EMC-testproces en vereisten voor EMC-naleving

Zoals vermeld in het laatste artikel waarin we elektromagnetische interferentie (EMI) bespraken, moeten bijna alle elektronische producten die zijn ontworpen voor commercieel gebruik en legale verkoop, een of meer certificeringen bezitten als bewijs dat het product voldoet aan bepaalde voorschriften / richtlijnen en is geslaagd gerelateerde tests. Er zijn tonnen voorschriften en ze verschillen van plaats tot plaats, soms met kleine verschillen, maar voor elke locatie waar een elektronisch apparaat wordt verkocht, moet het voldoen aan de normen die door het bestuursorgaan op die locatie zijn vastgesteld.

Voor het artikel van vandaag zullen we kijken naar een van de meest populaire certificeringstests die elektronische apparaten moeten doorstaan; de EMC-certificering (elektromagnetische compatibiliteit). Het artikel zal verschillende dingen over EMC behandelen, waaronder; Wat is EMC, waarom is EMC nodig, het soort producten dat het nodig heeft en de verschillende wetten over EMC van land tot land.

Wat is EMC?

EMC staat voor elektromagnetische compatibiliteit en het is een proces dat bestaat om een middel te bieden waarmee het vermogen van een apparaat om in een elektromagnetische omgeving te werken, kan worden geverifieerd.

Alle elektrische en elektronische systemen of apparaten zenden een bepaald niveau van elektromagnetische golven uit die de werking van andere apparaten kunnen verstoren wanneer ze zijn aangesloten of in de buurt van elkaar worden geplaatst. Door deze interferentie kunnen de apparaten defect raken op een manier die schadelijk kan zijn voor de gebruikers of het product onbruikbaar kan maken. Het voorkomen en verminderen van de mogelijkheden dat dit gebeurt, was wat leidde tot de ontwikkeling van EMC-vereisten, om een gemeenschappelijke basis te bieden waarop elektrische / elektronische producten / systemen worden beoordeeld op kwaliteit en functionele veiligheid.

EMC wordt vaak door elkaar gebruikt met EMI, maar hoewel er veel overeenkomsten tussen bestaan, is het belangrijk op te merken dat EMC nogal verschilt van EMI. EMI (elektromagnetische interferentie) is een maatstaf voor straling die afkomstig is van een apparaat, samen met de mogelijke gevolgen ervan, terwijl EMC daarentegen het eigendom is van een systeem of apparaat dat ervoor zorgt dat het zich gedraagt zoals het is ontworpen in een omgeving met EMI. Interferentie.

Belang van EMC

Hoewel de exacte specificaties per land en regio verschillen, blijven EMC-certificeringen in de meeste landen een van de wettelijke vereisten voor de goedkeuring van de verkoop van elektronische apparaten. In Europese markten moet bijvoorbeeld een CE-markering worden aangebracht op alle elektronicaproducten voordat ze kunnen worden verkocht en deze wordt alleen aangebracht als de fabrikant heeft voldaan aan alle richtlijnen die op het product van toepassing zijn, inclusief de EMC-certificering. Een bewijs hiervan is de conformiteitsverklaring (DOC) die gewoonlijk wordt geleverd met de gebruikershandleiding / handleiding van het product. Voor nieuwe producten verifiëren grootschalige leveranciers / distributeurs de DOC meestal met tests, omdat ze het risico lopen niet-geverifieerde apparaten te leveren, wat een handeling is die als fraude wordt behandeld en kan leiden tot aanzienlijke boetes, terugtrekking van producten en gevangenisstraffen.

Afgezien van de wettelijke vereisten, kan het niet uitvoeren van EMC-tests op apparaten behoorlijk ernstige gevolgen hebben na de verkoop. EMC-certificering helpt de productbetrouwbaarheid te vergroten, aangezien de tests potentiële problemen met het product vóór de productie aan het licht zouden brengen, waardoor de fabrikant de kans krijgt om het probleem op te lossen zonder de kosten en schaamte die gepaard gaan met het terugroepen van een product van de markt of onderhoudsgaranties.

Op de lange termijn zorgt het EMC-certificeringsproces ervoor dat u niet alleen uw producten kunt verkopen op markten die dit vereisen, maar ook dat u een betrouwbaar product kunt bouwen dat het vertrouwen van de klant en zeker meer verkoopcijfers oplevert.

EMC-wetten en certificeringsvereisten

Zoals eerder vermeld, verschillen de certificeringsvereisten tussen landen en regio's. Bijvoorbeeld in de VS, de FCC specificeert de regels EMC testen met regels zoals de FCC deel 15 regels, waarbij de maximum hoeveelheid niet-gelicentieerde radio-interferentie welke door verschillende inrichtingen definieert. Bij certificering in de VS krijgen apparaten het FCC-keurmerk.

Buiten de VS worden verschillende ISO-, IEC- en CISPR-normen gebruikt in EMC-regelgeving. In de EU is de CE-markering die alleen wordt toegekend nadat een product is gecertificeerd, vereist voor productverkoop. In Afrika hebben landen als Zuid-Afrika een "Certificate of Compliance" nodig dat wordt uitgegeven door het South African Bureau of Standards (SABS), en landen zoals Nigeria maken gebruik van de IEC / CISPR-normen.

De ernst van de straf voor niet-naleving verschilt van land tot land, aangezien naleving in bepaalde ontwikkelingslanden nog steeds vrijwillig is, maar naarmate de landen groeien en de effecten van EMI prominenter worden, lijdt het geen twijfel dat strengere wetgeving zal beginnen te gelden. ontstaan eromheen.

EMC-testproces

Er zijn drie hoofdcategorieën problemen met elektronische apparaten die worden gecontroleerd door EMC. De categorieën omvatten;

Emissie
Gevoeligheid
Immuniteit

1. Emissietesten:

Emissie verwijst naar opzettelijke of onbedoelde productie van elektromagnetische energie door welke bron dan ook. Voor elektronische apparaten zijn EMC-tests ontworpen om te controleren op ongewenste emissies van het apparaat en de tegenmaatregelen die kunnen worden genomen om deze te verminderen en te voorkomen dat ze andere apparaten om hen heen negatief beïnvloeden.

Emissietests omvatten het meten van de geleide en uitgestraalde veldsterkte van emissies in het apparaat, waarbij geleide emissies samen met kabels en bedrading zijn gedaan, terwijl uitgestraald (inductief en capacitief) wordt gemeten in alle richtingen rond het apparaat.

Monitoring van uitgestraalde emissies is erg belangrijk voor apparaten die in de buurt van andere elektronische apparaten worden gebruikt. Het wordt uitgevoerd met behulp van antennes als transducers, terwijl tools zoals RF-stroomklemmen of Line Impedance Stabilization Networks (LISN) worden gebruikt als transducers voor geleide emissies. De transducers zijn verbonden met een gespecialiseerde EMI-testontvanger of -analysator die bandbreedtes en detectoren bevat op basis van de vereisten in verschillende internationale EMC-normen.

2. Gevoeligheidstesten:

Gevoeligheid verwijst naar de neiging van een elektrisch apparaat (meestal het slachtoffer genoemd) om kapot te gaan of defect te raken in de buurt van emissies van een ander apparaat (EMI).

Net als de emissietests, worden ook de gevoeligheidstests uitgevoerd voor zowel uitgestraalde als geleide interferentie. Voor de stralingsgevoeligheid omvat het testen meestal het gebruik van een krachtige bron van elektromagnetische straling en een stralende antenne om de energie naar de DUT (te testen apparaat) te leiden. Voor geleide gevoeligheid daarentegen wordt het testen meestal gedaan met behulp van krachtige signaalgeneratoren samen met een stroomtang of een ander type transformator om de storing op de kabel te injecteren.

Zoals bij alle conformiteitstests, specificeren de standaarddocumenten voor beide tests wat de testomgeving zou moeten zijn, welke apparatuur moet worden gebruikt en hun kalibratie. In de meeste normen zijn Open-Area Test Sites (OATS) de aanbevolen testlocaties, maar de laatste tijd worden tests binnenshuis uitgevoerd met behulp van gespecialiseerde EMC-testkamers zoals de echovrije en nagalmkamer. Sommige variaties in de bovenstaande beschrijvingen kunnen worden waargenomen als gevolg van het verschil in de apparaten.

3. Immuniteitstesten:

De immuniteit van een elektronisch apparaat verwijst naar het vermogen van elektronische apparatuur om correct te functioneren in aanwezigheid van elektromagnetische interferentie.

Hoewel immuniteit per definitie het omgekeerde is van gevoeligheid, worden ze vaak door elkaar gebruikt. En door hun niveaus te bepalen, kan het vermogen van het elektronische apparaat om correct te werken bij EM-interferentie worden geverifieerd.

Voorbereidingen treffen voor uw EMC-conformiteitstest

Hoewel de EMC-tests eenvoudig lijken, kost het doorgeven ervan veel werk, geld en tijd. Dit staat niet los van de ongrijpbare aard van EMC, waardoor het voor fabrikanten onmogelijk is om te bepalen of de producten voldoen aan de normen, tenzij een test wordt uitgevoerd, en de hoge kosten van de apparatuur die nodig is voor de test, waardoor het een slecht idee is om ze te bezitten., en het uitbesteden aan (ook duur, enkele duizenden USD / testdag) geaccrediteerde nalevingslaboratoria is meestal een betere optie.

Hoewel de meeste bedrijven de kostenbarrière kunnen overwinnen, is het grootste probleem wanneer de testresultaten negatief zijn. Dit is meestal een vrij moeilijk moment voor het bedrijf en de projectmanagers, omdat er tijdens de test geen wijzigingen kunnen worden aangebracht, wat betekent dat het product teruggestuurd moet worden naar het ontwerpteam voor een herontwerp en er zullen duizenden dollars moeten worden uitgetrokken voor een opnieuw testen.

De inefficiëntie van het hierboven beschreven proces is een van de belangrijkste oorzaken van de hoge kosten van onderzoek en ontwikkeling en vertragingen in de tijdlijn voor productontwikkeling. Om dit risico te verkleinen en de kans te vergroten dat apparaten de tests bij de eerste poging doorstaan, gebruiken bedrijven bepaalde benaderingen die grofweg in twee subrubrieken kunnen worden ingedeeld, waaronder;

Ontwerp
Pre-compliance testen

1. Ontwerpbenaderingen om EMC-naleving te verbeteren

Het slimste ontwerpspel (voor producten waarvoor het acceptabel is) is het gebruik van voorgecertificeerde modules bij productontwikkeling, omdat dit een brutale vermindering van de hoeveelheid moeite die wordt besteed aan de certificering van uw product, garandeert. Om EMC-conformiteit mee te nemen in het ontwerp van een nieuw product, moet echter worden geëvalueerd (op basis van de scenario's waarin het product zal worden gebruikt), de mogelijke;

EMI-bronnen (intern of extern) en signaaltype.
De aard van het "slachtoffer" en de betekenis van een mogelijke storing.
Koppelingspad naar het "slachtoffer" - uw apparaat (in het geval van extern) of andere apparaten eromheen.

Het minimaliseren van interferentie tijdens het ontwerp omvat het verminderen van interne EMI-bronnen door aandacht te schenken aan 'kleine' dingen zoals het type schakelaar dat u gebruikt, en wat zwaardere dingen zoals de verbinding / communicatie-interfaces die u gebruikt, de frequentie waarop deze werkt en mogelijke interferentie van externe bronnen. Door de omgeving te onderzoeken waarin een apparaat moet worden geïnstalleerd / gebruikt, kan de aard van de slachtoffers of potentiële emitters, en de betekenis van mogelijke storingen die ze kunnen veroorzaken, worden benaderd en effectief worden overwogen in het ontwerp.

Voor koppeling, een systeem dat gemakkelijk energie koppelt aan de ‘uit’, zal even gemakkelijk energie ‘naar binnen’ koppelen, aangezien zoveel aspecten van een goede EMC-ontwerppraktijk van toepassing zijn op zowel de emitter als de slachtoffers, wat betekent dat een enkele ontwerpverbetering om de emissies te verminderen ook zou verminderen gevoeligheid. Enkele van de ontwerptechnieken om emissies te verminderen, zoals aarding en afscherming, zijn besproken tijdens het vorige EMI-artikel dat hier beschikbaar is.

2. Pre-compliance testen

Een andere manier om de kosten te verlagen en de mogelijkheid om niet voor de test te komen, is door EMC-tests uit te voeren tijdens het ontwerpproces met behulp van een EMC Pre-Compliance-testopstelling die is afgestemd op de omstandigheden die tijdens de conformiteitstests worden gebruikt. Hoewel het u misschien net iets minder kost dan wat u zou kunnen betalen voor een dag bij een geaccrediteerd laboratorium, zal het de kans vergroten dat het apparaat de test bij de eerste poging doorstaat, de totale testkosten verlagen en uw time-to-market verkorten..

Conclusie

Hoewel de voorbereiding op certificeringen zoals EMC gemakkelijk is voor grote organisaties, voor startups en kleine bedrijven, is het een ander balspel vanwege een tekort aan geld en de noodzaak om verschillende aannames te testen tijdens hun begindagen. Startups kunnen de risico's echter verminderen door ervoor te zorgen dat het ontwerpteam zo vroeg mogelijk tijdens het ontwerpproces rekening houdt met EMI / EMC-overwegingen in hun ontwerpproces. In teams waar de kennis van de certificeringen schaars is, kunnen ze ervoor kiezen om samen te werken met consultants met ervaring in deze richting om het team te ondersteunen. Dit helpt niet alleen om het product voor te bereiden op toekomstige certificering, maar helpt hen ook om een product te leveren dat betrouwbaar is voor hun klanten.