กระบวนการทดสอบ Emc และข้อกำหนดสำหรับการปฏิบัติตามข้อกำหนดของ emc

ดังที่ได้กล่าวไว้ในบทความที่แล้วซึ่งเราได้กล่าวถึงการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมดที่ออกแบบมาเพื่อการใช้งานเชิงพาณิชย์และการขายตามกฎหมายจำเป็นต้องมีการรับรองอย่างน้อยหนึ่งรายการเพื่อเป็นหลักฐานว่าผลิตภัณฑ์เป็นไปตามข้อบังคับ / แนวทางปฏิบัติบางประการและผ่านการรับรองแล้ว การทดสอบที่เกี่ยวข้อง มีข้อบังคับมากมายและแตกต่างกันไปในแต่ละสถานที่บางครั้งอาจมีความแตกต่างกันเล็กน้อย แต่สำหรับทุกสถานที่ที่จะขายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะต้องเป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนดโดยหน่วยงานกำกับดูแลในสถานที่นั้น ๆ

สำหรับบทความในวันนี้เราจะมาดูการทดสอบการรับรองที่ได้รับความนิยมมากที่สุดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องผ่าน อีเอ็มซี (ไฟฟ้าตามมาตรฐาน) การรับรอง บทความนี้จะกล่าวถึงหลายสิ่งเกี่ยวกับ EMC ได้แก่ EMC คืออะไรทำไมต้องใช้ EMC ชนิดของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการและกฎหมายที่แตกต่างกันเกี่ยวกับ EMCในแต่ละประเทศ

EMC คืออะไร?

EMC ย่อมาจากการปฏิบัติตามข้อกำหนดทางแม่เหล็กไฟฟ้าและเป็นกระบวนการที่มีอยู่เพื่อให้วิธีการที่สามารถตรวจสอบความสามารถของอุปกรณ์ในการทำงานในสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าได้

ระบบหรืออุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในระดับหนึ่งซึ่งอาจรบกวนการทำงานของอุปกรณ์อื่นเมื่อเชื่อมต่อหรือวางไว้ใกล้กัน การรบกวนนี้อาจทำให้อุปกรณ์ทำงานผิดปกติในลักษณะที่อาจเป็นอันตรายต่อผู้ใช้หรือทำให้ผลิตภัณฑ์ใช้งานไม่ได้ การป้องกันและลดความเป็นไปได้ของเหตุการณ์นี้เป็นสิ่งที่นำไปสู่การพัฒนาข้อกำหนดของ EMC เพื่อให้เป็นฐานร่วมกันในการประเมินผลิตภัณฑ์ / ระบบไฟฟ้า / อิเล็กทรอนิกส์เพื่อคุณภาพและความปลอดภัยในการทำงาน

อีเอ็มซีมักจะใช้สลับกันได้กับอีเอ็มไอแต่ในขณะที่จำนวนมากของความคล้ายคลึงกันอยู่ระหว่างพวกเขามันเป็นสิ่งสำคัญที่จะทราบว่าอีเอ็มซีค่อนข้างแตกต่างจากอีเอ็มไอEMI (Electromagnetic Interference) คือการวัดรังสีที่เล็ดลอดออกมาจากอุปกรณ์พร้อมกับผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ในขณะที่ EMC เป็นคุณสมบัติของระบบหรืออุปกรณ์ที่ทำให้มั่นใจได้ว่าจะทำงานตามที่ได้รับการออกแบบเมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมที่มี EMI การรบกวน.

ความสำคัญของ EMC

แม้ว่าข้อกำหนดที่แน่นอนจะแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศและภูมิภาค แต่การรับรอง EMC ยังคงเป็นหนึ่งในข้อกำหนดทางกฎหมายสำหรับการอนุมัติการขายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในประเทศส่วนใหญ่ ตัวอย่างเช่นในตลาดยุโรปต้องใช้เครื่องหมาย CE กับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดก่อนที่จะจำหน่ายได้และจะใช้เฉพาะเมื่อผู้ผลิตปฏิบัติตามคำสั่งทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์รวมถึงการรับรอง EMC ข้อพิสูจน์นี้คือคำประกาศความสอดคล้อง (DOC) ซึ่งโดยปกติจะจัดส่งมาพร้อมกับคู่มือผู้ใช้ / คู่มือของผลิตภัณฑ์ สำหรับผลิตภัณฑ์ใหม่ซัพพลายเออร์ / ผู้จัดจำหน่ายขนาดใหญ่มักจะตรวจสอบ DOC ด้วยการทดสอบเนื่องจากพวกเขาเสี่ยงต่อการจัดหาอุปกรณ์ที่ไม่ผ่านการตรวจสอบซึ่งถือเป็นการกระทำที่ถือเป็นการฉ้อโกงและอาจนำไปสู่การถูกปรับจำนวนมากการถอนผลิตภัณฑ์และเงื่อนไขจำคุก

นอกเหนือจากข้อกำหนดทางกฎหมายแล้วความล้มเหลวในการทดสอบ EMC บนอุปกรณ์อาจมีผลกระทบหลังการขายที่ค่อนข้างรุนแรง การรับรอง EMC ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์เนื่องจากการทดสอบจะช่วยเน้นปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับผลิตภัณฑ์ก่อนการผลิตทำให้ผู้ผลิตมีโอกาสแก้ไขปัญหาโดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายและความลำบากใจในการเรียกคืนผลิตภัณฑ์จากตลาดหรือการรับประกันการให้บริการ

ในระยะยาวการดำเนินการผ่านกระบวนการรับรอง EMC ไม่เพียง แต่ทำให้มั่นใจได้ว่าคุณจะสามารถขายผลิตภัณฑ์ของคุณในตลาดที่ต้องการได้ แต่ยังช่วยให้คุณสร้างผลิตภัณฑ์ที่เชื่อถือได้ซึ่งนำมาซึ่งความไว้วางใจของลูกค้าและเพิ่มยอดขายอย่างแน่นอน

กฎหมาย EMC และข้อกำหนดการรับรอง

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ข้อกำหนดการรับรองจะแตกต่างกันระหว่างประเทศและภูมิภาค ตัวอย่างเช่นในสหรัฐอเมริกา FCC กำหนดกฎเกี่ยวกับการทดสอบ EMC ด้วยกฎเช่นกฎ FCC ตอนที่ 15 ซึ่งกำหนดจำนวนสัญญาณรบกวนความถี่วิทยุที่ไม่มีใบอนุญาตสูงสุดที่สามารถผลิตได้โดยอุปกรณ์ต่างๆ ในการรับรองในสหรัฐอเมริกาอุปกรณ์จะได้รับเครื่องหมาย FCC

นอกสหรัฐอเมริกามีการใช้มาตรฐาน ISO, IEC และ CISPR ต่างๆในกฎระเบียบ EMC ในสหภาพยุโรปต้องใช้เครื่องหมาย CE ซึ่งจะได้รับหลังจากผลิตภัณฑ์ได้รับการรับรองเท่านั้นสำหรับการขายผลิตภัณฑ์ ในแอฟริกาประเทศต่างๆเช่นแอฟริกาใต้ต้องการ“ ใบรับรองการปฏิบัติตามข้อกำหนด” ซึ่งออกโดยสำนักงานมาตรฐานแห่งแอฟริกาใต้ (SABS) และประเทศต่างๆเช่นไนจีเรียใช้ประโยชน์จากมาตรฐาน IEC / CISPR

ความรุนแรงของการลงโทษสำหรับการไม่ปฏิบัติตามจะแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศเนื่องจากการปฏิบัติตามยังคงเป็นไปโดยสมัครใจในประเทศกำลังพัฒนาบางประเทศ แต่เมื่อประเทศต่างๆเติบโตขึ้นและผลกระทบของ EMI ก็โดดเด่นมากขึ้นไม่ต้องสงสัยเลยว่าการออกกฎหมายที่เข้มงวดขึ้น เกิดขึ้นรอบ ๆ

กระบวนการทดสอบ EMC

ปัญหาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มี 3 ประเภทหลักที่ตรวจสอบโดย EMC ประเภท ได้แก่;

1. การปล่อยมลพิษ
2. ความอ่อนแอ
3. ภูมิคุ้มกัน

1. การทดสอบการปล่อย:

การปล่อยก๊าซหมายถึงการผลิตพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าโดยเจตนาหรือโดยบังเอิญจากแหล่งใด ๆ สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การทดสอบ EMC ได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจสอบการปล่อยมลพิษที่ไม่ต้องการออกจากอุปกรณ์และมาตรการตอบโต้ที่อาจดำเนินการเพื่อลดและป้องกันไม่ให้ส่งผลกระทบในทางลบกับอุปกรณ์อื่น ๆ ที่อยู่รอบตัว

การทดสอบการปล่อยจะเกี่ยวข้องกับการ วัดความแรงของสนามที่ดำเนินการและการแผ่รังสีของการปล่อยมลพิษในอุปกรณ์โดยมีการปล่อยมลพิษที่ดำเนินการพร้อมกับสายเคเบิลและสายไฟในขณะที่การแผ่รังสี (อุปนัยและการเก็บประจุ) จะถูกวัดในทุกทิศทางรอบ ๆ อุปกรณ์

การตรวจสอบการแผ่รังสีมีความสำคัญมากสำหรับอุปกรณ์ที่จะใช้ในบริเวณใกล้เคียงกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ดำเนินการโดยใช้เสาอากาศเป็นตัวแปลงสัญญาณในขณะที่เครื่องมือเช่น RF Current Clamps หรือ Line Impedance Stabilization Networks (LISN) ใช้เป็นตัวแปลงสัญญาณสำหรับการปล่อยมลพิษ ทรานสดิวเซอร์เชื่อมต่อกับตัวรับหรือตัววิเคราะห์การทดสอบ EMI ซึ่งรวมแบนด์วิดท์และตัวตรวจจับตามข้อกำหนดในมาตรฐาน EMC สากลที่แตกต่างกัน

2. การทดสอบความอ่อนไหว:

ความอ่อนแอหมายถึงแนวโน้มของอุปกรณ์ไฟฟ้าหนึ่ง (โดยปกติเรียกว่าเหยื่อ) ที่จะพังหรือทำงานผิดปกติเมื่ออยู่ใกล้กับการปล่อยมลพิษจากอุปกรณ์อื่น (EMI)

เช่นเดียวกับการปล่อยทดสอบ, การทดสอบความไวจะทำยังสำหรับทั้งการรบกวนแผ่และดำเนินการสำหรับความไวต่อการแผ่รังสีการทดสอบมักจะเกี่ยวข้องกับการใช้แหล่งกำเนิดรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ากำลังสูงและเสาอากาศที่แผ่รังสีเพื่อนำพลังงานไปยัง DUT (อุปกรณ์ที่อยู่ระหว่างการทดสอบ) สำหรับความไวในการดำเนินการในทางกลับกันการทดสอบมักจะทำโดยใช้เครื่องกำเนิดสัญญาณกำลังสูงพร้อมกับแคลมป์กระแสหรือหม้อแปลงชนิดอื่น ๆ เพื่อฉีดสัญญาณรบกวนบนสายเคเบิล

เช่นเดียวกับการทดสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนดสำหรับการทดสอบทั้งสองฉบับเอกสารมาตรฐานระบุว่าสภาพแวดล้อมการทดสอบควรเป็นอย่างไรอุปกรณ์บางอย่างที่ต้องใช้และการสอบเทียบ ในมาตรฐานส่วนใหญ่ Open-Area Test Sites (OATS) เป็นสถานที่ทดสอบที่แนะนำ แต่ในช่วงไม่กี่ครั้งที่ผ่านมาการทดสอบจะดำเนินการในอาคารโดยใช้ห้องทดสอบ EMC แบบพิเศษเช่นห้อง anechoic และ reverberation อาจสังเกตเห็นความแตกต่างบางอย่างในคำอธิบายข้างต้นเนื่องจากความแตกต่างในอุปกรณ์

3. การทดสอบภูมิคุ้มกัน:

ภูมิคุ้มกันของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หมายถึงความสามารถของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในการทำงานอย่างถูกต้องเมื่อมีสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า

แม้ว่าภูมิคุ้มกันตามคำจำกัดความอาจกล่าวได้ว่าเป็นสิ่งผกผันของความอ่อนแอ แต่ก็มักใช้แทนกันได้ และด้วยการกำหนดระดับของพวกเขาความสามารถของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในการทำงานอย่างถูกต้องเมื่อเผชิญกับการรบกวนของ EM สามารถตรวจสอบได้

เตรียมพร้อมสำหรับการทดสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนด EMC ของคุณ

แม้ว่าการทดสอบ EMC จะดูเรียบง่าย แต่การผ่านพวกเขาต้องใช้ทั้งงานเงินและเวลาเป็นอย่างมาก สิ่งนี้ไม่ได้เชื่อมต่อกับลักษณะที่จับต้องไม่ได้ของ EMC ซึ่งทำให้ผู้ผลิตไม่สามารถระบุได้ว่าผลิตภัณฑ์เป็นไปตามมาตรฐานหรือไม่เว้นแต่จะทำการทดสอบและอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการทดสอบมีราคาสูงซึ่งทำให้การเป็นเจ้าของเป็นความคิดที่ไม่ดี และการเอาท์ซอร์สไปที่ห้องปฏิบัติการการปฏิบัติตามข้อกำหนดที่ได้รับการรับรอง (ซึ่งมีราคาแพงหลายพันเหรียญสหรัฐ / วัน) เป็นตัวเลือกที่ดี

อย่างไรก็ตามในขณะที่ บริษัท ส่วนใหญ่อาจจะไม่สามารถที่จะเอาชนะอุปสรรคที่ค่าใช้จ่ายในปัญหาที่ใหญ่ที่สุดคือเมื่อผลการทดสอบเป็นลบโดยปกติแล้วจะเป็นช่วงเวลาที่ยากลำบากสำหรับ บริษัท และผู้จัดการโครงการเนื่องจากไม่สามารถทำการเปลี่ยนแปลงได้ในระหว่างการทดสอบหมายความว่าต้องส่งผลิตภัณฑ์กลับไปยังทีมออกแบบเพื่อออกแบบใหม่และจะต้องแยกเงินอีกหลายพันดอลลาร์สำหรับ ทดสอบใหม่

ความไม่มีประสิทธิภาพของกระบวนการที่อธิบายไว้ข้างต้นเป็นหนึ่งในผู้มีส่วนสำคัญในการวิจัยและพัฒนาที่มีต้นทุนสูงและความล่าช้าในระยะเวลาการพัฒนาผลิตภัณฑ์ เพื่อลดความเสี่ยงนี้และเพิ่มโอกาสที่อุปกรณ์จะผ่านการทดสอบเมื่อลองครั้งแรก บริษัท ต่างๆจึงใช้วิธีการบางอย่างที่สามารถแบ่งออกได้อย่างกว้าง ๆ ภายใต้สองหัวข้อย่อย ได้แก่

1. ออกแบบ
2. การทดสอบก่อนการปฏิบัติตามข้อกำหนด

1. แนวทางการออกแบบเพื่อปรับปรุงการปฏิบัติตามข้อกำหนดของ EMC

การออกแบบที่ชาญฉลาดที่สุด (สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ยอมรับได้) คือการใช้โมดูลที่ได้รับการรับรองล่วงหน้าในการพัฒนาผลิตภัณฑ์เนื่องจากจะช่วยลดความพยายามขั้นต้นในการรับรองผลิตภัณฑ์ของคุณ อย่างไรก็ตามการพิจารณาการปฏิบัติตามข้อกำหนด EMC ในการออกแบบผลิตภัณฑ์ใหม่เกี่ยวข้องกับการประเมิน (ตามสถานการณ์ที่จะใช้ผลิตภัณฑ์) ซึ่งเป็นไปได้

1. แหล่งที่มาของ EMI (ภายในหรือภายนอก) และประเภทสัญญาณ
2. ลักษณะของ "เหยื่อ" และความสำคัญของความผิดปกติที่อาจเกิดขึ้น
3. เส้นทางเชื่อมต่อไปยัง "เหยื่อ" - อุปกรณ์ของคุณ (ในกรณีภายนอก) หรืออุปกรณ์อื่น ๆ ที่อยู่รอบ ๆ

การลดสัญญาณรบกวนระหว่างการออกแบบเกี่ยวข้องกับการลดแหล่ง EMI ภายในโดยให้ความสนใจกับสิ่ง "เล็กน้อย" เช่นประเภทของสวิตช์ที่คุณใช้และสิ่งที่มีน้ำหนักมากขึ้นเล็กน้อยเช่นอินเทอร์เฟซการเชื่อมต่อ / การสื่อสารที่คุณใช้ความถี่ในการทำงานและ การรบกวนที่เป็นไปได้จากแหล่งภายนอก โดยการตรวจสอบสภาพแวดล้อมที่จะติดตั้ง / ใช้อุปกรณ์ลักษณะของเหยื่อหรือตัวปล่อยสัญญาณที่อาจเกิดขึ้นและความสำคัญของความผิดปกติที่อาจเกิดขึ้นที่อาจทำให้เกิดขึ้นสามารถเข้าถึงได้และนำมาพิจารณาอย่างมีประสิทธิภาพในการออกแบบ

สำหรับการมีเพศสัมพันธ์ระบบที่จับคู่พลังงานกับทาง“ ออก” ได้อย่างง่ายดายจะเพิ่มพลังงานให้“ เข้า” ได้อย่างง่ายดายเนื่องจากแนวทางปฏิบัติในการออกแบบ EMC ที่ดีหลายแง่มุมนำไปใช้กับทั้งตัวปล่อยและเหยื่อซึ่งหมายถึงการปรับปรุงการออกแบบเพียงครั้งเดียวเพื่อลดการปล่อยก็จะช่วยลด ความอ่อนแอ เทคนิคการออกแบบบางประการเพื่อลดการปล่อยก๊าซเช่นการต่อสายดินการป้องกันได้ถูกกล่าวถึงในบทความ EMI ก่อนหน้านี้ที่นี่

2. การทดสอบก่อนการปฏิบัติตามข้อกำหนด

อีกวิธีหนึ่งในการลดต้นทุนและความเป็นไปได้ที่การทดสอบจะล้มเหลวคือการทดสอบ EMC ตลอดกระบวนการออกแบบโดยใช้การตั้งค่าการทดสอบก่อนการปฏิบัติตามข้อกำหนดของ EMCที่ปรับให้เหมาะกับเงื่อนไขที่จะใช้ในระหว่างการทดสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนด แม้ว่าคุณอาจเสียค่าใช้จ่ายน้อยกว่าที่จ่ายไปวันละเล็กน้อยกับห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรอง แต่จะช่วยเพิ่มโอกาสให้อุปกรณ์ผ่านการทดสอบในการลองครั้งแรกลดต้นทุนการทดสอบโดยรวมและลดเวลาในการทำตลาด.

สรุป

ในขณะที่การเตรียมการรับรองเช่น EMC นั้นเป็นเรื่องง่ายสำหรับองค์กรขนาดใหญ่สำหรับ บริษัท ที่เพิ่งเริ่มต้นและ บริษัท ขนาดเล็ก แต่ก็เป็นเกมบอลที่แตกต่างกันเนื่องจากขาดแคลนเงินทุนและจำเป็นต้องทดสอบสมมติฐานหลายประการในช่วงแรก ๆ อย่างไรก็ตามสตาร์ทอัพสามารถลดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องได้โดยการตรวจสอบให้แน่ใจว่าทีมออกแบบโดยเร็วที่สุดในระหว่างกระบวนการออกแบบให้คำนึงถึง EMI / EMC ในกระบวนการออกแบบ ในทีมที่ความรู้เกี่ยวกับการรับรองไม่เพียงพอพวกเขาสามารถเลือกที่จะทำงานร่วมกับที่ปรึกษาที่มีประสบการณ์ตามสายงานเหล่านี้เพื่อให้การสนับสนุนทีม การทำเช่นนี้ไม่เพียงช่วยเตรียมผลิตภัณฑ์สำหรับการรับรองในอนาคต แต่ยังช่วยให้พวกเขาส่งมอบผลิตภัณฑ์ที่เชื่อถือได้ให้กับลูกค้า