Proces testování EMC a požadavky na shodu s EMC

Jak již bylo zmíněno v minulém článku, kde jsme diskutovali o elektromagnetické interferenci (EMI), téměř všechny elektronické produkty určené pro komerční použití a legální prodej musí mít jednu nebo více certifikací jako důkaz, že produkt splňuje určité předpisy / směrnice a prošel související testy. Existuje spousta předpisů a liší se od místa k místu, někdy s malými rozdíly, ale pro každé místo, kde se má elektronické zařízení prodávat, musí splňovat standardy stanovené řídícím orgánem v daném místě.

V dnešním článku se podíváme na jeden z nejpopulárnějších certifikačních testů, kterými musí elektronická zařízení projít; EMC (Elektromagnetická kompatibilita) Certifikace. Tento článek pojednává o několika věcech o EMC, včetně; Co je EMC, proč je EMC nutná, druh produktů, které ji potřebují, a různé zákony o EMC od země k zemi.

Co je EMC?

EMC je zkratka pro elektromagnetickou kompatibilitu a jedná se o proces, který poskytuje prostředky, kterými lze ověřit schopnost zařízení pracovat v elektromagnetickém prostředí.

Všechny elektrické a elektronické systémy nebo zařízení vyzařují určitou úroveň elektromagnetických vln, které by mohly rušit činnost jiných zařízení, pokud jsou připojena nebo umístěna v těsné blízkosti. Toto rušení by mohlo způsobit poruchu zařízení takovým způsobem, který by mohl být pro uživatele škodlivý nebo by mohl způsobit nefunkčnost produktu. To, co vedlo k vývoji požadavků na elektromagnetickou kompatibilitu, bylo zabránit a omezit možnosti této události, aby byla zajištěna společná základna, na které jsou elektrické / elektronické výrobky / systémy hodnoceny z hlediska kvality a funkční bezpečnosti.

EMC se často používá zaměnitelně s EMI, ale i když mezi nimi existuje mnoho podobností, je důležité si uvědomit, že EMC se od EMI zcela liší. EMI (elektromagnetické rušení) je míra záření vyzařovaného ze zařízení spolu s jeho možnými důsledky, zatímco EMC je na druhou stranu vlastnictvím systému nebo zařízení, které zajišťuje, že se bude chovat tak, jak bylo navrženo v prostředí s EMI Rušení.

Důležitost EMC

Přesné specifikace se mezi zeměmi a regiony liší, avšak certifikace EMC zůstávají ve většině zemí jedním z právních požadavků pro schválení prodeje elektronických zařízení. Například na evropských trzích musí být značka CE použita na všechny výrobky s elektronikou, než mohou být prodány, a je používána pouze v případě, že výrobce splnil všechny směrnice vztahující se na výrobek, včetně certifikace EMC. Důkazem toho je Prohlášení o shodě (DOC), které je obvykle dodáváno s uživatelskou příručkou / příručkou k produktu. U nových produktů velcí dodavatelé / distributoři obvykle ověřují DOC pomocí testů, protože riskují, že dodají neověřená zařízení, což je jednání považované za podvod a mohlo by vést k podstatným pokutám, stažení produktů a vězení.

Kromě zákonných požadavků může mít neprovedení testů EMC na zařízeních poměrně závažné následky po prodeji. Certifikace EMC pomáhá zvyšovat spolehlivost produktu, protože testy by pomohly upozornit na jakékoli potenciální problémy s výrobkem před výrobou, což dává výrobci příležitost problém vyřešit, aniž by vznikly náklady a rozpaky spojené s odvoláním produktu z trhu nebo se zárukami na servis.

Z dlouhodobého hlediska prochází procesem certifikace EMC nejen to, že jste schopni prodávat své výrobky na trzích, které to vyžadují, ale také vám pomůže vybudovat spolehlivý produkt, který přináší důvěru zákazníků a rozhodně vyšší prodej.

Zákony EMC a požadavky na certifikaci

Jak již bylo zmíněno dříve, požadavky na certifikaci se mezi zeměmi a regiony liší. Například v USA FCC specifikuje pravidla pro testování EMC s pravidly, jako jsou pravidla FCC část 15, která definuje maximální množství nelicencovaného vysokofrekvenčního rušení, které může být produkováno různými zařízeními. Při certifikaci v USA jsou zařízení označena značkou FCC.

Mimo USA se v předpisech EMC používají různé normy ISO, IEC a CISPR. V EU je pro prodej produktů vyžadována značka CE, která se uděluje až po certifikaci produktu. V Africe vyžadují země jako Jihoafrická republika „Osvědčení o shodě“, které vydává Jihoafrický úřad pro standardy (SABS), a země jako Nigérie využívají standardy IEC / CISPR.

Přísnost trestu za nedodržení se v jednotlivých zemích liší, protože dodržování je v některých rozvojových zemích stále dobrovolné, ale jak země rostou a účinky EMI se stávají výraznějšími, není pochyb o tom, že začnou platit přísnější právní předpisy. vznikají kolem toho.

Proces testování EMC

U elektronických zařízení, která jsou monitorována EMC, existují 3 hlavní kategorie problémů. Kategorie zahrnují;

1. Emise
2. Citlivost
3. Imunita

1. Zkoušení emisí:

Emise označuje záměrnou nebo náhodnou produkci elektromagnetické energie jakýmkoli zdrojem. U elektronických zařízení jsou testy EMC určeny ke kontrole nežádoucích emisí ze zařízení a protiopatření, která mohou být přijata za účelem snížení a zabránění negativním dopadům na ostatní zařízení v jejich okolí.

Testování emisí zahrnuje měření intenzity vyzařovaného pole vyzařovaného vedením a vyzařováním v zařízení, přičemž vyzařované emise jsou prováděny společně s kabely a kabely, zatímco vyzařované (indukční a kapacitní) se měří ve všech směrech kolem zařízení.

Monitorování vyzařovaných emisí je velmi důležité pro zařízení, která se budou používat v těsné blízkosti jiných elektronických zařízení. Provádí se pomocí antén jako snímačů, zatímco nástroje jako RF Current Clamps nebo Line Impedance Stabilisation Networks (LISN) se používají jako snímače pro vysílané emise. Převodníky jsou připojeny ke specializovanému EMI testovacímu přijímači nebo analyzátoru, který zahrnuje šířky pásma a detektory na základě požadavků v různých mezinárodních normách EMC.

2. Testování citlivosti:

Citlivost označuje tendenci jednoho elektrického zařízení (obvykle označovaného jako oběť) k poruše nebo poruše v blízkosti emisí z jiného zařízení (EMI).

Stejně jako testování emisí se také provádí testování citlivosti jak pro vyzařované, tak pro rušené vedení. Pokud jde o vyzařovanou citlivost, testování obvykle zahrnuje použití vysoce výkonného zdroje elektromagnetického záření a vyzařovací antény k nasměrování energie na DUT (testované zařízení). Naproti tomu u citlivosti na vedení se testování obvykle provádí pomocí výkonných generátorů signálu spolu s proudovou kleští nebo nějakým jiným typem transformátoru pro injektování interference na kabelu.

Jako u všech testů shody, u obou testů standardní dokumenty specifikují, jaké by testovací prostředí mělo být, určitá zařízení, která mají být použita, a jejich kalibrace. Ve většině standardů jsou doporučenými testovacími místy Open-Area Test Sites (OATS), ale v poslední době se testy provádějí v interiérech pomocí specializovaných testovacích komor EMC, jako je bezodrazová a dozvuková komora. Některé rozdíly ve výše uvedených popisech lze pozorovat kvůli rozdílům v zařízeních.

3. Testování imunity:

Imunita elektronického zařízení se týká schopnosti elektronických zařízení správně fungovat v přítomnosti elektromagnetického rušení.

I když lze imunitu podle definice považovat za inverzní k náchylnosti, často se používají zaměnitelně. A určením jejich úrovní lze ověřit schopnost elektronického zařízení správně fungovat tváří v tvář elektromagnetickému rušení.

Připravte se na testování souladu s EMC

Zatímco se testy EMC zdají být jednoduché, jejich absolvování vyžaduje spoustu práce, peněz a času. To nesouvisí s nehmotnou povahou EMC, což výrobcům znemožňuje určit, zda výrobky odpovídají normám, pokud není provedena zkouška, a vysoké náklady na vybavení potřebné pro zkoušku, což znemožňuje jejich vlastnictví., a jeho outsourcing (také drahý, několik tisíc USD / testovací den) akreditovaných laboratoří pro dodržování předpisů je obvykle lepší volbou.

Přestože většina firem může být schopna překonat nákladovou bariéru, největším problémem je negativní výsledky testů. To je pro společnost a projektové manažery obvykle poměrně obtížný okamžik, protože během testu nelze provádět změny, což znamená, že produkt musí být zaslán zpět návrhovému týmu za účelem jeho redesignu a bude třeba rozdvojit další tisíce dolarů znovu otestovat.

Neúčinnost výše popsaného procesu je jedním z hlavních přispěvatelů k vysokým nákladům na výzkum a vývoj a zpoždění v časové ose vývoje produktu. Aby se zmírnilo toto riziko a zvýšilo se pravděpodobnost, že zařízení projde zkouškami při prvním pokusu, používají společnosti určité přístupy, které lze obecně zařadit do dvou podnadpisů;

1. Design
2. Předběžné testování

1. Návrhové přístupy ke zlepšení shody s EMC

Nejchytřejší hrou designu (pro produkty, pro které je to přijatelné) je použití předcertifikovaných modulů při vývoji produktu, protože zajišťuje hrubé snížení množství úsilí, které jde do certifikace vašeho produktu. Započítání shody EMC do designu nového produktu však zahrnuje hodnocení (na základě scénářů, ve kterých bude produkt použit), možné;

1. Zdroje EMI (interní nebo externí) a typ signálu.
2. Povaha „Oběti“ a význam možné poruchy.
3. Spojovací cesta k „Oběti“ - vašemu zařízení (v případě externího) nebo jiným zařízením kolem něj.

Minimalizace rušení během návrhu zahrnuje omezení interních zdrojů EMI tím, že se věnuje pozornost „malým“ věcem, jako je typ přepínače, který používáte, a trochu závažnějším věcem, jako jsou připojovací / komunikační rozhraní, která používáte, frekvence, na které pracuje, a možné rušení z externích zdrojů. Zkoumáním prostředí, ve kterém má být zařízení instalováno / používáno, lze v konstrukci získat přístup a efektivně zohlednit povahu obětí nebo potenciálních zářičů a význam možných poruch, které mohou způsobit.

Pro propojení bude systém, který snadno spojí energii s „out“, stejně snadno spojit energii „in“, protože tolik aspektů správné návrhové praxe EMC platí jak pro vysílače, tak pro oběti, což znamená, že jediné konstrukční zlepšení ke snížení emisí by také snížilo citlivost. Některé z návrhových technik ke snížení emisí, jako je uzemnění, stínění, byly popsány v předchozím článku EMI, který je k dispozici zde.

2. Předběžné testování

Dalším způsobem, jak snížit náklady a možnost selhání testu, je provést testování EMC v celém procesu návrhu pomocí nastavení testování EMC Pre-Compliance, které je přizpůsobeno podmínkám, které budou použity během testování shody. I když vás to může stát o něco méně, než kolik byste mohli zaplatit za den v akreditované laboratoři, zvýší se pravděpodobnost, že zařízení projde testem na první pokus, sníží se celkové náklady na test a zkrátí se čas uvedení na trh..

Závěr

Zatímco příprava na certifikace jako EMC je pro velké organizace, začínající podniky a malé společnosti snadná, jedná se o jinou míčovou hru, kvůli nedostatku finančních prostředků a potřebě otestovat několik předpokladů v jejich počátcích. Start-upy však mohou zmírnit související rizika tím, že zajistí, aby návrhářský tým co nejdříve během procesu návrhu zohlednil do svého procesu návrhu úvahy EMI / EMC. V týmech, kde jsou znalosti certifikací omezené, se mohou rozhodnout spolupracovat s konzultanty se zkušenostmi v tomto směru a poskytnout týmu podporu. To nejen pomůže připravit produkt na budoucí certifikaci, ale také jim pomůže dodat produkt, který je pro své zákazníky spolehlivý.