Hausinternen EMV Problemlösung und Konformitäts Labor

Entwicklung eines hausinternen EMV-Testlabors zur Problemlösung und Konformität

Während die Investition in ein eigenes, vollständiges internes EMV-Testlabor schwer zu rechtfertigen erscheint, sollten sich die meisten Unternehmen die Möglichkeit zugestehen, ein gewisses Maß an Pre-Konformitäts-Testmöglichkeiten zu implementieren. Externen Konformitäts Testlabors können bis zu $ 2.000 pro Tag kosten. Der Vorteil, einige der wichtigsten Tests intern durchführen zu können, besteht darin, dass Sie schnell feststellen können, ob  Ihr Produkt die Anforderungen erfüllt. Frühzeitiges Identifizieren von "roten Fahnen" oder Problembereichen ermöglicht eine kostengünstigere Implementierung von Lösungen. Das Warten bis zum Ende eines Produktentwicklungszyklus zur Bestimmung der EMV-Konformität ist immer sehr riskant und in der Regel teuer und zeit- und kostenintensiv.

Als Berater stoße ich häufig auf Kunden, die wochen- oder monatelang gearbeitet haben, um das Problem der Strahlungsemissionen zu verringern, indem sie wiederholt zwischen ihrem F & E-Labor und dem Compliance-Testlabor von Drittanbietern hin- und herwechseln. Dies ist sowohl für die Designer als auch für ihr Management sehr frustrierend. Indem Sie einige sehr schnelle und einfache Tests durchführen, können Sie Fehler identifizieren, die Ursache eingrenzen und verschiedene Lösungen ausprobieren, bevor Sie das Produkt zur vollständigen Konformitätsprüfung einholen.


Entwickeln Sie Ihr eigenes EMI Testlabor

Also, was braucht Mann bei der Entwicklung eines grundlegenden EMV Pre-Konformitäts-Testlabors beteiligt? Es ist nicht so teuer wie Sie vielleicht denken. Zum Beispiel gibt es nur vier häufige Testfehler, denen ich regelmäßig begegne: Strahlungsemissionen (RE) sind immer das Hauptproblem, gefolgt von Strahlungsimmunität (RI), elektrostatischer Entladung (ESD) und leitungsgebundenen Emissionen (CE). Mit wenigen Ausnahmen und einer guten Netz- und E / A-Anschluss-Filterung sind viele der leitungsgebundenen oder E / A-Anschluss-bezogenen Störfestigkeitstests von geringerem Risiko und verlaufen normalerweise Ordnungsgemäß. Einige asiatische Low-End-Netzteile haben jedoch eine unzureichende oder nicht vorhandene Leitungsfilterung. Daher habe ich den CE-Test hinzugefügt, der relativ einfach durchzuführen ist.

Kurz gesagt, Strahlungsemissionen messen die abgestrahlten E-Felder, die von dem zu prüfen Produkt, der Ausrüstung oder dem System ausgehen. Wie stark diese Emissionen sein können, sind weltweit begrenzt, abhängig von der Umgebung, in der die Geräte, in denen ich arbeiten möchte.

Die abgestrahlte Immunität ist ein Maß dafür, wie viele externe E-Felder das Produkt oder System von externen Quellen wie Rundfunk, Mobiltelefonen oder Funkgeräten usw. tolerieren kann. Die elektrostatische Entladung ist ein Test, um zu sehen, wie immun das Produkt oder System ist gegenüber extern statische Entladungen, in der Regel von angewendete Tastaturen oder Touchscreens .

Durchgeführte Emissionen sind ein Maß für das Breitband- und Schmalbandrauschen, die austreten aus dem Leitungsnetz von Schaltnetzteilen.


EMI Fehlersuche versus Pre-Konformitätsprüfung

Es gibt einen Unterschied zwischen der allgemeinen Fehlerbehebung und den Vorabprüfungen. Die allgemeine Fehlersuche wird normalerweise mit einer Reihe von Sonden und einem Spektrumanalysator durchgeführt. Ziel ist es, Quellen der harmonischen Energie zu identifizieren und Lösungen zu bestimmen, die die harmonischen Amplituden reduzieren. Hier suchen wir hauptsächlich nach relativen Veränderungen.

Pre-Compliance-Tests hingegen versuchen, die Art und Weise, in der die Konformitätstests so gut wie möglich zu duplizieren und mit den tatsächlichen Testgrenzen zu vergleichen.

Eine Liste der Grundausstattung die für diese vier Tests erforderlich sind:

  • Strahlungsemissionen - Während ein Oszilloskop sehr nützlich ist, um Anstiegszeiten und Klingeln zu bestimmen, ist ein Spektrumanalysator wirklich das gewünschte Instrument für die meisten EMI Fehlersuche und Messung. Außerdem ist eine Reihe von Nahfeldsonden, eine Stromsonde, eine kalibrierte (oder unkalibrierte) EMI-Antenne möglicherweise mit 20-dB-Steigerung Breitbandvorverstärkung anzuwenden, um das Signal von den Sonden zu verstärken..
  • Gestrahlte Immunität - Sie benötigen einen RF-Generator, der das erforderliche Frequenzband abstimmen kann, und möglicherweise einen RF-Verstärker, um den Signalpegel zu erhöhen.
  • Elektrostatische Entladung - Sie benötigen einen ESD-Simulator.
  • Durchgeführte Emissionen - Die Durchführung von Emissions Messungen gemäß CISPR 11 oder 22 und erfordert einen LISN zwischen der Spannungsquelle der Wechselstromleitung (oder Gleichstrom) und dem zu prüfenden Produkt. Ein Spektrumanalysator ist an den 50-Ohm-Port angeschlossen und die geleitete RF-Rauschspannung wird am Analysator angezeigt. Verschiedene Modell-LISNs werden entweder für AC- oder DC-Versorgungsspannung hergestellt.

Alle oben genannten Geräte können auf dem Gebrauchtmarkt gekauft werden. Je nach Budget gibt es auch eine neue Kategorie "preisgünstige" Geräte sowie Geräte in Laborqualität. Im Allgemeinen erfordern die meisten Pre-Konformitäts Prüfungen keine sehr teuren Geräte, aber Sie müssen auch einige Feinheiten berücksichtigen. Z. B. Echtzeit-Spektrumanalyse für Signale, die nur selten auftreten, oder Signale, wie drahtlose Kommunikation, die möglicherweise nicht klar angezeigt werden auf billigen swept Analyzers. Mehr dazu finden Sie in unserem Echtzeit-Spektrumanalysator-Handbuch 2016. Darüber hinaus kann es wichtige Gründe geben, bei höherwertigen Laborgeräten mit bessere Leistung zu bleiben.

Verschiedenen Entscheidungen und Kompromisse im Artikel EMI Troubleshooting - Schritt-für-Schritt wird detailliert beschreiben. Dazu gibt es auch eine vorgeschlagene Liste von grundlegenden Testgeräten.

Da Strahlungsemissionen in der Regel der häufigste Testfehler sind, sollten sich die meisten Ihrer Investitionen auf diesen Test konzentrieren. Trotzdem gibt es eine breite Palette von Test-Investitionsentscheidungen. Zum Beispiel ist ein grundlegendes Fehlersuch-Test-Setup, das ich häufig benutze, lediglich eine unkalibrierte Empfangsantenne, die an einem Ende einer Werkbank angeordnet und mit einem kleinen Labor-Spektrumanalysator verbunden ist. Das zu testende Produkt befindet sich am anderen Ende der Werkbank (Abbildung 1). Kabel sind an den EUT angeschlossen und verschiedene Fehlersuchtechniken werden verwendet, um Probleme beim Produktdesign zu lokalisieren (siehe EMI Fehlerbehebung Schritt-für-Schritt für empfohlene Verfahren).

Für Pre-Konformitäts-Prüfungen ist eine kalibrierte EMI-Antenne erforderlich, die entweder 1 m oder (besser) 3 m vom zu prüfenden Produkt entfernt ist. Auf diese Weise können Sie die Emissionen mit den tatsächlichen Testgrenzwerten vergleichen. Der Test kann in einem Bereich durchgeführt werden, der groß genug ist und weit von anderen Geräten entfernt ist, die den Test stören könnten. Manchmal wird ein Parkplatz benutzt. Öfter ist einen großen Konferenzraum benutzt (Abbildung 2). Das größte Problem beim Testen außerhalb einer abgeschirmten reflexionsarmen Kammer ist, dass Sie mit den Umgebungssignalen umgehen müssen - das sind Übertragungen von Rundfunk / TV, Mobilfunkübertragungen und Zwei-Wege-Radio. Techniken für den Umgang damit werden im nächsten Artikel beschrieben.


Strahlungs Immunität

Prüfung von Strahlungs Immunität kann auch unter Verwendung einfacher Fehlerbeseitigungstechniken oder in einer semi echofreien Kammer durchgeführt werden. Das meiste von dem "Pre-Konformitäts"-Prüfungen ist wirklich nur ein RF-Generator und Nahfeldsonden oder ein kleines lizenzfreies Walkie-Talkie von Family Radio Service (FRS). Wenn das zu prüfende Produkt diese einfachen Tests bestehen kann, ist es wahrscheinlich, dass es die formalen Tests bei Testwerten von 3 V / m oder 10 V / m (für kommerzielle / industrielle Produkte) besteht. Militärische RI-Tests erfordern wahrscheinlich viel höhere Testlevel, die nicht in den Rahmen dieser einfachen Bench-Top-Level-Tests fallen.


Abbildung 1. Ein typischer Test für die Fehlersuche bei strahlungs Emissionen.
Abbildung 2. Ein Beispiel für einen 3-m-Pre-Compliance-Test, der in einem großen Konferenzraum eingerichtet wurde. Beachten Sie die DIY-Drehscheibe zur Maximierung der Emissionen.
Erklärung

 

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