Az EMC tesztelési folyamata és az EMC-megfelelés követelményei

Amint azt a legutóbbi cikkben említettük, ahol az elektromágneses interferenciáról (EMI) beszéltünk, szinte minden kereskedelmi használatra és legális értékesítésre tervezett elektronikus terméknek egy vagy több tanúsítvánnyal kell rendelkeznie annak igazolásaként, hogy a termék megfelel bizonyos előírásoknak / irányelveknek és megfelelt kapcsolódó tesztek. Rengeteg szabályozás van, és helyenként eltérnek, néha kisebb eltérésekkel, de minden olyan helyen, ahol elektronikus eszközt értékesítenek, meg kell felelnie az adott helyen az irányító testület által meghatározott előírásoknak.

A mai cikkünkben megvizsgáljuk az egyik legnépszerűbb tanúsítási tesztet, amelyen az elektronikus eszközöknek át kell menniük; az EMC (elektromágneses megfelelőség) tanúsítás. A cikk több dolgot fog ismertetni az EMC-vel, többek között; Mi az EMC, miért van szükség EMC-re, milyen termékekre van szükség, és az EMC- re vonatkozó különböző törvények országonként.

Mi az EMC?

Az EMC az elektromágneses megfelelés rövidítése, és ez egy olyan folyamat, amely létezik olyan eszköz biztosítására, amelyen keresztül ellenőrizhető egy eszköz elektromágneses környezetben való működési képessége.

Valamennyi elektromos és elektronikus rendszer vagy eszköz olyan szintű elektromágneses hullámokat bocsát ki, amelyek zavarhatják más eszközök működését, ha csatlakoztatva vannak, vagy egymás közvetlen közelében helyezkednek el. Ez az interferencia az eszközök meghibásodását okozhatja, amely káros lehet a felhasználók számára, vagy egyszerűen használhatatlanná teheti a terméket. Ennek bekövetkezésének megakadályozása és csökkentése vezetett az EMC követelmények kidolgozásához, hogy közös alapot teremtsen az elektromos / elektronikus termékek / rendszerek minőségi és funkcionális biztonságának értékeléséhez.

Az EMC-t gyakran felváltva használják az EMI-vel, de bár sok hasonlóság létezik közöttük, fontos megjegyezni, hogy az EMC teljesen különbözik az EMI-től. Az EMI (elektromágneses interferencia) az eszközből származó sugárzás mértéke, annak lehetséges következményeivel együtt, míg az EMC viszont egy olyan rendszer vagy eszköz tulajdonsága, amely biztosítja, hogy az EMI-vel rendelkező környezetben viselkedjen úgy, ahogyan azt tervezték. Interferencia.

Az EMC fontossága

Míg a pontos specifikációk országonként és régiónként eltérnek, az EMC-tanúsítványok továbbra is az egyik jogi követelmény az elektronikus eszközök értékesítésének jóváhagyására a legtöbb országban. Például az európai piacokon a CE-jelölést minden elektronikai termékre el kell helyezni, mielőtt el lehet adni, és csak akkor alkalmazható, ha a gyártó teljesíti a termékre vonatkozó összes irányelvet, beleértve az EMC-tanúsítást is. Ennek bizonyítéka a megfelelőségi nyilatkozat (DOC), amelyet általában a termék felhasználói útmutatójával / kézikönyvével együtt szállítanak. Az új termékek esetében a nagyüzemi beszállítók / disztribútorok általában tesztekkel igazolják a DOC-t, mivel nem ellenőrzött eszközök szállítását kockáztatják, ami csalásnak minősül, és jelentős bírságokat, termékkivonásokat és börtönbüntetést vonhat maga után.

A törvényi előírásoktól eltekintve, az EMC-vizsgálatok elmulasztása az eszközökön meglehetősen súlyos következményekkel járhat. Az EMC tanúsítás segít növelni a termék megbízhatóságát, mivel a tesztek segítenek kiemelni a termékkel kapcsolatos esetleges problémákat a gyártás előtt, lehetővé téve a gyártó számára, hogy megoldja a problémát anélkül, hogy felmerülne a termék piacról történő visszahívásával vagy a szervizgaranciákkal járó költségek és zavartság.

Hosszú távon az EMC tanúsítási folyamaton keresztül nem csak biztosítja, hogy termékeit el tudja adni olyan piacokon, ahol erre szükség van, hanem egy megbízható termék felépítésében is, amely vevői bizalmat és határozottan megnövekedett értékesítést eredményez.

EMC-törvények és tanúsítási követelmények

Mint korábban említettük, a tanúsítási követelmények országonként és régiónként eltérőek. Például az Egyesült Államokban az FCC meghatározza az EMC tesztelés szabályait olyan szabályokkal, mint az FCC 15. rész szabályai, amelyek meghatározzák az engedély nélküli rádiófrekvenciás interferencia maximális mennyiségét, amelyet különböző eszközök képesek előállítani. Az Egyesült Államokban tanúsítás után az eszközök FCC védjegyet kapnak.

Az Egyesült Államokon kívül különböző ISO, IEC és CISPR szabványokat használnak az EMC szabályozásában. Az EU-ban a termékértékesítéshez csak a termék tanúsítását követően odaítélt CE-jelölés szükséges. Afrikában olyan országok, mint Dél-Afrika, megkövetelik a megfelelőségi tanúsítványt, amelyet a Dél-afrikai Szabványügyi Iroda (SABS) állít ki, és olyan országok, mint Nigéria, kihasználják az IEC / CISPR szabványokat.

A be nem tartásért kiszabott büntetés szigorúsága országonként eltérő, mivel a fejlődési országokban a megfelelés továbbra is önkéntes, de az országok növekedésével és az EMI hatásainak hangsúlyosabbá válásával kétségtelen, hogy a szigorúbb jogszabályok felmerülnek körülötte.

EMC tesztelési folyamat

Az EMC által felügyelt elektronikus eszközöknek három fő kategóriája van. A kategóriák közé tartoznak;

1. Kibocsátás
2. Fogékonyság
3. Immunitás

1. Kibocsátásvizsgálat:

Az emisszió az elektromágneses energia szándékos vagy véletlenszerű előállítását jelenti bármilyen forrásból. Elektronikus eszközök esetében az EMC-teszteket úgy tervezték, hogy ellenőrizzék az eszköz nemkívánatos kibocsátását és az esetlegesen meghozható ellenintézkedéseket annak érdekében, hogy csökkentse és megakadályozza, hogy negatívan befolyásolják a körülöttük lévő más eszközöket.

Az emissziós teszt magában foglalja a készülékben a kibocsátás vezetett és kisugárzott térerősségének mérését, a vezetett emissziókat a kábelekkel és a vezetékekkel együtt, míg a sugárzott (induktív és kapacitív) méréseket az eszköz körül minden irányban végzik.

A sugárzott emisszió monitorozása nagyon fontos azoknál az eszközöknél, amelyeket más elektronikus eszközök közvetlen közelében fognak használni. Antennákat használnak átalakítóként, míg az olyan eszközöket, mint az RF áramcsipeszek vagy a vezetékimpedancia-stabilizáló hálózatok (LISN) használják a vezetett kibocsátások átalakítóiként. A jeladók egy speciális EMI tesztvevőhöz vagy analizátorhoz vannak csatlakoztatva, amely sávszélességeket és detektorokat tartalmaz a különböző nemzetközi EMC-szabványok követelményeinek megfelelően.

2. Fogékonyság tesztelése:

Az érzékenység egy elektromos berendezés (általában áldozatként emlegetett) hajlamára utal, hogy meghibásodik vagy meghibásodik, amikor egy másik eszköz (EMI) kibocsátásai közelében vannak.

Az emissziós teszthez hasonlóan az érzékenységi tesztet is elvégzik mind a sugárzott, mind a leadott interferenciára. A sugárzott érzékenység szempontjából a tesztelés általában nagy teljesítményű elektromágneses sugárforrás és sugárzó antenna használatával irányítja az energiát a DUT-ba (tesztelt eszköz). A Vezetett érzékenység esetében viszont a tesztelést általában nagy teljesítményű jelgenerátorokkal végzik, egy áramszorítóval vagy valamilyen más típusú transzformátorral együtt, hogy az interferenciát a kábelbe juttassák.

Mint minden megfelelőségi teszt, mindkét teszt esetében a standard dokumentumok is meghatározzák, hogy mi legyen a tesztkörnyezet, néhány alkalmazandó berendezés és azok kalibrálása. A legtöbb szabványban az OpenAT Area Test Sites (OATS) az ajánlott vizsgálati hely, de az utóbbi időben a teszteket beltérben, speciális EMC tesztkamrák, például visszhangmentes és visszhangzó kamra segítségével végzik. A készülékek különbsége miatt a fent megadott leírásokban bizonyos eltérések figyelhetők meg.

3. Immunitás teszt:

Az elektronikus eszköz immunitása az elektronikus berendezések azon képességére vonatkozik, hogy elektromágneses interferencia esetén helyesen működjenek.

Míg az immunitás definíció szerint a fogékonyság inverzének mondható, gyakran felcserélhetőek. A szintjük meghatározásával ellenőrizhető, hogy az elektronikus eszköz képes megfelelően működni az EM interferenciával szemben.

Felkészülés az EMC megfelelőségi tesztelésére

Míg az EMC tesztek egyszerűnek tűnnek, azok átadása nagyon sok munkát, pénzt és időt igényel. Ez nem független az elektromágneses összeférhetőség immateriális természetétől, ami miatt a gyártók lehetetlenné teszik annak megállapítását, hogy a termékek megfelelnek-e a szabványoknak, kivéve, ha tesztet végeznek, és a teszthez szükséges felszerelés magas költsége miatt ez rossz ötlet, és annak kiszervezése (szintén drága, több ezer USD / tesztnap) akkreditált megfelelőségi laboratóriumokba általában jobb megoldás.

Bár a legtöbb cég képes legyőzni a költséggátat, a legnagyobb probléma az, ha a teszt eredményei negatívak. Ez általában meglehetősen nehéz pillanat a vállalat és a projektmenedzserek számára, mivel a teszt során nem lehet változtatni, vagyis a terméket vissza kell küldenie a tervező csapatnak újratervezés céljából, és több ezer dollárt kell eladósítani egy tesztelje újra.

A fent leírt folyamat hatástalansága az egyik fő hozzájárulás a kutatás és fejlesztés magas költségeihez és a termékfejlesztési ütemterv késedelméhez. Ennek a kockázatnak a mérséklése és az első próbálkozásokon való részvétel esélyeinek növelése érdekében a vállalatok bizonyos megközelítéseket alkalmaznak, amelyeket nagyjából két alcím alá sorolhatnának:

1. Tervezés
2. A megfelelőség előtti tesztelés

1. Tervezési megközelítések az EMC-megfelelés javításához

A legokosabb tervezési játék (azoknál a termékeknél, amelyeken elfogadható) az, hogy az előre tanúsított modulokat használja a termékfejlesztésben, mivel ez biztosítja a termék tanúsításához szükséges erőfeszítések bruttó csökkentését. Az EMC-megfelelés figyelembevétele egy új termék tervezésében azonban magában foglalja a lehetőségek értékelését (azoknak a forgatókönyveknek az alapján, amelyekben a terméket használni fogják);

1. EMI források (belső vagy külső) és a jel típusa.
2. Az „áldozat” jellege és az esetleges meghibásodás jelentősége.
3. Csatlakozási út az „áldozathoz” - eszközéhez (külső esetén) vagy a körülötte lévő egyéb eszközökhöz.

Az interferencia minimalizálása a tervezés során magában foglalja a belső EMI-források csökkentését azáltal, hogy odafigyel az olyan „kis” dolgokra, mint a használt kapcsoló típusa, és egy kicsit súlyosabb dolgokra, például az Ön által használt kapcsolati / kommunikációs interfészekre, a működési frekvenciára külső forrásokból származó esetleges interferencia. Annak megvizsgálásával, hogy milyen környezetben kell felszerelni / használni az eszközt, hozzáférhető és hatékonyan figyelembe vehető a tervezés során az áldozatok vagy potenciális kibocsátók jellege, valamint az általuk okozott esetleges meghibásodás jelentősége.

A kapcsoláshoz az a rendszer, amely könnyen összekapcsolja az energiát a „kimenettel”, ugyanolyan könnyen kapcsolja az energiát a „be” felé, mivel a jó EMC-tervezési gyakorlat ilyen sok szempontja vonatkozik mind a kibocsátóra, mind az áldozatokra, vagyis a kibocsátás csökkentése érdekében egyetlen tervezési javítás szintén csökkentené fogékonyság. Az emisszió csökkentésére szolgáló néhány tervezési technikáról, például a földelésről, az árnyékolásról, az itt elérhető EMI korábbi cikkében volt szó.

2. Megfelelőségi tesztelés

A költségek csökkentésének és a teszt kudarcának lehetőségének másik módja az, hogy az EMC tesztelését a tervezési folyamat során az EMC Pre-Compliance teszteléssel végezzük el, amely a megfelelőségi teszt során alkalmazandó feltételekhez igazodik. Noha ez valamivel kevesebbe kerülhet, mint amennyit egy akkreditált laboratóriumért fizethet egy napért, növeli annak esélyét, hogy az eszköz első próbálkozáson sikeresen teljesítse a tesztet, csökkenti a teszt teljes költségét és csökkenti a piacra jutás idejét.

Következtetés

Míg az EMC-hez hasonló tanúsításokra való felkészülés könnyű a nagy szervezetek, az induló vállalkozások és a kisvállalkozások számára, ez egy másik labdajáték, az alapok hiánya és a korai életük során számos feltételezés tesztelésének szükségessége miatt. A startupok azonban enyhíthetik az ezzel járó kockázatokat, ha biztosítják, hogy a tervezőcsoport a lehető legkorábban a tervezési folyamat során figyelembe vegye az EMI / EMC szempontokat a tervezési folyamatban. Azokban a csapatokban, ahol a minősítések ismerete kevés, dönthetnek úgy, hogy e vonalon tapasztalattal rendelkező tanácsadókkal dolgoznak, hogy támogatást nyújtsanak a csapatnak. Ez nem csak elősegíti a termék előkészítését a jövőbeli tanúsításhoz, hanem abban is segítséget nyújt, hogy megbízható terméket szállítson ügyfeleinek.