrikli motorların kullanımı, radyo kanallarının ve vericilerinin artması ve daha güçlü radyo sinyallari elektromanyetik gürültü ve sorunlarını ortaya çıkarmaya başlamıştır. İlerleyen dönemlerde 1950'li yıllarda yarıiletken malzeme kullanımı ile icad edilen transistör vb anahtarlamalı devre elemanları, sonrasında tümleşik devre sistemlerinin oluşturulması ardından mikroişlemcilerin icadi ve yaygın kullanımı ile elektromanyatik girişim konusu çok daha ön plana çıkmıştır. Önceleri askeri sistemlerde daha çok göz önüne alınan elektromanyetik uyumluluk konusu günümüzde ise endüstriyel alanda ve ticari ürünlerde de birer zorunluluk haline gelmiştir. Elektromanyetik uyumluluk konusunun öneminin anlaşılmasıyla hem askeri hem de ticari ürünler için standartlar oluşturulmuştur. Askeri, havacılık ve medikal alanlardaki kriterler her konuda olduğu gibi elektromanyetik uyumluluk konusunda da ticari ve endüstriyel ürünlere oranla daha yukarıdadır. Askeri, havacılık ve medikal alanındaki standartların isterleri daha zorlu şartlara göre belirlenmektedir. Bu nedenle standartlarda yer alan kritler de daha yüksek seviyededir. Bir ürünün elektromanyetik uyumlu olabilmesi için öncelikli olarak kendi içinde uyumlu olarak doğru çalışması gerekmektedir. Uyumluluğun sağlanabilmesi için sadece kendi içinde doğru çalışması da yetmemektedir. Sistem bazında bakıldığında bir ürün başka bir ürüne bağlı çalışırken diğer bağlı bulunduğu ürünü etkilememeli ayrıca bağlı bulunduğu ürünlerden de etkilenmemelidir. Yani kendi içinde uyumlu çalışan bir ürünün çeve birimleri ile de uyumlu çalışması gerekmektedir ve çevre etkilere karşı da bağışık olması gerekmektedir. Bir ürünün elektromanyetik uyumluluğu standartlarda belirtilen kriterler doğrultsunda yapılan testler ile ortaya çıkmaktadır. Bu testlerde hem cihazın ürettiği yayılımlar ölçülmektedir hem de cihaza bozucu etki sinyaller gönderilerek bağışıklık kontrolü yapılmaktadır. Bu testler özel ortamlarda gerçekleştrilmektedir ve maliyetleri yüksektir. Bu nedenle elektromanyetik uyumluluğun sağlanabilmesi için tasarım aşamasında çok dikkatli olunması gerekmektedir. Testlerde alınabilecek olumsuz sonuçlar tasarımın gözden geçirilmesine neden olacaktır. Bu nedenle işin en başında elektromanyetik uyumluluk gerçekleri göz önüne alınarak tasarımların yapılması gerekmektedir. Bir çok sistem elektronik kontrollü hale geldiğinden elektromanyetik uyumluluk konusu temel devre aşamasından başlamaktadır. Genellikle sistemler içinde ana güç bileşeni ve kontrol bileşeni bulunmaktadır. İlk olarak güç sisteminin tasarımı yapılmaktadır. Bahsettiğimiz transistör, mosfet, IGBT vb. anahtarlama elemanları güç sistemlerinin vazgeçilmez bileşenleri arasındadır. Temel yapıya göz attığımızda bu yapı içerisindeki en önemli elektromanyetik gürültü kaynakları bu anahtarlama elemanlarında oluşmaktadır. Bunun dışında devre tasarımı konusunda da dikkat edilmesi gereken yönler bulunmaktadır. Güç sistemi tasarımı ile beraber kontrol sistemi tasarımında da elektromanyetik etkiler göz önüne alınarak tasarım yapmak gerekmektedir. Ayrıca güç ve kontrol sistemleri entegre çalışacağından bu entegrasyonun da elektromanyetik uyumluluk yönünden tasarıma dikkat edilerek gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmamızda temel devre seviyesinde yaşanan problemleri, alınması gereken önlemleri belirtmeye çalışacağız ve bu doğrultuda bazı deneysel çalışmalar yapacağız.