Методы тестирования ЭМС

Тестирование ЭМС (электромагнитной совместимости) необходимо для обеспечения корректной работы электронных устройств в условиях электромагнитных помех. Существуют различные методы тестирования ЭМС, которые помогают выявить и устранить потенциальные проблемы, связанные с электромагнитными помехами, обеспечивая соответствие требованиям стандартов и нормативных документов. Эти методы тестирования ЭМС включают как кондуктивные, так и радиационные испытания, а также различные процедуры, направленные на оценку устойчивости оборудования к электромагнитным помехам и на измерение уровня излучаемых помех.

Что такое ЭМС и зачем нужно тестирование?

ЭМС (электромагнитная совместимость) – это способность оборудования функционировать удовлетворительно в своей электромагнитной среде, не создавая при этом неприемлемых электромагнитных помех другому оборудованию в этой среде. Тестирование ЭМС необходимо для:

• Обеспечения соответствия продукции требованиям нормативных документов и стандартов.
• Гарантии стабильной и надежной работы оборудования в реальных условиях эксплуатации.
• Предотвращения возникновения помех, которые могут нарушить работу другого оборудования.
• Снижения риска судебных исков и штрафов за нарушение требований ЭМС.

Основные методы тестирования ЭМС

Методы тестирования ЭМС можно разделить на две основные категории: испытания на излучение и испытания на устойчивость к помехам.

Испытания на излучение

Эти испытания направлены на измерение уровня электромагнитных помех, излучаемых оборудованием. Они включают:

Измерение кондуктивных помех

Этот метод тестирования ЭМС заключается в измерении помех, распространяющихся по проводникам (например, по питающим кабелям). Для этого используются специальные измерительные приемники и LISN (Line Impedance Stabilization Network) для стандартизации импеданса линии.

Пример: Измерение кондуктивных помех от импульсного источника питания. Данные об измеренных кондуктивных помехах могут помочь инженерам определить, находится ли источник питания в пределах установленных пределов для соответствия стандартам ЭМС.

Измерение радиационных помех

Этот метод тестирования ЭМС заключается в измерении помех, излучаемых оборудованием в пространство. Для этого используются антенны и измерительные приемники, расположенные в безэховой камере или на открытой испытательной площадке (OATS).

Пример: Измерение радиационных помех от компьютера с использованием антенны и измерительного приемника. Результаты показывают, на каких частотах компьютер излучает самые сильные помехи, и эти результаты могут использоваться для улучшения экранирования и фильтрации устройства.

Испытания на устойчивость к помехам

Эти испытания направлены на оценку способности оборудования функционировать нормально в условиях воздействия электромагнитных помех. Они включают:

Испытание на электростатический разряд (ESD)

Этот метод тестирования ЭМС имитирует воздействие электростатического разряда на оборудование. Разряд подается на различные точки корпуса и соединительные кабели, и оценивается влияние разряда на работу оборудования.

Пример: Электростатический разряд на клавиатуру компьютера. Если клавиатура перестает отвечать на команды после разряда, это указывает на ее чувствительность к ESD и, следовательно, на необходимость внесения изменений в дизайн.

Согласно IEC , уровни испытаний на ESD варьируются от 2 кВ до 15 кВ для воздушного разряда и от 2 кВ до 8 кВ для контактного разряда. Источник: IEC

Испытание на устойчивость к радиочастотным электромагнитным полям

Этот метод тестирования ЭМС имитирует воздействие радиочастотных электромагнитных полей на оборудование. Оборудование подвергается воздействию поля определенной напряженности и частоты, и оценивается влияние поля на работу оборудования.

Пример: Устойчивость к радиочастотным помехам мобильного телефона. Испытания могут имитировать близость передающей антенны для оценки способности телефона поддерживать соединение и избегать искажения звука.

Испытание на устойчивость к быстрым переходным процессам (EFT/Burst)

Этот метод тестирования ЭМС имитирует воздействие быстрых переходных процессов (импульсных помех) на оборудование. Импульсы подаются на питающие и сигнальные линии, и оценивается влияние импульсов на работу оборудования.

Пример: Тестирование на быстрые переходные процессы для контроллеров промышленной автоматики. Эти контроллеры часто находятся в средах с сильными электромагнитными помехами, и это тестирование помогает гарантировать, что переходные процессы не вызовут сбоев в работе или остановку оборудования.

Стандарт IEC определяет уровни испытаний на EFT/Burst от 0,5 кВ до 4 кВ. Источник: IEC

Испытание на устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии (Surge)

Этот метод тестирования ЭМС имитирует воздействие микросекундных импульсных помех большой энергии (например, вызванных грозовыми разрядами или коммутационными перенапряжениями) на оборудование. Импульсы подаются на питающие и сигнальные линии, и оценивается влияние импульсов на работу оборудования.

Пример: Испытания на устойчивость к импульсным помехам для источника питания. Это необходимо для обеспечения того, чтобы блок питания мог выдерживать скачки напряжения от ударов молнии или других событий в электросети без повреждений.

Испытание на устойчивость к кондуктивным помехам, индуцированным радиочастотными полями

Этот метод тестирования ЭМС имитирует воздействие радиочастотных полей, индуцированных в проводниках (например, в кабелях). Для этого используются инжекторы тока, которые создают помехи в кабелях, и оценивается влияние помех на работу оборудования.

Пример: Устойчивость к кондуктивным помехам, индуцированным радиочастотными полями, для автомобильной электроники. Поскольку автомобили содержат множество электронных систем и беспроводных устройств связи, это тестирование помогает гарантировать, что электронные системы автомобиля не будут восприимчивы к радиочастотным помехам.

Испытание на устойчивость к провалам, прерываниям и изменениям напряжения

Этот метод тестирования ЭМС имитирует изменения напряжения в сети электропитания. Оценивается влияние этих изменений на работу оборудования.

Пример: Тестирование на провалы напряжения для систем управления производством. Если во время провала напряжения система продолжает работать без сбоев, это означает, что она разработана для поддержания надежной работы в нестабильных условиях электропитания.

Дополнительные методы тестирования ЭМС

Помимо основных методов, существуют и другие, специализированные методы тестирования ЭМС, которые применяются в зависимости от типа оборудования и требований стандартов. Некоторые из них включают:

• Испытание на гармоники тока: Измерение гармонических составляющих тока, потребляемого оборудованием.
• Испытание на фликер: Оценка влияния оборудования на стабильность напряжения в сети электропитания.
• Испытание на магнитное поле промышленной частоты: Оценка устойчивости оборудования к воздействию магнитного поля промышленной частоты.

Оборудование для тестирования ЭМС

Для проведения тестирования ЭМС требуется специализированное оборудование, такое как:

• Измерительные приемники
• Антенны
• Генераторы сигналов
• Усилители мощности
• LISN (Line Impedance Stabilization Network)
• ESD-генераторы
• Генераторы импульсных помех
• Безэховые камеры
• Открытые испытательные площадки (OATS)

Выбор оборудования зависит от конкретных требований к тестированию и стандартов, которым должно соответствовать оборудование.

Стандарты ЭМС

Существует множество стандартов ЭМС, которые устанавливают требования к электромагнитной совместимости оборудования. Наиболее распространенные стандарты:

• CISPR: Стандарты, разработанные Международным специальным комитетом по радиопомехам (CISPR).
• IEC: Стандарты, разработанные Международной электротехнической комиссией (IEC).
• EN: Европейские стандарты, разработанные Европейскими организациями по стандартизации (например, CENELEC).
• FCC: Правила и нормы Федеральной комиссии по связи США (FCC).

Примером соответствия нормам ЭМС является продукция Shenzhen SCIEO Electronics Co.,Ltd. Компания предлагает решения, отвечающие самым строгим требованиям по электромагнитной совместимости, что подтверждается соответствующими сертификатами и протоколами испытаний. Вы можете запросить больше информации на их веб-сайте: https://www.scieo.by/

Выбор стандарта зависит от типа оборудования, области его применения и требований конкретных стран и регионов.

Заключение

Тестирование ЭМС является важным этапом разработки и производства электронного оборудования. Оно позволяет обеспечить соответствие продукции требованиям стандартов, гарантировать стабильную и надежную работу оборудования и предотвратить возникновение помех. Правильный выбор методов тестирования ЭМС и использование современного оборудования позволяют получить достоверные результаты и обеспечить высокое качество продукции.