Elektromanyetik uyumluluk yönünden temel devre yapılarının incelenmesi
Basic circuit structure analysis terms of electromagnetic compatibility
Yazar: ENSAR SALİHOĞLU
Danışman: PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
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.

Abstract:
Electromagnetic compatibility (EMC) is the branch of electrical sciences which studies the unintentional generation of electromagnetic energy with reference to the unwanted effects (Electromagnetic interference EMI) that such energy may induce. The goal of EMC is the correct operation, in the same electromagnetic environment, of different equipment which use electromagnetic phenomena, and the avoidance of any interference effects [9].
In order to achieve this, EMC pursues two different kinds of issues. Emission issues are related to the unwanted generation of electromagnetic energy by some source, and to the countermeasures which should be taken in order to reduce such generation and to avoid the escape of any remaining energies into the external environment. Susceptibility or immunity issues, in contrast, refer to the correct operation of electrical equipment, referred to as the victim, in the presence of unplanned electromagnetic disturbances [9].
While electromagnetic interference (EMI) is a phenomenon as the radiation emitted and its effects, electromagnetic compatibility (EMC) is an equipment characteristic or property to not behave unacceptably in the EMI environment [9].
Until approximately 1970, radio frequency (RF) requirements were driven by military usage, and electromagnetic compatibility (EMC) efforts were conducted by the military and a few select industries. This was largely due to the fact that limited applications and high costs had kept the use of consumer electronics to a minimum.
The past three decades, however, have seen a fundamental shift in this status quo. Starting with the emergence of the microprocessor in the mid-70s, commercial applications began to take the lead of technology development and the consumer market has grown exponentially [8].
Widespread use of electronics in both the military and private sectors has impacted the available use of the RF spectrum. As the demands for "connectivity" continue to grow, wireless capabilities are competing for the bandwidth necessary to handle the expanding flow of information society has come to expect. As consumer usage has come to drive electronic development, the military also finds itself in the position of adopting and adapting commercial technology  [8].
Because of many systems that have become electronically controlled, electromagnetic compatibility issue is beginning stage of the basic circuit. Usually there is a main power component and control component in the system. Firstly, it is possible to design the power system. The switching components as transistors, MOSFETs, IGBTs and etc. are indispensable components of the power system. The most important source of electromagnetic noise consists of this switching elements in basic structure. Apart from that, there are important points about circuit design that need to be considered. Designing control system together with the power system is necessary to make design considering the electromagnetic effects. In addition, the power and control system integration must be carried out in terms of electromagnetic compatibility.
In this study, we will try to describe electromagnetic noise problems and to specify precautions to be taken in basic level integrated circuits and we will do some experimental works in this direction.