Как выбрать систему тестирования электромагнитной совместимости, полностью соответствующую стандартам CISPR 16-1-1 для приемников электромагнитных помех

Резюме
Электромагнитная совместимость (ЭМС) стала обязательным требованием для выхода на рынок электротехнической и электронной продукции. Как основной элемент системы тестирования ЭМС, характеристики приемника ЭМС напрямую определяют достоверность результатов испытаний на кондуктивные и излучаемые помехи. CISPR 16-1-1 — это основной международный стандарт для приборов измерения радиопомех, который в Китае был эквивалентно преобразован в GB/T 6113.101-2021. Он устанавливает обязательные ограничения на ключевые показатели приемника, включая полосу пропускания, режимы работы детектора, импульсную характеристику и входное сопротивление. Сосредоточившись на… LISUN EMI-9KB В данной статье, посвященной системе тестирования электромагнитной совместимости (ЭМС) на основе кондуктивных и излучаемых помех, подробно рассматриваются технические аспекты, которые должны соответствовать стандарту CISPR 16-1-1 при выборе системы тестирования ЭМС, анализируются параметры оценки, включая аппаратное обеспечение приемника, вспомогательные принадлежности, функции программного обеспечения и общую конструкцию экранирования системы, представлены характеристики продукта и отраслевые области применения системы тестирования на кондуктивные и излучаемые помехи серии EMI-9K, а также приводятся рекомендации для научно-исследовательских лабораторий предприятий, отделов контроля качества и сторонних испытательных учреждений по созданию платформ для тестирования ЭМС.

Введение

В современных электротехнических и электронных изделиях большое количество импульсных источников питания, двигателей и высокоскоростных цифровых схем излучают электромагнитные помехи во время работы. Такие помехи делятся на кондуктивные, распространяющиеся по силовым и сигнальным линиям, и излучаемые, передаваемые в пространстве. Чрезмерные электромагнитные помехи могут вызывать ненормальную работу окружающего электронного оборудования и даже представлять потенциальную угрозу безопасности. Поэтому перед выпуском на рынок информационно-технологическое оборудование, бытовая техника, осветительные приборы и другие изделия должны пройти испытания на электромагнитную совместимость (ЭМС) в соответствии с нормативными требованиями соответствующих стран и регионов.

Многие покупатели при выборе устройства склонны сосредотачиваться только на частотном диапазоне. Испытательная система EMIПри этом игнорируется вопрос о полном соответствии приемника спецификациям CISPR 16-1-1. Они ошибочно используют обычные анализаторы спектра в качестве приемников электромагнитных помех сертификационного класса. Квазипиковая постоянная времени обнаружения и характеристики импульсной характеристики обычных анализаторов спектра подходят только для предварительных испытаний на соответствие требованиям на этапе НИОКР и не могут использоваться для официальных сертификационных испытаний на соответствие. LISUN Система тестирования кондуктивных и излучаемых помех серии EMI-9K специально разработана для количественного измерения кондуктивных помех (распространяемых по силовым/сигнальным линиям) и излучаемых помех (распространяемых в пространстве), создаваемых электрическими и электронными изделиями во время работы. Она обеспечивает всестороннюю техническую поддержку для тестирования на соответствие требованиям ЭМС и локализации источников помех. Серия EMI-9K имеет полностью закрытую конструкцию с использованием высокопроводящих материалов в качестве корпуса, что обеспечивает превосходные экранирующие характеристики и принципиально решает проблему самоинтерференции. Она широко используется производителями, научно-исследовательскими центрами и сторонними испытательными учреждениями в таких областях, как информационно-технологическое оборудование, бытовая техника и осветительные приборы. Она позволяет быстро выявлять проблемы превышения допустимых значений ЭМС, такие как шум импульсных источников питания и излучаемые помехи от двигателей, помогает продукции пройти сертификацию на соответствие требованиям ЭМС и предотвращает сбои в работе оборудования или угрозы безопасности, вызванные помехами. Вся система соответствует множеству стандартов на продукцию, включая GB 17743, GB 4343.1, GB/T 9254.1, CISPR 15 и CISPR 14-1, удовлетворяя требованиям испытаний для сертификации 3C в стране, а также для зарубежных проектов сертификации CE и FCC.

EMI-9KB Приемник EMI Test

Основные технические ограничения CISPR 16-1-1 для системы тестирования электромагнитной совместимости

Стандарт CISPR 16-1-1:2019 устанавливает ряд обязательных требований, не подлежащих обсуждению, для приемников, предназначенных для испытаний на электромагнитную совместимость (ЭМС). В отношении полосы пропускания измерения стандарт определяет три сегмента полосы пропускания промежуточной частоты -6 дБ: 200 Гц для диапазона 9–150 кГц, 9 кГц для диапазона 150–30 МГц и 120 кГц для диапазона 30–1000 МГц. Различные полосы пропускания соответствуют соответствующим постоянным времени заряда-разряда, чтобы гарантировать точность измерения импульсных помех. Для режимов детектирования прибор должен поддерживать пиковое (PK), квазипиковое (QP) и среднее (AV) детектирование. Среди них квазипиковое детектирование имеет решающее значение для сертификационных испытаний на ЭМС. Его постоянная времени должна строго соответствовать стандарту, чтобы точно отражать фактическое воздействие радиопомех на приемники вещания.

Стандарт устанавливает номинальное входное сопротивление ВЧ-порта приемника 50 Ом и ограничивает коэффициент стоячей волны напряжения при различных режимах ослабления для уменьшения погрешностей измерений, вызванных отражением ВЧ-сигнала. Импульсная характеристика и точность измерений также являются обязательными элементами оценки. Для повторяющихся импульсных помех оборудование должно обеспечивать погрешности измерений в пределах заданного диапазона. Несоответствие импульсной характеристики напрямую приведет к искажению результатов испытаний на прерывистые помехи. Помимо самого приемника, полная система испытаний на электромагнитные помехи также включает в себя сеть стабилизации линейного импеданса (LISN), сеть связи-развязки CDNE, разделительный трансформатор, тестовые кабели и другие вспомогательные компоненты. Эти принадлежности также должны соответствовать требованиям стандарта. Даже если сам приемник соответствует спецификациям, несоответствующие индикаторы принадлежностей все равно приведут к аннулированию результатов испытаний всей системы. Нельзя также пренебрегать самоэкранированием оборудования. Недостаточное экранирование корпуса приемника позволяет электромагнитному шуму, генерируемому самим прибором, смешиваться с тестируемыми сигналами, повышая уровень шума системы и препятствуя точной идентификации сигналов помех низкого уровня.

Сравнение аппаратных конфигураций LISUN Система тестирования электромагнитной совместимости серии EMI-9K

LISUN Серия EMI-9K включает четыре модели: EMI-9KA, EMI-9KB, EMI-9KBS и EMI-9KCс ориентацией на различные диапазоны тестовых частот и уровни бюджета. EMI-9KA В основном охватывает диапазон частот 9 кГц–30 МГц и подходит только для предварительного тестирования на наличие кондуктивных помех в сети электропитания; EMI-9KB Диапазон частот составляет 9 кГц–300 МГц, поддерживаются как кондуктивные, так и низко- и среднечастотные испытания на излучение, что идеально подходит для НИОКР малых и средних предприятий и предварительной проверки на соответствие стандартам; EMI-9KBS оснащен двухступенчатыми фиксированными преселекторами для улучшения подавления промежуточных частот; EMI-9KC Диапазон частот достигает 1000 МГц, дополнен программируемыми автоматическими преселекторами слежения и аксессуарами CDNE для проведения полных сертификационных испытаний на проводимость и излучение, что соответствует строгим требованиям сторонних испытательных лабораторий. Все модели оснащены полностью закрытым экранированным корпусом с высокой проводимостью для подавления внутреннего шума прибора. Программное обеспечение включает библиотеки предельных значений основных национальных и международных стандартов и поддерживает ручной, автоматический режим сканирования, режим измерения с фиксированной точкой и режим развертки. Программное обеспечение для ПК на китайском и английском языках совместимо с операционными системами Win7–Win11 и позволяет экспортировать полные отчеты об испытаниях на электромагнитную совместимость. В таблице ниже приведено сравнение основных технических параметров этой серии:

Дополнительные аспекты для всесторонней оценки при выборе системы тестирования электромагнитных помех.

После подтверждения соответствия приемника электромагнитных помех основным показателям стандарта CISPR 16-1-1 пользователям необходимо провести комплексную оценку, учитывающую типы тестируемых изделий, расположение лаборатории и будущие потребности в расширении. Во-первых, необходимо определить требуемый диапазон частот для тестирования. Если требуются только испытания на кондуктивные помехи от электросети для бытовых приборов и ламп, то диапазон 9 кГц–30 МГц удовлетворяет основным требованиям. Если необходимы испытания как на кондуктивные, так и на пространственные помехи, следует выбрать полнодиапазонные модели 300 МГц или 1000 МГц. Во-вторых, следует обратить внимание на возможности расширения комплектующих для тестирования. Система тестирования электромагнитных помех может быть дополнительно оснащена трехпетлевой антенной, поглощающим зажимом, ВЧ-токовым пробником, экранирующей камерой, программируемым измерителем источника чистой синусоидальной волны и другими принадлежностями для различных сценариев тестирования, включая испытание на низкочастотное излучение от 9 кГц до 30 МГц, испытание на помехи от электроинструментов методом поглощающего зажима и испытание напряжения помех от сигнальной линии. Предприятия могут выбирать принадлежности в соответствии со своими категориями продукции.

Программные возможности также являются неотъемлемым фактором. Сертификационные лаборатории требуют наличия программного обеспечения со встроенными библиотеками стандартных пределов, таких как GB 17743 и CISPR15, поддерживающего автоматическое сравнение измеренных данных со стандартными пределами и непосредственное создание тестовых спектрограмм для вывода отчетов. Отделам НИОКР необходимы функции экспорта необработанных спектральных данных, чтобы инженеры могли определять точки частот помех и проводить анализ выпрямления электромагнитных помех. В то же время вся система тестирования электромагнитных помех должна обладать метрологической прослеживаемостью. Приемники, LISN, различные зонды и антенны должны проходить периодическую калибровку для удовлетворения требований к управлению приборами в рамках системы аккредитации лабораторий CNAS. Многие лаборатории калибруют только основной блок приемника и игнорируют калибровку принадлежностей, таких как LISN и антенны, что делает данные испытаний всей системы юридически недействительными.

Также необходимо различать инструменты предварительной проверки на соответствие требованиям и формальные системы сертификации. Для этапа исследований и разработок продукта подходит средний уровень. EMI-9KB Может использоваться для предварительной проверки с целью выявления проблем, превышающих допустимые пределы, таких как шум импульсного источника питания и помехи, излучаемые двигателем, а также для полной коррекции и оптимизации фильтров, заземления и компоновки печатной платы на этапе прототипирования. Независимые испытательные организации предпочитают полнодиапазонный режим. EMI-9KC Модель, полностью удовлетворяющая всем условиям сертификационных испытаний различных изделий. Конструкция экранирующей системы оборудования также требует тщательного изучения. Полностью закрытый высокопроводящий корпус позволяет снизить уровень шума прибора и предотвратить наложение собственных помех оборудования на результаты испытаний образцов.

Практическая ценность системы тестирования электромагнитных помех для промышленности

Система электромагнитной совместимости (ЭМС) широко применяется в информационных технологиях, бытовой технике, осветительных приборах, электроинструментах и ​​других отраслях. В секторе ИТ-оборудования она используется для проведения испытаний на кондуктивные и излучаемые помехи ноутбуков, зарядных устройств, док-станций и других изделий для проверки высокочастотных помех от импульсных источников питания. В производстве бытовой техники и электроинструментов она обнаруживает импульсные помехи, вызванные искрами от щеток электродвигателей и цепями управления. В светотехнической отрасли проводятся испытания на помехи светодиодных ламп и источников питания драйверов в соответствии со стандартами GB 17743 и CISPR15 для предотвращения помех от ламп, влияющих на связь устройств умного дома. На этапе исследований и разработок инженеры используют систему ЭМС для определения источников помех и сокращения циклов выпрямления ЭМС. В контроле качества продукции она применяется для выборочной проверки с целью контроля электромагнитной совместимости серийно выпускаемой продукции. Сторонние организации используют соответствующие системы для выдачи протоколов испытаний и поддержки продукции для прохождения сертификации 3C на внутреннем рынке, а также для получения доступа на зарубежные рынки CE и FCC. Если при выборе оборудования игнорируются ограничения стандарта CISPR 16-1-1 и для тестирования используются не соответствующие требованиям инструменты, самодиагностика может пройти успешно, в то время как сертификационные тесты сторонних организаций могут не пройти, что приведет к задержкам проекта и увеличению затрат на сертификацию.

Заключение

Выбор соответствующего требованиям Испытательная система EMI Нельзя ограничиваться лишь частотными параметрами в качестве единственного критерия. В качестве основы необходимо принять стандарт CISPR 16-1-1 (GB/T 6113.101-2021). Пользователям необходимо проверить режимы работы приемника-детектора, полосу пропускания на средних частотах, импульсную характеристику, КСВН и характеристики экранирования прибора, а также оценить LISN, CDNE, антенны и другие вспомогательные устройства, функции программного обеспечения для формирования отчетов и возможности метрологической прослеживаемости. LISUN Система испытаний на электромагнитные помехи серии EMI-9K включает в себя несколько градуированных моделей, полностью соответствующих техническим спецификациям CISPR 16-1-1, и может адаптироваться к различным требованиям испытаний, предъявляемым соответственно научно-исследовательскими лабораториями, заводским контролем качества и сторонними сертификационными лабораториями. Действительно соответствующая стандартам система испытаний на электромагнитные помехи помогает предприятиям выявлять скрытые опасности электромагнитных помех на ранних этапах разработки продукта, осуществлять локализацию и устранение источников помех, обеспечивать беспрепятственное прохождение сертификации на соответствие требованиям ЭМС, а также избегать сбоев в работе оборудования и рисков выхода на рынок, вызванных электромагнитными помехами после запуска продукта.