Proces de testare EMC și cerințe pentru conformitatea EMC

Așa cum am menționat în ultimul articol în care am discutat despre interferența electromagnetică (EMI), aproape toate produsele electronice concepute pentru uz comercial și vânzări legale sunt obligate să dețină una sau mai multe certificări ca dovadă a faptului că produsul respectă anumite reglementări / linii directoare și a trecut teste conexe. Există tone de reglementări și diferă de la un loc la altul, uneori cu diferențe minore, dar pentru fiecare locație în care urmează să fie vândut un dispozitiv electronic, acesta trebuie să îndeplinească standardele specificate de organul de conducere din acea locație.

Pentru articolul de astăzi, vom analiza unul dintre cele mai populare teste de certificare pe care trebuie să le treacă dispozitivele electronice; certificarea EMC (conformitate electromagnetică). Articolul va acoperi mai multe lucruri despre EMC, inclusiv; Ce este CEM, de ce este nevoie de CEM, tipul de produse care au nevoie de el și diferitele legi despre CEM de la țară la țară.

Ce este EMC?

CEM înseamnă conformitate electromagnetică și este un proces care există pentru a oferi un mijloc prin care poate fi verificată capacitatea unui dispozitiv de a funcționa într-un mediu electromagnetic.

Toate sistemele sau dispozitivele electrice și electronice emit un anumit nivel de unde electromagnetice care ar putea interfera cu operațiunile altor dispozitive atunci când acestea sunt conectate sau plasate în imediata apropiere. Această interferență poate provoca funcționarea defectuoasă a dispozitivelor în așa fel încât să poată fi dăunătoare utilizatorilor sau doar să facă produsul inutilizabil. Prevenirea și reducerea posibilităților de a se întâmpla acest lucru a fost ceea ce a dus la dezvoltarea cerințelor EMC, astfel încât să ofere o bază comună pe care produsele / sistemele electrice / electronice sunt evaluate pentru calitate și siguranță funcțională.

EMC este adesea utilizat interschimbabil cu EMI, dar, deși există o mulțime de asemănări între ele, este important să rețineți că EMC este destul de diferit de EMI. EMI (interferența electromagnetică) este o măsură a radiației emise de un dispozitiv împreună cu posibilele sale consecințe, în timp ce EMC, pe de altă parte, este proprietatea unui sistem sau dispozitiv care asigură că se comportă așa cum a fost proiectat atunci când era într-un mediu cu EMI. Interferență.

Importanța CEM

În timp ce specificațiile exacte variază între țări și regiuni, certificările EMC rămân una dintre cerințele legale pentru aprobarea vânzării dispozitivelor electronice în majoritatea țărilor. Pe piețele europene, de exemplu, un marcaj CE trebuie aplicat pe toate produsele electronice înainte de a putea fi vândute și se aplică numai atunci când producătorul a îndeplinit toate directivele aplicabile produsului, inclusiv certificarea EMC. O dovadă în acest sens este Declarația de conformitate (DOC) care este livrată de obicei împreună cu ghidul / manualul de utilizare al produsului. Pentru produsele noi, furnizorii / distribuitorii la scară largă verifică de obicei DOC cu teste, deoarece riscă să furnizeze dispozitive neconfirmate, care este un act tratat ca o fraudă și care ar putea duce la amenzi substanțiale, retrageri de produse și condamnări la închisoare.

În afară de cerințele legale, eșecul efectuării testelor EMC pe dispozitive poate avea implicații post-vânzare destul de severe. Certificarea EMC contribuie la creșterea fiabilității produsului, deoarece testele ar ajuta la evidențierea oricăror probleme potențiale cu produsul înainte de producție, oferind producătorului posibilitatea de a rezolva problema fără a suporta costurile și jena asociate cu retragerea unui produs de pe piață sau cu garanțiile de întreținere.

Pe termen lung, parcurgerea procesului de certificare EMC nu numai că vă asigură posibilitatea de a vinde produsele pe piețele care necesită acest lucru, dar vă ajută, de asemenea , să construiți un produs de încredere, care aduce încredere clienților și cu siguranță crește vânzările.

Legile EMC și cerințe de certificare

După cum sa menționat anterior, cerințele de certificare diferă între țări și regiuni. De exemplu, în SUA, FCC specifică regulile privind testarea EMC cu reguli precum regulile FCC partea 15, care definește cantitatea maximă de interferență de frecvență radio fără licență care poate fi produsă de diferite dispozitive. La certificarea din SUA, dispozitivelor li se acordă marca FCC.

În afara SUA, în reglementările EMC sunt utilizate diferite standarde ISO, IEC și CISPR. În UE, marca CE care se acordă numai după ce un produs a fost certificat este necesară pentru vânzările de produse. În Africa, țări precum Africa de Sud necesită un „Certificat de conformitate” eliberat de Biroul de Standarde din Africa de Sud (SABS), iar țări precum Nigeria beneficiază de standardele IEC / CISPR.

Severitatea pedepsei pentru nerespectare variază de la țară la țară, deoarece respectarea este încă voluntară în anumite țări în curs de dezvoltare, dar pe măsură ce țările cresc, iar efectele IME devin mai proeminente, este fără îndoială că o legislație mai strictă va începe să se ridică în jurul ei.

Procesul de testare EMC

Există 3 categorii principale de probleme în dispozitivele electronice care sunt monitorizate de EMC. Categoriile includ;

1. Emisie
2. Susceptibil
3. Imunitate

1. Testarea emisiilor:

Emisia se referă la producerea deliberată sau accidentală de energie electromagnetică de către orice sursă. Pentru dispozitivele electronice, testele EMC sunt concepute pentru a verifica emisiile nedorite ale dispozitivului și contramăsurile care pot fi luate pentru a reduce și preveni impactul negativ asupra altor dispozitive din jurul lor.

Testarea emisiilor implică măsurarea intensității câmpului condus și radiat al emisiilor din dispozitiv, iar emisiile conduse s-au realizat împreună cu cablurile și cablurile, în timp ce radiatul (inductiv și capacitiv) este măsurat în toate direcțiile din jurul dispozitivului.

Monitorizarea emisiilor radiate este foarte importantă pentru dispozitivele care vor fi utilizate în imediata apropiere a altor dispozitive electronice. Se efectuează folosind antene ca traductoare, în timp ce instrumente precum clemele de curent RF sau rețelele de stabilizare a impedanței de linie (LISN) sunt utilizate ca traductoare pentru emisiile conduse. Traductoarele sunt conectate la un receptor sau analizor specializat de testare EMI care încorporează lățimi de bandă și detectoare pe baza cerințelor din diferite standarde internaționale EMC.

2. Testarea sensibilității:

Susceptibilitatea se referă la tendința unui echipament electric (denumit de obicei victima) de a se defecta sau de a funcționa defectuos atunci când se află în vecinătatea emisiilor de la un alt dispozitiv (EMI).

La fel ca testarea emisiilor, testarea sensibilității se face, de asemenea, atât pentru interferențele radiate, cât și pentru cele conduse. Pentru susceptibilitatea radiată, testarea implică de obicei utilizarea unei surse de radiație electromagnetică de mare putere și a unei antene radiante pentru a direcționa energia către DUT (dispozitivul testat). Pentru susceptibilitatea condusă, pe de altă parte, testarea se face de obicei folosind generatoare de semnal de mare putere împreună cu o clemă de curent sau un alt tip de transformator pentru a injecta interferența pe cablu.

La fel ca toate testările de conformitate, pentru ambele teste, documentele standard specifică mediul de testare, unele echipamente care trebuie utilizate și calibrarea acestora. În majoritatea standardelor, site-urile de testare în zonă deschisă (OATS) sunt site-urile de testare recomandate, dar în ultima perioadă, testele sunt efectuate în interior, folosind camere specializate de testare EMC, cum ar fi camera anecoică și de reverberație. Unele variații ale descrierilor date mai sus pot fi observate datorită diferenței dintre dispozitive.

3. Testarea imunității:

Imunitatea unui dispozitiv electronic se referă la capacitatea echipamentelor electronice de a funcționa corect în prezența interferențelor electromagnetice.

În timp ce imunitatea prin definiție se poate spune că este inversa susceptibilității, acestea sunt adesea folosite în mod interschimbabil. Și prin determinarea nivelurilor acestora, se poate verifica capacitatea dispozitivului electronic de a funcționa corect în fața interferenței EM.

Pregătirea pentru testarea conformității EMC

În timp ce testele EMC par simple, trecerea lor necesită multă muncă, bani și timp. Acest lucru nu este legat de natura intangibilă a EMC, ceea ce face imposibil pentru producători să stabilească dacă produsele sunt conforme cu standardele, cu excepția cazului în care se face un test, și costul ridicat al echipamentului necesar testului, ceea ce face ca deținerea acestora să fie o idee proastă., și externalizarea acestuia către (de asemenea, scumpă, câteva mii USD / zi de testare) laboratoare de conformitate acreditate este de obicei o opțiune mai bună.

Cu toate acestea, deși majoritatea firmelor ar putea să depășească bariera costurilor, cea mai mare problemă este atunci când rezultatele testelor sunt negative. Acesta este, de obicei, un moment destul de dificil pentru companie și managerii de proiect, deoarece modificările nu pot fi făcute în timpul testului, ceea ce înseamnă că produsul trebuie trimis înapoi echipei de proiectare pentru o reproiectare și va trebui să fie alocate mai multe mii de dolari pentru o reîncercați.

Ineficiența procesului descris mai sus este unul dintre principalii factori care contribuie la costul ridicat al cercetării și dezvoltării și la întârzierile în calendarul de dezvoltare a produselor. Pentru a atenua acest risc și a crește șansele ca dispozitivele să treacă testele la prima încercare, companiile utilizează anumite abordări care ar putea fi clasificate în general în două subpoziții, inclusiv;

1. Proiecta
2. Testarea preconformității

1. Elaborați abordări pentru îmbunătățirea conformității EMC

Cel mai inteligent joc de design (pentru produsele pe care este acceptabil) este de a folosi module pre-certificate în dezvoltarea produsului, deoarece asigură o reducere brută a cantității de efort care intră în certificarea produsului dumneavoastră. Cu toate acestea, luarea în considerare a conformității EMC în proiectarea unui nou produs implică evaluarea (pe baza scenariilor în care va fi utilizat produsul), posibilul;

1. Sursele EMI (interne sau externe) și tipul semnalului.
2. Natura „victimei” și semnificația unei eventuale defecțiuni.
3. Calea de cuplare către „Victima” - dispozitivul dvs. (în caz de extern) sau alte dispozitive din jurul acestuia.

Minimizarea interferențelor în timpul proiectării implică reducerea surselor EMI interne, acordând atenție lucrurilor „mici”, cum ar fi tipul de comutator pe care îl utilizați, și lucruri puțin mai grele, cum ar fi interfețele de conexiune / comunicație pe care le utilizați, frecvența pe care operează și posibile interferențe din surse externe. Prin examinarea mediului în care urmează să fie instalat / utilizat un dispozitiv, natura victimelor sau a potențialilor emițători și semnificația posibilelor defecțiuni pe care le pot provoca, pot fi accesate și considerate în mod eficient în proiectare.

Pentru cuplare, un sistem care cuplează cu ușurință energia la „ieșire” va cupla la fel de ușor energia „la intrare”, deoarece atât de multe aspecte ale bunei practici de proiectare EMC se aplică atât emițătorului, cât și victimelor, ceea ce înseamnă că o îmbunătățire unică a designului pentru a reduce emisiile ar reduce, de asemenea, susceptibil. Unele dintre tehnicile de proiectare pentru a reduce emisiile, cum ar fi împământarea și ecranarea, au fost discutate în articolul anterior EMI disponibil aici.

2. Testarea preconformității

O altă modalitate de reducere a costurilor și posibilitatea eșecului testului este efectuarea testelor EMC pe tot parcursul procesului de proiectare utilizând o configurație de testare a pre-conformității EMC adaptată condițiilor care vor fi utilizate în timpul testării conformității. Deși vă poate costa puțin mai puțin decât suma pe care ați putea să o plătiți pentru o zi cu un laborator acreditat, aceasta va crește șansele ca dispozitivul să treacă testul la prima încercare, va reduce costul total al testului și vă va reduce timpul pe piață.

Concluzie

În timp ce pregătirea pentru certificări precum EMC este ușoară pentru organizațiile mari, pentru start-up-uri și pentru companiile mici, este un joc de minge diferit, din cauza lipsei de fonduri și a necesității de a testa mai multe ipoteze în primele zile ale acestora. Cu toate acestea, startup-urile pot atenua riscurile implicate asigurându-se că echipa de proiectare, cât mai curând posibil în timpul procesului de proiectare, ia în considerare considerațiile EMI / EMC în procesul lor de proiectare. În echipele în care cunoștințele certificărilor sunt limitate, pot alege să lucreze cu consultanți cu experiență pe această linie pentru a oferi sprijin echipei. Acest lucru nu numai că va ajuta la pregătirea produsului pentru certificarea viitoare, ci și la ajutarea acestora să livreze un produs care să fie de încredere clienților lor.