Processo di test emc e requisiti per la conformità emc

Come accennato nell'ultimo articolo in cui abbiamo discusso dell'interferenza elettromagnetica (EMI), quasi tutti i prodotti elettronici progettati per uso commerciale e vendita legale, sono tenuti a possedere una o più certificazioni come prova che il prodotto è conforme a determinate normative / linee guida e ha superato test correlati. Ci sono tonnellate di normative e differiscono da luogo a luogo, a volte con piccole differenze, ma per ogni luogo in cui un dispositivo elettronico deve essere venduto, deve soddisfare gli standard specificati dall'ente governativo di quel luogo.

Per l'articolo di oggi, esamineremo uno dei test di certificazione più popolari che i dispositivi elettronici devono superare; la certificazione EMC (conformità elettromagnetica). L'articolo tratterà diverse cose su EMC tra cui; Che cos'è EMC, perché è necessaria EMC, il tipo di prodotti che ne ha bisogno e le diverse leggi sull'EMC da paese a paese.

Cos'è l'EMC?

EMC sta per Electromagnetic compliance ed è un processo che esiste per fornire un mezzo attraverso il quale è possibile verificare la capacità di un dispositivo di funzionare in un ambiente elettromagnetico.

Tutti i sistemi o dispositivi elettrici ed elettronici emettono un certo livello di onde elettromagnetiche che potrebbero interferire con il funzionamento di altri dispositivi quando sono collegati o posti in stretta vicinanza l'uno all'altro. Questa interferenza potrebbe causare il malfunzionamento dei dispositivi in ​​modo tale da essere dannoso per gli utenti o semplicemente rendere inutilizzabile il prodotto. Prevenire e ridurre le possibilità che ciò accada, è stato ciò che ha portato allo sviluppo dei requisiti EMC, in modo da fornire una base comune su cui i prodotti / sistemi elettrici / elettronici vengono valutati per la qualità e la sicurezza funzionale.

EMC è spesso utilizzato in modo intercambiabile con EMI, ma sebbene esistano molte somiglianze tra loro, è importante notare che EMC è abbastanza diverso da EMI. EMI (Electromagnetic Interference) è una misura della radiazione emanata da un dispositivo insieme alle sue possibili conseguenze mentre EMC, d'altra parte, è la proprietà di un sistema o dispositivo che garantisce che si comporti nel modo in cui è stato progettato in un ambiente con EMI Interferenza.

Importanza dell'EMC

Sebbene le specifiche esatte variano a seconda dei paesi e delle regioni, le certificazioni EMC rimangono uno dei requisiti legali per l'approvazione della vendita di dispositivi elettronici nella maggior parte dei paesi. Nei mercati europei, ad esempio, è necessario applicare un marchio CE su tutti i prodotti elettronici prima che possano essere venduti e viene applicato solo quando il produttore ha soddisfatto tutte le direttive applicabili al prodotto, inclusa la certificazione EMC. Una prova di ciò è la Dichiarazione di conformità (DOC) che viene solitamente fornita con la guida per l'utente / manuale del prodotto. Per i nuovi prodotti, i fornitori / distributori su larga scala di solito verificano il DOC con test poiché rischiano di fornire dispositivi non verificati che è un atto trattato come frode e potrebbe portare a multe sostanziali, ritiri di prodotti e pene detentive.

A parte i requisiti legali, la mancata conduzione di test EMC sui dispositivi può avere implicazioni post-vendita piuttosto gravi. La certificazione EMC aiuta ad aumentare l'affidabilità del prodotto poiché i test aiuterebbero a evidenziare eventuali problemi con il prodotto prima della produzione, dando al produttore l'opportunità di risolvere il problema senza sostenere i costi e l'imbarazzo associati al ritiro di un prodotto dal mercato o alle garanzie di assistenza.

A lungo termine, passare attraverso il processo di certificazione EMC non solo ti assicura di essere in grado di vendere i tuoi prodotti nei mercati che lo richiedono, ma ti aiuta anche a costruire un prodotto affidabile che generi fiducia nei clienti e aumenti decisamente le vendite.

Leggi EMC e requisiti di certificazione

Come accennato in precedenza, i requisiti di certificazione differiscono tra paesi e regioni. Ad esempio, negli Stati Uniti, la FCC specifica le regole sui test EMC con regole come le regole FCC parte 15, che definiscono la quantità massima di interferenze in radiofrequenza senza licenza che possono essere prodotte da dispositivi diversi. Sulla certificazione negli Stati Uniti, i dispositivi ricevono il marchio FCC.

Al di fuori degli Stati Uniti, nella normativa EMC vengono utilizzati vari standard ISO, IEC e CISPR. Nell'UE il marchio CE che viene assegnato solo dopo che un prodotto è stato certificato è richiesto per la vendita del prodotto. In Africa, paesi come il Sud Africa richiedono un "Certificato di conformità" che viene rilasciato dal South African Bureau of Standards (SABS) e Paesi come la Nigeria fanno leva sugli standard IEC / CISPR.

La gravità della punizione per il mancato rispetto varia da paese a paese, poiché la conformità è ancora volontaria in alcuni paesi in via di sviluppo, ma man mano che i paesi crescono e gli effetti dell'IME diventano più evidenti, non c'è dubbio che una legislazione più severa inizierà a sorgere intorno ad esso.

Processo di test EMC

Esistono 3 categorie principali di problemi nei dispositivi elettronici monitorati da EMC. Le categorie includono;

1. Emissione
2. Suscettibilità
3. Immunità

1. Test delle emissioni:

L'emissione si riferisce alla produzione deliberata o accidentale di energia elettromagnetica da qualsiasi fonte. Per i dispositivi elettronici, i test EMC sono progettati per verificare la presenza di emissioni indesiderate dal dispositivo e le contromisure che possono essere adottate per ridurre e impedire che abbiano un impatto negativo sugli altri dispositivi circostanti.

Il test di emissione comporta la misurazione dell'intensità del campo di emissione condotto e irradiato nel dispositivo, con emissioni condotte effettuate insieme a cavi e cablaggi, mentre irradiato (induttivo e capacitivo) viene misurato in tutte le direzioni attorno al dispositivo.

Il monitoraggio delle emissioni irradiate è molto importante per i dispositivi che verranno utilizzati in prossimità di altri dispositivi elettronici. Viene eseguito utilizzando antenne come trasduttori, mentre strumenti come RF Current Clamps o Line Impedance Stabilization Networks (LISN) vengono utilizzati come trasduttori per emissioni condotte. I trasduttori sono collegati a un ricevitore o analizzatore di test EMI specializzato che incorpora larghezze di banda e rilevatori in base ai requisiti di diversi standard EMC internazionali.

2. Test di sensibilità:

La suscettibilità si riferisce alla tendenza di un'apparecchiatura elettrica (solitamente indicata come la vittima) a guastarsi o funzionare male quando si trova in prossimità delle emissioni di un altro dispositivo (EMI).

Come il test delle emissioni, anche il test di suscettibilità viene eseguito per le interferenze irradiate e condotte. Per la suscettibilità irradiata, il test di solito prevede l'uso di una sorgente di radiazione elettromagnetica ad alta potenza e un'antenna radiante per dirigere l'energia verso il DUT (dispositivo in prova). Per la suscettibilità condotta, d'altra parte, il test viene solitamente eseguito utilizzando generatori di segnali ad alta potenza insieme a una pinza amperometrica o un altro tipo di trasformatore per iniettare l'interferenza sul cavo.

Come tutti i test di conformità, per entrambi i test, i documenti standard specificano quale dovrebbe essere l'ambiente di test, alcune apparecchiature da utilizzare e la loro calibrazione. Nella maggior parte degli standard, i siti di test in area aperta (OATS) sono i siti di test consigliati, ma negli ultimi tempi i test vengono eseguiti all'interno utilizzando camere di prova EMC specializzate come la camera anecoica e di riverbero. Alcune variazioni nelle descrizioni sopra riportate possono essere osservate a causa della differenza nei dispositivi.

3. Test di immunità:

L'immunità di un dispositivo elettronico si riferisce alla capacità di un'apparecchiatura elettronica di funzionare correttamente in presenza di interferenze elettromagnetiche.

Sebbene l'immunità per definizione possa essere l'inverso della suscettibilità, sono spesso usati in modo intercambiabile. E determinando i loro livelli, è possibile verificare la capacità del dispositivo elettronico di funzionare correttamente in presenza di interferenze elettromagnetiche.

Prepararsi per i test di conformità EMC

Anche se i test EMC sembrano semplici, superarli richiede molto lavoro, denaro e tempo. Ciò non è estraneo alla natura immateriale dell'EMC, il che rende impossibile per i produttori determinare se i prodotti sono conformi agli standard a meno che non venga eseguito un test e il costo elevato delle apparecchiature necessarie per il test, il che rende la loro proprietà una cattiva idea e affidarlo all'esterno a laboratori di conformità accreditati (anche costosi, diverse migliaia di dollari al giorno di test) è di solito un'opzione migliore.

Tuttavia, sebbene la maggior parte delle aziende possa essere in grado di superare la barriera dei costi, il problema maggiore è quando i risultati del test sono negativi. Questo di solito è un momento piuttosto difficile per l'azienda e i project manager poiché non è possibile apportare modifiche durante il test, il che significa che il prodotto deve essere rispedito al team di progettazione per una riprogettazione e più migliaia di dollari dovranno essere sborsati per un ripetere il test.

L'inefficienza del processo sopra descritto è uno dei principali fattori che contribuiscono all'elevato costo di ricerca e sviluppo e ai ritardi nella tempistica di sviluppo del prodotto. Per mitigare questo rischio e aumentare le possibilità che i dispositivi superino i test al primo tentativo, le aziende utilizzano determinati approcci che potrebbero essere ampiamente classificati in due sottovoci, tra cui;

1. Design
2. Test di pre-conformità

1. Approcci progettuali per migliorare la conformità EMC

Il gioco di progettazione più intelligente (per i prodotti su cui è accettabile) consiste nell'utilizzare moduli pre-certificati nello sviluppo del prodotto, in quanto garantisce una riduzione lorda dell'impegno necessario per la certificazione del prodotto. Tuttavia, tenere conto della conformità EMC nella progettazione di un nuovo prodotto implica la valutazione (sulla base degli scenari in cui il prodotto verrà utilizzato), il possibile;

1. Sorgenti EMI (interne o esterne) e tipo di segnale.
2. La natura della "vittima" e il significato di un possibile malfunzionamento.
3. Percorso di accoppiamento alla "vittima": il tuo dispositivo (in caso di esterno) o altri dispositivi intorno ad esso.

La riduzione al minimo delle interferenze durante la progettazione comporta la riduzione delle sorgenti EMI interne prestando attenzione a "piccole" cose come il tipo di interruttore che stai usando, e cose un po 'più pesanti come le interfacce di connessione / comunicazione che stai usando, la frequenza su cui opera e possibile interferenza da sorgenti esterne. Esaminando l'ambiente in cui un dispositivo deve essere installato / utilizzato, la natura delle vittime o potenziali emettitori e il significato di possibili malfunzionamenti che possono causare, possono essere raggiunti e considerati efficacemente nella progettazione.

Per l'accoppiamento, un sistema che accoppia facilmente l'energia "in uscita" accoppierà altrettanto facilmente l'energia "in", poiché molti aspetti della buona pratica di progettazione EMC si applicano sia all'emettitore che alle vittime, il che significa che un singolo miglioramento del progetto per ridurre le emissioni ridurrebbe anche suscettibilità. Alcune delle tecniche di progettazione per ridurre le emissioni come la messa a terra e la schermatura sono state discusse durante il precedente articolo EMI disponibile qui.

2. Test di pre-conformità

Un altro modo per ridurre i costi e la possibilità di non superare il test consiste nell'eseguire i test EMC durante tutto il processo di progettazione utilizzando una configurazione di test di pre-conformità EMC adattata alle condizioni che verranno utilizzate durante il test di conformità. Sebbene possa costarti solo un po 'meno di quanto potresti pagare per un giorno con un laboratorio accreditato, aumenterà le possibilità che il dispositivo superi il test al primo tentativo, ridurrà il costo complessivo del test e ridurrà il tuo time to market.

Conclusione

Mentre la preparazione per certificazioni come EMC è facile per le grandi organizzazioni, per le startup e le piccole aziende, è un gioco diverso, a causa della carenza di fondi e della necessità di testare diversi presupposti durante i loro primi giorni. Tuttavia, le startup possono mitigare i rischi coinvolti assicurandosi che il team di progettazione, il prima possibile durante il processo di progettazione, includa considerazioni EMI / EMC nel processo di progettazione. Nei team in cui la conoscenza delle certificazioni è scarsa, possono scegliere di lavorare con consulenti con esperienza in questo senso per fornire supporto al team. Ciò non solo aiuterà a preparare il prodotto per la futura certificazione, ma li aiuterà anche a fornire un prodotto affidabile ai propri clienti.