Kako odabrati potpuno usklađen EMI sustav za ispitivanje temeljen na CISPR 16-1-1 standardima EMI prijemnika

Sažetak
Elektromagnetska kompatibilnost (EMC) postala je obvezni zahtjev za pristup tržištu električnih i elektroničkih proizvoda. Kao središnja jedinica EMI ispitnog sustava, performanse EMI prijemnika izravno određuju valjanost rezultata ispitivanja provedenih i zračenih smetnji. CISPR 16-1-1 je temeljni međunarodni standard za instrumente za mjerenje radio smetnji, koji je u Kini ekvivalentno pretvoren u GB/T 6113.101-2021. Nameće obvezna ograničenja na ključne pokazatelje prijemnika, uključujući propusnost, načine rada detektora, odziv impulsa i ulaznu impedanciju. Fokusiranje na LISUN EMI-9KB Sustav za ispitivanje EMI provođenih i zračenih smetnji, ovaj rad razrađuje tehničke točke koje moraju slijediti standard CISPR 16-1-1 tijekom odabira EMI sustava za ispitivanje, analizira dimenzije evaluacije uključujući hardver prijemnika, prateći pribor, softverske funkcije i cjelokupni dizajn zaštite sustava, predstavlja značajke proizvoda i industrijske primjene sustava za ispitivanje provođenih i zračenih smetnji serije EMI-9K te pruža referencu za istraživačko-razvojne laboratorije poduzeća, odjele za kontrolu kvalitete i neovisne institucije za ispitivanje za izgradnju EMC platformi za ispitivanje.

Uvod

Veliki broj sklopnih napajanja, motora i brzih digitalnih sklopova unutar modernih električnih i elektroničkih proizvoda ispušta signale elektromagnetskih smetnji tijekom rada. Takve smetnje spadaju u vodljive smetnje koje se šire kroz energetske i signalne vodove i zračene smetnje koje se prenose kroz prostor. Prekomjerne elektromagnetske smetnje mogu uzrokovati abnormalan rad okolne elektroničke opreme, pa čak i donijeti potencijalne sigurnosne rizike. Stoga, prije puštanja na tržište, oprema informacijske tehnologije, kućanski aparati, rasvjetni uređaji i drugi proizvodi moraju proći EMI testiranje kako bi zadovoljili EMC regulatorna ograničenja odgovarajućih zemalja i regija.

Mnogi kupci se pri odabiru usredotočuju samo na frekvencijski opseg. EMI testni sustav, zanemarujući je li prijemnik u potpunosti u skladu sa specifikacijama CISPR 16-1-1. Pogrešno koriste obične analizatore spektra kao EMI prijemnike certifikacijske razine. Vremenska konstanta detekcije kvazi-vršnih vrijednosti i karakteristike odziva impulsa općih analizatora spektra prikladne su samo za preliminarna ispitivanja sukladnosti u fazi istraživanja i razvoja i ne mogu se koristiti za službena ispitivanja certifikacije sukladnosti. LISUN Sustav za ispitivanje vodljivih i zračenih smetnji serije EMI-9K posebno je dizajniran za kvantitativno mjerenje vodljivih smetnji (koje se šire putem energetskih/signalnih vodova) i zračenih smetnji (koje se šire kroz prostor) koje generiraju električni i elektronički proizvodi tijekom rada. Pruža sveobuhvatnu tehničku podršku za ispitivanje EMC sukladnosti i lokalizaciju izvora smetnji. Serija EMI-9K usvaja potpuno zatvoreni strukturni dizajn s visokovodljivim materijalima za kućište, pružajući izvrsne performanse zaštite i temeljno rješavajući problem vlastitih smetnji. Široko ga koriste proizvođači, istraživačko-razvojni centri i neovisne institucije za testiranje u područjima kao što su oprema informacijske tehnologije, kućanski aparati i rasvjetni proizvodi. Može brzo locirati probleme s prekomjernim EMI-jem, kao što su šum preklopnog napajanja i zračene smetnje motora, pomoći proizvodima da prođu EMC certifikaciju sukladnosti i spriječiti kvar opreme ili sigurnosne opasnosti uzrokovane smetnjama. Cijeli sustav u skladu je s više standarda proizvoda, uključujući GB 17743, GB 4343.1, GB/T 9254.1, CISPR 15 i CISPR 14-1, zadovoljavajući zahtjeve ispitivanja za domaću 3C certifikaciju, kao i za inozemne projekte CE i FCC certifikacije.

EMI-9KB EMI test prijemnik

Osnovna tehnička ograničenja CISPR 16-1-1 za EMI ispitni sustav

CISPR 16-1-1:2019 postavlja niz nepregovarajućih obveznih specifikacija za EMI ispitne prijemnike. Što se tiče mjerne širine pojasa, standard definira tri segmenta mjerne širine međufrekvencije od -6dB: 200Hz za 9kHz‑150kHz, 9kHz za 150kHz‑30MHz i 120kHz za 30MHz‑1000MHz. Različite propusnosti odgovaraju odgovarajućim vremenskim konstantama punjenja i pražnjenja kako bi se jamčila točnost mjerenja signala impulsnih smetnji. Za detektorske načine rada, instrument mora podržavati detekciju vršnih vrijednosti (PK), kvazi-vršnih vrijednosti (QP) i prosječnih vrijednosti (AV). Među njima, detekcija kvazi-vršnih vrijednosti ključna je za EMC certifikacijske testove. Njegova vremenska konstanta mora se strogo pridržavati standarda kako bi se doista odrazio stvarni utjecaj radio smetnji na radio prijemnike.

Standard specificira nazivnu ulaznu impedanciju RF porta od 50Ω za prijemnik i ograničava omjer stojnog vala napona pod različitim stupnjevima prigušenja kako bi se smanjile pogreške mjerenja uzrokovane refleksijom RF signala. Odziv impulsa i točnost mjerenja također su obavezne stavke procjene. Za signale interferencije s ponavljajućim impulsima, oprema mora osigurati pogreške mjerenja unutar navedenog raspona. Nesukladan odziv impulsa izravno će dovesti do iskrivljenih rezultata ispitivanja povremenih interferencija. Osim samog prijemnika, kompletan EMI ispitni sustav također uključuje mrežu za stabilizaciju impedancije linije (LISN), CDNE mrežu za spajanje i razdvajanje, izolacijski transformator, ispitne kabele i druge prateće komponente. Ovi pribor također mora odgovarati standardnim zahtjevima. Čak i ako sam prijemnik zadovoljava specifikacije, nekvalificirani indikatori pribora i dalje će poništiti rezultate ispitivanja cijelog sustava. Ne smiju se zanemariti ni performanse samozaštite opreme. Nedovoljno zaštićivanje kućišta prijemnika omogućuje da se elektromagnetska buka koju generira sam instrument miješa sa signalima koji se testiraju, podižući razinu šuma sustava i sprječavajući točnu identifikaciju signala smetnji niske razine.

Usporedba konfiguracije hardvera LISUN EMI-9K serija EMI ispitnih sustava

The LISUN Serija EMI-9K uključuje četiri modela: EMI-9KA, EMI-9KB, EMI-9KBS i EMI-9KC, ciljajući različite frekvencijske pojaseve ispitivanja i razine proračuna. EMI-9KA uglavnom pokriva 9 kHz‑30 MHz i prikladan je samo za prethodno ispitivanje smetnji provedenih električnom mrežom; EMI-9KB pokriva 9 kHz‑300 MHz, podržavajući i konducirana i niskofrekventna do srednjefrekventna zračena ispitivanja, idealno za istraživanje i razvoj malih i srednjih poduzeća te inspekcije prije usklađenosti; EMI-9KBS je opremljen dvostupanjskim fiksnim predselektorima za poboljšanje potiskivanja međufrekvencija; EMI-9KC doseže do 1000 MHz, dodajući programabilne automatske predselektore praćenja i CDNE dodatke za ispunjavanje svih certifikacijskih testova provedenih i zračenih valova, zadovoljavajući stroge zahtjeve ispitivanja neovisnih ispitnih laboratorija. Svi modeli imaju potpuno zatvoreno kućište visoke vodljivosti za zaštitu kako bi se suzbila unutarnja buka instrumenta. Softver ugrađuje ograničene biblioteke glavnih nacionalnih i međunarodnih standarda i podržava ručno, automatsko skeniranje, mjerenje fiksne točke i mjerenje s pomicanjem. Kineski i engleski računalni softver kompatibilan je s operativnim sustavima Win7 do Win11 i može izvesti cjelovita izvješća o EMI ispitivanju. Tablica u nastavku navodi usporedbu glavnih tehničkih parametara ove serije:

Dodatne dimenzije za sveobuhvatnu procjenu pri odabiru EMI testnog sustava

Nakon što se potvrdi da EMI prijemnik zadovoljava osnovne pokazatelje standarda CISPR 16-1-1, korisnici trebaju provesti sveobuhvatnu procjenu kombinirajući tipove proizvoda koji se testiraju, pozicioniranje u laboratoriju i buduće zahtjeve za proširenje. Prvo, odredite potreban frekvencijski pojas ispitivanja. Ako su potrebna samo ispitivanja smetnji provedenih vodovima električne mreže za kućanske aparate i žarulje, 9kHz-30MHz zadovoljava osnovne zahtjeve. Ako su potrebna ispitivanja i vodljivih i prostorno zračenih smetnji, treba odabrati modele punog pojasa od 300MHz ili 1000MHz. Drugo, obratite pozornost na proširivost pratećeg pribora za ispitivanje. EMI ispitni sustav može se opcionalno opremiti antenom s tri petlje, apsorpcijskim stezaljkama, RF strujnom sondom, zaštitnom prostorijom, programabilnim mjeračem izvora čistog sinusnog vala i drugim priborom za različite scenarije ispitivanja, uključujući ispitivanje niskofrekventnog zračenja od 9kHz do 30MHz, ispitivanje smetnji električnih alata metodom apsorpcijskih stezaljki i ispitivanje napona smetnji signalne linije. Poduzeća mogu odabrati pribor prema svojim kategorijama proizvoda.

Mogućnosti softvera također su neizostavan faktor. Certifikacijskim laboratorijima potreban je softver ugrađen s kompletnim bibliotekama standardnih granica kao što su GB 17743 i CISPR15, koji podržava automatsku usporedbu između izmjerenih podataka i standardnih granica te izravno generira testne spektrograme za izlaz izvješća. Odjeli za istraživanje i razvoj trebaju funkcije izvoza sirovih spektralnih podataka kako bi inženjeri mogli locirati točke frekvencije interferencije i provesti analizu ispravljanja EMI-ja. U međuvremenu, cijeli EMI testni sustav mora imati metrološku sljedivost. Prijemnici, LISN-ovi, razne sonde i antene trebaju se periodično kalibrirati kako bi se zadovoljili zahtjevi upravljanja instrumentima prema CNAS sustavu akreditacije laboratorija. Mnogi laboratoriji kalibriraju samo glavnu jedinicu prijemnika i ignoriraju kalibraciju dodatne opreme kao što su LISN-ovi i antene, što će podatke ispitivanja cijelog sustava učiniti pravno nevažećima.

Također je potrebno razlikovati instrumente za provjeru usklađenosti od formalnih sustava certifikacijske ocjene. Za fazu istraživanja i razvoja proizvoda, srednji raspon EMI-9KB može se usvojiti za preliminarno ispitivanje kako bi se otkrili problemi s prekomjernim ograničenjima poput šuma sklopnog napajanja i zračenih smetnji motora te potpuno ispravljanje i optimizacija filtera, uzemljenja i rasporeda tiskanih pločica u fazi prototipa. Nezavisne institucije za testiranje preferiraju puni opseg EMI-9KC model, koji u potpunosti zadovoljava sve uvjete za certifikacijska ispitivanja različitih proizvoda. Vlastiti dizajn zaštitne strukture opreme također zahtijeva detaljno ispitivanje. Potpuno zatvoreno kućište visoke vodljivosti može smanjiti šum instrumenta i spriječiti da se vlastite smetnje opreme preklapaju s rezultatima ispitivanja uzorka.

Praktična industrijska vrijednost EMI testnog sustava

EMI testni sustav široko se primjenjuje u opremi informacijske tehnologije, kućanskim aparatima, rasvjetnim svjetiljkama, električnim alatima i drugim industrijama. U sektoru IT opreme koristi se za provođena i zračena ispitivanja prijenosnih računala, punjača, priključnih stanica i drugih proizvoda kako bi se ispitala visokofrekventna buka iz sklopnih napajanja. U industriji kućanskih aparata i električnih alata detektira impulsne poremećaje uzrokovane iskrama četkica motora i pogonskim krugovima. Za industriju rasvjete, ispitivanja poremećaja provode se na LED svjetiljkama i pogonskim napajanjima u skladu s GB 17743 i CISPR15 kako bi se spriječilo da svjetiljke ometaju komunikaciju pametnih kućnih uređaja. Tijekom faze istraživanja i razvoja, inženjeri koriste EMI testni sustav za lociranje izvora smetnji i skraćivanje ciklusa ispravljanja EMI-ja. U kontroli kvalitete proizvodnje primjenjuje se za inspekciju uzorkovanja kako bi se pratila EMC konzistentnost masovno proizvedenih proizvoda. Organizacije trećih strana koriste usklađene sustave za izdavanje izvješća o ispitivanju i podršku proizvodima za dovršetak domaće 3C certifikacije, kao i pristup inozemnim CE i FCC tržištima. Ako se tijekom odabira zanemaruju standardna ograničenja CISPR 16-1-1 i za ispitivanje se koriste neusklađeni instrumenti, ispravljanje samotestiranjem može proći, dok testovi certifikacije treće strane ne uspiju, što dovodi do kašnjenja projekta i povećanih troškova certifikacije.

Zaključak

Odabir usklađenog EMI testni sustav Ne mogu se jednostavno uzeti frekvencijski parametri kao jedini kriterij. Standard CISPR 16-1-1 (GB/T 6113.101-2021) mora se uzeti kao glavna osnova. Korisnici trebaju provjeriti načine rada detektora prijemnika, međufrekvencijsku širinu pojasa, odziv impulsa, VSWR i performanse zaštite instrumenta, a također i procijeniti LISN, CDNE, antene i ostalu kompletnu prateću opremu, funkcije izvještavanja softvera i mogućnost metrološke sljedivosti. LISUN Sustav za ispitivanje provođenih i zračenih smetnji serije EMI-9K uključuje više stupnjevanih modela, koji u potpunosti slijede tehničke specifikacije CISPR 16-1-1 i mogu se prilagoditi različitim zahtjevima ispitivanja provjere istraživanja i razvoja poduzeća, kontrole kvalitete tvornica i certifikacijskih laboratorija trećih strana. Uistinu usklađen sustav za ispitivanje EMI pomaže poduzećima identificirati skrivene opasnosti od elektromagnetskih smetnji u ranoj fazi razvoja proizvoda, dovršiti lokalizaciju i ispravljanje izvora smetnji, osigurati da proizvodi glatko prođu certifikaciju EMC sukladnosti te izbjeći abnormalnosti opreme i rizike pristupa tržištu uzrokovane elektromagnetskim smetnjama nakon lansiranja proizvoda.