Procés de prova EMC i requisits per al compliment de EMC

Com es va esmentar a l’últim article, on vam parlar d’Interferències electromagnètiques (EMI), la pràctica totalitat dels productes electrònics dissenyats per a usos comercials i vendes legals han de tenir una o més certificacions com a prova que el producte compleix certes normatives / directrius i ha aprovat proves relacionades. Hi ha tones de normatives i difereixen d'un lloc a un altre, de vegades amb petites diferències, però per a cada ubicació on es vulgui vendre un dispositiu electrònic, ha de complir els estàndards especificats per l'òrgan de govern en aquest lloc.

Per a l’article d’avui, analitzarem una de les proves de certificació més populars per a les quals han de passar els dispositius electrònics; la certificació EMC (conformitat electromagnètica). L'article tractarà diverses qüestions sobre EMC, incloses; Què és CEM, per què es necessita CEM, el tipus de productes que ho necessiten i les diferents lleis sobre CEM d'un país a un altre.

Què és EMC?

EMC significa compliment electromagnètic i és un procés que existeix per proporcionar un mitjà mitjançant el qual es pot verificar la capacitat d’un dispositiu per operar en un entorn electromagnètic.

Tots els sistemes o dispositius elèctrics i electrònics emeten algun nivell d’ones electromagnètiques que poden interferir amb les operacions d’altres dispositius quan es connecten o es situen molt a prop els uns dels altres. Aquesta interferència pot provocar un mal funcionament dels dispositius de manera que pugui ser perjudicial per als usuaris o simplement inutilitzar el producte. La prevenció i la reducció de les possibilitats que això succeís va ser el que va conduir al desenvolupament de requisits EMC, de manera que es proporcionés una base comuna en què s’avaluen els productes / sistemes elèctrics / electrònics per a la seva qualitat i seguretat funcional.

L’EMC s’utilitza sovint indistintament amb l’EMI, encara que hi ha moltes similituds entre ells, és important tenir en compte que l’ EMC és força diferent de l’EMI. L’EMI (interferència electromagnètica) és una mesura de la radiació que emana d’un dispositiu juntament amb les seves possibles conseqüències, mentre que l’EMC, en canvi, és propietat d’un sistema o dispositiu que garanteix que es comporta com es va dissenyar en un entorn amb EMI. Interferències.

Importància de les EMC

Tot i que les especificacions exactes varien entre països i regions, les certificacions EMC continuen sent un dels requisits legals per a l’aprovació de la venda de dispositius electrònics a la majoria de països. Als mercats europeus, per exemple, cal aplicar un marcatge CE a tots els productes electrònics abans que es puguin vendre i només s’aplica quan el fabricant ha complert totes les directrius aplicables al producte, inclosa la certificació EMC. Una prova d’això és la Declaració de conformitat (DOC) que s’envia normalment amb la guia / manual d’usuari del producte. Per als nous productes, els proveïdors / distribuïdors a gran escala solen verificar el DOC amb proves ja que corren el risc de subministrar dispositius no verificats, que és un acte tractat com a frau i que pot comportar multes substancials, retirades de productes i penes de presó.

A part dels requisits legals, el fet de no dur a terme proves EMC en dispositius pot tenir implicacions postvenda força greus. La certificació EMC ajuda a augmentar la fiabilitat del producte ja que les proves ajudarien a ressaltar qualsevol problema potencial amb el producte abans de la producció, donant al fabricant l’oportunitat de solucionar el problema sense incórrer en els costos i la vergonya associats a la retirada d’un producte del mercat o a la garantia de manteniment.

A la llarga, passar pel procés de certificació EMC no només us garanteix la possibilitat de vendre els vostres productes en mercats que ho requereixen, sinó que també us ajuda a construir un producte fiable que aporti confiança als clients i augmenti definitivament les vendes.

Lleis EMC i requisits de certificació

Com es va esmentar anteriorment, els requisits de certificació difereixen entre països i regions. Per exemple, als EUA, la FCC especifica les regles sobre les proves EMC amb regles com les regles FCC part 15, que defineixen la quantitat màxima d'interferència de freqüència de ràdio sense llicència que poden produir diferents dispositius. En obtenir la certificació als Estats Units, els dispositius reben la marca FCC.

Fora dels EUA, s’utilitzen diverses normes ISO, IEC i CISPR en la regulació EMC. A la UE, la marca CE que només s’atorga després de certificar un producte és necessària per a la venda de productes. A l’Àfrica, països com Sud-àfrica requereixen un “Certificat de conformitat” emès per l’Oficina de Normes de Sud-àfrica (SABS), i països com Nigèria aprofiten les normes IEC / CISPR.

La gravetat del càstig per l’incompliment varia d’un país a un altre, ja que el compliment encara és voluntari en alguns països en desenvolupament, però a mesura que els països creixen i els efectes de l’EMI són més importants, no hi ha dubte que començarà a adoptar legislacions més estrictes. sorgeixen al seu voltant.

Procés de proves EMC

Hi ha 3 categories principals de problemes en els dispositius electrònics que són supervisats per EMC. Les categories inclouen;

1. Emissió
2. Susceptibilitat
3. Immunitat

1. Proves d'emissions:

L’emissió es refereix a la producció intencionada o accidental d’energia electromagnètica per qualsevol font. Per als dispositius electrònics, les proves EMC estan dissenyades per comprovar les emissions no desitjades del dispositiu i les contramesures que es poden prendre per reduir i evitar que afectin negativament altres dispositius al seu voltant.

Les proves d’emissions impliquen la mesura de la intensitat del camp radiat i emès del dispositiu, ja que les emissions conduïdes s’han fet juntament amb els cables i el cablejat, mentre que les radiades (inductives i capacitives) es mesuren en totes les direccions al voltant del dispositiu.

El control de les emissions radiades és molt important per als dispositius que s’utilitzaran a prop d’altres dispositius electrònics. Es realitza utilitzant antenes com a transductors, mentre que eines com ara pinxes de corrent de RF o xarxes d’estabilització d’impedància de línia (LISN) s’utilitzen com a transductors per a les emissions conduïdes. Els transductors estan connectats a un receptor o analitzador de proves EMI especialitzat que incorpora amplades de banda i detectors basats en els requisits de les diferents normes EMC internacionals.

2. Proves de sensibilitat:

La susceptibilitat es refereix a la tendència d’un equip elèctric (normalment anomenat víctima) a trencar-se o funcionar malament quan es troba a prop de les emissions d’un altre dispositiu (EMI).

Igual que les proves d’emissions, les proves de sensibilitat també es fan per interferències radiades i conduïdes. Per a la susceptibilitat per radiació, les proves normalment impliquen l’ús d’una font de radiació electromagnètica d’alta potència i una antena radiant per dirigir l’energia cap al DUT (dispositiu en prova). Per a la susceptibilitat conduïda, en canvi, les proves solen fer-se mitjançant generadors de senyal d’alta potència juntament amb una pinça de corrent o algun altre tipus de transformador per injectar la interferència al cable.

Com totes les proves de conformitat, per a les dues proves, els documents estàndard especifiquen quin ha de ser l’entorn de prova, alguns equips que s’han d’utilitzar i el seu calibratge. En la majoria d’estàndards, els llocs de prova d’àrea oberta (OATS) són els llocs de prova recomanats, però en els darrers temps les proves es realitzen a l’interior mitjançant càmeres de proves EMC especialitzades, com la cambra anecoica i de reverberació. Es poden observar algunes variacions en les descripcions anteriors a causa de la diferència dels dispositius.

3. Proves d'immunitat:

La immunitat d’un dispositiu electrònic fa referència a la capacitat dels equips electrònics de funcionar correctament en presència d’interferències electromagnètiques.

Tot i que per definició es pot dir que la immunitat és la inversa de la susceptibilitat, sovint s’utilitzen indistintament. I, en determinar-ne els nivells, es pot verificar la capacitat del dispositiu electrònic per funcionar correctament davant la interferència EM.

Preparació per a les proves de conformitat EMC

Tot i que les proves EMC semblen simples, passar-les suposa una gran quantitat de treball, diners i temps. Això no està aliè a la naturalesa intangible de la compatibilitat electromagnètica, cosa que fa que els fabricants puguin determinar si els productes s’ajusten als estàndards tret que es faci una prova, i l’ elevat cost de l’equip necessari per a la prova, cosa que fa que la seva propietat sigui una mala idea i subcontractar-lo a laboratoris de conformitat acreditats (també car, amb diversos milers de dòlars / dia de prova) sol ser una opció millor.

No obstant això, si bé la majoria de les empreses poden superar la barrera de costos, el problema més gran és quan els resultats de les proves són negatius. En general, aquest és un moment força difícil per a l’empresa i els responsables de projectes, ja que no es poden fer canvis durant la prova, cosa que significa que el producte s’ha de tornar a l’equip de disseny per a un redisseny i caldrà destinar més milers de dòlars per tornar a provar.

La ineficiència del procés descrit anteriorment és un dels principals contribuents a l’elevat cost de la investigació i el desenvolupament i als retards en la cronologia del desenvolupament del producte. Per mitigar aquest risc i augmentar les probabilitats que els dispositius passin les proves en un primer intent, les empreses utilitzen certs enfocaments que podrien classificar-se en general en dos subtítols, inclosos;

1. Disseny
2. Proves de pre-conformitat

1. Dissenyar enfocaments per millorar el compliment EMC

El joc de disseny més intel·ligent (per als productes on és acceptable) és utilitzar mòduls precertificats en el desenvolupament de productes, ja que garanteix una reducció bruta de la quantitat d’esforç que suposa la certificació del vostre producte. Tanmateix, tenir en compte el compliment de la compatibilitat EMC amb el disseny d’un nou producte implica avaluar (en funció dels escenaris en què s’utilitzarà el producte) el possible;

1. Fonts EMI (internes o externes) i tipus de senyal.
2. La naturalesa de la "víctima" i la importància d'un possible mal funcionament.
3. Camí d'acoblament a la "Víctima": el dispositiu (en cas d'exterior) o altres dispositius que l'envolten.

Minimitzar les interferències durant el disseny implica reduir les fonts EMI internes prestant atenció a coses “petites” com el tipus d’interruptor que utilitzeu, i coses una mica més pesades com les interfícies de connexió / comunicació que esteu utilitzant, la freqüència amb què funciona i possibles interferències de fonts externes. En examinar l’entorn on s’ha d’instal·lar / utilitzar un dispositiu, es pot accedir al disseny i considerar la naturalesa de les víctimes o els possibles emissors i la importància d’un possible mal funcionament que poden causar.

En el cas de l’acoblament, un sistema que uneixi fàcilment l’energia a la sortida sortirà igualment fàcilment a l’energia, ja que molts aspectes de les bones pràctiques de disseny de CEM s’apliquen tant a l’emissor com a les víctimes, cosa que significa que una reducció única del disseny per reduir les emissions susceptibilitat. Algunes de les tècniques de disseny per reduir les emissions, com ara la protecció a terra, s’han discutit durant l’anterior article EMI disponible aquí

2. Proves de conformitat prèvia

Una altra forma de reduir els costos i la possibilitat de fallar la prova consisteix a realitzar proves EMC durant tot el procés de disseny mitjançant una configuració de proves de pre-conformitat EMC adaptada a les condicions que s’utilitzaran durant les proves de conformitat. Tot i que us pot costar una mica menys del que podríeu pagar per un dia amb un laboratori acreditat, augmentarà les probabilitats que el dispositiu superi la prova en el primer intent, reduirà el cost global de la prova i reduirà el vostre temps al mercat.

Conclusió

Tot i que preparar-se per a certificacions com EMC és fàcil per a les grans organitzacions, per a startups i petites empreses, és un joc de pilota diferent, a causa de la manca de fons i la necessitat de provar diversos supòsits durant els seus primers dies. No obstant això, les startups poden mitigar els riscos implicats assegurant que l'equip de disseny, tan aviat com sigui possible durant el procés de disseny, tingui en compte les consideracions EMI / EMC en el seu procés de disseny. En equips on el coneixement de les certificacions és escàs, poden optar per treballar amb consultors amb experiència en aquesta línia per donar suport a l’equip. Fer això no només ajudarà a preparar el producte per a la certificació futura, sinó que també els ajudarà a lliurar un producte que sigui fiable als seus clients.