ภาพรวมของการปล่อยมลพิษ

ผลิตภัณฑ์แต่ละชิ้นในตลาดจะต้องมีคุณสมบัติตรงตาม ข้อบังคับ EMC ที่กำหนดขีด จำกัด สูงสุดสำหรับการปล่อยที่ดำเนินการและการแผ่รังสี

การปล่อยมลพิษ เป็นเสียง ส่วนประกอบ ที่สร้างขึ้นโดยอุปกรณ์หรือวงจรย่อยและถ่ายโอนไปยังอุปกรณ์หรือวงจรย่อยอื่นผ่านสายเคเบิล PCB ร่องรอยเครื่องบินพลังงาน / พื้นดินหรือความจุของปรสิต การปล่อยมลพิษที่เกิดขึ้นซึ่งปรากฏบนอินเทอร์เฟซและสายไฟจะต้องอยู่ในระดับต่ำมิฉะนั้นอาจแพร่กระจายผ่านสายเคเบิลและไปถึงอุปกรณ์อื่น ๆ ทำให้เกิดปัญหาได้

การปล่อยรังสี เป็นเสียง ส่วนประกอบ ที่ทั้งระบบสร้างเป็นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าดังนั้นจึงสามารถแพร่กระจายผ่านอากาศและไปถึงอุปกรณ์อื่น ๆ

วิศวกรทราบดีว่าการแพร่กระจายสัญญาณผ่านสายเคเบิลเกิดขึ้นโดยไม่มีการสะท้อนกลับเมื่อความยาวของสายเคเบิลสั้นกว่าความยาวคลื่นสัญญาณ (ความถี่ต่ำ) มาก นี่คือเหตุผลที่การปล่อยมลพิษที่ดำเนินการถือเป็นปัญหาสำหรับความถี่ต่ำซึ่งสามารถพิจารณาแบบจำลองแบบก้อนสำหรับสื่อการแพร่กระจายสัญญาณ

ในทางตรงกันข้ามเมื่อความยาวสายเคเบิลยาวกว่าความยาวคลื่นสัญญาณมาก (ความถี่สูง) การแพร่กระจายสัญญาณไปตามสายเคเบิลจะเกิดขึ้นโดยไม่มีการสะท้อนก็ต่อเมื่อมีการจับคู่อิมพีแดนซ์ตามเส้นทางสัญญาณเท่านั้น ในกรณีนี้การแพร่กระจายผ่านตัวนำสามารถวิเคราะห์ได้ว่า รูปแบบการกระจาย (ทฤษฎีสายส่ง) แต่ในโลกแห่งความเป็นจริง ระบบต่างๆ มักจะนำเสนอตัวนำ (สายเคเบิลและ วงจรไฟฟ้า Traces) ที่ไม่ได้ออกแบบเป็นสายส่งสำหรับความถี่สูง ตัวนำดังกล่าวสามารถแผ่สัญญาณได้อย่างง่ายดายในฐานะสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เนื่องจากพวกมันทำงานในลักษณะคล้ายเสาอากาศแทนที่จะเป็นสายส่งสัญญาณ นี่คือเหตุผลที่การปล่อยรังสีถือเป็นปัญหาสำหรับความถี่สูง

หลักการทั่วไปสำหรับนักออกแบบคือการพิจารณา ความยาวตัวนำที่สำคัญ ที่แยกพฤติกรรมที่เป็นก้อนออกจากพฤติกรรมแบบกระจายดังนี้:

L_{มีวิจารณญาณ}= λ /6

 

รูปที่ 1. ระบบเป็นก้อนเทียบกับระบบกระจาย

 

ตารางต่อไปนี้แสดงความยาวคลื่นสำหรับความถี่ที่แตกต่างกันความยาววิกฤตที่เกี่ยวข้องโครงสร้างที่มีขนาดโดยทั่วไปเทียบได้กับความยาววิกฤตและประเภทของการปล่อยที่มักสร้างขึ้น:

 

ตารางที่ 1. วิธีการแพร่กระจายการปล่อยก๊าซโดยทั่วไปสำหรับความถี่ต่างๆ

ตามปกติแล้วเบรกพอยต์ระหว่างการปล่อยที่ดำเนินการและการแผ่รังสีจะถูกกำหนดไว้ที่ 30MHz โดยที่ความยาวคลื่น (ในอากาศว่าง) อยู่ที่ประมาณ 10 เมตรและความยาววิกฤตอยู่ที่ 1.7 เมตร

ข้อบังคับ EMC มีเป้าหมายเพื่อวัดการปล่อยก๊าซจากอุปกรณ์และสายเคเบิล (ที่เรียกว่า EUT - อุปกรณ์ที่อยู่ระหว่างการทดสอบ). เมื่อพิจารณาว่าขนาดโดยทั่วไปของอุปกรณ์และสายเคเบิลที่เกี่ยวข้องมีความยาวไม่เกิน 1.5 เมตรตารางด้านบนแสดงให้เห็นว่าการแผ่รังสีที่แผ่ออกมาจากอุปกรณ์เหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะกับความถี่ที่มากกว่า 30MHz ซึ่งขนาดของตัวนำที่เป็นส่วนหนึ่งของ EUT อาจยาวกว่าโดยประมาณ ความยาววิกฤต สำหรับความถี่ต่ำกว่า 30MHz การปล่อยรังสีจะไม่เกิดขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและโดยทั่วไปขอให้ทดสอบ EUT สำหรับการปล่อยที่ดำเนินการเท่านั้น

 

การทดสอบการปล่อยมลพิษ

การตั้งค่าโดยทั่วไปสำหรับการทดสอบการปล่อยไอเสียจาก EUT ต้องการสิ่งต่อไปนี้:

• รับ EMI หรือเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม (เหมาะสำหรับการปฏิบัติตามข้อกำหนดล่วงหน้า)
• ลิส (เครือข่ายป้องกันภาพสั่นไหวของสาย)
• เครื่องบินภาคพื้นดิน - วาง EUT, LISN และเครื่องรับและเชื่อมต่อกับระนาบพื้น

 

รูปที่ 2. การตั้งค่าการทดสอบการปล่อยมลพิษขั้นพื้นฐาน

 

LISN เป็นอุปกรณ์สามพอร์ตที่เชื่อมต่อกับ EUT เครื่องรับและแหล่งจ่ายไฟ
วัตถุประสงค์ของ LISN คือเพื่อให้อิมพีแดนซ์มาตรฐานที่ RF ข้ามจุดวัด EUT LISN จับคู่จุดวัดของ EUT กับเครื่องรับและลดทอนสัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการที่มาจากแหล่งจ่ายไฟเพื่อป้องกันไม่ให้สัญญาณดังกล่าวมีผลต่อการดำเนินการทดสอบ

LISN มีหลายประเภทสำหรับการวิเคราะห์ DC เฟสเดียวหรือ สามเฟส เครื่องปรับอากาศ ประเภทที่พบมากที่สุดถูกกำหนดไว้ใน CISPR 16-1-2 และแสดงต่อ EUT ว่ามีค่าอิมพีแดนซ์เทียบเท่าที่ 50Ω ขนานกับ 50uH + 5Ω ข้ามแต่ละสายถึงพื้น มันถูกตั้งชื่อเป็นประเภท "V-network" สำหรับการจ่ายไฟเฟสเดียว เนื่องจากอิมพีแดนซ์ที่เสถียรจะปรากฏที่แขนแต่ละข้างของ "V" ระหว่างสายหรือสายกลางและสายดิน

 

รูปที่ 3 ลิส วงจรไฟฟ้า สำหรับแต่ละบรรทัดของ "V-network"

รูปที่ 4. ความต้านทานเทียบกับความถี่ที่ขั้ว EUT เอื้อเฟื้อภาพโดย Tekbox - คู่มือผู้ใช้ TBLC08

 

เสียงที่วัดด้วยเครื่องรับจะต้องเปรียบเทียบกับขีด จำกัด เสียงที่กำหนดโดยกฎข้อบังคับของ EMC ในกรณีของอุปกรณ์เฟสเดียวต้องทำการวัดสัญญาณรบกวนซ้ำสำหรับแต่ละสาย (เฟสและเป็นกลาง)

 

รูปที่ 5. เฟสเดียว LISN 9KHz-30MHz จากผู้ผลิตที่แตกต่างกัน ได้รับความอนุเคราะห์จาก NARDA และ Tekbox

ในการตั้งค่าการทดสอบขั้นพื้นฐานที่นำเสนอข้างต้นระนาบพื้นมีบทบาทพื้นฐานในการกำหนดมาตรฐานสภาพแวดล้อมการทดสอบเนื่องจากโดยปกติแล้วส่วนหนึ่งของเสียงที่ดำเนินการอาจได้รับอิทธิพลจากพารามิเตอร์ปรสิตตามที่อธิบายได้ดีกว่าในภายหลัง

ตัวรับ EMI เป็นอุปกรณ์เฉพาะที่ออกแบบมาสำหรับการทดสอบ EMI เช่นเดียวกับ LISN มันแตกต่างจากเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมทั่วไปสำหรับแง่มุมต่างๆที่ไม่ได้กล่าวถึงในบทความนี้ แต่อย่างแรกแนวคิดนี้ถือได้ว่าเป็นเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมที่มีคุณสมบัติการทดสอบ EMI เฉพาะ:

• สแกนพารามิเตอร์ตามกฎข้อบังคับของ EMC ทั่วโลก (เช่นเวลาพัก, แบนด์วิดท์ความละเอียด (RBW), ตัวตรวจจับ ฯลฯ )
• ดำเนินการทดสอบโดยอัตโนมัติด้วยการควบคุมของ LISN และสลับระหว่างเฟสบรรทัดในกรณีของแหล่งจ่ายไฟ AC (เฟสเดียวหรือ สามเฟส)
• อินเทอร์เฟซซอฟต์แวร์สำหรับมุมมองการสแกนการกำหนดค่าและการบันทึกผลการทดสอบ

 

รูปที่ 6. ตัวรับ EMI ได้รับความอนุเคราะห์จาก NARDA

เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมสามารถทดแทนเครื่องรับ EMI ที่มีราคาไม่แพงเมื่อทำการทดสอบผลิตภัณฑ์ก่อนการปฏิบัติตามข้อกำหนดในระหว่างขั้นตอนการออกแบบและการตรวจสอบ การตั้งค่าการทดสอบก่อนการปฏิบัติตามข้อกำหนดที่สมบูรณ์ (LISN + เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม + ระนาบพื้น) สามารถซื้อได้ในราคาต่ำกว่า $ 2000 ซึ่งเป็นราคาที่เหมาะสมสำหรับ บริษัท ขนาดเล็กด้วย ด้วยค่าใช้จ่ายที่ จำกัด เช่นนี้คุณสามารถทำการสแกนหาการปล่อยมลพิษจากผลิตภัณฑ์ค้นหาการปล่อยสัญญาณรบกวนที่มากเกินไปและทำการแก้ไขก่อนที่จะไปที่ห้องปฏิบัติการทดสอบที่ได้รับการรับรองเพื่อทำการทดสอบการปฏิบัติตามขั้นสุดท้าย

 

มีหน่วยงานกำกับดูแลจำนวนมากที่ควบคุมระดับการปล่อยมลพิษที่ได้รับอนุญาตที่สร้างขึ้นจากผลิตภัณฑ์สองชนิด หน่วยงานมาตรฐานระดับโลกคือ IEC (International Electrotechnical Commission)

ในระดับภูมิภาคมีหน่วยงานที่แตกต่างกันเพื่อจัดให้มีการปฏิบัติตามกฎระเบียบในท้องถิ่นตามมาตรฐาน EMC ที่ออกโดย IEC: ในสหรัฐอเมริกากฎระเบียบที่พบบ่อยที่สุดเกี่ยวกับการปล่อยมลพิษจะออกโดย FCC (Federal Communications Commission) ในขณะที่ในยุโรปจะมี ออกโดยองค์กร CEN / CENELEC

ตารางต่อไปนี้แสดงมาตรฐานผลิตภัณฑ์หลักสำหรับการปล่อยมลพิษที่ดำเนินการและการแผ่รังสี:

 

ภาคผลิตภัณฑ์	มาตรฐาน EN	มาตรฐานของสหรัฐอเมริกา
อุปกรณ์มัลติมีเดีย (MME)	55032 EN	FCC ส่วน 15
อุปกรณ์อุตสาหกรรมวิทยาศาสตร์และการแพทย์ (ISM)	55011 EN	FCC ส่วน 18
อุปกรณ์ให้แสงสว่าง	55015 EN	FCC ตอนที่ 15/18

ตารางที่ 2. มาตรฐานผลิตภัณฑ์หลักสำหรับการปล่อยมลพิษที่ดำเนินการและการแผ่รังสี

แต่ละมาตรฐานได้รับการพัฒนาเพื่อควบคุมข้อกำหนดวิธีการทดสอบและขีด จำกัด สำหรับการปล่อยมลพิษที่ดำเนินการและแผ่ ตัวอย่างเช่นเราสามารถตรวจสอบมาตรฐาน EN 55032 และ FCC ตอนที่ 15

พื้นที่ มาตรฐาน EN 55032 ควบคุมในยุโรปการปล่อยสัญญาณที่ดำเนินการและการแผ่รังสีในช่วงความถี่ 9kHz ถึง 400GHz สำหรับมัลติมีเดีย): อุปกรณ์ที่มีแรงดันไฟฟ้า RMS ที่กำหนดไว้ไม่เกิน 600V อุปกรณ์แบ่งออกเป็นสองชั้น:

 

• -Class B (เชิงพาณิชย์): ใช้ได้กับอุปกรณ์ที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่อยู่อาศัยและในบ้าน ต้องมีการปล่อยมลพิษต่ำกว่าขีด จำกัด การปล่อยต่ำที่กำหนดไว้สำหรับ Class-B
• -Class (อุตสาหกรรม): ใช้ได้กับอุปกรณ์ทั้งหมดที่เกินขีด จำกัด Class-B ในกรณีนี้อุปกรณ์จะต้องมีการปล่อยมลพิษต่ำกว่าขีด จำกัด ที่กำหนดไว้สำหรับ Class-A และอาจก่อให้เกิดการรบกวนในบริเวณที่อยู่อาศัยดังนั้นคู่มืออุปกรณ์จะต้องมีประกาศเตือน 
  

  

  รูปที่ 7. EN 55032 Class A และ Class B ดำเนินการ จำกัด การปล่อย ได้รับความอนุเคราะห์จาก Texas Instruments

   

  ในทำนองเดียวกันผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบมาสำหรับตลาดสหรัฐอเมริกาจะต้องเป็นไปตามข้อ จำกัด ที่เทียบเท่าซึ่งกำหนดโดย มาตรฐาน FCC ส่วนที่ 15, ส่วนย่อย B (ตัวระบายความร้อนโดยไม่ได้ตั้งใจ), ส่วนที่ 15.107 (ขีด จำกัด ที่ดำเนินการ) โดยที่ขีด จำกัด การปล่อยที่ดำเนินการจะเทียบเท่ากับที่กำหนดใน EN 55032 นอกจากนี้ใน FCC ส่วนที่ 15 อุปกรณ์จะแบ่งออกเป็นสองประเภท:

  • -Class B: อุปกรณ์ดิจิทัลที่วางตลาดเพื่อใช้ในสภาพแวดล้อมที่อยู่อาศัยแม้ว่าจะใช้ในสภาพแวดล้อมเชิงพาณิชย์ธุรกิจและอุตสาหกรรม
  • -Class: อุปกรณ์ดิจิทัลที่วางตลาดเพื่อใช้ในสภาพแวดล้อมทางการค้าอุตสาหกรรมหรือธุรกิจ ไม่รวมอุปกรณ์ที่วางตลาดเพื่อใช้โดยบุคคลทั่วไปหรือมีไว้เพื่อใช้ในบ้าน