A interferência eletromagnética (EMI) tem sido, por muito tempo, um desafio persistente na operação de dispositivos eletrônicos, afetando tanto a estabilidade do dispositivo emissor quanto o equipamento circundante. A tecnologia de filtragem EMI ativa surgiu como uma solução inovadora, reduzindo ou eliminando ativamente distúrbios eletromagnéticos para melhorar o desempenho da compatibilidade eletromagnética (EMC).

A filtragem EMI tradicional depende de componentes passivos como resistores (R), capacitores (C) e indutores (L) dispostos em configurações RC, LC ou RLC. Embora esses filtros passivos ofereçam simplicidade e custo-benefício, eles apresentam limitações em certas aplicações — particularmente em relação ao tamanho físico e ao desempenho específico da frequência. A filtragem EMI ativa emprega componentes eletrônicos ativos, como amplificadores operacionais e transistores, combinados com estratégias de controle, para fornecer uma supressão EMI mais flexível e eficiente. Soluções híbridas que integram elementos ativos e passivos também estão ganhando força para um equilíbrio ideal entre desempenho e custo.

Órgãos reguladores internacionais, incluindo a Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) e a Comissão Federal de Comunicações (FCC), impõem padrões EMC rigorosos que definem os níveis permissíveis de radiação eletromagnética e interferência conduzida. Esses regulamentos protegem serviços essenciais, como comunicações sem fio e radiodifusão, contra interferências eletrônicas cruzadas. A conformidade com esses padrões torna os filtros EMI componentes indispensáveis para garantir uma operação confiável em ambientes eletromagnéticos complexos.

Equipamentos de conversão de energia — incluindo conversores CC/CC, inversores e retificadores — constituem uma importante fonte de EMI devido às operações de comutação que geram transientes de corrente/tensão de alta frequência. À medida que a eletrônica de potência prolifera nos setores industrial e automotivo, a demanda por filtragem EMI ativa continua a crescer. As aplicações de telecomunicações também impulsionam a inovação na supressão de EMI irradiada, com técnicas como clock de espectro espalhado e blindagem eletromagnética sendo amplamente adotadas.

Inspirando-se na cancelamento de ruído ativo acústico, a filtragem EMI ativa opera gerando sinais invertidos em fase para neutralizar a interferência. Um filtro EMI ativo padrão compreende três estágios essenciais:

• Estágio de Detecção: Detecta ruído EMI em circuitos usando transformadores de corrente para corrente de alta frequência ou divisores capacitivos para tensão, replicando com precisão as características do sinal de ruído.
• Estágio Eletrônico: Processa os sinais detectados por meio de amplificação e inversão de fase usando amplificadores operacionais, amplificadores de instrumentação ou transistores.
• Estágio de Injeção: Introduz os sinais processados de volta no circuito com fase oposta para cancelamento, normalmente por meio de caminhos capacitivos para corrente ou transformadores em série para tensão.

Um princípio crítico de projeto garante que os filtros ativos afetem apenas o ruído de alta frequência sem alterar a operação CC ou de frequência de linha.

O ruído EMI se manifesta em duas formas principais:

• Modo Comum (CM): Ruído que aparece simultaneamente com fase idêntica em vários condutores em relação ao terra.
• Modo Diferencial (DM): Ruído exibindo fases opostas entre os condutores.

Cada tipo requer topologias e configurações de filtro ativas distintas para uma supressão eficaz.

Os filtros EMI ativos implementam duas abordagens de controle fundamentais:

• Controle de Feedback: Detecta o ruído no receptor e gera sinais de compensação.
• Controle Feedforward: Detecta o ruído na fonte e produz sinais de contra-ataque.

Cada estratégia apresenta vantagens exclusivas adequadas a diferentes contextos operacionais.

A perda de inserção (IL) serve como a principal métrica para a eficácia do filtro, calculada em decibéis (dB) como:

IL = 20log ₁₀ (|V _sem | / |V _com |)

Onde V _sem e V _com representam as tensões de carga sem e com o filtro, respectivamente. Valores de IL mais altos indicam maior atenuação, enquanto valores abaixo de 1 significam amplificação de ruído indesejada.

Em comparação com as alternativas passivas, os filtros EMI ativos oferecem:

• Redução da dependência das características de impedância do sistema
• Desempenho superior em alta frequência sem grandes componentes passivos

No entanto, eles introduzem considerações de projeto, incluindo:

• Requisito de fontes de alimentação externas
• Gerenciamento de estabilidade eletrônica
• Requisitos de precisão para cancelamento de ruído

Por meio da otimização cuidadosa do projeto, a filtragem EMI ativa fornece um caminho eficaz para a compatibilidade eletromagnética aprimorada, melhorando o desempenho do dispositivo e a confiabilidade do sistema em ambientes eletrônicos cada vez mais complexos.