EMC-testprocess och krav för EMC-efterlevnad

Som nämnts i den senaste artikeln där vi diskuterade elektromagnetisk störning (EMI), är nästan alla elektroniska produkter som är utformade för kommersiellt bruk och laglig försäljning, skyldiga att ha en eller flera certifieringar som bevis på att produkten uppfyller vissa regler / riktlinjer och har passerat relaterade tester. Det finns massor av regler och de skiljer sig från plats till plats, ibland med mindre skillnader, men för varje plats där en elektronisk enhet ska säljas måste den uppfylla de standarder som anges av det styrande organet på den platsen.

För dagens artikel kommer vi att titta på ett av de mest populära certifieringstest som elektroniska enheter krävs för att passera; den EMC (Elektromagnetisk Överensstämmelse) Certifiering. Artikeln kommer att täcka flera saker om EMC inklusive; Vad är EMC, varför EMC behövs, vilken typ av produkter som behöver det och de olika lagarna om EMC från land till land.

Vad är EMC?

EMC står för elektromagnetisk överensstämmelse och det är en process som finns för att tillhandahålla ett sätt genom vilket en enhets förmåga att fungera i en elektromagnetisk miljö kan verifieras.

Alla elektriska och elektroniska system eller enheter avger en viss nivå av elektromagnetiska vågor som kan störa andra enhets funktioner när de är anslutna eller placeras i närheten av varandra. Denna störning kan orsaka att enheterna fungerar felaktigt på ett sätt som kan vara skadligt för användarna eller bara göra produkten oanvändbar. Att förebygga och minska möjligheterna till detta händer ledde till att EMC-kraven utvecklades för att ge en gemensam bas på vilken elektriska / elektroniska produkter / system utvärderas för kvalitet och funktionssäkerhet.

EMC används ofta omväxlande med EMI men även om det finns många likheter mellan dem är det viktigt att notera att EMC skiljer sig ganska från EMI. EMI (elektromagnetisk interferens) är ett mått på strålning som härrör från en enhet tillsammans med dess möjliga konsekvens medan EMC, å andra sidan, är egenskapen hos ett system eller en enhet som säkerställer att den beter sig som den designades i en miljö med EMI Interferens.

Betydelsen av EMC

Medan de exakta specifikationerna varierar mellan länder och regioner är EMC-certifieringar fortfarande ett av de lagliga kraven för godkännande av försäljning av elektroniska enheter i de flesta länder. På europeiska marknader måste till exempel CE-märkning tillämpas på alla elektronikprodukter innan de kan säljas och det tillämpas endast när tillverkaren har uppfyllt alla direktiv som gäller för produkten, inklusive EMC-certifiering. Ett bevis på detta är deklarationen om överensstämmelse (DOC) som vanligtvis levereras med produktens användarhandbok / manual. För nya produkter, kontrollerar storskaliga leverantörer / distributörer vanligtvis DOC med tester eftersom de riskerar att leverera icke-verifierade enheter, vilket är en handling som behandlas som bedrägeri och kan leda till betydande böter, produktuttag och fängelse.

Bortsett från lagkrav kan misslyckande med att utföra EMC-tester på enheter ha mycket allvarliga konsekvenser för efterförsäljningen. EMC-certifiering hjälper till att öka produktens tillförlitlighet, eftersom testerna hjälper till att belysa eventuella problem med produkten före produktion, vilket ger tillverkaren möjlighet att åtgärda problemet utan att ådra sig kostnader och förlägenhet i samband med att återkalla en produkt från marknaden eller servicegarantier.

Genom att genomgå EMC-certifieringsprocessen säkerställer du inte bara att du kan sälja dina produkter på marknader som kräver det, utan hjälper dig också att bygga en pålitlig produkt som ger kundernas förtroende och definitivt ökad försäljning.

EMC-lagar och certifieringskrav

Som tidigare nämnts skiljer sig certifieringskraven mellan länder och regioner. Till exempel i USA specificerar FCC reglerna för EMC-testning med regler som FCC del 15-reglerna, som definierar den maximala mängden olicensierad radiofrekvensstörning som kan produceras av olika enheter. Vid certifiering i USA tilldelas enheter FCC-märket.

Utanför USA används olika ISO-, IEC- och CISPR-standarder i EMC-regleringen. I EU krävs CE-märkning som endast tilldelas efter att en produkt har certifierats för produktförsäljning. I Afrika kräver länder som Sydafrika ett "Certificate of Compliance" som utfärdas av South African Bureau of Standards (SABS), och länder som Nigeria utnyttjar IEC / CISPR-standarderna.

Strängheten för bestraffningen för bristande efterlevnad varierar från land till land, eftersom efterlevnad fortfarande är frivillig i vissa utvecklingsländer, men när länderna växer och effekterna av EMI blir mer framträdande är det ingen tvekan om att strängare lagstiftning kommer att börja uppstå runt det.

EMC-testprocess

Det finns tre huvudkategorier av problem i elektroniska enheter som övervakas av EMC. Kategorierna inkluderar;

1. Utsläpp
2. Känslighet
3. Immunitet

1. Utsläppstestning:

Utsläpp avser avsiktlig eller oavsiktlig produktion av elektromagnetisk energi av någon källa. För elektroniska apparater är EMC-tester utformade för att kontrollera oönskade utsläpp från enheten och motåtgärder som kan vidtas för att minska och förhindra att de påverkar andra enheter runt dem negativt.

Utsläppstestning innebär mätning av den ledda och utstrålade fältstyrkan för utsläpp i enheten, med genomförda utsläpp har gjorts tillsammans med kablar och ledningar, medan utstrålad (induktiv och kapacitiv) mäts i alla riktningar runt enheten.

Strålningsövervakning är mycket viktigt för enheter som kommer att användas i närheten av andra elektroniska enheter. Den utförs med hjälp av antenner som givare, medan verktyg som RF Current Clamps eller Line Impedance Stabilization Networks (LISN) används som givare för genomförda utsläpp. Omvandlarna är anslutna till en specialiserad EMI-testmottagare eller analysator som innehåller bandbredd och detektorer baserat på kraven i olika internationella EMC-standarder.

2. Test av känslighet:

Känslighet avser tendensen hos en elektrisk utrustning (vanligtvis kallad offret) att gå sönder eller fungera fel i närheten av utsläpp från en annan enhet (EMI).

Liksom utsläppstestningen görs också känslighetstester för både utstrålad och genomförd störning. För strålad känslighet innebär testning vanligtvis användning av en kraftfull källa för elektromagnetisk strålning och en strålningsantenn för att rikta energin till DUT (enhet som testas). För konduktivitet, å andra sidan, testas vanligtvis med högeffektsgeneratorer tillsammans med en strömklämma eller någon annan typ av transformator för att injicera störningarna på kabeln.

Liksom all testning av överensstämmelse, för båda testerna, anger standarddokumenten vad testmiljön ska vara, viss utrustning som ska användas och deras kalibrering. I de flesta standarder är Open-Area Test Sites (OATS) de rekommenderade testplatserna, men på senare tid utförs tester inomhus med specialiserade EMC-testkammare som aneko- och efterklangskammaren. Vissa variationer i beskrivningarna ovan kan observeras på grund av skillnaden i enheterna.

3. Immunitetstest:

Immuniteten hos en elektronisk enhet hänvisar till förmågan hos elektronisk utrustning att fungera korrekt i närvaro av elektromagnetisk störning.

Även om immunitet per definition kan sägas vara motsatt mottaglighet, används de ofta omväxlande. Och genom att bestämma deras nivåer kan den elektroniska enhetens förmåga att fungera korrekt inför EM-störningar verifieras.

Gör dig redo för EMC-efterlevnadstestning

Medan EMC-testerna verkar enkla, tar det mycket arbete, pengar och tid att klara dem. Detta hänger inte samman med EMC: s immateriella karaktär, vilket gör det omöjligt för tillverkare att avgöra om produkterna överensstämmer med standarderna om inte ett test görs, och den höga kostnaden för den utrustning som krävs för testet, vilket gör att det är en dålig idé att äga dem., och outsourcing till (också dyra, flera tusen USD / testdag) ackrediterade efterlevnadslaboratorier är vanligtvis ett bättre alternativ.

Men medan de flesta företag kanske kan övervinna kostnadsbarriären, är det största problemet när testresultaten är negativa. Detta är vanligtvis ett ganska svårt ögonblick för företaget och projektledarna eftersom förändringar inte kan göras under testet, vilket innebär att produkten måste skickas tillbaka till designteamet för en redesign och fler tusentals dollar kommer att behöva slängas ut för en testa om.

Ineffektiviteten i processen som beskrivs ovan är en av de viktigaste bidragsgivarna till de höga kostnaderna för forskning och utveckling och förseningar i tidslinjen för produktutveckling. För att mildra denna risk och öka risken för att enheter klarar testerna vid första försöket använder företagen vissa metoder som i stort sett kan klassificeras under två underrubriker, inklusive;

1. Design
2. Testning före efterlevnad

1. Designmetoder för att förbättra EMC-efterlevnad

Det smartaste designspelet (för produkter som det är acceptabelt med) är att använda förcertifierade moduler i produktutveckling, eftersom det säkerställer en bruttominskning av mängden ansträngning som går till certifieringen av din produkt. Att beakta EMC-överensstämmelse i utformningen av en ny produkt innebär dock att man utvärderar (baserat på de scenarier där produkten kommer att användas).

1. EMI-källor (intern eller extern) och signaltyp.
2. ”Offerets” karaktär och betydelsen av ett eventuellt fel.
3. Kopplingsväg till “Offer” - din enhet (vid extern) eller andra enheter runt den.

Att minimera störningar under konstruktionen innebär att man minskar interna EMI-källor genom att vara uppmärksam på "små" saker som den typ av omkopplare du använder och lite mer viktiga saker som anslutnings- / kommunikationsgränssnitten du använder, frekvensen som den fungerar och eventuella störningar från externa källor. Genom att undersöka miljön i vilken en enhet ska installeras / användas, kan arten av offer eller potentiella sändare och betydelsen av ett eventuellt fel de kan orsaka nås och effektivt beaktas i designen.

För koppling kommer ett system som enkelt kopplar energi till "ut" lika enkelt att koppla energi "in", eftersom så många aspekter av god EMC-designpraxis gäller för både sändare och offer, vilket innebär att en enda designförbättring för att minska utsläpp också skulle minska känslighet. Några av designteknikerna för att minska utsläpp som jordning, skärmning har diskuterats under den tidigare EMI-artikeln som finns här.

2. Testning före efterlevnad

Ett annat sätt att minska kostnaderna och möjligheten att misslyckas med testet är att utföra EMC-testning under hela designprocessen med hjälp av en EMC Pre-Compliance-testinställning som är skräddarsydd för de förhållanden som kommer att användas under testning av efterlevnad. Även om det kan kosta dig bara lite mindre än vad du kan betala för en dag med ett ackrediterat laboratorium, kommer det att öka chanserna för att enheten klarar testet vid första försöket, sänka den totala testkostnaden och minska din tid på marknaden.

Slutsats

Även om det är enkelt för stora organisationer, för nystartade företag och små företag att förbereda sig för certifieringar som EMC, är det ett annat bollspel på grund av brist på medel och behovet av att testa flera antaganden under deras tidiga dagar. Startups kan dock mildra riskerna med att se till att designteamet så tidigt som möjligt under designprocessen tar hänsyn till EMI / EMC-överväganden i deras designprocess. I team där kunskapen om certifieringarna är knapp kan de välja att arbeta med konsulter med erfarenhet i denna riktning för att ge support till teamet. Att göra detta kommer inte bara hjälpa till att förbereda produkten för framtida certifiering utan också hjälpa dem att leverera en produkt som är pålitlig för sina kunder.