מבוא ל-Emissions Testing

בדיקות פליטות מותאמות היא אבן הפינה של תאימות אלקטרומגנטית (EMC) אימות בייצור.זה להעריך את האנרגיה האלקטרומגנטית הלא רצויה כי מכשירים אלקטרוניים מזרקים לתוך מרכזי הכוח או כבלי אות.כישלון לשלוט בפליטות אלה יכול להוביל להפרעה עם ציוד אחר, רגולציה לא עקבית, אישור מוצר, והכחשה גישה לשוק.

מאמר זה מרחיב את שיטות הליבה הטובות ביותר עבור בדיקות פליטות שבוצעו, כיסוי מסגרות רגולטוריות, הגדרות מבחן יסודות, טכניקות מדידה, מלכודות נפוצות ושילוב של שיקולים EMC לפיתוח מוצר.המטרה היא לעזור מהנדסים וצוותי אבטחת איכות להשיג תוצאות אמינות, חוזר כי לספק סטנדרטים כגון CISPR 11, CISPR 22 / 32, FCC חלק 15, MIL-D-461.

מדוע לבצע בדיקות של הרשאות בייצור

כל מכשיר אלקטרוני מייצר רמה מסוימת של רעש אלקטרומגנטי.כאשר רעש זה זוגות על קווי חשמל או כבלי אות, הוא יכול להפיץ למכשירים אחרים המחוברים לרשת אותה עיקרית.התנהלות פליטות בדיקות לכמת רעש זה על פני טווח תדר מוגדר (בדרך כלל 150 kHz ל -30 MHz עבור מוצרים מסחריים).

  • (ב) ציות לתקנות:0) ,התקנות: 1.10.1 מדינות דורשות ממוצרים לעמוד במגבלות פליטה שבוצעו לפני שניתן למכור אותם.
  • (FLT:0) אמינות מוצר: פיזור 1) של פליטות שבוצעו לעתים קרובות תואם את יושרת הכוח המסכן ויכול לגרום להפרעה עצמית או להתנהגות לא נכונה במכשיר עצמו.
  • (FLT:0) מוניטין של ברזיל: 1FLT (מוצר שמפריע לאלקטרוניקה הסמוכה (למשל, רדיו, צגים רפואיים, בקרים תעשייתיים) פוגע באמון ויכול להוביל לבעיות אחריות.
  • (FLT:0) גישה לשיווק: אזורים 1 (FLT:1 ), כגון האיחוד האירופי (CE סימון), ארצות הברית (FCC), ויפן (VCCI) יש מגבלות נפרדות; מעבר בדיקות פליטות מתבצע הוא תנאי מוקדם להסמכה.

שילוב של פליטות בדיקות מוקדם בתכנון - במקום להתייחס לזה כאל שלב אימות סופי - עלויות פיתוח, מקצר זמן לשוק, ומונע ממטמים חומרה או קושחה של הרגע האחרון.

תקני רגולציה מרכזיים עבור ביצוע הרשאות

הבנה שסטנדרט חל על המוצר שלך היא הצעד הראשון בתכנון קמפיין מבחן.המסגרות הנפוצות ביותר מתוארות להלן.

תקני CISPR (International)

[הועדה המיוחדת הבינלאומית לקביעת קריטריונים (CISPR) מפרסם את הסטנדרטים המהווים את הבסיס לתקנות לאומיות רבות.(FLT:0CISPR 1103FLT:1), מכסה ציוד תעשייתי, מדעי, רפואי (ISM), ואילו (FLT:2CISPR 14-1FLT 3) חל על כלי חשמל ביתי וכוח.

FCC חלק 15 (ארה"ב)

בארצות הברית, ועדת התקשורת הפדרלית (FCC) מסדירת קרינה לא מכוונת תחת ההרחבה:047 CFR חלק 15FLT:1 ; צוללות B ביצעו מגבלות פליטה עבור מכשירים דיגיטליים. גבולות FCC הם במידה רבה נזק עם CISPR 22/32 אבל כוללים הבדלים קלים ברמות המחצבות והממוצעות שלהם חייב להבטיח כי המוצרים שלהם נבדקים על ידי מעבדה מוכרת (או בתנאים מסוימים, כולל פליטה עצמית, כולל גם כן, כולל מגבלות תפעוליות).

MIL-STD-461 (מילולי)

יישומים ביטחוניים ואווירקליים לעתים קרובות לעקוב אחר FLT:0 [MIL-STD-461FIRLT:1, במיוחד שיטת מבחן CE101 (כוח מוביל, 30 הרץ ל 10 kHz) ו- CE102 (כוח מוביל, 10 k k ל-10 MHz) ההתקנה של הבדיקה שונה מתקני מסחר: היא משתמשת ב- 10 ⁇ F באמצעות capacitor במקום LISN, ומתבטאים ב-DVent.

תקני רכב (CISPR 25, ISO 7637)

עבור אלקטרוניקה רכב, פליטות מתבצעות על פי FLT:0CISPR 25FLT:1, מכסה רכיבים ומודולים. טווח התדר משתרע מ-150 kHz ל 2450 MHz, עם שיא, quasi-peak, וגלאים ממוצעים.בנוסף, ISO 7637 כתובות טרנספורמטיבית מוחזקת חסינות, אך בדיקות פליטה נשאר מעבר קריטי נפרד.

ציוד מבחן חיוני לביצוע אישורים

בדיקת פליטות המבוצעת תלויה בהרכב נכון.שלושת רכיבי הליבה הם:

רשת ייצוב (LISN)

LISN (המכונה גם רשת ראשית מלאכותית, AMN) משרתת שתי מטרות: היא מספקת תנופה יציבה, מוגדרת למכשיר תחת מבחן (DUT) בטווח התדירות, והיא מבודדת את ה DUT מרעש ראשי חיצוני.ה-LISN מציגה גם את פליטות המתבצעות למקבל המדידה באמצעות נמל קואקסיאלי של 50, עבור מוצרים חד-פאים יחיד, 50H / NIS לפחות ל-NPTI) 3.

EMI מקבל או Spectrum Analyzer

מדידות פליטה מותאמות דורש מקלט שיכול לזהות quasi-peak, ממוצע, וערכי שיא עם רוחב הפס הנכון ואת זמני הווה.FHz:0EMI מבחן מקלט 1FLT 1 הם מטרה המיועדת לבדיקת תאימות; הם כוללים preselectors, Trackers, ואת הגלאי הנדרש לנתח עם אפשרויות EMI (כגון אלה של CIS מ- Keysight, RohCC) או כיסוי רוחב פס מינימלי (Kird) יש צורך ב- kib) ל- kird (Ki) גם כן, כולל דרישות רוחב פסים 10vL).

מגבלות טרנספורמטיביות ו- Attenuators

כדי להגן על המקלט מפני ספייקטים נמוכים (למשל, ראשי תיבות של מעבר לטראנסים), מגבלת שטח:0transient LimiterFLT:1 מחובר בין LISN לבין המקלט. כמה מקלטים נבנות הגנה, אבל מגבילים החיצוניים עם 10-B או 20-Btenuation נפוצים.

מכשירים נוספים

בהתאם לסטנדרט, בדיקות נוכחיות (למדידות נפוצות על כבלים), ייצובי עכבות, ורצועה חזקה גם הן הכרחיות.כל ציוד הבדיקה צריך להיות על לוח זמנים קבוע של כיבוד, בדרך כלל כל 12 חודשים, עם תעודות מעקב לסטנדרטים הלאומיים.

Best Practices for Test Setup

גם עם הציוד הנכון, מערכת בדיקה מאורגנת באופן לא תקין יכולה להביא לתוצאות לא יסולא ניתנות להשגה.הפרקטיקות הבאות עוזרות להבטיח קריאה מדויקת, מקיפה.

בסביבה הקרובה של Shielded Environment

מדידות פליטה מותאמות מבוצעות בדרך כלל בתוך מתחם מוגן (למשל, כלוב פאראדיי או תא אנצ'י) כדי למנוע רעש משחיתות של הקריאה.לפחות, אזור הבדיקה צריך להיות רחוק מאובייקטי מתכת גדולים, להימנע תאורה פלואורסנט, ויש להם מזון כוח נמוך (בדרך כלל באמצעות מהפך מבודד).

ריצוף ו בונדינג

לולאות קרקעיות הן מקור עיקרי של טעות מדידה.The DUT, LISN, המקלט וכל ציוד תמיכה צריך לשתף נקודה קרקע נפוצה אחת. השתמש ברצועות נחושת בתדר נמוך (לא ארוך מוביל) כדי לחבר כל רכיב לקרקע הכוכבים.המטוס הקרקע של שולחן הבדיקה (בדרך כלל נייר נחושת או פליז שהוצב תחת DUT) חייב להיות מחובר חשמלית לחדר זה, כמו גם חיבורים טפילים.

המונחים: Cable Roting

בדיקות פליטות מותאמות לעתים קרובות כרוך כבל הכוח של DUT, כבלי אות, וחיבורי עומס. כבלים צריך לשמור על כבלים קצרים ככל האפשר (בדרך אגב פחות מ 1 מ') וממוקמים מדרך המדידה. השתמש בליבות רק כאשר מותר במפורש על ידי תקן; אחרת, הם יכולים להפחית באופן מלאכותי פליטות ובעיות אמיתיות.

שולחן מבחן ו DUT Placement

ה- DUT יושב על שולחן לא מוליכים 80 ס"מ מעל המטוס הקרקע עבור רוב הסטנדרטים המסחריים.LISN ממוקם על או ליד המטוס הקרקע, עם כבל הכוח של DUT תלוי אנכי (או לאחר ה- droop המפורט של תקן). עבור ציוד על הרצפה, DUT ממוקם על המטוס ישירות להבטיח כי ציוד עזר (כגון עומסים) הוא מונע מדלקת ריאות או מתוקף לסינון בנפרד.

שיטות מדידה ו Detectors

(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Quasi-Peak Detection

הגלאי quasi-peak מחק את הרתיעה הסובייקטיבית של ההתערבות כפי שנתפס על ידי מאזין אנושי.יש לו מטען מוגדר ותקופת השחרור קבוע; עבור CISPR, רוחב הפס קווסי-אפאק הוא 9 kHz. ערכי QP הם בדרך כלל הגבוה ביותר מבין שלושת הגלאים למעט אותות צרים מאוד.כל סטנדרטים QP מסחריים שנקבעו, לעתים קרובות משלימים על ידי גבולות ממוצעים.

גילוי ממוצע

אמצעי זיהוי ממוצע משמעות האמפליטודה לאורך זמן.עבור רעש פס רחב (למשל, מהחלפת אספקת חשמל), הקריאה הממוצעת יכולה להיות נמוכה משמעותית מה quasi-peak, וסטנדרטים רבים מספקים הגבלת ממוצע נפרדת שהיא בדרך כלל 10 dB נמוך יותר מאשר הגבלת QP. שימוש גלאי ממוצע יכול לעזור להבחין רעש מתמשך מפני פליטות מסוג אימפולס.

גילוי שיא

גילוי שיא ללכוד את האמרה הגבוהה ביותר במהלך הסופה.בעוד ערכים שיא אינם בדרך כלל מדד הציות הסופי, הם שימושיים במהלך סריקות טרום שיתוף פעולה כדי לזהות במהירות נקודות תדירות העולה על גבולות QP. אם הקריאה הפסגה כבר מתחת למגבלת QP, ערך QP יעבור גם - חיסכון זמן מבחן.

תדירות ה-Seep and Dwell Times

המקלט גורף מ-150 kHz ל-30 MHz עם גודל שלב המבטיח כי אין פליטת פס צר להחמיץ.זמן גורף טיפוסי עם זיהוי קווסי-פאק יכול לקחת כמה דקות כי הגלאי חייב להתיישב בכל תדירות.שימוש בסריקה מהירה יותר שיא לאתר נקודות חמות ולאחר מכן מדידה רק את התדרים האלה עם גלאי QP / מל"טים היא טכניקה משותפת של חיסכון זמן.

ניתוח תוצאות

לאחר שסריקה הושלמה, פליטות משווים את קו הגבול החל.מוצר נכשל כאשר כל תדירות בודדת עולה על הגבול על ידי כל כמות.גורמי מפתח לשקול במהלך ניתוח:

  • (FLT:0) אימות אמין: 1FLT לפני הנספח DUT, לבצע סריקה בסיסית של סביבת הבדיקה.כל שיאים המופיעים הם רעש מרתיע וחייב להיות מסומן.אם רעש מסובך הוא בתוך 6 dB של הגבול, מגן האתר עשוי להיות לא מספיק.
  • (FLT:0) הבדלים במצב של טיהור: FLT:1 A שיא העולה על הגבלת QP עדיין יכול לעבור לאחר מדידה של קווסי-פאק כי הערך QP הוא לעתים קרובות 2-6 dB נמוך יותר.
  • (FLT:0) מרג'ין: אנדרט 1 (A 6-dB שולי מתחת למגבלה נחשב בדרך כלל בטוח לייצור ריקנות.אם פליטות הן קרוב לגבול (עם 3 dB), לאמץ סובלנות עיצובית הדוקה יותר.
  • (FLT:0) תצורה של מזוודה:FLT:1 לבחון את DUT בכל מצבי הפעלה - על ידי, עומס מלא, עיבוד מקסימלי, תקע / ניתוק.

טעויות נפוצות וכיצד להימנע מהן

אפילו מהנדסים מנוסים בדרך כלל לעשות טעויות כי הסתברות מבחן שלמות.הימנעות מהמכשולים האלה משפרת את אמינות המבחן.

מצגת: Ambient Noise Checks

כשל למדוד רעש מרתיע לפני הבדיקה יכול לגרום בטעות כשל מוצר בשל התערבות חיצונית, או חסר פליטות בפועל כי הם מסומנים.תמיד לבצע " רצפת רעש מקבל" עם LISN מחובר ו DUT. אם שיאים מקיפים נמצאים, להשתמש מסננים, מצמדי כיוון, או לבדוק במהלך שעות מלמטה.

בחירת LISN או התקנה

באמצעות phase LISN על שלוש נקודות, או LISN מדורג עבור מעצור אחר (למשל, 150 ⁇ במקום 50 ⁇ ), תוצאות לא מבוטלות.להבטיח את LISN להתאים את סוג הכוח של DUT וכי הריצוף שלו הוא גם הנוכחי.

אורך כבל לא נכון ו-Bandling

חוטי חשמל נוספים פועלים כאנטנות ולשנות את הדחף המשותף.סטנדרטים מציינים אורך כבל מקסימלי (בדרך כלל 1 מ' עבור ציוד טבלה) ותבנית מסוימת של מחיקה של כללים אלה מציגה אי ודאות.תמיד למדוד עם אורך הכבלים המדויק ישמש במוצר הסופי, אם אפשר.

שימוש בפרמיטים במהלך ה-Pre-Compliance

הוספת ferrites לחנוק כדי לבדוק כבלים באופן זמני להפחית את פליטות, אבל המסיכה הזו היא הביצוע האמיתי של DUT. Ferrites צריך רק להוסיף כחלק מעיצוב הפחתה סופי, לא במהלך אימות.

צפייה ב-Overlook Grounding of Support Equipment

ציוד תמיכה (עופים, אוקטילוסקופים, סימולטורים עומס) יכול להזריק רעש לתוך הקרקע של DUT.כל כלי התמיכה צריכים להיות מופעל מאותו שלב ומחוברים לקרקע הכוכבים. השתמש בטרנספורמציות בידוד או חיבורים אופטיים USB /GPIB כדי לשבור לולאות קרקע.

Integrating Emissions בדיקה לתוך תהליך העיצוב

המתנה עד להסמכת המוצר הסופית למדוד פליטות מובילה לעתים קרובות לתכנון מחדש יקר.גישה פרואקטיבית מפחיתה את הסיכון ומזרזת את ההסמכה.

בדיקות טרום שיתוף

להשקיע ב LISN בסיסית מנתח ספקטרום (עם אפשרות EMI) עבור אבטיפוס מוקדם של בית-הבנה.מבחן אבטיפוס מוקדם, לוחות לחם ומודולים הערכה. Pre-compliance אינו תחליף הסמכה מלאה, אלא עוזר לזהות בעיות גדולות לפני הבדיקה הסופית.אפילו סריקה פשוטה עם 9-kHz RBW גלאי שיא יכול להיות בעייתי.

עיצוב EMC מההתחל

שיטות עיצוב מפתח המשפיעות ישירות על פליטות שבוצעו כוללות:

  • (FLT:0) Power Supply design:FLT:1) השתמש בשעון מבט פתוח, שינוי רך, ו capaciacitors מרתיעים כדי להפחית את החלפת הרעש.
  • (FLT:0)PCB פריסה: FLT:1 שמור לולאות גבוהות וקצרות, השתמש במטוסי קרקע מוצקים, ולמקם את הרכיבים קרוב לחבר.
  • (FLT:0)Fitering:FLT:1 , Implement AC filters (CM ו- DM נחנק + X-capacitors) בגודל תדרי הרעש הצפויים. גישה זוטר-מבחןית-מבחןית-מבחןיתחילה מתאחדת במהירות לתכנון משותף.
  • (ב) ,0) ,שידול של כבלים: FLT:1 השתמש בכבלים מוגנים עם סיום 360 מעלות מתאים (לא זנבות) עבור כל ממשק נושא תדרים גבוהים.

מומחה EMC מוקדם

אם מומחיות בתוך בית היא מוגבלת, חוזה יועץ EMC במהלך שלב האדריכלות.הם יכולים לסקור סכימטיות ופריסה, מציעים סינון להתנצלות, וייעץ על תוכניות הבדיקה.העלות הרבה יותר נמוכה מאשר עיצוב מחדש של מוצר שלא נכשל במעבדה ההסמכה.

טכניקות מתקדמות למניעה

כאשר מוצר נכשל ייצר פליטות, פתרון בעיות ממוקד נדרש.הטכניקות הבאות עוזרות לאתר ולדכא את מקור הרעש.

קרוב ל-Field Probing

השתמש בבדיקה של שדה קרוב (H-field או E-field) המחוברת לנתח ספקטרום כדי לעקוב אחר רעש על ה- PCB.הזיז את החקירה לאורך עקבות, באמצעות חורים, וסביבות ICs כדי לזהות את הרדיטורים החזקים ביותר.זה יעיל במיוחד עבור רעש משותף על כבלים.

פילטרים ו-Fites

הוסף חנק משותף (למשל, ferrite toroidal עם שתי רוחות) על אספקת החשמל של DUT. Measure פליטות לפני ואחרי כדי לאמוד את הדיכוי. עבור רעש שונה, a X-capacitor מעבר קו-neutral יכול להיות יעיל.תמיד לוודא כי המסנן לא dephion.

שיפור

ריצוף עני של תנורי חום, מגינים, או מרכיבים של כאסאסה הוא מקור תכוף של פליטות שבוצעו. בונד כל חלקי מתכת צפים לקרקע דרך נתיב של מחסור נמוך. השתמש במחסנים מוליכים על ים סגורים כדי פערים קרובים.

המונחים: substitution

לפעמים הרעש מגיע מ- IC מסוים (למשל, החלפת רגולטורי, נהג מהיר גבוה) הצבת החלק עם אלטרנטיבה שיש לו ביצועים טובים יותר EMI או הוספת כיתות פרטקס על פי לוחות הכוח שלה יכול להפחית את פליטות באופן דרמטי.

מסקנה

בדיקות פליטות מותאמות היא שער איכות חיוני בייצור אלקטרוני.על ידי הבנת הנוף הרגולטורי, השקעה בציוד המתאים, הדבקות בהגדרות בדיקות ממושמעות, ושילוב שיקולי EMC בשלבים המוקדמים ביותר של עיצוב, יצרנים יכולים לייצר באופן עקבי מוצרים תואמים.הפרקים המתוארים במאמר זה - החל מאימות רעש מתואם לפתרון בעיות מתקדמות - להפוך בסיס מוצק להשגת מדידה אמינה, חוזרת.

לקריאה נוספת, להתייעץ עם המשאבים הבאים:

  • (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • סעיף 15:0 (ב) קוד תקנות פדרליות: 1.
  • סעיף 1 (ב) ,0.19: סעיף על ביצוע אישורים (בשיתוף פעולה)
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇