EMI và EMC là gì? ‍

Trước tiên, ta cần hiểu rõ hai khái niệm khác nhau giữa nhiễu điện từ (EMI) và khả năng tương thích điện từ (EMC). Nhiễu điện từ (EMI) là sự gây nhiễu của sóng điện từ đến từ các nguồn bên ngoài tác động đến năng suất vận hành của thiết bị điện tử và các linh kiện bên trong, điều này ảnh hưởng đến chất lượng hoạt động và giảm độ chính xác của kết quả ở đầu ra. Trong khi đó, sự tương thích điện từ (EMC) thường là một phép đo dùng để đánh giá mức độ hoạt động của một hệ thống trong môi trường chung mà không ảnh hưởng lên mọi thứ xung quanh, nói cách khác, nó là khả năng có thể kết hợp hoặc cùng xử lý các tác vụ trong một không gian chung. Tóm lại, nếu mức độ nhiễu điện từ (EMI) giảm thì độ tương thích (EMC) tăng và ngược lại, vì thế ta chỉ cần tập trung vào một trong hai lĩnh vực là được.  

Những loại linh kiện phổ biến sử dụng để giảm nhiễu điện từ (EMI)

• Hạt Feris (Ferrite Bead)
  Là một loại linh kiện được làm bằng vật liệu sắt từ, sử dụng rộng rãi trong các thiết bị có sóng điện từ mạnh, vì chúng có khả năng hấp thụ và lưu trữ loại năng lượng đó vào bên trong, đóng vai trò như một trở kháng, giúp cho tần số phát ra bên ngoài luôn được giữ ở mức ổn định mà không vượt quá ngưỡng an toàn cho phép, tránh tác động lên các máy móc xung quanh. Thường các loại hạt này sẽ được đặt trên dây dẫn tín hiệu hoặc ở gần nguồn cấp điện.
  
• Tụ điện (Capacitor)
  Cấu trúc của tụ điện bao gồm 2 lớp kim loại dẫn điện nằm trên và dưới, ở giữa sẽ là một lớp vật liệu điện môi, lớp điện môi này có thể làm từ các nguyên liệu như giấy, nhựa, thủy tinh, các loại oxit kim loại, không khí, etc… Hai kỹ thuật dùng cho tụ điện đó là “Bypass capacitor” và “Decoupling capacitor”. Bypass capacitor là phương pháp tạo ra một đường dẫn tắt, nối xuống đất nhằm đưa các tín hiệu nhiễu đi vào đường này, tránh trường hợp chúng trực tiếp truyền đến các linh kiện lân cận. Decoupling capacitor là cách tạo ra một đường dẫn để cung cấp nguồn điện một chiều cho các thiết bị kỹ thuật số. Tuy nhiên, mỗi loại tụ điện đều có ưu và nhược điểm riêng, vì thế ta nên tìm hiểu kỹ hơn, tính toán sâu hơn về các thông số của chúng trước khi đưa vào vị trí lắp đặt.
  
• Cuộn cảm
  Ngoài tụ điện ra thì linh kiện còn lại đóng vai trò quan trọng nhất trong bất cứ lĩnh vực điện tử nào là cuộn cảm. Trong vấn đề chống nhiễu điện từ (EMI) thì nó có khả năng chặn nhiễu bằng cách tăng trở kháng tại các điểm có tần số cao, thường được sử dụng phổ biến trong các bộ lọc hoặc kết hợp với tụ điện để làm ra một bộ lọc cơ bản. Bên cạnh đó, nó còn có một loại khác, gọi là cuộn cảm “common mode”, là một dạng đặc biệt của cuộn cảm, chuyên dùng cho các thiết bị đầu cuối của nguồn cấp, tùy vào mức độ phát sinh nhiễu mà sẽ có cách lựa chọn các dạng khác nhau khi dùng.
  
• Điện trở
  Chức năng của điện trở hay được dùng cho kỹ thuật Z-matching trong các ứng dụng về việc bảo toàn tín hiệu truyền đi, giới hạn cường độ dòng điện và kể cả kết hợp với tụ điện để tạo ra một bộ lọc RC low-pass. Ngoài ra, điện trở cũng có khả năng hấp thu một số loại năng lượng điện từ mạnh, vì chúng được làm từ các vật liệu liên quan đến carbon và oxit kim loại.
  
• Diode
  Trong các ứng dụng chuyển mạch có sự truyền tải lớn, công suất cao thì diode được đặt ở gần các điểm đầu cuối, gần với các nguồn nhiễu để chúng hoạt động như một thiết bị triệt điện áp phát sinh khi cần thiết. Trên thị trường hiện nay, cũng có nhiều loại diode khác nhau phù hợp cho việc sử dụng trong các trường hợp riêng biệt, do đó ta có thể tìm hiểu sơ bộ qua về từng loại và vai trò của chúng để đưa ra quyết định lựa chọn đúng đắn.
  
• Các giải pháp khác
  Một vài kỹ thuật có thể giúp khắc chế sóng điện từ (EMI) khác như lắp một lớp bảo vệ xung quanh mạch điện, thường là trong một hộp kim loại cụ thể (như đồng, thép, nhôm) mục đích là để phản lại bất kỳ sóng điện từ nào ở bên ngoài chiếu tới và hấp thu năng lượng nhiễu phát ra từ bên trong mạch, nhằm ngăn cản việc truyền sóng tới các khu vực xung quanh. Bên cạnh đó, một số giải pháp khác như áp dụng kỹ thuật nối đất hay sử dụng các bộ lọc cao cấp được làm ra bằng cách kết hợp giữa nhiều loại linh kiện khác nhau theo một cấu trúc nhất định, để chúng có thể đáp ứng được những yêu cầu đặc thù trong các hệ thống phức tạp mà có sự đòi hỏi mức chính xác và độ tinh vi cao trong quá trình chạy. 

Kết luận

Thông qua 6 mục trên, ta đã nắm được cái nhìn tổng quát về khái niệm, những vấn đề và trở ngại lẫn một số cách thức giải quyết được đề ra cho 2 khía cạnh riêng biệt là nhiễu điện từ (EMI) và sự tương thích điện từ (EMC) trong các mạch điện kỹ thuật số hiện nay. Cho đến bây giờ, lĩnh vực này vẫn đang đóng một vai trò trọng tâm trong sự phát triển của khoa học hiện đại và đòi hỏi nhiều sự cải tiến vượt bậc hơn để nâng cao chất lượng sản xuất ra một sản phẩm lý tưởng, phục vụ cho những nhu cầu của con người, đáp ứng được những mục tiêu to lớn trên toàn thế giới và mở ra nhiều cơ hội khám phá, cải tiến nhảy vọt về sau.