Jak wybrać w pełni zgodny system testowania EMI w oparciu o normy CISPR 16-1-1 dotyczące odbiorników EMI

Abstrakcja
Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) stała się obowiązkowym wymogiem dostępu do rynku dla produktów elektrycznych i elektronicznych. Jako jednostka centralna systemu testowania EMI, odbiornik EMI bezpośrednio decyduje o wiarygodności wyników testów zakłóceń przewodzonych i promieniowanych. CISPR 16-1-1 to podstawowa norma międzynarodowa dla przyrządów do pomiaru zakłóceń radiowych, która została w Chinach przekształcona w normę GB/T 6113.101-2021. Nakłada ona obowiązkowe ograniczenia na kluczowe parametry odbiornika, w tym szerokość pasma, tryby pracy detektora, odpowiedź impulsową i impedancję wejściową. Skupiając się na LISUN EMI-9KB System do pomiaru zakłóceń przewodzonych i promieniowanych EMI - w tym dokumencie omówiono kwestie techniczne, które muszą być zgodne z normą CISPR 16-1-1 podczas wyboru systemu do pomiaru zakłóceń EMI, przeanalizowano wymiary ewaluacyjne, w tym sprzęt odbiornika, akcesoria pomocnicze, funkcje oprogramowania i ogólną konstrukcję ekranowania systemu, przedstawiono funkcje produktu i zastosowania przemysłowe systemu do pomiaru zakłóceń przewodzonych i promieniowanych serii EMI-9K, a także podano informacje referencyjne dla laboratoriów badawczo-rozwojowych, działów kontroli jakości i zewnętrznych instytucji testowych w celu tworzenia platform do pomiaru zakłóceń EMC.

Wprowadzenie

Duża liczba zasilaczy impulsowych, silników i szybkich obwodów cyfrowych w nowoczesnych produktach elektrycznych i elektronicznych emituje sygnały zakłóceń elektromagnetycznych podczas pracy. Zakłócenia te składają się z zakłóceń przewodzonych rozprzestrzeniających się w liniach energetycznych i sygnałowych oraz zakłóceń promieniowanych przenoszonych w przestrzeni. Nadmierne zakłócenia elektromagnetyczne mogą powodować nieprawidłowe działanie otaczającego sprzętu elektronicznego, a nawet stwarzać potencjalne zagrożenie dla bezpieczeństwa. Dlatego przed wprowadzeniem na rynek sprzęt informatyczny, sprzęt gospodarstwa domowego, urządzenia oświetleniowe i inne produkty muszą przejść testy EMI, aby spełnić limity regulacyjne EMC obowiązujące w poszczególnych krajach i regionach.

Wielu nabywców przy wyborze kieruje się wyłącznie zasięgiem częstotliwości. System testowy EMI, ignorując, czy odbiornik jest w pełni zgodny ze specyfikacjami CISPR 16-1-1. Błędnie wykorzystują oni zwykłe analizatory widma jako odbiorniki EMI klasy certyfikacyjnej. Stała czasowa detekcji quasi-szczytowej i charakterystyki odpowiedzi impulsowej standardowych analizatorów widma nadają się jedynie do wstępnych testów zgodności w fazie badawczo-rozwojowej i nie mogą być wykorzystywane do oficjalnych testów certyfikacyjnych. LISUN System do pomiaru zakłóceń przewodzonych i promieniowanych serii EMI-9K został specjalnie zaprojektowany do ilościowego pomiaru zakłóceń przewodzonych (propagowanych liniami energetycznymi/sygnałowymi) i promieniowanych (propagowanych w przestrzeni) generowanych przez urządzenia elektryczne i elektroniczne podczas pracy. Zapewnia kompleksowe wsparcie techniczne w zakresie testów zgodności EMC i lokalizacji źródeł zakłóceń. Seria EMI-9K charakteryzuje się całkowicie zamkniętą konstrukcją z obudową wykonaną z materiałów o wysokiej przewodności, co zapewnia doskonałe ekranowanie i zasadniczo rozwiązuje problem zakłóceń własnych. System jest szeroko stosowany przez producentów, centra badawczo-rozwojowe i zewnętrzne instytucje testujące w takich dziedzinach jak sprzęt informatyczny, sprzęt AGD i produkty oświetleniowe. Pozwala on na szybką lokalizację problemów z przekroczeniem limitów EMI, takich jak szumy zasilacza impulsowego i zakłócenia promieniowane silników, pomaga produktom uzyskać certyfikat zgodności EMC oraz zapobiega awariom urządzeń lub zagrożeniom bezpieczeństwa wywołanym przez zakłócenia. Cały system jest zgodny z wieloma normami produktowymi, w tym GB 17743, GB 4343.1, GB/T 9254.1, CISPR 15 i CISPR 14-1, spełniając wymagania testowe dla krajowej certyfikacji 3C, a także zagranicznych projektów certyfikacji CE i FCC.

EMI-9KB Odbiornik testowy EMI

Podstawowe ograniczenia techniczne normy CISPR 16-1-1 dla systemu testowego EMI

Norma CISPR 16-1-1:2019 ustanawia szereg niepodlegających negocjacjom, obowiązkowych specyfikacji dla odbiorników testowych EMI. W zakresie szerokości pasma pomiarowego, norma definiuje trzy segmenty pasma pomiarowego częstotliwości pośrednich -6 dB: 200 Hz dla 9 kHz–150 kHz, 9 kHz dla 150 kHz–30 MHz i 120 kHz dla 30 MHz–1000 MHz. Różne szerokości pasma odpowiadają odpowiadającym im stałym czasowym ładowania i rozładowania, aby zagwarantować dokładność pomiaru sygnałów zaburzeń impulsowych. W przypadku trybów detekcji, przyrząd musi obsługiwać detekcję szczytową (PK), quasi-szczytową (QP) i średnią (AV). Spośród nich, detekcja quasi-szczytowa ma kluczowe znaczenie dla testów certyfikacyjnych EMC. Stała czasowa musi być ściśle zgodna z normą, aby wiernie odzwierciedlać rzeczywisty wpływ zakłóceń radiowych na odbiorniki nadawcze.

Norma określa znamionową impedancję wejściową portu RF wynoszącą 50 Ω dla odbiornika i ogranicza współczynnik fali stojącej napięcia przy różnych tłumieniach, aby zmniejszyć błędy pomiaru spowodowane odbiciem sygnału RF. Odpowiedź impulsowa i dokładność pomiaru są również obowiązkowymi elementami oceny. W przypadku powtarzających się sygnałów interferencyjnych impulsowych, urządzenie musi zapewniać błędy pomiaru w określonym zakresie. Niezgodna odpowiedź impulsowa będzie bezpośrednio prowadzić do zniekształconych wyników testów zakłóceń przerywanych. Oprócz samego odbiornika, kompletny system testowania EMI zawiera również sieć stabilizacji impedancji linii (LISN), sieć sprzęgająco-odsprzęgającą CDNE, transformator izolacyjny, kable testowe i inne elementy pomocnicze. Akcesoria te muszą również spełniać wymagania normy. Nawet jeśli sam odbiornik spełnia specyfikacje, nieodpowiednie wskaźniki akcesoriów nadal będą unieważniać wyniki testów całego systemu. Nie można również pominąć właściwości samoekranujących urządzenia. Niewystarczające ekranowanie obudowy odbiornika pozwala na mieszanie się szumu elektromagnetycznego generowanego przez sam przyrząd z sygnałami testowanymi, podnosząc poziom szumów systemu i uniemożliwiając dokładną identyfikację sygnałów zakłócających o niskim poziomie.

Porównanie konfiguracji sprzętowej LISUN System testowy EMI serii EMI-9K

LISUN Seria EMI-9K obejmuje cztery modele: EMI-9KA, EMI-9KB, EMI-9KBS i EMI-9KC, ukierunkowane na różne pasma częstotliwości testowych i poziomy budżetu. EMI-9KA obejmuje głównie pasmo 9 kHz–30 MHz i nadaje się wyłącznie do wstępnego testowania zaburzeń przewodzonych w liniach energetycznych; EMI-9KB obejmuje pasmo 9 kHz–300 MHz, obsługując zarówno testy przewodzone, jak i testy promieniowane o niskiej i średniej częstotliwości, idealne dla prac badawczo-rozwojowych MŚP oraz kontroli zgodności przed uzyskaniem zgodności; EMI-9KBS jest wyposażony w dwustopniowe stałe preselektory w celu poprawy tłumienia częstotliwości pośrednich; EMI-9KC Osiąga pasmo do 1000 MHz, dodając programowalne automatyczne preselektory śledzenia i akcesoria CDNE, aby spełnić pełne wymagania certyfikacyjne dotyczące przewodzenia i promieniowania, spełniając rygorystyczne wymagania testowe zewnętrznych laboratoriów badawczych. Wszystkie modele posiadają w pełni zamkniętą obudowę ekranującą o wysokiej przewodności, która tłumi wewnętrzne zakłócenia przyrządów. Oprogramowanie zawiera biblioteki limitów głównych norm krajowych i międzynarodowych oraz obsługuje tryby ręcznego, automatycznego skanowania, pomiaru punktu stałego i przemiatania. Oprogramowanie komputerowe w języku chińskim i angielskim jest kompatybilne z systemami operacyjnymi Win7 do Win11 i umożliwia eksportowanie kompletnych raportów z testów EMI. Poniższa tabela przedstawia porównanie podstawowych parametrów technicznych tej serii:

Dodatkowe wymiary kompleksowej oceny przy wyborze systemu testowego EMI

Po potwierdzeniu, że odbiornik EMI spełnia podstawowe wskaźniki normy CISPR 16-1-1, użytkownicy muszą dokonać kompleksowej oceny, łącząc typy testowanych produktów, lokalizację laboratorium i przyszłe wymagania dotyczące rozbudowy. Po pierwsze, należy określić wymagane pasmo częstotliwości testowych. Jeśli wymagane są tylko testy zakłóceń przewodzonych linii energetycznej dla urządzeń domowych i lamp, pasmo 9 kHz–30 MHz spełnia podstawowe wymagania. Jeśli wymagane są zarówno testy zakłóceń przewodzonych, jak i promieniowanych przestrzennie, należy wybrać modele pełnopasmowe 300 MHz lub 1000 MHz. Po drugie, należy zwrócić uwagę na możliwość rozbudowy dodatkowych akcesoriów testowych. System testowy EMI może być opcjonalnie wyposażony w antenę trójpętlową, cęgi absorbujące, sondę prądową RF, komorę ekranowania, programowalny miernik źródła czystej fali sinusoidalnej i inne akcesoria do różnych scenariuszy testowych, w tym do pomiaru promieniowania niskiej częstotliwości od 9 kHz do 30 MHz, pomiaru zakłóceń elektronarzędzi metodą cęgów absorbujących oraz pomiaru napięcia zakłócającego linii sygnałowej. Przedsiębiorstwa mogą dobierać akcesoria zgodnie ze swoimi kategoriami produktów.

Niezbędnym czynnikiem jest również funkcjonalność oprogramowania. Laboratoria certyfikujące wymagają oprogramowania z wbudowanymi bibliotekami standardowych limitów, takimi jak GB 17743 i CISPR15, obsługującego automatyczne porównywanie danych pomiarowych z limitami standardowymi oraz bezpośrednio generującego spektrogramy testowe do generowania raportów. Działy badawczo-rozwojowe potrzebują funkcji eksportu surowych danych widmowych, aby inżynierowie mogli lokalizować punkty częstotliwości zakłóceń i przeprowadzać analizę rektyfikacji EMI. Jednocześnie cały system testowania EMI musi zapewniać identyfikowalność metrologiczną. Odbiorniki, LISN, różne sondy i anteny powinny być okresowo kalibrowane, aby spełnić wymagania dotyczące zarządzania instrumentami w ramach systemu akredytacji laboratoriów CNAS. Wiele laboratoriów kalibruje jedynie jednostkę główną odbiornika, ignorując kalibrację akcesoriów, takich jak LISN i anteny, co sprawia, że ​​dane testowe całego systemu są prawnie nieważne.

Konieczne jest również odróżnienie instrumentów kontroli zgodności od formalnych systemów certyfikacji. W fazie badań i rozwoju produktu, EMI-9KB Można go zastosować do wstępnego badania przesiewowego w celu wykrycia problemów z przekroczeniem limitów, takich jak szumy zasilacza impulsowego i zakłócenia promieniowane silnika, a także do pełnej naprawy i optymalizacji filtrów, uziemienia i układu PCB na etapie prototypu. Zewnętrzne instytucje testujące preferują pełne pasmo. EMI-9KC Model ten w pełni spełnia wszystkie warunki testów certyfikacyjnych różnych produktów. Konstrukcja ekranująca urządzenia również wymaga dokładnej analizy. Całkowicie zamknięta obudowa o wysokiej przewodności pozwala zredukować poziom szumów urządzenia i zapobiega nakładaniu się zakłóceń własnych na wyniki testów próbek.

Praktyczna wartość systemu testowania EMI w przemyśle

System testowania EMI jest szeroko stosowany w sprzęcie informatycznym, sprzęcie AGD, lampach oświetleniowych, elektronarzędziach i innych gałęziach przemysłu. W sektorze sprzętu IT jest on używany do testów przewodzenia i promieniowania laptopów, ładowarek, stacji dokujących i innych produktów w celu kontroli zakłóceń o wysokiej częstotliwości pochodzących z zasilaczy impulsowych. W przemyśle AGD i elektronarzędzi wykrywa on zakłócenia impulsowe spowodowane iskrami na szczotkach silników i obwodach napędowych. W przemyśle oświetleniowym testy zakłóceń są przeprowadzane na lampach LED i zasilaczach sterowników zgodnie z normami GB 17743 i CISPR15, aby zapobiec zakłócaniu komunikacji inteligentnych urządzeń domowych przez lampy. Na etapie badań i rozwoju inżynierowie wykorzystują system testowania EMI do lokalizacji źródeł zakłóceń i skrócenia cykli usuwania zakłóceń. W kontroli jakości produkcji jest on stosowany do kontroli próbek w celu monitorowania spójności EMC produktów produkowanych masowo. Organizacje zewnętrzne wykorzystują systemy zgodności do wystawiania raportów z testów i wspierania produktów w celu uzyskania krajowej certyfikacji 3C, a także dostępu do rynków zagranicznych CE i FCC. Jeżeli podczas selekcji zignoruje się ograniczenia normy CISPR 16-1-1 i do testów użyje się urządzeń niezgodnych z wymaganiami, samodzielne testy naprawcze mogą zakończyć się powodzeniem, podczas gdy testy certyfikacyjne przeprowadzane przez niezależne podmioty mogą zakończyć się niepowodzeniem. Może to prowadzić do opóźnień w projekcie i wzrostu kosztów certyfikacji.

Wniosek

Wybór zgodnego System testowy EMI Nie można po prostu traktować parametrów częstotliwości jako jedynego kryterium. Norma CISPR 16-1-1 (GB/T 6113.101-2021) musi być podstawą. Użytkownicy muszą zweryfikować tryby pracy odbiornika-detektora, pasmo częstotliwości pośrednich, odpowiedź impulsową, współczynnik SWR i skuteczność ekranowania przyrządu, a także ocenić LISN, CDNE, anteny i inne kompletne akcesoria pomocnicze, funkcje raportowania oprogramowania oraz możliwości śledzenia metrologicznego. LISUN System testowania zakłóceń przewodzonych i promieniowanych serii EMI-9K obejmuje wiele modeli o zróżnicowanych parametrach, w pełni zgodnych ze specyfikacją techniczną CISPR 16-1-1, i może być dostosowany do zróżnicowanych wymagań testowych, odpowiednio, w zakresie badań i rozwoju w przedsiębiorstwie, fabrycznej kontroli jakości oraz niezależnych laboratoriów certyfikujących. Prawdziwie zgodny system testowania zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) pomaga przedsiębiorstwom identyfikować ukryte zagrożenia związane z zakłóceniami elektromagnetycznymi na wczesnym etapie rozwoju produktu, kompleksowo lokalizować i usuwać źródła zakłóceń, zapewnić bezproblemowe przejście certyfikacji zgodności EMC przez produkty oraz uniknąć nieprawidłowości w sprzęcie i ryzyka związanego z dostępem do rynku spowodowanego zakłóceniami elektromagnetycznymi po wprowadzeniu produktu na rynek.