Jak vybrat plně kompatibilní systém pro testování EMI na základě norem CISPR 16-1-1 pro přijímače EMI

Abstraktní
Elektromagnetická kompatibilita (EMC) se stala povinným požadavkem pro přístup na trh elektrických a elektronických výrobků. Jakožto základní jednotka testovacího systému EMI přímo určuje výkon přijímače EMI platnost výsledků testů vedení a vyzařování. CISPR 16-1-1 je základní mezinárodní norma pro přístroje pro měření rádiového rušení, která byla v Číně ekvivalentně převedena na GB/T 6113.101-2021. Stanovuje povinná omezení klíčových ukazatelů přijímače, včetně šířky pásma, režimů detektoru, pulzní odezvy a vstupní impedance. Zaměření na LISUN EMI-9KB Systém pro testování EMI rušení vedeným a vyzařovaným způsobem. Tento dokument rozpracovává technické body, které musí být při výběru systému pro testování EMI v souladu s normou CISPR 16-1-1, analyzuje vyhodnocovací rozměry včetně hardwaru přijímače, podpůrného příslušenství, softwarových funkcí a celkového návrhu stínění systému, představuje vlastnosti produktu a průmyslové aplikace systému pro testování EMI-9K rušení vedením a vyzařováním a poskytuje reference pro výzkumné a vývojové laboratoře podniků, oddělení kontroly kvality a externí testovací instituce pro vytváření testovacích platforem EMC.

Úvod

Velké množství spínaných napájecích zdrojů, motorů a vysokorychlostních digitálních obvodů uvnitř moderních elektrických a elektronických výrobků během provozu vydává elektromagnetické rušení. Toto rušení se dělí na vedené rušení šířící se napájecími a signálními vedeními a vyzařované rušení přenášené prostorem. Nadměrné elektromagnetické rušení může způsobit abnormální provoz okolních elektronických zařízení a dokonce přinést potenciální bezpečnostní rizika. Proto musí být před uvedením na trh zařízení informačních technologií, domácí spotřebiče, osvětlovací zařízení a další výrobky testovány na elektromagnetickou kompatibilitu (EMI), aby splňovaly regulační limity EMC příslušných zemí a regionů.

Mnoho kupujících se při výběru zaměřuje pouze na frekvenční pokrytí. Testovací systém EMI..., přičemž ignorují, zda přijímač plně splňuje specifikace CISPR 16-1-1. Mylně používají běžné spektrální analyzátory jako certifikační EMI přijímače. Časová konstanta detekce kvazi-špiček a charakteristiky pulzní odezvy obecných spektrálních analyzátorů jsou vhodné pouze pro předběžné testování shody ve fázi výzkumu a vývoje a nelze je použít pro oficiální certifikační testy shody. LISUN Systém pro testování vedení a vyzařovaného rušení řady EMI-9K je speciálně navržen pro kvantitativní měření vedení (šířícího se po napájecích/signálových vedeních) a vyzařovaného rušení (šířícího se prostorem) generovaného elektrickými a elektronickými výrobky během provozu. Poskytuje komplexní technickou podporu pro testování shody s EMC a lokalizaci zdrojů rušení. Řada EMI-9K využívá plně uzavřenou konstrukční konstrukci s vysoce vodivými materiály pro šasi, což poskytuje vynikající stínění a zásadně řeší problém vlastního rušení. Je široce používána výrobci, výzkumnými a vývojovými centry a nezávislými testovacími institucemi v oblastech, jako jsou zařízení informačních technologií, domácí spotřebiče a osvětlovací výrobky. Dokáže rychle lokalizovat problémy s překročením limitů EMI, jako je šum spínaných napájecích zdrojů a vyzařované rušení motorů, pomáhá výrobkům projít certifikací shody s EMC a zabraňuje poruchám zařízení nebo bezpečnostním rizikům způsobeným rušením. Celý systém splňuje požadavky řady produktových norem, včetně GB 17743, GB 4343.1, GB/T 9254.1, CISPR 15 a CISPR 14-1, a splňuje tak zkušební požadavky pro domácí certifikaci 3C i pro zahraniční projekty certifikace CE a FCC.

EMI-9KB Testovací přijímač EMI

Základní technická omezení normy CISPR 16-1-1 pro testovací systémy EMI

Norma CISPR 16-1-1:2019 stanoví řadu neobchodovatelných závazných specifikací pro testovací přijímače EMI. Pokud jde o šířku pásma měření, norma definuje tři segmenty šířky pásma měření mezifrekvence -6 dB: 200 Hz pro 9 kHz až 150 kHz, 9 kHz pro 150 kHz až 30 MHz a 120 kHz pro 30 MHz až 1 000 MHz. Různé šířky pásma odpovídají odpovídajícím časovým konstantám nabíjení a vybíjení, aby byla zaručena přesnost měření pulzních rušivých signálů. U detektorových režimů musí přístroj podporovat detekci vrcholu (PK), kvazi-vrcholu (QP) a průměru (AV). Z nich je detekce kvazi-vrcholu kritická pro certifikační testy EMC. Její časová konstanta musí striktně odpovídat normě, aby skutečně odrážela skutečný dopad rádiového rušení na vysílací přijímače.

Norma specifikuje jmenovitou vstupní impedanci RF portu pro přijímač 50 Ω a omezuje poměr stojatých vln napětí při různých útlumových převodech, aby se snížily chyby měření způsobené odrazem RF signálu. Pulzní odezva a přesnost měření jsou také povinnými položkami hodnocení. U opakujících se pulzních rušivých signálů musí zařízení zajistit chyby měření v rámci specifikovaného rozsahu. Nekompatibilní pulzní odezva přímo povede ke zkresleným výsledkům testů přerušovaného rušení. Kromě samotného přijímače zahrnuje kompletní testovací systém EMI také síť pro stabilizaci impedance vedení (LISN), vazební a oddělovací síť CDNE, izolační transformátor, testovací kabely a další podpůrné komponenty. Toto příslušenství musí také splňovat požadavky normy. I když samotný přijímač splňuje specifikace, nekvalifikované indikátory příslušenství stále zneplatní výsledky testů celého systému. Nelze přehlédnout ani výkon samostínění zařízení. Nedostatečné stínění šasi přijímače umožňuje, aby se elektromagnetický šum generovaný samotným přístrojem mísil s testovanými signály, což zvyšuje šumovou podlahu systému a brání přesné identifikaci rušivých signálů s nízkou úrovní.

Porovnání hardwarové konfigurace LISUN Systém pro testování elektromagnetického rušení řady EMI-9K

Jedno LISUN Řada EMI-9K zahrnuje čtyři modely: EMI-9KA, EMI-9KB, EMI-9KBS a EMI-9KC, zaměřených na různá testovací frekvenční pásma a rozpočtové úrovně. EMI-9KA pokrývá hlavně pásmo 9 kHz až 30 MHz a je vhodný pouze pro předběžné testování rušení vedeného elektrickým vedením; EMI-9KB pokrývá pásmo 9 kHz až 300 MHz, podporuje jak vedené, tak i nízkofrekvenční až středněfrekvenční vyzařované testy, ideální pro výzkum a vývoj malých a středních podniků a kontroly před shodou; EMI-9KBS je vybaven dvoustupňovými pevnými předvoliči pro zlepšení potlačení mezifrekvencí; EMI-9KC Dosahuje až 1000 MHz a přidává programovatelné automatické předvoliče sledování a příslušenství CDNE pro splnění všech certifikačních testů vedení a vyzařování a splňuje přísné zkušební požadavky nezávislých zkušebních laboratoří. Všechny modely používají plně uzavřené stínicí šasi s vysokou vodivostí pro potlačení vnitřního šumu přístroje. Software obsahuje omezené knihovny hlavních národních a mezinárodních norem a podporuje manuální, automatické skenování, měření s pevným bodem a rozmítání. Čínský a anglický počítačový software je kompatibilní s operačními systémy Win7 až Win11 a umožňuje exportovat kompletní zprávy o testech EMI. Níže uvedená tabulka uvádí srovnání hlavních technických parametrů této řady:

Další rozměry pro komplexní vyhodnocení při výběru testovacího systému EMI

Po ověření, že přijímač EMI splňuje základní ukazatele normy CISPR 16-1-1, musí uživatelé provést komplexní vyhodnocení kombinující typy testovaných produktů, umístění v laboratoři a požadavky na budoucí rozšíření. Nejprve je třeba určit požadované testovací frekvenční pásmo. Pokud jsou vyžadovány pouze testy rušení vedením elektrické sítě pro domácí spotřebiče a lampy, splňuje základní požadavky pásmo 9 kHz až 30 MHz. Pokud jsou potřeba testy rušení vedením i prostorovým vyzařováním, měly by být zvoleny modely s plným pásmem 300 MHz nebo 1000 MHz. Za druhé je třeba věnovat pozornost rozšiřitelnosti podpůrného testovacího příslušenství. Testovací systém EMI může být volitelně vybaven třísmyčkovou anténou, absorpčními kleštěmi, sondou RF proudu, stínící místností, programovatelným měřičem čistého sinusového zdroje a dalším příslušenstvím pro různé testovací scénáře, včetně testu nízkofrekvenčního záření od 9 kHz do 30 MHz, testu rušení elektrickým nářadím metodou absorpčních kleští a testu rušivého napětí signálního vedení. Podniky si mohou vybrat příslušenství podle svých produktových kategorií.

Nezbytným faktorem je také softwarová vybavenost. Certifikační laboratoře vyžadují software s kompletními knihovnami standardních limitů, jako jsou GB 17743 a CISPR15, které podporují automatické porovnávání naměřených dat se standardními limity a přímo generují testovací spektrogramy pro výstupní protokoly. Výzkumná a vývojová oddělení potřebují funkce exportu nezpracovaných spektrálních dat, aby inženýři mohli lokalizovat body s interferenčními frekvencemi a provádět analýzu nápravy EMI. Celý testovací systém EMI musí mít metrologickou sledovatelnost. Přijímače, LISN, různé sondy a antény by měly být pravidelně kalibrovány, aby splňovaly požadavky na správu přístrojů v rámci akreditačního systému laboratoří CNAS. Mnoho laboratoří kalibruje pouze hlavní jednotku přijímače a ignoruje kalibraci příslušenství, jako jsou LISN a antény, což by zneplatnilo testovací data celého systému z právního hlediska.

Je také nutné rozlišovat nástroje pro předběžné splnění požadavků od formálních systémů certifikačního stupně. Pro fázi výzkumu a vývoje produktů je střední třída EMI-9KB lze použít pro předběžný screening k detekci problémů s překročením limitů, jako je šum spínaného zdroje napájení a vyzařované rušení motoru, a pro kompletní nápravu a optimalizaci filtrů, uzemnění a uspořádání desek plošných spojů ve fázi prototypu. Testovací instituce třetích stran preferují plnopásmový režim. EMI-9KC model, který plně splňuje všechny podmínky pro certifikační zkoušky různých produktů. Vlastní stínicí konstrukční řešení zařízení také vyžaduje pečlivou kontrolu. Plně uzavřené šasi s vysokou vodivostí může snížit šumovou hladinu přístroje a zabránit tomu, aby se vlastní rušení zařízení překrývalo s výsledky testů vzorků.

Praktická hodnota testovacího systému EMI v průmyslu

Systém EMI testování je široce používán v zařízeních informačních technologií, domácích spotřebičích, osvětlovacích lampách, elektrickém nářadí a dalších odvětvích. V sektoru IT zařízení se používá pro vedení a vyzařování notebooků, nabíječek, dokovacích stanic a dalších produktů ke kontrole vysokofrekvenčního šumu ze spínaných napájecích zdrojů. V odvětví domácích spotřebičů a elektrického nářadí detekuje pulzní rušení způsobené jiskrami kartáčů motorů a budicími obvody. V odvětví osvětlení se provádějí rušivé testy LED lamp a napájecích zdrojů v souladu s normami GB 17743 a CISPR15, aby se zabránilo rušení komunikace chytrých domácích zařízení lampami. Během fáze výzkumu a vývoje používají inženýři systém EMI testování k lokalizaci zdrojů rušení a zkrácení cyklů nápravy EMI. V oblasti kontroly kvality výroby se používá pro kontrolu vzorků za účelem sledování konzistence EMC sériově vyráběných produktů. Organizace třetích stran používají kompatibilní systémy k vydávání zkušebních protokolů a podpoře produktů pro dokončení domácí certifikace 3C a také pro přístup na zahraniční trhy CE a FCC. Pokud jsou při výběru ignorována omezení normy CISPR 16-1-1 a k testování jsou použity přístroje, které nejsou v souladu s předpisy, může oprava autotestem projít, zatímco certifikační testy třetích stran selhat, což vede ke zpoždění projektu a zvýšeným nákladům na certifikaci.

Závěr

Výběr kompatibilního Testovací systém EMI Nelze jednoduše brát frekvenční parametry jako jediné kritérium. Standard CISPR 16-1-1 (GB/T 6113.101-2021) musí být brán jako základní základ. Uživatelé musí ověřit režimy detektoru přijímače, šířku pásma mezifrekvencí, pulzní odezvu, PSV a výkon stínění přístroje a také vyhodnotit LISN, CDNE, antény a další kompletní podpůrné příslušenství, funkce softwarového reportingu a metrologickou sledovatelnost. LISUN Systém pro testování vedení a vyzařování rušení řady EMI-9K zahrnuje několik odstupňovaných modelů, které plně splňují technické specifikace CISPR 16-1-1 a lze se přizpůsobit různým testovacím požadavkům podnikových výzkumných a vývojových laboratoří, kontrol kvality ve výrobě a certifikačních laboratoří třetích stran. Skutečně kompatibilní testovací systém EMI pomáhá podnikům identifikovat skrytá rizika elektromagnetického rušení v rané fázi vývoje produktu, dokončit lokalizaci a odstranění zdroje rušení, zajistit, aby produkty hladce prošly certifikací EMC a vyhnuly se abnormalitám zařízení a rizikům spojeným s přístupem na trh způsobeným elektromagnetickým rušením po uvedení produktu na trh.