성공적인 EMI 및 EMC 테스트를 준비하는 방법

무선 주파수 간섭(RFI)라고도 불리는 전자기 간섭(EMI)은 전자기 에너지가 전자 장치의 작동을 방해할 때 발생합니다. EMI의 발생원은 스위치 모드 파워 서플라이, 개인 컴퓨터 등의 다른 전기 장치처럼 사람이 만든 것이거나 뇌우, 태양 복사, 우주 잡음 등 자연적으로 발생한 것일 수 있습니다.

전자파 적합성(EMC)은 다른 전기 장치나 EMI 발생원이 있는 환경에서 다른 장치에 영향을 주지 않고 의도한 대로 작동하는 장치의 능력을 말합니다. 어떤 장치가 EMC 표준을 준수한다고 말하려면 다른 장치와 시스템에 부정적인 영향을 미칠 정도로 전자기 환경에 영향을 미치지 않아야 합니다.

많은 기업에서 EMI와 EMC 국내 및 국제 규정을 준수하기 위해 전문 테스트 시설의 서비스를 이용합니다. 이러한 테스트에는 제품이 불합격해도 많은 비용이 들기 때문에 몇몇 회사에서는 사내에서 EMC 사전 적합성 테스트를 진행합니다. 충분한 기술력을 갖춘 실험실이 있는 기업의 경우 사내에서 EMC 적합성 테스트를 진행할 수도 있습니다.

EMI(전자파 간섭) 사전 컴플라이언스 테스트는 전자 장치 또는 장비의 전자파 방출을 평가하기 위해 수행되는 일련의 테스트 및 측정으로, 규정 인증을 위한 공식 컴플라이언스 테스트 전에 실시됩니다. EMI 사전 컴플라이언스 테스트의 주요 목적은 제품 개발 초기 단계에서 잠재적인 전자기 간섭 문제를 식별하고 해결하여 제조업체가 제품이 전자기 컴플라이언스(EMC) 표준 및 규제 요구 사항을 충족하도록 돕는 것입니다.

EMC 테스트 실험실에 전자기기가 제출되면 이러한 실험실에서는 다양한 유형의 EMC 테스트를 수행합니다. 일반적으로 EMC 테스트는 내성 테스트와 방출 테스트의 두 가지 카테고리로 나뉩니다.

내성 테스트

내성 테스트는 테스트 대상 장치(DUT)(테스트 대상 장비 또는 EUT라고도 함)로 RF 에너지를 전송하여 DUT/EUT가 그러한 환경에서 제대로 작동하는지를 확인하는 프로세스입니다.

방출 테스트

방출 테스트는 DUT/EUT의 RF 방출(복사성 방출 및 전도성 방출 모두)을 측정하여 방출 수준이 해당 표준에서 규정한 제한을 초과하지 않는지 확인하는 프로세스입니다. 방출 테스트에는 복사성 방출 테스트와 전도성 방출 테스트가 모두 포함됩니다.

• 복사성 방출: 복사성 방출은 전자기기에서 의도적/비의도적으로 방출되는 전자기 에너지를 말합니다. 복사성 방출 시험은 DUT(Device Under Test) 또는 EUT(Equipment Under Test)에서 방출되는 신호가 해당 규제 한도를 준수하는지 확인하기 위해 수행됩니다.
• 

• 전도성 방출: 전도성 방출은 장치에서 전원 케이블로 전자기 에너지가 결합(coupling)되어 전도되는 현상을 말합니다. 복사성 방출과 마찬가지로, 전자 기기에서 허용되는 전도성 방출 역시 여러 규제 기관에 의해 관리되며, 방출 수준이 해당 한도 이하임을 확인하기 위해 시험이 수행됩니다.

• 

EMC 적합성 테스트는 장치의 양산 이전에 현장 밖에서 수행됩니다. 야외 테스트 장소(OAT)는 대부분의 표준에 사용되는 기준 장소입니다. 대형 장비의 방출 테스트에 특히 유용합니다. 하지만 실제 프로토타입의 RF 테스트는 실내, 특수 무향실에서 이루어지는 경우가 더 많습니다. 챔버의 종류에는 무반실, 잔향실, 기가헤르츠 횡전자기 셀(GTEM 셀) 등이 있습니다.

사전 적합성을 고려하지 않은 경우 약 50퍼센트의 제품만 첫 EMC 적합성 테스트를 통과하므로 성공 확률을 높이려면 장치가 테스트되는 프로세스와 표준을 이해하는 것이 매우 중요합니다.

1. 표준 이해하기: 방사 및 전도 방출에 대한 시험 절차와 한계를 규정하는 다양한 EMC 표준이 있습니다. 이러한 절차와 기준은 국가별 및 테스트 대상 장비 유형에 따라 달라집니다. 테스트의 첫 단계는 제품에 어떤 표준이 적용되는지 확인하고 적합성에 필요한 테스트 절차와 제한 사항을 조사하는 것입니다.
2. 사전 컴플라이언스 EMC 테스트 수행: EMC 컴플라이언스 테스트는 완료하는 데 최대 2주가 걸릴 수 있으며(제품이 테스트 대기열에 들어가는 데 걸리는 시간 제외) 제출할 때마다 최대 $20,000의 비용이 발생할 수 있습니다. EMC 컴플라이언스을 통과하지 못하면 재설계에 많은 비용이 들고 제품 출시가 미뤄질 수 있습니다. 사전 컴플라이언스을 고려하지 않았을 때 50퍼센트에 가까운 제품이 첫 번째 EMC 컴플라이언스 테스트를 통과하기 못하기 때문에 테스트 기관을 반복해서 찾아야 할 가능성이 높으며, 이에 따른 비용도 시간이 지날수록 늘어날 것입니다.
3. EMC 테스트 실험실 찾기: 제품이 사전 컴플라이언스 테스트를 거치고 충분한 여유를 두고 테스트를 통과했다면 EMC 테스트 실험실에서 정식으로 인증을 받아야 합니다. 인증 실험실은 EMC 테스트의 최고 기준이며 반드시 필요한 사항은 아니지만 장치가 시장에 출시할 준비가 되었는지 확인하려면 항상 공인 실험실을 선택하는 것이 좋습니다. 하지만 '인증' 승인 절차를 거쳐야 하는 장치 등 FCC 인증 실험실에서 인증을 받아야 하는 경우도 있습니다.

EMC 사전 컴플라이언스 테스트의 목표는 용인할 수 있는 수준의 여유 범위 내에서 컴플라이언스 테스트 환경을 모방하여 고가의 컴플라이언스 테스트를 치르기 전에 잠재적인 문제를 알아내고 실패의 위험을 줄이는 것입니다. EMC 사전 컴플라이언스 테스트에는 보통 다음이 포함됩니다.

• Quasi-peak 감지기가 포함된 스펙트럼 분석기
• 프리앰프 (선택 사항)
• 복사성 방출용 비금속 스탠드가 달린 안테나
• 전도성 방출 테스트용 라인 임피던스 안정화 네트워크(LISN)
• 전도성 방출 테스트용 전력 제한기
• 진단용 EMC 근거리장 프로브 (선택 사항)
• 디버깅 지원용 주파수와 시간 상관관계 분석 기능이 포함된 오실로스코프(선택 사항)
• EMC 테스트 소프트웨어

테스트 장소를 선정할 때는 전원 지역, 회의실, 지하실 등이 좋은데, 이는 측정하려고 하는 DUT 방출 수준을 덮을 수 있는 외부 신호를 최소화할 수 있기 때문입니다. 정확도를 높이기 위해 고려할 수 있는 다른 사항에는 좋은 접지면을 확보하고 테스트 구역 주변에 반사가 되는 물체의 수를 줄이는 것이 있습니다.

EMC 사전 적합성 테스트는 제품이 한번에 EMC 테스트를 통과할 수 있도록 해주는 빠르고 저렴한 방법입니다. 개발 초기 단계에서는 EMC용 설계 기술을 진단과 결합하여 내외부 간섭에 대한 취약성이 낮은 제품을 만듭니다. 개발 후기 단계에서 사전 적합성 테스트는 적합성 문제를 포착하여 전체 EMC 적합성 테스트를 한번에 통과할 가능성을 높입니다.

사전 적합성 EMC 테스트의 추가적인 장점에는 다음이 포함됩니다.

1. 조기 오류 감지를 통한 잠재적 문제 해결
2. 테스트 및 설계 비용 절감
3. 프로젝트의 민첩성 향상
4. 실패 위험성 축소 및 컴플라이언스 보장
5. 설계 및 엔지니어링의 과잉 및 부족 문제 해결
6. EMI 적합성 챔버와 텍트로닉스 스펙트럼 분석기 비교