Kiểm tra khả năng tương thích điện từ (EMC) là gì?

Kiểm tra EMC/EMI là một bước quan trọng trong quy trình thiết kế và sản xuất các thiết bị điện tử. Nhiều cơ quan quản lý khác nhau, bao gồm FDA, FCC và ISO, đã đặt ra các giới hạn cụ thể về lượng khí thải mà một thiết bị điện tử có thể thải ra. Các quy định EMC (tương thích điện từ) này giúp cải thiện độ tin cậy và an toàn cho bất cứ ai sử dụng thiết bị điện và điện tử vì chúng đảm bảo thiết bị không can thiệp vào hoạt động của thiết bị khác hoặc không hoạt động như dự kiến do bị nhiễu từ các khí thải khác. Không vượt qua được kiểm tra tuân thủ EMC có thể dẫn đến phạt tiền và thu hồi sản phẩm.

Mặc dù EMI và EMC rất giống nhau nhưng có một số điểm khác biệt giữa hai loại này.

EMI là gì?

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.

EMC là gì?

Khả năng tương thích điện từ (EMC) là khả năng của một thiết bị hoạt động như dự định trong môi trường có các thiết bị điện khác hoặc nguồn EMI mà không ảnh hưởng đến các thiết bị khác. Một thiết bị được cho là tuân thủ EMC khi nó không ảnh hưởng đến môi trường điện từ đến mức các thiết bị và hệ thống khác bị ảnh hưởng tiêu cực.

Kiểm tra EMI và EMC là gì?

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 tra EMC/EMI thường được chia thành hai loại: kiểm tra miễn nhiễm và kiểm tra phát xạ.

Các loại kiểm tra EMC

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 và vô ý từ một thiết bị điện tử. Kiểm tra bức xạ được thực hiện để đảm bảo phát xạ phát ra từ DUT hoặc EUT tuân thủ các giới hạn áp dụng.

Phát xạ dẫn điện

Phát xạ dẫn điện là sự kết hợp năng lượng điện từ từ thiết bị với dây nguồn của nó. Giống như phát xạ bức xạ, lượng phát xạ được phép từ các thiết bị điện tử được kiểm soát bởi các cơ quan quản lý khác nhau và kiểm tra được thực hiện để đảm bảo mức phát xạ dưới mức giới hạn áp dụng.

Tiêu chuẩn và ứng dụng kiểm tra EMC/EMI

Kiểm tra EMI/EMC là một phần của quá trình phát triển sản phẩm và kiểm tra là bắt buộc ở hầu hết các thị trường. Mặc dù tất cả các thiết bị điện tử phải được kiểm tra EMC, sau đây là một số ứng dụng phổ biến nhất để kiểm tra EMC và các tiêu chuẩn mà các thiết bị và thiết bị đó cần phải đáp ứng.

Phòng thí nghiệm kiểm tra EMC

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).

Quy trình kiểm tra EMC và tỷ lệ đạt trung bình

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. Hiểu rõ tiêu chuẩn của bạn

   Có nhiều tiêu chuẩn EMC quy định các quy trình và giới hạn kiểm tra đối với phát xạ bức xạ và dẫn điện. Những điều này khác nhau tùy theo quốc gia và loại thiết bị được kiểm tra. Bước đầu tiên trong quá trình kiểm tra là xác định tiêu chuẩn nào áp dụng cho sản phẩm của bạn và nghiên cứu các quy trình kiểm tra cũng như giới hạn cần thiết để tuân thủ.

2. Tiến hành kiểm tra EMC trước khi tuân thủ

   Quá trình kiểm tra tuân thủ EMC có thể mất tới hai tuần để hoàn thành—không bao gồm thời gian để đưa sản phẩm vào hàng chờ kiểm tra—và có thể tốn tới 20.000 USD cho mỗi lần gửi. Việc không tuân thủ EMC có thể dẫn đến việc thiết kế lại tốn kém và sự chậm trễ trong việc ra mắt sản phẩm. Và vì gần 50% sản phẩm không đạt kiểm tra tuân thủ EMC đầu tiên khi việc tuân thủ trước không được xem xét, có thể bạn sẽ cần phải ghé thăm lại xưởng kiểm tra, nhân thêm chi phí theo thời gian.

3. Tìm phòng thí nghiệm kiểm tra EMC

   Khi một sản phẩm đã trải qua quá trình kiểm tra tuân thủ trước và vượt qua kiểm tra với tỷ lệ vừa đủ, sản phẩm đó cần phải được phòng thí nghiệm kiểm tra EMC chứng nhận chính thức. Các phòng thí nghiệm được công nhận là tiêu chuẩn vàng cho kiểm tra EMC và việc chọn 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'.

Cách vượt qua kiểm tra khả năng tương thích EMC

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

Để hiểu rõ hơn về cách thiết lập kiểm tra tuân thủ trước của Tektronix so với phòng thí nghiệm kiểm tra EMC, hãy xem video ngắn này.