Процес на изпитване на EMC и изисквания за съответствие с EMC

Както беше споменато в последната статия, където обсъждахме електромагнитни смущения (EMI), почти всички електронни продукти, предназначени за търговска употреба и легални продажби, трябва да притежават един или повече сертификати като доказателство, че продуктът отговаря на определени разпоредби / насоки и е преминал свързани тестове. Има тонове наредби и те се различават от място на място, понякога с незначителни разлики, но за всяко място, където да се продава електронно устройство, то трябва да отговаря на стандартите, посочени от ръководния орган в това място.

За днешната статия ще разгледаме един от най-популярните тестове за сертифициране, за който трябва да преминат електронните устройства; сертифицирането на EMC (електромагнитно съответствие). Статията ще обхване няколко неща за EMC, включително; Какво е EMC, защо е необходима EMC, вида на продуктите, които се нуждаят от нея, и различните закони за EMC от страна на държава.

Какво е EMC?

EMC означава електромагнитно съответствие и това е процес, който съществува, за да осигури средство, чрез което може да се провери способността на дадено устройство да работи в електромагнитна среда.

Всички електрически и електронни системи или устройства излъчват някакво ниво на електромагнитни вълни, които биха могли да попречат на работата на други устройства, когато са свързани или се намират в непосредствена близост едно до друго. Тази намеса може да доведе до неизправност на устройствата по начин, който може да навреди на потребителите или просто да направи продукта неизползваем. Предотвратяването и намаляването на възможностите за това се случи, беше това, което доведе до разработването на изисквания за ЕМС, така че да се осигури обща база, на която електрическите / електронните продукти / системи се оценяват за качество и функционална безопасност.

EMC често се използва взаимозаменяемо с EMI, но въпреки че има много прилики между тях, важно е да се отбележи, че EMC е доста различен от EMI. EMI (Electromagnetic Interference) е мярка за излъчване, излъчвано от устройство, заедно с възможните последици от него, докато EMC, от друга страна, е свойство на система или устройство, което гарантира, че се държи така, както е проектирано, когато е в среда с EMI Намеса.

Значение на EMC

Докато точните спецификации варират в различните държави и региони, EMC сертификатите остават едно от законовите изисквания за одобрение на продажбата на електронни устройства в повечето страни. На европейските пазари, например, CE маркировка трябва да се прилага върху всички електронни продукти, преди да могат да се продават, и тя се прилага само когато производителят е изпълнил всички директиви, приложими за продукта, включително EMC сертифицирането. Доказателство за това е Декларацията за съответствие (DOC), която обикновено се доставя с ръководството / ръководството на продукта. За новите продукти широкомащабните доставчици / дистрибутори обикновено проверяват DOC с тестове, тъй като рискуват да доставят непроверени устройства, което е акт, третиран като измама и може да доведе до значителни глоби, изтегляне на продукти и затвор.

Освен законовите изисквания, непровеждането на EMC тестове на устройства може да има доста сериозни последици след продажбата. EMC сертифицирането спомага за повишаване на надеждността на продукта, тъй като тестовете биха помогнали да се подчертаят всички потенциални проблеми с продукта преди производството, давайки на производителя възможност да отстрани проблема, без да понася разходи и смущения, свързани с изтеглянето на продукт от пазара или обслужването на гаранции.

В дългосрочен план преминаването през процеса на сертифициране по EMC не само гарантира, че можете да продавате своите продукти на пазари, които го изискват, но също така ви помага да изградите надежден продукт, който води до доверие на клиентите и определено увеличава продажбите.

EMC закони и изисквания за сертифициране

Както бе споменато по-рано, изискванията за сертифициране се различават в различните страни и региони. Например в САЩ FCC определя правилата за EMC тестване с правила като правилата на FCC част 15, която определя максималното количество нелицензирани радиочестотни смущения, които могат да бъдат произведени от различни устройства. При сертифициране в САЩ устройствата получават знака FCC.

Извън САЩ в регулирането на EMC се използват различни стандарти ISO, IEC и CISPR. В ЕС маркировката CE, която се присъжда само след като продуктът е сертифициран, се изисква за продажба на продукти. В Африка страни като Южна Африка изискват „Сертификат за съответствие“, който се издава от Южноафриканското бюро за стандарти (SABS), а страни като Нигерия се възползват от стандартите IEC / CISPR.

Тежестта на наказанието за неспазване варира в различните страни, тъй като спазването все още е доброволно в някои развиващи се страни, но тъй като страните растат и ефектите на EMI стават все по-очевидни, няма съмнение, че по-строгото законодателство ще започне възникват около него.

Процес на EMC тестване

Има 3 основни категории проблеми в електронните устройства, които се наблюдават от EMC. Категориите включват;

1. Емисия
2. Податливост
3. Имунитет

1. Изпитване на емисии:

Емисията се отнася до умишлено или случайно производство на електромагнитна енергия от който и да е източник. За електронните устройства EMC тестовете са предназначени да проверят за нежелани емисии от устройството и противодействията, които могат да бъдат предприети, за да се намалят и да се предотврати тяхното отрицателно въздействие върху други устройства около тях.

Изпитването на емисии включва измерване на проведената и излъчена напрегнатост на полето на емисиите в устройството, като проведените емисии са направени заедно с кабели и окабеляване, докато излъченото (индуктивно и капацитивно) се измерва във всички посоки около устройството.

Излъчваният мониторинг на емисиите е много важен за устройства, които ще се използват в непосредствена близост до други електронни устройства. Извършва се с помощта на антени като преобразуватели, докато инструменти като RF токови скоби или мрежи за стабилизиране на линейния импеданс (LISN) се използват като преобразуватели за проведени емисии. Преобразувателите са свързани към специализиран EMI тестов приемник или анализатор, който включва честотни ленти и детектори въз основа на изискванията в различни международни EMC стандарти.

2. Изпитване за чувствителност:

Възприемчивостта се отнася до склонността на едно електрическо оборудване (обикновено наричано жертва) да се повреди или да се повреди, когато е в близост до емисии от друго устройство (EMI).

Подобно на изпитването на емисии, изпитването на чувствителност също се извършва както за излъчена, така и за проведена интерференция. За излъчена чувствителност тестването обикновено включва използването на силно захранван източник на електромагнитно излъчване и излъчваща антена за насочване на енергията към DUT (тествано устройство). За проводима възприемчивост, от друга страна, тестването обикновено се извършва с помощта на мощни генератори на сигнал, заедно с токова скоба или някакъв друг вид трансформатор, за да се инжектират смущения в кабела.

Както всички тестове за съответствие, и за двата теста стандартните документи посочват каква да бъде тестовата среда, някакво оборудване, което да се използва и тяхното калибриране. В повечето стандарти тестовите площадки с открито пространство (OATS) са препоръчителните тестови площадки, но в последно време тестовете се провеждат на закрито, като се използват специализирани EMC тестови камери като анехогенната и реверберационната камера. Някои разлики в описанията, дадени по-горе, могат да се наблюдават поради разликата в устройствата.

3. Тестване на имунитета:

Имунитетът на електронно устройство се отнася до способността на електронното оборудване да функционира правилно при наличие на електромагнитни смущения.

Докато имунитетът по дефиниция може да се каже, че е обратен на възприемчивостта, те често се използват взаимозаменяемо. И като се определят нивата им, може да се провери способността на електронното устройство да работи правилно при EM Interference.

Подготовка за вашето тестване за съответствие с EMC

Въпреки че EMC тестовете изглеждат прости, преминаването им отнема много работа, пари и време. Това не е свързано с нематериалния характер на EMC, което прави невъзможно производителите да определят дали продуктите отговарят на стандартите, освен ако не се направи тест, и високата цена на оборудването, необходимо за теста, което прави притежаването им лоша идея и отдаването на външни изпълнители на акредитирани лаборатории за съответствие (също скъпи, няколко хиляди щатски долара на ден за изпитване) обикновено е по-добър вариант.

Въпреки това, докато повечето фирми могат да успеят да преодолеят бариерата на разходите, най-големият проблем е, когато резултатите от теста са отрицателни. Обикновено това е доста труден момент за компанията и ръководителите на проекти, тъй като по време на теста не могат да се правят промени, което означава, че продуктът трябва да бъде върнат на дизайнерския екип за препроектиране и ще трябва да бъдат раздадени още хиляди долари за повторно тестване.

Неефективността на описания по-горе процес е един от основните фактори, допринасящи за високите разходи за научноизследователска и развойна дейност и закъсненията във времевия график за разработване на продукта. За да се смекчи този риск и да се увеличат шансовете устройствата да преминат тестовете при първи опит, компаниите използват определени подходи, които могат да бъдат класифицирани в две подзаглавия, включително;

1. Дизайн
2. Тестване за предварително съответствие

1. Подходи за проектиране за подобряване на спазването на EMC

Най-умната дизайнерска игра (за продукти, за които е приемливо) е използването на предварително сертифицирани модули при разработването на продукти, тъй като осигурява грубо намаляване на количеството усилия, които се влагат в сертифицирането на вашия продукт. Въпреки това, включването на EMC съответствие в дизайна на нов продукт включва оценка (въз основа на сценариите, в които продуктът ще се използва), възможното;

1. EMI източници (вътрешни или външни) и тип сигнал.
2. Естеството на „жертвата“ и значението на възможната неизправност.
3. Път за свързване към „Жертвата“ - вашето устройство (в случай на външно) или други устройства около него.

Минимизирането на смущения по време на проектирането включва намаляване на вътрешните EMI ​​източници, като се обръща внимание на „малките“ неща като типа на превключвателя, който използвате, и малко по-тежки неща като интерфейсите за връзка / комуникация, които използвате, честотата, на която работи и възможна намеса от външни източници. Чрез изследване на средата, в която дадено устройство трябва да бъде инсталирано / използвано, може да се получи достъп до естеството на жертвите или потенциалните излъчватели и значимостта на възможни неизправности, които те могат да причинят, и да се разгледат ефективно при проектирането.

Що се отнася до свързването, система, която лесно свързва енергията към „изхода“, също толкова лесно ще свързва енергията „навътре“, тъй като толкова много аспекти на добрата практика на EMC проектиране се прилагат както за емитер, така и за жертви, което означава, че едно подобрение на дизайна за намаляване на емисиите също би намалило податливост. Някои от техниките за проектиране за намаляване на емисиите като заземяване, екраниране бяха обсъдени по време на предишната статия за EMI, достъпна тук.

2. Тестване за предварително съответствие

Друг начин за намаляване на разходите и възможността за неуспех на теста е извършването на EMC тестване през целия процес на проектиране, като се използва настройка за тестване за предварително съответствие на EMC, която е съобразена с условията, които ще бъдат използвани по време на тестването за съответствие. Въпреки че може да ви струва малко по-малко от това, което бихте могли да платите за един ден с акредитирана лаборатория, това ще увеличи шансовете устройството да премине теста при първия опит, ще намали общите разходи за тест и ще намали времето ви за пускане на пазара.

Заключение

Докато подготовката за сертифициране като EMC е лесна за големи организации, за стартиращи компании и малки компании, това е различна игра с топка, поради недостиг на средства и необходимост от тестване на няколко предположения през ранните им дни. Стартъпите обаче могат да намалят свързаните рискове, като гарантират, че дизайнерският екип възможно най-рано по време на процеса на проектиране включва факторите EMI ​​/ EMC в процеса на проектиране. В екипи, където знанията за сертификатите са оскъдни, те могат да изберат да работят с консултанти с опит в тази насока, за да осигурят подкрепа за екипа. Това ще помогне не само да подготви продукта за бъдещо сертифициране, но също така ще им помогне да доставят продукт, който е надежден за своите клиенти.