EMC, EMI en EMS
Wat is Elektromagnetische compatibiliteit
Wanneer een apparaat elektromagnetische energie opwerkt, voortplant of ontvangt kan dit zeer negatieve gevolgen hebben. Deze elektromagnetische energie kan er namelijk voor zorgen dat een apparaat last heeft van Elektromagnetische Interferentie (EMI) ook wel Radio Frequentie Interferentie (RFI) genoemd . Ook is het mogelijk dat door deze stoorsignalen fysieke schade aan een apparaat aangebracht wordt. Om deze problemen te voorkomen zijn er EMC richtlijnen opgesteld waarin staat dat alle elektrische apparaten moeten voldoen aan bepaalde emissie- en immuniteitslimieten. Deze limieten moeten er voor zorgen dat een apparaat altijd correct werkt binnen een omgeving met andere elektrische apparaten of EMI-bronnen.Wat is EMI/RFI?
Alle elektrische of elektronische componenten en apparaten wekken elektromagnetische velden op. Deze stoorsignalen kunnen, door bijvoorbeeld inductie, interfereren met componenten of circuits binnen een apparaat wat er voor kan zorgen dat een apparaat slechter of helemaal niet werkt. Deze elektrische storingsvelden worden Elektromagnetische interferentie, oftewel EMI, genoemd. Zoals eerder beschreven wordt dit ook wel omschreven als Radio Frequentie Interferentie (RFI)Wat is EMS?
EMS, oftewel Elektromagnetische susceptibiliteit, is de mate waarin elektronische apparatuur ongevoelig is voor storende velden of spanningen van buitenaf. EMS wordt ook wel omschreven als de immuniteit van elektrische apparaten.EMC testen
Alle elektrische en elektronische producten die gemaakt, ontworpen of geïmporteerd worden moeten voldoen aan de EMC richtlijnen. Deze richtlijnen bieden de gebruikers van de apparaten over de hele wereld een betere betrouwbaarheid en veiligheid. Naast de veiligheid en betrouwbaarheid van de apparaten zijn de EMC richtlijnen ook opgesteld om interferentie van apparaten met nabije televisie-/radio-ontvangers te voorkomen. De zogeheten EMC compliance testen worden gedaan om te kijken of een apparaat aan deze richtlijnen voldoet. De compliance testen bestaan uit twee delen die hier onder beschreven zullen worden.Emissie testen
Zoals eerder beschreven kan een elektrisch of elektronisch apparaat stoorsignalen opwekken. Deze EM-emissie kan uitgestraald worden door het apparaat maar ook door een elektriciteitsleiding geleid worden. Bij een emissie test wordt er gekeken naar wat de precieze EM-emissie is van het te testen apparaat en of dit de opgestelde limieten niet overschrijdt.Immuniteit testen
Bij immuniteitstesten wordt er expres EM-energie naar een apparaat verzonden om zo te kijken hoe het apparaat reageert op deze energie. Met deze test kan er gekeken worden hoe immuun het te testen apparaat is voor EM-energie.Hoe wordt een EMC (pre-)compliance test uitgevoerd en welke apparatuur heb ik er voor nodig?
Om een product gecertificeerd te krijgen voor EMC, is het noodzakelijk om testen uit te (laten) voeren in een geaccrediteerd compliance laboratorium. In Nederland zitten meerdere van zulke labs, zoals DARE , Bicon of het lab van Philips op de HTC. Zo’n test is niet alleen erg kostbaar, het is ook een hele operatie omdat de testopstelling met het Device Under Test (DUT) moet worden vervoerd en opnieuw moet worden opgebouwd. Om vooraf inzicht te krijgen of er een goede kans van slagen is van zo’n full-compliant test, kun je zelf, in je eigen lab, een pre-compliant test uitvoeren. Op deze manier kunnen EMC problemen in een design vroeg opgespoord worden en veel geld bespaard worden. Maar hoe doe je zo’n test? En welke apparatuur heb je er voor nodig? Hier onder zal kort uitgelegd worden welke apparaten Eleshop verkoopt en hoe deze gebruikt kunnen worden om pre-compliance testen mee uit te voeren.Spectrum analyser (met Quasi-peak detection)
Bij EMC pre-compliance testen is het belangrijk dat de spectrum analyser beschikt over Quasi-peak detection. Normale peak detection houdt de piekwaarde van een signaal vast, dit geeft het slechtst denkbare scenario aan. Quasi-peak detection weegt elke component op basis van hoe frequent hij voorkomt. Dit houdt in dat wanneer een piek vaker voorkomt deze component een groter gewicht in de meting krijgt. Wanneer u metingen maakt van uw Device Under Test kunt u de gemeten quasi-piekwaardes vergelijken met de quasi-pieklimieten die in de EMC richtlijnen staan. Zo kan u zelf al zien of het apparaat (vermoedelijk) zal voldoen aan de richtlijnen of dat het design aangepast zal moeten worden. Eleshop verkoopt verschillende spectrum analysers van de merken Rigol, Owon, Siglent en Rohde & Schwarz.
SSA3000X serieDe SSA3021X en SSA3032X van Siglent zijn momenteel de meest populaire spectrum analysers gezien de uitzonderlijke prijs/kwaliteit verhouding. Deze analysers hebben een bandbreedte van 2,1 respectievelijk 3,2 GHz en worden standaard geleverd inclusief Tracking Generator. De pre-compliance software inclusief Quasi-peak detector en EMI filters kan los op onze site meebesteld worden. |
RSA3000 SerieWanneer u een groter budget heeft kan u ook gaan kijken naar wat duurdere spectrum analysers met betere specificaties, zoals lagere ruis en hogere bandbreedte. De RSA3000 serie van Rigol is een serie spectrum analysers die, zeker voor pre-compliance tests, erg goed uit de verf komt. Deze serie heeft naast de ‘normale’ sweep modus ook een real-time measurement modus. Met deze real-time modus kunnen korte en snelle signalen beter vastgelegd worden wat van groot belang kan zijn bij pre-compliance testen. Ook heeft deze serie, ten opzichte van bijvoorbeeld de eerder genoemde SSA3000X serie van Siglent, een lagere phase noise, groter amplitude bereik en lagere DANL (Displayed Average Noise Level). De complete pre-compliance software inclusief bijvoorbeeld Quasi-peak detector en EMI filters kan voor deze serie op deze pagina gevonden worden. Meer informatie over hoe je stap voor stap deze applicaties gebruikt kan je hier vinden. |
RF probes
Rf probes worden gebruikt om gemakkelijk te meten of en waar er Elektromagnetische Emissie is. De probes worden aangesloten op de spectrum analyser waarna de magnetische velden en disturbance currents in de DUT gemeten kunnen worden. Eleshop verkoopt losse RF probes en sets van de merken Tekbox, Beehive, Siglent en GWInstek.
Tekbox near field probe setDe EMC near field probe set van Tekbox is een zeer betaalbare en goede set probes voor EMC metingen. De probe set beschikt over 3 magnetisch veld en 1 elektrisch veld probe en zijn te gebruiken tot wel 6 GHz! Deze set wordt ook standaard geleverd inclusief SMB naar SMA kabel en een SMA-female naar N-male adapter. |
GKT-008 EMI probe kitDe GKT-008 EMI probe kit van GW-Instek is de beste set EMI probes op onze site. Deze set bestaat uit 4 probes die door hun ontwerp veel minder afhankelijk zijn van positie en oriëntatie bij het verrichten van metingen. Conventionele probes (zoals de probes van bijvoorbeeld Tekbox of Beehive) geven andere meetresultaten als ze op andere manieren georiënteerd worden ten opzichte van het meetobject. De probes in deze set hebben daar geen last van. Let op! De meegeleverde software werkt alleen bij een GSP-9300 spectrum analyser. De probes kunnen wel gewoon gebruikt worden met een andere spectrum analyser. |
LISN (Lijnimpedantiestablilisatienetwerk)
Een LISN is een low-pass filter die tussen de AC- of DC-voeding en de DUT wordt geplaatst. De LISN is een apparaat dat gebruikt wordt om, in combinatie met een meetontvanger of spectrum analyser, metingen te doen aan de interferentie op een voedingslijn. Zoals de naam al aanduidt brengt een LISN een gestabiliseerde vaste metingsimpedantie tot stand, ongeacht van de impedantie van de stroombron. De RF interferentie wordt met minimale verliezen naar een 50Ω BNC terminal gekoppeld waar de interferentie geanalyseerd kan worden met bijvoorbeeld een spectrum analyser. Op deze manier kan een ‘conducted noise’ meting van een voedingslijn gedaan worden. Eleshop verkoopt LISNs van het merk Tekbox. Let goed op of u een apparaat wilt testen dat gevoed wordt met een DC of AC voeding!
DC LISNDe Tekbox TBOH01 is een DC LISN die gebruikt kan worden om de conducted noise te meten op de voedingslijn van DC-gevoede apparaten. Specificaties van deze LISN vindt u op de onderstaande productpagina. |
AC LISNDe Tekbox TBLC08 is een AC LISN die gebruikt kan worden om de conducted noise te meten op de voedingslijn van AC-gevoede apparaten. Specificaties van deze LISN vindt u op de onderstaande productpagina. |
LISN MATEOptioneel kan u er nog voor kiezen om ook een ‘LISN Mate’ aan te schaffen. De Tekbox LISN Mate is een apparaat dat gebruikt kan worden in samenwerking met een Line Impedance Stabilisation Network. Het noise signaal dat geanalyseerd kan worden met een LISN bestaat uit de som van een 'common mode' en 'differential mode' component. Met deze LISN mate kunnen deze twee componenten gesplitst worden waarna ze op een afzonderlijke BNC-poort geanalyseerd kunnen worden. |
Power limiter (Optioneel)
Power LimiterEen power limiter wordt gebruikt om je spectrum analyser tegen een overmatig ingangsvermogen te beschermen. Eleshop verkoopt een vermogensbegrenzer van RF Explorer voor een fractie van de prijs van de reparatie van een opgeblazen ingang (los van de down-time). Naast de standaard bescherming bij metingen van velden tot 30 dBm en 3 GHz beschikt deze begrenzer ook over een gelijkstroom bescherming tot 16 V. |
Algemene EMC normen en hun betekenis
De pre-compliance metingen die we in dit artikel behandeld hebben kun je toepassen voor de volgende normen:| Norm | Omschrijving | Specifieke band/limiet |
| EN61000-6-2 | Immunity (industrial environments) | |
| EN61000-6-3 | Emission (residential, commercial and light-industrial environments) | |
| EN61000-6-4 | Emission (industrial environments) | |
| CISPR 11 | Electromagnetic disturbance characteristics (Industrial, Scientific and Medical (ISM) radio-frequency equipment) | RE 30 MHz - 1000 Mhz CE 9 kHz - 30 MHz |
| CISPR 14 | Requirements for household appliances, electric tools and similar apparatus | RE 30 MHz - 1000 MHz CE 150 kHz - 30 MHz CE 30 MHz - 300 MHz |
| CISPR 16 | Specification for radio disturbance and immunity measuring equipment and methods | RE 30 MHz - 1000 MHz CE 9 kHz - 30 MHz |
| CISPR 22 | Radio disturbance characteristics (Information Technology Equipment (ITE)) | RE 30 MHz - 1000 MHz CE 150 kHz - 30 MHz |
| EN61000-3-2/3 | Part 3: Limits Section 2&3: Limits for harmonic currents emissions and Limitation of voltage fluctuations and flicker in low-voltage supply systems for equipment with rated current up to 16A |
<16 A |
| EN61000-4-x | Part 4: Immunity tests | <30 kV |
