EMK-Testprozess und Anforderungen an die EMK-Konformität

Wie im letzten Artikel erwähnt, in dem wir über elektromagnetische Störungen (EMI) gesprochen haben, müssen fast alle elektronischen Produkte, die für den kommerziellen Gebrauch und den legalen Verkauf entwickelt wurden, über eine oder mehrere Zertifizierungen verfügen, um nachzuweisen, dass das Produkt bestimmten Vorschriften / Richtlinien entspricht und bestanden wurde verwandte Tests. Es gibt Tonnen von Vorschriften, die sich von Ort zu Ort unterscheiden, manchmal mit geringfügigen Unterschieden. Für jeden Ort, an dem ein elektronisches Gerät verkauft werden soll, muss es jedoch den vom Verwaltungsrat an diesem Ort festgelegten Standards entsprechen.

Für den heutigen Artikel werden wir uns einen der beliebtesten Zertifizierungstests ansehen, die elektronische Geräte durchlaufen müssen. die EMV-Zertifizierung (Electromagnetic Compliance). Der Artikel behandelt verschiedene Dinge über EMV, einschließlich: Was ist EMV, warum wird EMV benötigt, welche Art von Produkten benötigt EMC und welche unterschiedlichen EMV-Gesetze gelten von Land zu Land ?

Was ist EMV?

EMV steht für elektromagnetische Konformität und ist ein Verfahren, mit dem die Fähigkeit eines Geräts, in einer elektromagnetischen Umgebung zu arbeiten, überprüft werden kann.

Alle elektrischen und elektronischen Systeme oder Geräte senden ein gewisses Maß an elektromagnetischen Wellen aus, die den Betrieb anderer Geräte beeinträchtigen können, wenn sie angeschlossen sind oder sich in unmittelbarer Nähe zueinander befinden. Diese Störung kann zu Fehlfunktionen der Geräte führen, die für den Benutzer schädlich sein oder das Produkt unbrauchbar machen können. Das Verhindern und Reduzieren der Möglichkeiten dieses Ereignisses führte zur Entwicklung von EMV-Anforderungen, um eine gemeinsame Grundlage für die Bewertung elektrischer / elektronischer Produkte / Systeme hinsichtlich Qualität und funktionaler Sicherheit zu schaffen.

EMV wird häufig austauschbar mit EMI verwendet, aber obwohl viele Ähnlichkeiten zwischen ihnen bestehen, ist es wichtig zu beachten, dass EMV sich stark von EMI unterscheidet. EMI (Electromagnetic Interference) ist ein Maß für die von einem Gerät ausgehende Strahlung zusammen mit ihrer möglichen Konsequenz, während EMC andererseits die Eigenschaft eines Systems oder Geräts ist, das sicherstellt, dass es sich in einer Umgebung mit EMI so verhält, wie es entworfen wurde Interferenz.

Bedeutung der EMV

Während die genauen Spezifikationen zwischen Ländern und Regionen variieren, bleiben EMV-Zertifizierungen in den meisten Ländern eine der gesetzlichen Anforderungen für die Genehmigung des Verkaufs elektronischer Geräte. Auf europäischen Märkten muss beispielsweise auf allen Elektronikprodukten ein CE-Zeichen angebracht werden, bevor sie verkauft werden können, und es wird nur angewendet, wenn der Hersteller alle für das Produkt geltenden Richtlinien einschließlich der EMV-Zertifizierung erfüllt hat. Ein Beweis dafür ist die Konformitätserklärung (DOC), die normalerweise mit der Bedienungsanleitung / dem Handbuch des Produkts geliefert wird. Bei neuen Produkten überprüfen große Zulieferer / Distributoren den DOC normalerweise mit Tests, da sie das Risiko eingehen, nicht verifizierte Geräte zu liefern. Dies ist eine Handlung, die als Betrug behandelt wird und zu erheblichen Geldstrafen, Produktentnahmen und Gefängnisstrafen führen kann.

Abgesehen von den gesetzlichen Anforderungen kann die Nichtdurchführung von EMV-Tests an Geräten schwerwiegende Folgen für den Kundendienst haben. Die EMV-Zertifizierung trägt zur Erhöhung der Produktzuverlässigkeit bei, da die Tests potenzielle Probleme mit dem Produkt vor der Produktion aufzeigen und dem Hersteller die Möglichkeit geben, das Problem zu beheben, ohne die Kosten und die Verlegenheit zu verursachen, die mit dem Rückruf eines Produkts vom Markt oder den Servicegarantien verbunden sind.

Auf lange Sicht stellt der EMC-Zertifizierungsprozess nicht nur sicher, dass Sie Ihre Produkte in Märkten verkaufen können, in denen dies erforderlich ist, sondern hilft Ihnen auch dabei, ein zuverlässiges Produkt zu entwickeln, das das Vertrauen der Kunden und definitiv den Umsatz steigert.

EMV-Gesetze und Zertifizierungsanforderungen

Wie bereits erwähnt, unterscheiden sich die Zertifizierungsanforderungen zwischen Ländern und Regionen. Zum Beispiel in den USA legt die FCC, die Regeln für die EMV mit Regeln wie die FCC Teil 15 Regeln zu testen, die den maximalen Betrag von unlizenzierten Funkfrequenzstörungen definiert, die durch unterschiedliche Vorrichtungen hergestellt werden kann. Bei der Zertifizierung in den USA erhalten Geräte das FCC-Zeichen.

Außerhalb der USA werden verschiedene ISO-, IEC- und CISPR-Standards in der EMV-Regelung verwendet. In der EU ist für den Produktverkauf das CE-Zeichen erforderlich, das erst nach Zertifizierung eines Produkts vergeben wird. In Afrika verlangen Länder wie Südafrika ein „Certificate of Compliance“, das vom South African Bureau of Standards (SABS) ausgestellt wird, und Länder wie Nigeria nutzen die IEC / CISPR-Standards.

Die Schwere der Bestrafung für Verstöße ist von Land zu Land unterschiedlich, da die Einhaltung in bestimmten Entwicklungsländern immer noch freiwillig ist. Wenn die Länder jedoch wachsen und die Auswirkungen von EWI stärker hervortreten, wird es zweifellos zu einer Verschärfung der Rechtsvorschriften kommen entstehen um ihn herum.

EMV-Testprozess

Es gibt drei Hauptkategorien von Problemen bei elektronischen Geräten, die von EMC überwacht werden. Die Kategorien umfassen;

1. Emission
2. Anfälligkeit
3. Immunität

1. Emissionsprüfung:

Emission bezieht sich auf die absichtliche oder versehentliche Erzeugung elektromagnetischer Energie durch eine beliebige Quelle. Bei elektronischen Geräten werden EMV-Tests entwickelt, um unerwünschte Emissionen des Geräts und die möglichen Gegenmaßnahmen zu prüfen, um zu verringern und zu verhindern, dass sie andere Geräte in ihrer Umgebung negativ beeinflussen.

Die Emissionsprüfung umfasst die Messung der leitungsgebundenen und abgestrahlten Feldstärke der Emissionen im Gerät, wobei die leitungsgebundenen Emissionen zusammen mit Kabeln und Kabeln durchgeführt wurden, während die Strahlungsemissionen (induktiv und kapazitiv) in alle Richtungen um das Gerät herum gemessen werden.

Die Überwachung der Strahlungsemissionen ist sehr wichtig für Geräte, die in unmittelbarer Nähe zu anderen elektronischen Geräten verwendet werden. Es wird mit Antennen als Wandler durchgeführt, während Werkzeuge wie HF-Stromklemmen oder Netzimpedanz-Stabilisierungsnetzwerke (LISN) als Wandler für leitungsgebundene Emissionen verwendet werden. Die Wandler sind an einen speziellen EMI-Testempfänger oder -Analysator angeschlossen, der Bandbreiten und Detektoren enthält, basierend auf den Anforderungen in verschiedenen internationalen EMV-Standards.

2. Empfindlichkeitsprüfung:

Die Anfälligkeit bezieht sich auf die Tendenz eines elektrischen Geräts (normalerweise als Opfer bezeichnet), in der Nähe von Emissionen eines anderen Geräts (EMI) auszufallen oder eine Fehlfunktion zu verursachen.

Wie die Emissionsprüfung wird auch die Empfindlichkeitsprüfung sowohl für abgestrahlte als auch für durchgeführte Störungen durchgeführt. Für die Strahlungsanfälligkeit umfasst das Testen normalerweise die Verwendung einer leistungsstarken elektromagnetischen Strahlungsquelle und einer Strahlungsantenne, um die Energie zum Prüfling (Prüfling) zu leiten. Für die leitungsgebundene Suszeptibilität werden Tests normalerweise mit Hochleistungssignalgeneratoren zusammen mit einer Stromklemme oder einem anderen Transformatortyp durchgeführt, um die Interferenz auf das Kabel zu injizieren.

Wie bei allen Konformitätstests legen die Standarddokumente für beide Tests die Testumgebung, einige zu verwendende Geräte und deren Kalibrierung fest. In den meisten Standards werden Open-Area-Teststellen (Open-Area Test Sites, OATS) empfohlen. In jüngster Zeit werden Tests jedoch in Innenräumen mit speziellen EMV-Testkammern wie der Schall- und Nachhallkammer durchgeführt. Einige Abweichungen in den oben angegebenen Beschreibungen können aufgrund der unterschiedlichen Geräte beobachtet werden.

3. Immunitätsprüfung:

Die Störfestigkeit eines elektronischen Geräts bezieht sich auf die Fähigkeit elektronischer Geräte, bei Vorhandensein elektromagnetischer Störungen ordnungsgemäß zu funktionieren.

Während Immunität per Definition als Umkehrung der Anfälligkeit bezeichnet werden kann, werden sie häufig synonym verwendet. Durch die Bestimmung ihrer Pegel kann die Fähigkeit des elektronischen Geräts überprüft werden, trotz EM-Interferenz ordnungsgemäß zu arbeiten.

Machen Sie sich bereit für Ihre EMV-Konformitätstests

Während die EMV-Tests einfach zu sein scheinen, erfordert das Bestehen viel Arbeit, Geld und Zeit. Dies hängt nicht untrennbar mit der immateriellen Natur der EMV zusammen, die es den Herstellern unmöglich macht, festzustellen, ob die Produkte den Standards entsprechen, wenn kein Test durchgeführt wird, und mit den hohen Kosten der für den Test erforderlichen Ausrüstung, was es zu einer schlechten Idee macht, sie zu besitzen Ein Outsourcing an (ebenfalls teure, mehrere tausend USD / Testtag) akkreditierte Compliance-Labors ist normalerweise eine bessere Option.

Während die meisten Unternehmen möglicherweise in der Lage sind, die Kostenbarriere zu überwinden, besteht das größte Problem darin, dass die Testergebnisse negativ sind. Dies ist normalerweise ein ziemlich schwieriger Moment für das Unternehmen und die Projektmanager, da während des Tests keine Änderungen vorgenommen werden können. Dies bedeutet, dass das Produkt zur Neugestaltung an das Designteam zurückgeschickt werden muss und mehr als ein Tausend US-Dollar für eine Änderung ausgegeben werden müssen erneut testen.

Die Ineffizienz des oben beschriebenen Prozesses ist einer der Hauptgründe für die hohen Kosten für Forschung und Entwicklung sowie für Verzögerungen bei der Produktentwicklung. Um dieses Risiko zu minimieren und die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass Geräte die Tests beim ersten Versuch bestehen, wenden Unternehmen bestimmte Ansätze an, die grob in zwei Unterpositionen unterteilt werden können, darunter:

1. Design
2. Pre-Compliance-Tests

1. Entwurfsansätze zur Verbesserung der EMV-Konformität

Das intelligenteste Designspiel (für Produkte, für die dies akzeptabel ist) ist die Verwendung vorzertifizierter Module in der Produktentwicklung, da dadurch der Aufwand für die Zertifizierung Ihres Produkts erheblich reduziert wird. Um die EMV-Konformität in das Design eines neuen Produkts einzubeziehen, muss jedoch (basierend auf den Szenarien, in denen das Produkt verwendet wird) bewertet werden, ob dies möglich ist.

1. EMI-Quellen (intern oder extern) und Signaltyp.
2. Die Art des „Opfers“ und die Bedeutung möglicher Fehlfunktionen.
3. Kopplungspfad zum „Opfer“ - Ihrem Gerät (bei externen Geräten) oder anderen Geräten in der Umgebung.

Um Störungen während des Entwurfs zu minimieren, müssen interne EMI-Quellen reduziert werden, indem auf „kleine“ Dinge wie die Art des von Ihnen verwendeten Switches und etwas wichtigere Dinge wie die von Ihnen verwendeten Verbindungs- / Kommunikationsschnittstellen, die Frequenz, auf der er arbeitet, und mögliche Störungen durch externe Quellen. Durch die Untersuchung der Umgebung, in der ein Gerät installiert / verwendet werden soll, kann auf die Art der Opfer oder potenziellen Emittenten und die Bedeutung möglicher Fehlfunktionen, die sie verursachen können, zugegriffen und im Entwurf effektiv berücksichtigt werden.

Für die Kopplung wird ein System, das Energie leicht mit dem „Ausgang“ koppelt, ebenso leicht Energie „Ein“ koppeln, da so viele Aspekte der guten EMV-Konstruktionspraxis sowohl für Emitter als auch für Opfer gelten, was bedeutet, dass eine einzige Konstruktionsverbesserung zur Emissionsreduzierung ebenfalls reduziert würde Anfälligkeit. Einige der Entwurfstechniken zur Reduzierung von Emissionen wie Erdung und Abschirmung wurden im vorherigen EMI-Artikel erörtert, der hier verfügbar ist.

2. Pre-Compliance-Tests

Eine andere Möglichkeit, die Kosten und die Möglichkeit eines Fehlschlags des Tests zu senken, besteht darin , während des gesamten Entwurfsprozesses EMV-Tests durchzuführen. Dabei wird ein EMC Pre-Compliance-Testaufbau verwendet, der auf die Bedingungen zugeschnitten ist, die während des Konformitätstests verwendet werden. Während es Sie möglicherweise nur ein wenig weniger kostet als das, was Sie für einen Tag mit einem akkreditierten Labor bezahlen, erhöht es die Wahrscheinlichkeit, dass das Gerät den Test beim ersten Versuch besteht, senkt die Gesamttestkosten und verkürzt Ihre Markteinführungszeit.

Fazit

Während die Vorbereitung auf Zertifizierungen wie EMC für große Unternehmen, Startups und kleine Unternehmen einfach ist, handelt es sich um ein anderes Ballspiel, da es an Geld mangelt und in der Anfangszeit mehrere Annahmen getestet werden müssen. Startups können jedoch die damit verbundenen Risiken mindern, indem sie sicherstellen, dass das Designteam so früh wie möglich während des Designprozesses EMI / EMC-Überlegungen in ihren Designprozess einbezieht. In Teams, in denen das Wissen über die Zertifizierungen knapp ist, können sie sich dafür entscheiden, mit Beratern mit Erfahrung in dieser Richtung zusammenzuarbeiten, um das Team zu unterstützen. Auf diese Weise können Sie das Produkt nicht nur auf die zukünftige Zertifizierung vorbereiten, sondern auch ein Produkt liefern, das für Ihre Kunden zuverlässig ist.