Jak wybrać odbiornik testowy EMI zgodny z normą CISPR 16-1-1, aby zapewnić dokładną zgodność z normami EMC

Abstrakcja
Badanie kompatybilności elektromagnetycznej stanowi niezbędną procedurę techniczną dla produktów elektrycznych i elektronicznych, aby mogły one wejść na rynek. Jako podstawowy przyrząd do pomiaru emisji przewodzonych i promieniowanych, odbiornik testowy EMI zgodny ze specyfikacją odbiornika testowego EMI CISPR 16‑1‑1 bezpośrednio określa ważność wyników testu EMC. Skoncentrowany na kluczowych wymaganiach technicznych odbiornika testowego EMI CISPR 16‑1‑1 i połączony z LISUN W artykule tym, dotyczącym systemu do pomiaru zakłóceń przewodzonych i promieniowanych serii EMI‑9K, przeanalizowano kryteria doboru odbiorników EMI, przedstawiono cechy techniczne i zastosowania inżynieryjne systemu EMI‑9KB oraz podano informacje referencyjne dla laboratoriów badawczo-rozwojowych i zewnętrznych instytutów badawczych, umożliwiające weryfikację zgodności z normami EMC i lokalizację źródeł zakłóceń. 

Wprowadzenie

Moduły wewnętrzne, takie jak zasilacze impulsowe, sterowniki silników i układy cyfrowe w nowoczesnych produktach elektrycznych i elektronicznych, stale generują zaburzenia elektromagnetyczne. Zakłócenia te klasyfikuje się jako zakłócenia przewodzone rozprzestrzeniające się liniami energetycznymi i kablami sygnałowymi, a także zakłócenia promieniowane przenoszone w wolnej przestrzeni. Testowanie zgodności EMC produktów wymaga ilościowego gromadzenia dwóch wyżej wymienionych rodzajów sygnałów zakłócających, oceny, czy poziomy zakłóceń spełniają wartości graniczne określone w krajowych i międzynarodowych normach produktowych, oraz przeprowadzenia analizy lokalizacji źródeł nadmiernych zakłóceń w celu uzyskania danych pomiarowych na potrzeby modyfikacji sprzętu w produktach.

Odbiornik testowy EMI CISPR 16‑1‑1 stanowi podstawową międzynarodową normę dla przyrządów do pomiaru zakłóceń radiowych, która została przyjęta w Chinach jako GB/T 6113.101‑2021. Norma ta definiuje obowiązkowe parametry dla odbiorników testowych EMI, w tym pasmo częstotliwości, charakterystykę detektora, odpowiedź impulsową, współczynnik fali stojącej napięcia i dokładność pomiaru. Tylko odbiorniki zgodne z tą normą mogą generować dane testowe ważne dla certyfikacji zgodności. Zwykłych analizatorów widma nie można bezpośrednio używać do formalnych testów certyfikacyjnych EMC ze względu na niezgodne stałe czasowe detektora i odpowiedź impulsową. LISUN System do pomiaru zakłóceń przewodzonych i promieniowanych serii EMI‑9K wykorzystuje jako główny element odbiornik spełniający wymagania normy CISPR 16‑1‑1. Wyposażony w akcesoria pomocnicze, takie jak sztuczne sieci LISN, transformatory separacyjne i kable koncentryczne, system realizuje ilościowy pomiar zakłóceń przewodzonych i promieniowanych pochodzących od urządzeń elektrycznych i elektronicznych podczas pracy. Jest szeroko stosowany w weryfikacji zgodności i testach certyfikacyjnych stron trzecich dla urządzeń informatycznych, sprzętu gospodarstwa domowego, opraw oświetleniowych i innych produktów.

EMI-9KB Odbiornik testowy EMI

Podstawowe wymagania techniczne dla odbiornika testowego EMI CISPR 16‑1‑1

Norma CISPR 16‑1‑1:2019 określa wiele obowiązkowych wskaźników wydajności dla odbiornika testowego EMI CISPR 16‑1‑1. Przede wszystkim zdefiniowano segmentowane pośrednie pasma pomiarowe o szerokości ‑6 dB: 200 Hz dla zakresu częstotliwości od 9 kHz do 150 kHz, 9 kHz dla zakresu od 150 kHz do 30 MHz i 120 kHz dla zakresu od 30 MHz do 1000 MHz. Każde pasmo odpowiada dedykowanym stałym czasowym ładowania i rozładowania dla detektorów, aby odtworzyć rzeczywisty wpływ zakłóceń radiowych na urządzenia elektroniczne. Ponadto odbiornik powinien obsługiwać trzy tryby pracy detektora, w tym szczytowy (PK), quasi-szczytowy (QP) i średni (AV). Wykrywanie quasi-szczytowe ma kluczowe znaczenie dla testów certyfikacyjnych EMC, których stałe czasowe ładowania i rozładowania muszą ściśle spełniać standardowe specyfikacje, aby zagwarantować dokładny pomiar sygnałów zakłócających typu impulsowego.

Impedancja wejściowa jest zdefiniowana jako 50 Ω, przy współczynniku fali stojącej napięcia nieprzekraczającym 2 przy tłumieniu RF 0 dB i nieprzekraczającym 1.2 przy tłumieniu RF 10 dB, aby zminimalizować błędy pomiaru spowodowane odbiciem sygnału w porcie. Dokładność pomiaru dla referencyjnych sygnałów zakłócających impulsów powinna być kontrolowana w zakresie ±2 dB. Dokładność odpowiedzi impulsowej powinna spełniać standardowe granice, gdy częstotliwość powtarzania impulsów jest nie mniejsza niż 20 Hz. Dalsze wskaźniki, w tym tłumienie częstotliwości pośrednich, poziom szumów i zakres pomiaru napięcia na zaciskach, muszą być również zgodne ze specyfikacją odbiornika testowego EMI CISPR 16-1-1. Sprzęt niezgodny z wymaganiami może prowadzić do znacznych odchyleń w wynikach testów, co skutkuje błędną oceną produktów, a mianowicie odrzuceniem kwalifikowanych próbek lub zatwierdzeniem niezgodnych, co niesie ze sobą ryzyko certyfikacyjne i ryzyko rynkowe.

Analiza techniczna LISUN System testowy zakłóceń przewodzonych i promieniowanych serii EMI‑9K

LISUN System do pomiaru zakłóceń przewodzonych i promieniowanych serii EMI‑9K składa się z wielu podmodeli, w tym EMI‑9KA, EMI‑9KB, EMI‑9KBS i EMI‑9KC. Główne jednostki odbiorcze zostały zaprojektowane zgodnie ze specyfikacją odbiornika testowego EMI CISPR 16‑1‑1. Cały przyrząd posiada całkowicie zamkniętą obudowę o wysokiej przewodności i doskonałych właściwościach ekranowania, eliminując samoistnie generowane zakłócenia elektromagnetyczne, które mogą wpływać na wyniki testów. Kompletny system umożliwia ilościowy pomiar zakłóceń przewodzonych i promieniowanych produktów elektrycznych i elektronicznych w warunkach pracy, wspierając kontrolę zgodności z normami EMC i lokalizację źródeł zakłóceń.

Różnice między podmodelami dotyczą głównie zakresu częstotliwości. Model EMI‑9KA obejmuje pasmo 9 kHz–30 MHz i nadaje się wyłącznie do badań emisji przewodzonych; EMI‑9KB i EMI‑9KBS obejmują pasmo 9 kHz–300 MHz, umożliwiając pomiary zarówno przewodzonych, jak i promieniowanych zaburzeń o niskiej i średniej częstotliwości; EMI‑9KC obejmuje pasmo 9 kHz–1000 MHz, w pełni pokrywając zakres częstotliwości badań EMI dla produktów cywilnych. Standardowa konfiguracja obejmuje odbiornik testowy, sztuczną sieć zasilania LISN, transformator izolacyjny i kable koncentryczne. Model EMI‑9KC można dodatkowo wyposażyć w sieć sprzęgająco-odsprzęgającą CDNE w celu rozszerzenia zakresu badań zakłóceń linii sygnałowej. Oprogramowanie jest dwujęzyczne i działa na komputerach PC, kompatybilne z systemami Windows 7–11. Obsługuje skanowanie ręczne i automatyczne, pomiary punktowe i pomiary przemiatania. Inżynierowie ds. badań i rozwoju mogą szybko skanować poziomy zakłóceń w całym paśmie częstotliwości, aby zlokalizować punkty o nadmiernej częstotliwości, lub automatycznie przeprowadzać testy na poziomie certyfikacji, zgodnie ze standardowymi procedurami i eksportować zapisy testów. Porównanie kluczowych parametrów przedstawiono w poniższej tabeli.

Biorąc za przykład model EMI‑9KB, jego odbiornik w pełni spełnia wymagania dotyczące charakterystyki impulsowej zdefiniowane dla odbiornika testowego EMI CISPR 16‑1‑1. Pasma pomiarowe są skonfigurowane ściśle zgodnie z wymaganiami standardu segmentowego z trzema pełnymi trybami detekcji. Nadaje się do wstępnych testów zgodności i wstępnych testów certyfikacyjnych dla większości urządzeń gospodarstwa domowego, produktów oświetleniowych i urządzeń peryferyjnych IT. Jeśli wymagane jest pełne badanie emisji promieniowanej w zakresie od 30 MHz do 1000 MHz, zalecany jest model EMI‑9KC. Wyposażony jest on w dwustopniowy, programowalny, automatyczny preselektor częstotliwości śledzenia, który tłumi zakłócenia obrazu i częstotliwości pośrednich, zapewniając niższy poziom szumów i lepszą dokładność pomiaru w testach certyfikacyjnych w laboratoriach zewnętrznych. Kompletny system obsługuje opcjonalne akcesoria, takie jak antena trójpętlowa, cęgi absorbujące, sonda prądowa RF, komora ekranowana i programowalny miernik źródła czystej fali sinusoidalnej, co rozszerza możliwości testowania w różnych scenariuszach.

Typowe zastosowania inżynieryjne systemu serii EMI‑9K

W dziedzinie urządzeń informatycznych, LISUN System testowania zakłóceń przewodzonych i promieniowanych serii EMI‑9K jest stosowany do testowania komputerów stacjonarnych, drukarek, ładowarek do telefonów komórkowych i stacji dokujących typu C. Wspierany przez odbiornik zgodny z normą CISPR 16‑1‑1, system wychwytuje zakłócenia przewodzone generowane przez zasilacze impulsowe oraz zakłócenia promieniowane z modułów bezprzewodowych w celu porównania z wartościami granicznymi określonymi w normach GB/T 9254.1‑2021 i CISPR 32, pomagając przedsiębiorstwom identyfikować źródła zakłóceń, takie jak zakłócenia z zasilacza, oraz przeprowadzać wstępne testy przed certyfikacją 3C i CE. W przypadku urządzeń gospodarstwa domowego i elektronarzędzi, takich jak klimatyzatory, pralki i wiertarki elektryczne, system mierzy zakłócenia impulsowe spowodowane iskrzeniem szczotek i obwodami napędowymi, lokalizuje źródła zakłóceń i optymalizuje filtry, schematy uziemienia i układy PCB. W branży oświetleniowej oprawy oświetleniowe LED i zasilacze są testowane zgodnie z normami GB 17743‑2022 i CISPR 15, aby ocenić, czy lampy zakłócają działanie inteligentnych urządzeń domowych. Niezależne laboratoria testowe opierają się na sprzęcie spełniającym specyfikacje odbiornika testowego EMI CISPR 16‑1‑1, aby generować wiarygodne raporty z testów na potrzeby międzynarodowych certyfikatów, takich jak CE i FCC, a jednocześnie świadczą usługi diagnostyki przekroczenia limitów EMI i udzielają producentom wskazówek dotyczących modyfikacji.

Wytyczne dotyczące wyboru odbiorników testowych EMI

Przy wyborze odbiornika testowego EMI, zakres częstotliwości nie powinien być jedynym czynnikiem branym pod uwagę. Użytkownicy muszą potwierdzić, że przyrząd jest wyraźnie zgodny ze specyfikacją odbiornika testowego EMI CISPR 16‑1‑1, a także zweryfikować typy detektorów, segmentowane pasma pośredniej częstotliwości ‑6 dB oraz wskaźniki odpowiedzi impulsowej. Nawet analizatory widma o odpowiednim zakresie częstotliwości mogą być używane jedynie do wstępnego screeningu zgodności, a nie do formalnych testów certyfikacyjnych, ze względu na niezgodne stałe czasowe quasi‑peak i charakterystyki impulsów. Wymagany zakres częstotliwości należy określić na podstawie testowanego urządzenia. Model 9 kHz-30 MHz jest wystarczający tylko do badania emisji przewodzonej w liniach energetycznych. Systemy obejmujące pasmo do 300 MHz, a nawet 1000 MHz są wymagane do pomiaru łącznych zaburzeń przewodzonych i promieniowanych. Akcesoria pomocnicze, w tym LISN, CDNE, anteny i cęgi absorbujące, również muszą być zgodne z odpowiednimi normami produktu. Cały system testowy powinien być okresowo kalibrowany, aby zagwarantować długoterminową niezawodność pomiarów. Funkcje oprogramowania, takie jak automatyczne przemiatanie, biblioteki standardowych limitów i eksport raportów, znacznie poprawią wydajność badań laboratoryjnych.

Wniosek

Odbiornik testowy EMI CISPR 16‑1‑1 definiuje podstawową normę dla przyrządów do pomiaru emisji EMC, a wydajność odbiornika bezpośrednio decyduje o wiarygodności wyników pomiarów kompatybilności elektromagnetycznej. LISUN System do pomiaru zakłóceń przewodzonych i promieniowanych serii EMI‑9K zbudowany jest wokół odbiornika zgodnego z normą CISPR 16‑1‑1. Umożliwia on pełnowymiarowy pomiar ilościowy zakłóceń przewodzonych i promieniowanych generowanych przez produkty elektryczne i elektroniczne podczas eksploatacji oraz zapewnia kompleksowe wsparcie techniczne w zakresie oceny zgodności produktu z normami EMC i identyfikacji źródeł zakłóceń. Przedsiębiorstwa i instytuty badawcze powinny wybrać odpowiednie konfiguracje spośród systemów EMI‑9KA, EMI‑9KB i EMI‑9KC, zgodnie z typami produktów, pasmami częstotliwości testowych i wymaganiami certyfikacyjnymi. Należy położyć nacisk na regularną kalibrację akcesoriów testowych, aby zapewnić dokładne i wiarygodne dane pomiarowe EMI oraz ułatwić pomyślną certyfikację zgodności produktów końcowych z normami EMC na całym świecie.