Процесс тестирования ЭМС и требования на соответствие ЭМС

Как упоминалось в последней статье, где мы обсуждали электромагнитные помехи (EMI), почти все электронные продукты, предназначенные для коммерческого использования и законных продаж, должны иметь один или несколько сертификатов в качестве доказательства того, что продукт соответствует определенным правилам / руководящим принципам и прошел связанные тесты. Существует множество правил, и они различаются от места к месту, иногда с небольшими различиями, но для каждого места, где будет продаваться электронное устройство, оно должно соответствовать стандартам, установленным руководящим органом в этом месте.

В сегодняшней статье мы рассмотрим один из самых популярных сертификационных тестов, которые должны пройти электронные устройства; ЭМС (Электромагнитная совместимость) Сертификация. В статье будет рассмотрено несколько аспектов EMC, в том числе Что такое EMC, зачем она нужна, какие продукты в ней нуждаются, а также различные законы об EMC в разных странах.

Что такое EMC?

EMC означает электромагнитное соответствие, и это процесс, который существует для обеспечения средств, с помощью которых может быть проверена способность устройства работать в электромагнитной среде.

Все электрические и электронные системы или устройства излучают электромагнитные волны определенного уровня, которые могут мешать работе других устройств, когда они подключены или расположены в непосредственной близости друг от друга. Эти помехи могут вызвать сбои в работе устройств, что может нанести вред пользователям или просто вывести продукт из строя. Предотвращение и снижение вероятности этого - вот что привело к разработке требований ЭМС, чтобы обеспечить общую основу, на которой электрические / электронные продукты / системы оцениваются на предмет качества и функциональной безопасности.

EMC часто используется как синоним EMI, но, хотя между ними существует много общего, важно отметить, что EMC сильно отличается от EMI. EMI (электромагнитные помехи) - это мера излучения, исходящего от устройства, с его возможными последствиями, в то время как EMC, с другой стороны, является свойством системы или устройства, которое гарантирует, что оно ведет себя так, как было спроектировано, в среде с EMI Вмешательство.

Важность EMC

Несмотря на то, что точные спецификации различаются в зависимости от страны и региона, сертификаты EMC остаются одним из юридических требований для утверждения продажи электронных устройств в большинстве стран. Например, на европейских рынках знак CE должен быть нанесен на все электронные продукты, прежде чем они могут быть проданы, и наносится только тогда, когда производитель выполнил все директивы, применимые к продукту, включая сертификацию EMC. Доказательством этого является Декларация соответствия (DOC), которая обычно поставляется вместе с руководством пользователя продукта. Для новых продуктов крупные поставщики / дистрибьюторы обычно проверяют DOC с помощью тестов, поскольку они рискуют поставлять непроверенные устройства, что считается мошенничеством и может привести к значительным штрафам, изъятию продукта и тюремному заключению.

Помимо требований законодательства, отказ от проведения испытаний устройств на ЭМС может иметь серьезные последствия после продажи. Сертификация EMC помогает повысить надежность продукта, поскольку тесты помогут выявить любые потенциальные проблемы с продуктом до производства, давая производителю возможность решить проблему, не неся затрат и затруднений, связанных с отзывом продукта с рынка или гарантийным обслуживанием.

В конечном итоге, прохождение процесса сертификации EMC не только гарантирует, что вы сможете продавать свои продукты на рынках, где это необходимо, но и поможет вам создать надежный продукт, который вызовет доверие клиентов и определенно повысит продажи.

Законы EMC и требования к сертификации

Как упоминалось ранее, требования к сертификации различаются в зависимости от страны и региона. Например, в США FCC определяет правила тестирования EMC с такими правилами, как правила FCC, часть 15, которые определяют максимальное количество нелицензированных радиочастотных помех, которые могут создаваться различными устройствами. При сертификации в США устройства получают знак FCC.

За пределами США в регулировании электромагнитной совместимости используются различные стандарты ISO, IEC и CISPR. В ЕС знак CE, который присваивается только после того, как продукт был сертифицирован, необходим для продажи продукта. В Африке такие страны, как Южная Африка, требуют «Сертификат соответствия», который выдается Южноафриканским бюро стандартов (SABS), а такие страны, как Нигерия, используют стандарты IEC / CISPR.

Суровость наказания за несоблюдение требований варьируется от страны к стране, поскольку соблюдение требований по-прежнему является добровольным в некоторых развивающихся странах, но по мере роста стран и усиления воздействия EMI нет сомнений в том, что ужесточение законодательства начнет действовать. возникают вокруг него.

Процесс тестирования на ЭМС

EMC контролирует 3 основные категории проблем с электронными устройствами. Категории включают;

1. Эмиссия
2. Восприимчивость
3. Иммунитет

1. Испытания на выбросы:

Эмиссия относится к преднамеренному или случайному производству электромагнитной энергии любым источником. Для электронных устройств испытания на ЭМС предназначены для проверки нежелательных излучений от устройства и контрмер, которые могут быть приняты, чтобы уменьшить и предотвратить их отрицательное воздействие на другие устройства вокруг них.

Испытание на излучение включает в себя измерение напряженности кондуктивного и излучаемого поля излучений в устройстве, при этом кондуктивные излучения выполняются вместе с кабелями и проводкой, а излучаемые (индуктивные и емкостные) измеряются во всех направлениях вокруг устройства.

Мониторинг радиационного излучения очень важен для устройств, которые будут использоваться в непосредственной близости от других электронных устройств. Он выполняется с использованием антенн в качестве преобразователей, а такие инструменты, как ВЧ-токовые клещи или сети стабилизации импеданса линии (LISN), используются в качестве преобразователей для кондуктивных излучений. Преобразователи подключаются к специализированному испытательному приемнику или анализатору электромагнитных помех, который включает полосы пропускания и детекторы в соответствии с требованиями различных международных стандартов электромагнитной совместимости.

2. Тестирование на чувствительность:

Под восприимчивостью понимается склонность одного электрического оборудования (обычно называемого потерпевшим) к выходу из строя или сбоям в непосредственной близости от источников излучения другого устройства (EMI).

Как и тестирование излучения, тестирование чувствительности также проводится как для излучаемых, так и для кондуктивных помех. Что касается чувствительности к излучению, тестирование обычно включает использование мощного источника электромагнитного излучения и излучающей антенны для направления энергии на ИУ (тестируемое устройство). С другой стороны, для кондуктивной восприимчивости тестирование обычно выполняется с использованием мощных генераторов сигналов вместе с токовыми клещами или трансформатором какого-либо другого типа для создания помех на кабеле.

Как и для всех тестов на соответствие, для обоих тестов в стандартных документах указывается, какой должна быть тестовая среда, какое оборудование будет использоваться и его калибровка. Согласно большинству стандартов, испытательные площадки на открытом воздухе (OATS) являются рекомендованными испытательными площадками, но в последнее время испытания проводятся в помещениях с использованием специализированных испытательных камер на ЭМС, таких как безэховая и реверберационная камера. Некоторые различия в приведенных выше описаниях могут наблюдаться из-за различий в устройствах.

3. Тестирование иммунитета:

Устойчивость электронного устройства означает способность электронного оборудования правильно работать в присутствии электромагнитных помех.

В то время как иммунитет по определению можно назвать противоположностью восприимчивости, они часто используются как взаимозаменяемые. И, определив их уровни, можно проверить способность электронного устройства работать должным образом перед лицом электромагнитных помех.

Подготовка к тестированию на соответствие требованиям EMC

Хотя тесты EMC кажутся простыми, их прохождение требует больших усилий, денег и времени. Это связано с нематериальной природой электромагнитной совместимости, из-за которой производители не могут определить, соответствуют ли продукты стандартам, если не будет проведен тест, и высокой стоимостью оборудования, необходимого для тестирования, что делает владение ими плохой идеей., и передача его на аутсорсинг (тоже дорого, несколько тысяч долларов США за день тестирования) аккредитованным лабораториям соответствия обычно является лучшим вариантом.

Однако, хотя большинству фирм удастся преодолеть ценовой барьер, самая большая проблема - это отрицательные результаты тестирования. Обычно это довольно сложный момент для компании и менеджеров проектов, поскольку во время теста нельзя вносить изменения, а это означает, что продукт нужно отправить обратно в команду дизайнеров для редизайна, и для этого потребуется потратить еще тысячи долларов. повторный тест.

Неэффективность описанного выше процесса является одной из основных причин высокой стоимости исследований и разработок и задержек в сроках разработки продукта. Чтобы снизить этот риск и повысить вероятность того, что устройства пройдут тесты с первого раза, компании используют определенные подходы, которые можно в целом разделить на две подзаголовки, в том числе:

1. дизайн
2. Предварительное тестирование на соответствие

1. Подходы к проектированию для улучшения соответствия требованиям ЭМС

Самый разумный вариант дизайна (для продуктов, для которых это приемлемо) - использовать предварительно сертифицированные модули при разработке продукта, поскольку это обеспечивает значительное сокращение усилий, затрачиваемых на сертификацию вашего продукта. Однако учет соответствия требованиям EMC при разработке нового продукта предполагает оценку (на основе сценариев, в которых продукт будет использоваться) возможного;

1. Источники электромагнитных помех (внутренние или внешние) и тип сигнала.
2. Характер «Жертвы» и значение возможной неисправности.
3. Путь подключения к «Жертве» - вашему устройству (в случае внешнего) или другим устройствам вокруг него.

Сведение к минимуму помех во время проектирования включает в себя сокращение внутренних источников электромагнитных помех, уделяя внимание «мелочам», таким как тип используемого переключателя, и немного более важным вещам, таким как используемые интерфейсы подключения / связи, частота, на которой он работает, и возможные помехи от внешних источников. Путем изучения среды, в которой должно быть установлено / использовано устройство, можно получить доступ к природе жертв или потенциальных источников излучения и значимости возможных неисправностей, которые они могут вызвать, и эффективно учесть их при проектировании.

Что касается связи, система, которая легко связывает энергию с «выходом», будет одинаково легко объединять энергию «внутрь», поскольку многие аспекты хорошей практики проектирования ЭМС применимы как к излучателю, так и к жертвам, а это означает, что одно улучшение конструкции для снижения выбросов также уменьшит восприимчивость. Некоторые методы проектирования для снижения выбросов, такие как заземление и экранирование, обсуждались в предыдущей статье EMI, доступной здесь.

2. Предварительное тестирование на соответствие

Еще один способ снижения затрат и снижения вероятности провала теста - это выполнение тестирования на ЭМС на протяжении всего процесса проектирования с использованием установки предварительного тестирования на соответствие требованиям ЭМС, адаптированной к условиям, которые будут использоваться во время тестирования на соответствие. Хотя это может стоить вам немного меньше, чем то, что вы могли бы заплатить за день в аккредитованной лаборатории, это увеличит шансы того, что устройство пройдет тест с первой попытки, снизит общую стоимость тестирования и сократит время выхода на рынок..

Заключение

Хотя подготовка к сертификации, например, EMC, проста для крупных организаций, стартапов и небольших компаний, это совсем другая игра из-за нехватки средств и необходимости проверить несколько предположений в первые дни их существования. Тем не менее, стартапы могут снизить связанные с этим риски, обеспечив, чтобы группа разработчиков как можно раньше в процессе проектирования учитывала соображения EMI / EMC в процессе проектирования. В командах, где знания о сертификации недостаточны, они могут выбрать работу с консультантами, имеющими опыт работы в этих областях, для оказания поддержки команде. Это не только поможет подготовить продукт к будущей сертификации, но и поможет им предоставить надежный продукт для своих клиентов.