Cách chuẩn bị cho việc thử nghiệm EMI và EMC thành công

Đôi khi được gọi là nhiễu tần số vô tuyến (RFI), nhiễu điện từ (EMI) xảy ra khi điện từ năng lượng làm gián đoạn hoạt động của một thiết bị điện tử. Nguồn EMI có thể do con người tạo ra, chẳng hạn như các thiết bị điện khác như nguồn điện chuyển đổi chế độ, máy tính cá nhân hoặc các hiện tượng tự nhiên như bão điện, năng lượng mặt trời bức xạ, hay thậm chí là tiếng ồn vũ trụ.

Tương thích điện từ (EMC) là khả năng của một thiết bị hoạt động đúng như dự định trong môi trường có các thiết bị điện khác hoặc các nguồn nhiễu điện từ (EMI) mà không gây ảnh hưởng đến những thiết bị đó.Một thiết bị được coi là tuân thủ EMC khi nó không tác động đến môi trường điện từ ở mức gây ảnh hưởng tiêu cực đến các thiết bị và hệ thống khác.

Để đảm bảo tuân thủ các quy định quốc gia và quốc tế của EMI và EMC, nhiều công ty sử dụng dịch vụ của một cơ sở kiểm tra chuyên nghiệp. Vì những kiểm tra này rất tốn kém – ngay cả khi sản phẩm thất bại – nên một số công ty thực hiện kiểm tra nội bộ trước khi tuân thủ EMC. Nếu họ có phòng thí nghiệm đủ phức tạp, các công ty cũng có thể thực hiện kiểm tra tuân thủ EMC nội bộ.

Kiểm thử tiền tuân thủ EMI (Nhiễu điện từ) là một loạt các phép đo và kiểm tra được thực hiện trên thiết bị hoặc sản phẩm điện tử nhằm đánh giá mức phát xạ điện từ trước khi tiến hành kiểm thử tuân thủ chính thức để được chứng nhận theo quy định.Mục đích chính của kiểm thử tiền tuân thủ EMI là phát hiện và xử lý sớm các vấn đề tiềm ẩn về nhiễu điện từ ngay từ giai đoạn phát triển sản phẩm, giúp nhà sản xuất đảm bảo sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn tương thích điện từ (EMC) và yêu cầu pháp lý.

Khi các thiết bị điện tử được gửi đến các phòng thí nghiệm kiểm tra EMC, các phòng thí nghiệm này sẽ thực hiện nhiều loại kiểm tra EMC. Nói chung, kiểm tra EMC được chia thành hai loại: kiểm tra miễn nhiễm và kiểm tra phát xạ.

Kiểm tra miễn nhiễm

Kiểm tra miễn nhiễm là quá trình truyền năng lượng RF lên thiết bị được kiểm tra (DUT) (còn được gọi là thiết bị được kiểm tra hoặc EUT) để xác định xem DUT/EUT có hoạt động chính xác khi ở trong môi trường như vậy hay không.

Kiểm tra phát xạ

Kiểm tra phát xạ là quá trình đo lượng phát xạ RF – cả bức xạ và dẫn truyền – của một DUT/EUT để xác định xem mức phát xạ của nó có vượt quá giới hạn được xác định bởi tiêu chuẩn phù hợp hay không. Kiểm tra phát xạ bao gồm cả kiểm tra phát xạ bức xạ và kiểm tra phát xạ dẫn điện.

• Phát xạ bức xạ: Phát xạ bức xạ là sự giải phóng năng lượng điện từ, có chủ ý hoặc vô tình, từ một thiết bị điện tử. Bài kiểm thử phát xạ bức xạ được thực hiện để đảm bảo phát xạ các phát ra từ DUT hoặc EUT tuân thủ các giới hạn áp dụng.
• 

• Phát xạ dẫn truyền: Phát xạ dẫn truyền là hiện tượng năng lượng điện từ từ một thiết bị truyền sang dây nguồn của nó.Tương tự như phát xạ bức xạ, mức phát xạ dẫn cho phép từ các thiết bị điện tử được kiểm soát bởi nhiều cơ quan quản lý khác nhau, và việc kiểm thử được thực hiện để đảm bảo mức phát xạ nằm dưới các giới hạn áp dụng.

• 

Kiểm tra tuân thủ EMC thường được thực hiện bên ngoài cơ sở trước khi sản xuất thiết bị. Địa điểm kiểm tra ngoài trời, hay OATS, là những điểm tham chiếu được sử dụng cho hầu hết các tiêu chuẩn. Chúng đặc biệt hữu ích cho việc kiểm tra phát xạ của hệ thống thiết bị lớn. Tuy nhiên, kiểm tra RF của một nguyên mẫu vật lý thường được thực hiện trong nhà, trong buồng chống phản xạ chuyên dụng. Các loại buồng bao gồm không phản xạ, âm vang và tế bào điện từ ngang gigahertz (pin GTEM).

Khoảng 50% sản phẩm vượt qua kiểm tra tuân thủ EMC đầu tiên khi không xem xét việc tuân thủ trước, vì vậy, điều cần thiết là phải hiểu quy trình và tiêu chuẩn mà thiết bị được kiểm tra để tăng cơ hội thành công.

1. Nắm rõ các tiêu chuẩn của bạn: Có nhiều tiêu chuẩn EMC khác nhau quy định quy trình kiểm thử và giới hạn cho phát xạ bức xạ và phát xạ dẫn.Các tiêu chuẩn này thay đổi tùy theo quốc gia và loại thiết bị được kiểm thử.Bước đầu tiên trong quá trình kiểm thử là xác định những tiêu chuẩn nào áp dụng cho sản phẩm của bạn, đồng thời tìm hiểu quy trình kiểm thử và các giới hạn cần đáp ứng để đảm bảo tuân thủ.
2. Thực hiện kiểm thử EMC tiền tuân thủ: Quá trình kiểm tra tuân thủ EMC có thể mất tới 2 tuần để hoàn thành—chưa kể thời gian chờ đưa sản phẩm vào hàng kiểm thử—và chi phí có thể lên đến 20.000 USD cho mỗi lần đăng ký.Việc không đạt tuân thủ EMC có thể dẫn đến các thiết kế lại tốn kém và trì hoãn việc ra mắt sản phẩm.Và vì gần 50% sản phẩm không vượt qua bài kiểm thử EMC lần đầu khi không thực hiện kiểm thử tiền tuân thủ, rất có thể bạn sẽ phải lặp lại việc gửi sản phẩm đến phòng thử nghiệm, khiến chi phí tăng lên theo thời gian.
3. Tìm phòng thí nghiệm kiểm thử EMC: Sau khi sản phẩm đã trải qua kiểm thử tiền tuân thủ và vượt qua với biên độ đạt yêu cầu, sản phẩm cần được chứng nhận chính thức bởi một phòng thí nghiệm kiểm thử EMC. Các phòng thí nghiệm được công nhận là tiêu chuẩn vàng cho kiểm thử EMC và việc lựa chọn một phòng thí nghiệm được công nhận luôn được khuyến nghị—mặc dù không cần thiết—để đảm bảo thiết bị của bạn sẵn sàng tung ra thị trường. Tuy nhiên, có một số trường hợp yêu cầu phải có chứng nhận từ phòng thí nghiệm được FCC công nhận, bao gồm các thiết bị thuộc quy trình cấp phép "chứng nhận".

Mục tiêu của kiểm thử tiền tuân thủ EMC là mô phỏng thiết lập kiểm thử tuân thủ trong một biên độ chấp nhận được nhằm phát hiện các vấn đề tiềm ẩn và giảm rủi ro thất bại trước khi tiến hành kiểm thử tuân thủ chính thức vốn tốn kém. Kiểm thử tiền tuân thủ EMC thường bao gồm:

• Máy phân tích phổ với bộ dò quasi-peak (dò đỉnh giả)
• Bộ tiền khuếch đại (tùy chọn)
• Ăng-ten có chân đế phi kim loại để phát bức xạ
• Mạng ổn định trở kháng đường dây (LISN) cho kiểm tra được tiến hành
• Bộ giới hạn công suất cho kiểm tra được tiến hành
• Đầu dò trường gần EMC để chẩn đoán (tùy chọn)
• Máy hiện sóng với khả năng tương quan tần số và thời gian để hỗ trợ gỡ lỗi (không bắt buộc)
• Phần mềm kiểm tra EMC

Khi lựa chọn địa điểm kiểm tra, khu vực nông thôn, phòng hội nghị và tầng hầm là những lựa chọn tốt vì chúng giảm thiểu các tín hiệu bên ngoài có thể che giấu mức phát xạ DUT mà bạn đang cố đo. Những cân nhắc khác để cải thiện độ chính xác bao gồm có mặt phẳng nền tốt và giảm số lượng vật thể phản chiếu xung quanh khu vực kiểm tra.

Kiểm tra trước khi tuân thủ EMC là một cách nhanh chóng và giá cả phải chăng để đảm bảo sản phẩm vượt qua kiểm tra EMC ngay lần đầu tiên. Trong giai đoạn phát triển ban đầu, các kỹ thuật thiết kế cho EMC được kết hợp với chẩn đoán để xây dựng các sản phẩm có độ nhạy thấp với sự can thiệp từ bên ngoài và bên trong. Sau này trong chu kỳ phát triển , kiểm tra trước khi tuân thủ được sử dụng để phát hiện các vấn đề về tuân thủ và cải thiện khả năng thành công của lần kiểm tra tuân thủ EMC đầy đủ đầu tiên.

Các lợi ích bổ sung của kiểm tra EMC trước khi tuân thủ bao gồm:

1. Phát hiện lỗi sớm, khắc phục các sự cố tiềm ẩn
2. Giảm chi phí kiểm tra và thiết kế
3. Các dự án trở nên linh hoạt hơn
4. Giảm nguy cơ thất bại và đảm bảo tuân thủ
5. Giải quyết cả trên và dưới thiết kế và kỹ thuật
6. Phòng thử nghiệm tuân thủ EMI toàn diện so với Máy phân tích phổ Tektronix