Proces testovania EMC a požiadavky na súlad s EMC

Ako už bolo spomenuté v minulom článku, kde sme diskutovali o elektromagnetickej interferencii (EMI), takmer všetky elektronické výrobky určené na komerčné použitie a legálny predaj musia mať jednu alebo viac certifikácií na dôkaz toho, že výrobok vyhovuje určitým predpisom / smerniciam a prešiel súvisiace testy. Existuje veľa predpisov a líšia sa od miesta k miestu, niekedy s malými rozdielmi, ale v každom mieste, kde sa má elektronické zariadenie predávať, musí vyhovovať normám stanoveným riadiacim orgánom v danom mieste.

V dnešnom článku sa pozrieme na jeden z najpopulárnejších certifikačných testov, cez ktoré musia elektronické zariadenia prejsť; EMC (Elektromagnetická kompatibilita) Certifikácia. Tento článok bude obsahovať niekoľko vecí o EMC vrátane; Čo je to EMC, prečo je EMC potrebná, druh výrobkov, ktoré ju potrebujú, a rôzne zákony o EMC v jednotlivých krajinách.

Čo je to EMC?

EMC je skratka pre elektromagnetickú zhodu a je to proces, ktorý existuje s cieľom poskytnúť prostriedky, pomocou ktorých možno overiť schopnosť zariadenia pracovať v elektromagnetickom prostredí.

Všetky elektrické a elektronické systémy alebo zariadenia vyžarujú určitú úroveň elektromagnetických vĺn, ktoré by mohli rušiť činnosť iných zariadení, ak sú pripojené alebo umiestnené v tesnej blízkosti jedného od druhého. Toto rušenie by mohlo spôsobiť poruchu zariadení takým spôsobom, ktorý by mohol byť pre používateľov škodlivý alebo by mohol spôsobiť, že produkt bude nepoužiteľný. Predchádzanie a znižovanie možností tohto deja viedlo k vývoju požiadaviek EMC, aby sa poskytol spoločný základ, na ktorom sa z hľadiska kvality a funkčnej bezpečnosti hodnotia elektrické / elektronické výrobky / systémy.

EMC sa často používa zameniteľne s EMI, ale aj keď medzi nimi existuje veľa podobností, je potrebné poznamenať, že EMC sa od EMI značne líši. EMI (elektromagnetické rušenie) je miera žiarenia vychádzajúceho zo zariadenia spolu s jeho možnými následkami, zatiaľ čo EMC je na druhej strane vlastnosťou systému alebo zariadenia, ktoré zaisťuje, že sa budú správať tak, ako boli navrhnuté, keď sú v prostredí s EMI Rušenie.

Dôležitosť EMC

Aj keď sa presné technické parametre v jednotlivých krajinách a regiónoch líšia, certifikáty EMC zostávajú vo väčšine krajín jednou z právnych požiadaviek na schválenie predaja elektronických zariadení. Napríklad na európskych trhoch musí byť značka CE použitá na všetkých výrobkoch elektroniky pred tým, ako môžu byť predané, a môže sa uplatňovať, až keď výrobca splní všetky smernice vzťahujúce sa na výrobok, vrátane certifikácie EMC. Dôkazom toho je Vyhlásenie o zhode (DOC), ktoré sa zvyčajne dodáva s používateľskou príručkou / príručkou k produktu. Pri nových výrobkoch veľkí dodávatelia / distribútori zvyčajne overujú dokument DOC testami, pretože riskujú dodanie neoverených zariadení, čo je čin považovaný za podvod a mohol by viesť k značným pokutám, stiahnutiu produktu a podmienkam väzenia.

Okrem právnych požiadaviek môže mať zlyhanie pri vykonávaní testov EMC na zariadeniach aj značné následky po následnom predaji. EMC certifikácia pomáha zvyšovať spoľahlivosť produktu, pretože testy pomôžu zvýrazniť akékoľvek potenciálne problémy s výrobkom pred výrobou, čo dáva výrobcovi príležitosť problém vyriešiť bez toho, aby mu vznikli náklady a rozpaky spojené s stiahnutím z trhu alebo so zárukami za servis.

Z dlhodobého hľadiska vám absolvovanie procesu certifikácie EMC nielen zabezpečí, že budete schopní predávať svoje výrobky na trhoch, ktoré to vyžadujú, ale tiež vám pomôže vybudovať spoľahlivý produkt, ktorý prinesie dôveru zákazníkov a určite zvýši predaj.

Zákony EMC a požiadavky na certifikáciu

Ako už bolo spomenuté, požiadavky na certifikáciu sa medzi krajinami a regiónmi líšia. Napríklad v USA FCC špecifikuje pravidlá testovania EMC s pravidlami ako sú pravidlá FCC časť 15, ktoré definujú maximálne množstvo nelicencovaného vysokofrekvenčného rušenia, ktoré môžu produkovať rôzne zariadenia. Pri certifikácii v USA sú zariadenia označené značkou FCC.

Mimo USA sa v predpisoch EMC používajú rôzne normy ISO, IEC a CISPR. V EÚ sa na predaj výrobkov vyžaduje značka CE, ktorá sa udeľuje až po certifikácii produktu. V Afrike krajiny ako Južná Afrika požadujú „Osvedčenie o zhode“, ktoré vydáva Juhoafrický úrad pre štandardy (SABS), a krajiny ako Nigéria využívajú štandardy IEC / CISPR.

Prísnosť trestu za nedodržiavanie sa líši od krajiny ku krajine, pretože dodržiavanie je v niektorých rozvojových krajinách stále dobrovoľné, ale s pribúdajúcimi krajinami a s čoraz výraznejším vplyvom EMI nie je pochýb o tom, že sa začnú uplatňovať prísnejšie právne predpisy. vznikajú okolo toho.

Proces testovania EMC

Existujú 3 hlavné kategórie problémov v elektronických zariadeniach, ktoré sú monitorované EMC. Kategórie zahŕňajú;

1. Emisie
2. Náchylnosť
3. Imunita

1. Testovanie emisií:

Emisie označujú zámernú alebo náhodnú výrobu elektromagnetickej energie akýmkoľvek zdrojom. Pre elektronické zariadenia sú určené skúšky EMC na kontrolu nežiaducich emisií zo zariadenia a protiopatrení, ktoré môžu byť prijaté s cieľom znížiť a zabrániť ich negatívnemu vplyvu na ďalšie zariadenia v ich okolí.

Testovanie emisií zahŕňa meranie intenzity emisií prenášaných a vyžarovaných polí v zariadení, pričom emisie sa vedú spolu s káblami a káblami, zatiaľ čo vyžarované (indukčné a kapacitné) sa merajú vo všetkých smeroch okolo zariadenia.

Monitorovanie vyžarovaných emisií je veľmi dôležité pre zariadenia, ktoré sa budú používať v tesnej blízkosti iných elektronických zariadení. Vykonáva sa pomocou antén ako meničov, zatiaľ čo nástroje ako RF prúdové svorky alebo sieťové stabilizačné siete (LISN) sa používajú ako meniče pre vysielané emisie. Prevodníky sú pripojené k špecializovanému testovaciemu prijímaču alebo analyzátoru EMI, ktorý obsahuje šírku pásma a detektory na základe požiadaviek rôznych medzinárodných noriem EMC.

2. Testovanie citlivosti:

Citlivosťou sa rozumie tendencia jedného elektrického zariadenia (zvyčajne označovaného ako obeť) k poruche alebo poruche, keď sú v blízkosti emisií z iného zariadenia (EMI).

Rovnako ako testovanie emisií sa aj testovanie citlivosti vykonáva na vyžarované a vedené rušenie. Pokiaľ ide o citlivosť na žiarenie, testovanie zvyčajne zahŕňa použitie vysoko výkonného zdroja elektromagnetického žiarenia a vyžarovacej antény na nasmerovanie energie na DUT (testované zariadenie). Na druhej strane pre citlivosť na vedenie sa testovanie zvyčajne vykonáva pomocou výkonných generátorov signálu spolu s prúdovou svorkou alebo nejakým iným typom transformátora, ktorý slúži na vstrekovanie rušenia do kábla.

Rovnako ako všetky skúšky súladu, aj v prípade oboch skúšok sú v štandardných dokumentoch uvedené, aké by malo byť testovacie prostredie, niektoré použité zariadenia a ich kalibrácia. Vo väčšine štandardov sú odporúčanými testovacími miestami testovacie pracoviská na otvorenom priestranstve (OATS), v poslednej dobe sa však testy uskutočňujú v interiéroch pomocou špecializovaných testovacích komôr EMC, ako je anechoická a dozvuková komora. Niektoré rozdiely v popisoch uvedených vyššie môžu byť pozorované z dôvodu rozdielov v zariadeniach.

3. Testovanie imunity:

Imunita elektronického zariadenia sa týka schopnosti elektronických zariadení správne fungovať za prítomnosti elektromagnetického rušenia.

Aj keď sa dá o imunite podľa definície hovoriť ako o opaku citlivosti, často sa používa ako synonymum. A určením ich úrovní je možné overiť schopnosť elektronického zariadenia správne pracovať v rozpore s EM interferenciou.

Príprava na testovanie súladu s EMC

Aj keď sa testy EMC zdajú byť jednoduché, ich absolvovanie vyžaduje veľa práce, peňazí a času. To nesúvisí s nehmotnou povahou EMC, čo výrobcom znemožňuje určiť, či výrobky zodpovedajú normám, pokiaľ sa nevykoná skúška, a vysoké náklady na vybavenie potrebné na vykonanie skúšky, čo znemožňuje ich vlastníctvo., a jeho outsourcing (tiež drahý, niekoľko tisíc USD / testovací deň) v akreditovaných laboratóriách na zabezpečenie súladu je zvyčajne lepšou voľbou.

Aj keď väčšina firiem dokáže prekonať nákladovú bariéru, najväčším problémom je negatívny výsledok testu. To je pre spoločnosť a projektových manažérov zvyčajne dosť ťažký okamih, pretože počas testu nie je možné vykonať zmeny, čo znamená, že produkt musí byť poslaný späť dizajnérskemu tímu na redizajn a bude treba rozdvojiť ďalšie tisíce dolárov. znovu otestovať.

Neefektívnosť vyššie opísaného procesu je jedným z hlavných prispievateľov k vysokým nákladom na výskum a vývoj a oneskoreniam v časovej osi vývoja produktu. Na zmiernenie tohto rizika a zvýšenie pravdepodobnosti úspešnosti zariadení pri prvom vyskúšaní používajú spoločnosti určité prístupy, ktoré by sa dali zhruba rozdeliť do dvoch podpoložiek, vrátane;

1. Dizajn
2. Testovanie predbežnej zhody

1. Dizajnové prístupy k zlepšeniu súladu s EMC

Najchytrejšou hrou dizajnu (pre výrobky, pre ktoré je to prijateľné) je použitie predcertifikovaných modulov pri vývoji produktu, pretože zaisťuje hrubé zníženie množstva úsilia, ktoré je potrebné venovať certifikácii vášho produktu. Započítanie súladu s EMC do návrhu nového produktu však zahŕňa hodnotenie (na základe scenárov, v ktorých sa produkt bude používať), čo je možné;

1. Zdroje EMI (interné alebo externé) a typ signálu.
2. Povaha „Obete“ a význam možnej poruchy.
3. Spojovacia cesta k „Obete“ - vášmu zariadeniu (v prípade externých) alebo iným zariadeniam v jeho okolí.

Minimalizácia interferencie počas návrhu zahŕňa zníženie interných zdrojov EMI venovaním pozornosti „malým“ veciam, ako je typ prepínača, ktorý používate, a ešte dôležitejším veciam, ako sú pripojovacie / komunikačné rozhrania, ktoré používate, frekvencia, na ktorej pracuje, a možné rušenie z externých zdrojov. Skúmaním prostredia, v ktorom sa má zariadenie inštalovať / používať, je možné v projekte získať prístup a efektívne zohľadniť povahu obetí alebo potenciálnych emitentov a význam možných porúch, ktoré môžu spôsobiť.

Pri spájaní bude systém, ktorý ľahko spája energiu s „out“, rovnako ľahko spájať energiu „in“, pretože toľko aspektov osvedčených postupov pri navrhovaní EMC sa vzťahuje tak na vysielača, ako aj na obete, čo znamená, že jediné zlepšenie návrhu na zníženie emisií by tiež znížilo náchylnosť. Niektoré z konštrukčných techník na znižovanie emisií, ako je napríklad uzemnenie alebo tienenie, boli popísané v predchádzajúcom článku o EMI, ktorý je k dispozícii tu.

2. Predbežné testovanie

Ďalším spôsobom, ako znížiť náklady a možnosť zlyhania v teste, je vykonať testovanie EMC počas celého procesu navrhovania pomocou nastavenia testovania predbežnej zhody EMC, ktoré je prispôsobené podmienkam, ktoré sa použijú počas testovania zhody. Aj keď vás to môže stáť o niečo menej, ako koľko by ste mohli zaplatiť za deň v akreditovanom laboratóriu, zvýši sa pravdepodobnosť, že zariadenie prejde testom na prvý pokus, znížia sa celkové náklady na test a zníži sa čas potrebný na uvedenie na trh..

Záver

Zatiaľ čo príprava na certifikácie ako EMC je pre veľké organizácie, začínajúce podniky a malé spoločnosti ľahká, jedná sa o inú loptovú hru, a to z dôvodu nedostatku finančných prostriedkov a potreby otestovať niekoľko predpokladov už v ich začiatkoch. Start-upy však môžu zmierniť riziká, ktoré s nimi súvisia, a to zaistením toho, aby dizajnérsky tím čo najskôr počas procesu navrhovania zohľadnil do svojho procesu návrhu aspekty EMI / EMC. V tímoch, v ktorých sú znalosti o certifikáciách obmedzené, sa môžu rozhodnúť pre spoluprácu s konzultantmi so skúsenosťami v tomto smere. Toto nielen pomôže pripraviť produkt na budúcu certifikáciu, ale tiež im pomôže dodať produkt, ktorý je spoľahlivý pre ich zákazníkov.