Cách chọn hệ thống kiểm tra nhiễu điện từ (EMI) hoàn toàn tuân thủ tiêu chuẩn CISPR 16-1-1 dành cho thiết bị thu EMI

Tóm tắt
Khả năng tương thích điện từ (EMC) đã trở thành yêu cầu bắt buộc để tiếp cận thị trường đối với các sản phẩm điện và điện tử. Là thành phần cốt lõi của Hệ thống Kiểm tra Nhiễu Điện từ (EMI), hiệu suất của bộ thu EMI quyết định trực tiếp đến tính hợp lệ của kết quả kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ. CISPR 16-1-1 là tiêu chuẩn quốc tế cơ bản cho các thiết bị đo nhiễu sóng vô tuyến, đã được chuyển đổi tương đương thành tiêu chuẩn GB/T 6113.101-2021 tại Trung Quốc. Tiêu chuẩn này đặt ra các ràng buộc bắt buộc đối với các chỉ số chính của bộ thu, bao gồm băng thông, chế độ dò, đáp ứng xung và trở kháng đầu vào. Tập trung vào... LISUN EMI-9KB Bài báo này, "Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ điện từ (EMI), trình bày chi tiết các điểm kỹ thuật cần tuân thủ theo tiêu chuẩn CISPR 16-1-1 trong quá trình lựa chọn hệ thống kiểm tra EMI, phân tích các khía cạnh đánh giá bao gồm phần cứng bộ thu, phụ kiện hỗ trợ, chức năng phần mềm và thiết kế che chắn tổng thể của hệ thống, giới thiệu các tính năng sản phẩm và ứng dụng công nghiệp của hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ dòng EMI-9K, đồng thời cung cấp tài liệu tham khảo cho các phòng thí nghiệm R&D, bộ phận kiểm soát chất lượng và các tổ chức kiểm nghiệm bên thứ ba của doanh nghiệp trong việc xây dựng nền tảng kiểm nghiệm EMC.

Giới thiệu

Trong quá trình hoạt động, rất nhiều bộ nguồn chuyển mạch, động cơ và mạch kỹ thuật số tốc độ cao bên trong các sản phẩm điện và điện tử hiện đại phát ra tín hiệu nhiễu điện từ. Nhiễu này bao gồm nhiễu dẫn truyền qua đường dây điện và đường dây tín hiệu, và nhiễu bức xạ truyền qua không gian. Nhiễu điện từ quá mức có thể gây ra hoạt động bất thường của các thiết bị điện tử xung quanh và thậm chí tiềm ẩn rủi ro an toàn. Do đó, trước khi đưa ra thị trường, các thiết bị công nghệ thông tin, thiết bị gia dụng, thiết bị chiếu sáng và các sản phẩm khác phải hoàn thành thử nghiệm EMI để đáp ứng các giới hạn quy định về tương thích điện từ (EMC) của các quốc gia và khu vực tương ứng.

Nhiều người mua thường chỉ tập trung vào phạm vi tần số khi lựa chọn sản phẩm. Hệ thống kiểm tra EMIHọ bỏ qua việc bộ thu có hoàn toàn tuân thủ các thông số kỹ thuật CISPR 16-1-1 hay không. Họ nhầm lẫn sử dụng các máy phân tích phổ thông thường làm bộ thu EMI đạt tiêu chuẩn chứng nhận. Hằng số thời gian phát hiện đỉnh giả và đặc tính đáp ứng xung của các máy phân tích phổ thông thường chỉ phù hợp cho việc kiểm tra sơ bộ trước khi tuân thủ trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển và không thể được sử dụng cho các bài kiểm tra chứng nhận tuân thủ chính thức. LISUN Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ EMI-9K Series được thiết kế đặc biệt để đo lường định lượng nhiễu dẫn (lan truyền qua đường dây điện/tín hiệu) và nhiễu bức xạ (lan truyền trong không gian) do các sản phẩm điện và điện tử tạo ra trong quá trình hoạt động. Hệ thống cung cấp hỗ trợ kỹ thuật toàn diện cho việc kiểm tra tuân thủ EMC và định vị nguồn nhiễu. EMI-9K series sử dụng thiết kế cấu trúc kín hoàn toàn với vật liệu dẫn điện cao cho khung máy, mang lại hiệu suất che chắn tuyệt vời và giải quyết triệt để vấn đề tự nhiễu. Hệ thống được sử dụng rộng rãi bởi các nhà sản xuất, trung tâm R&D và các tổ chức kiểm định bên thứ ba trong các lĩnh vực như thiết bị công nghệ thông tin, thiết bị gia dụng và sản phẩm chiếu sáng. Nó có thể nhanh chóng xác định các vấn đề vượt quá giới hạn EMI như nhiễu nguồn chuyển mạch và nhiễu bức xạ động cơ, giúp sản phẩm đạt chứng nhận tuân thủ EMC và ngăn ngừa sự cố thiết bị hoặc nguy cơ mất an toàn do nhiễu gây ra. Toàn bộ hệ thống tuân thủ nhiều tiêu chuẩn sản phẩm bao gồm GB 17743, GB 4343.1, GB/T 9254.1, CISPR 15 và CISPR 14-1, đáp ứng các yêu cầu kiểm tra cho chứng nhận 3C trong nước cũng như các dự án chứng nhận CE và FCC ở nước ngoài.

EMI-9KB Máy thu kiểm tra EMI

Các ràng buộc kỹ thuật cốt lõi của CISPR 16-1-1 đối với hệ thống kiểm tra nhiễu điện từ (EMI).

Tiêu chuẩn CISPR 16-1-1:2019 quy định một loạt các thông số kỹ thuật bắt buộc không thể thương lượng đối với các thiết bị thu thử nghiệm nhiễu điện từ (EMI). Về băng thông đo, tiêu chuẩn này định nghĩa ba phân đoạn băng thông đo tần số trung gian -6dB: 200Hz cho dải tần 9kHz-150kHz, 9kHz cho dải tần 150kHz-30MHz và 120kHz cho dải tần 30MHz-1000MHz. Các băng thông khác nhau tương ứng với hằng số thời gian nạp-xả để đảm bảo độ chính xác đo lường tín hiệu nhiễu xung. Đối với các chế độ dò, thiết bị phải hỗ trợ dò đỉnh (PK), dò gần đỉnh (QP) và dò trung bình (AV). Trong đó, dò gần đỉnh rất quan trọng đối với các thử nghiệm chứng nhận EMC. Hằng số thời gian của nó phải tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn để phản ánh chính xác tác động thực tế của nhiễu sóng vô tuyến lên các thiết bị thu phát sóng.

Tiêu chuẩn quy định trở kháng đầu vào cổng RF định mức 50Ω cho bộ thu và giới hạn tỷ số sóng đứng điện áp dưới các mức suy giảm khác nhau để giảm thiểu sai số đo do phản xạ tín hiệu RF gây ra. Đáp ứng xung và độ chính xác đo cũng là các hạng mục đánh giá bắt buộc. Đối với tín hiệu nhiễu xung lặp lại, thiết bị phải đảm bảo sai số đo nằm trong phạm vi quy định. Đáp ứng xung không tuân thủ sẽ trực tiếp dẫn đến kết quả kiểm tra bị sai lệch đối với nhiễu gián đoạn. Ngoài bản thân bộ thu, một Hệ thống Kiểm tra EMI hoàn chỉnh còn bao gồm Mạng ổn định trở kháng đường dây (LISN), mạng ghép nối-tách rời CDNE, máy biến áp cách ly, cáp thử nghiệm và các thành phần hỗ trợ khác. Các phụ kiện này cũng phải đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn. Ngay cả khi bản thân bộ thu đáp ứng các thông số kỹ thuật, các chỉ số phụ kiện không đạt tiêu chuẩn vẫn sẽ làm mất hiệu lực kết quả kiểm tra của toàn bộ hệ thống. Hiệu suất tự che chắn của thiết bị cũng không thể bỏ qua. Việc che chắn khung máy không đủ của bộ thu cho phép nhiễu điện từ do chính thiết bị tạo ra trộn lẫn với các tín hiệu đang được kiểm tra, làm tăng mức nhiễu nền của hệ thống và ngăn cản việc nhận dạng chính xác các tín hiệu nhiễu ở mức thấp.

So sánh cấu hình phần cứng của LISUN Hệ thống kiểm tra nhiễu điện từ EMI-9K Series

LISUN Dòng sản phẩm EMI-9K bao gồm bốn mẫu: EMI-9KA, EMI-9KB, EMI-9KBCát EMI-9KC, nhắm đến các dải tần số thử nghiệm và mức ngân sách khác nhau. EMI-9KA Chủ yếu hoạt động trong dải tần 9kHz-30MHz và chỉ phù hợp cho việc kiểm tra sơ bộ nhiễu dẫn truyền qua đường dây điện; EMI-9KB Dải tần từ 9kHz đến 300MHz, hỗ trợ cả các thử nghiệm dẫn truyền và bức xạ tần số thấp đến trung bình, lý tưởng cho hoạt động nghiên cứu và phát triển cũng như kiểm tra trước khi tuân thủ của các doanh nghiệp vừa và nhỏ; EMI-9KBS được trang bị bộ chọn trước cố định hai tầng để cải thiện khả năng loại bỏ tần số trung gian; EMI-9KC Đạt tần số lên đến 1000MHz, bổ sung bộ chọn trước tự động lập trình và phụ kiện CDNE để đáp ứng đầy đủ các bài kiểm tra chứng nhận dẫn truyền và bức xạ, đáp ứng các yêu cầu kiểm tra nghiêm ngặt của các phòng thí nghiệm kiểm tra bên thứ ba. Tất cả các mẫu đều sử dụng khung vỏ kín hoàn toàn có khả năng chống nhiễu dẫn điện cao để triệt tiêu nhiễu bên trong thiết bị. Phần mềm tích hợp thư viện giới hạn của các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế phổ biến và hỗ trợ các chế độ đo thủ công, quét tự động, điểm cố định và quét liên tục. Phần mềm PC tiếng Trung và tiếng Anh tương thích với hệ điều hành Win7 đến Win11 và có thể xuất báo cáo kiểm tra EMI đầy đủ. Bảng dưới đây liệt kê so sánh các thông số kỹ thuật cốt lõi của dòng sản phẩm này:

Các khía cạnh bổ sung để đánh giá toàn diện khi lựa chọn hệ thống kiểm tra EMI

Sau khi xác nhận bộ thu EMI đáp ứng các chỉ số cơ bản của tiêu chuẩn CISPR 16-1-1, người dùng cần thực hiện đánh giá toàn diện bằng cách kết hợp các loại sản phẩm cần thử nghiệm, vị trí đặt phòng thí nghiệm và các yêu cầu mở rộng trong tương lai. Đầu tiên, xác định dải tần số thử nghiệm cần thiết. Nếu chỉ cần thử nghiệm nhiễu dẫn truyền qua đường dây điện đối với thiết bị gia dụng và đèn chiếu sáng, dải tần 9kHz-30MHz đáp ứng được các yêu cầu cơ bản. Nếu cần cả thử nghiệm nhiễu dẫn truyền và nhiễu bức xạ trong không gian, nên chọn các mẫu băng tần đầy đủ 300MHz hoặc 1000MHz. Thứ hai, chú ý đến khả năng mở rộng của các phụ kiện thử nghiệm hỗ trợ. Hệ thống thử nghiệm EMI có thể được trang bị thêm ăng-ten ba vòng, kẹp hấp thụ, đầu dò dòng điện RF, phòng chắn, máy đo nguồn sóng sin thuần túy có thể lập trình và các phụ kiện khác cho các kịch bản thử nghiệm khác nhau, bao gồm thử nghiệm bức xạ tần số thấp từ 9kHz đến 30MHz, thử nghiệm nhiễu dụng cụ điện bằng phương pháp kẹp hấp thụ và thử nghiệm điện áp nhiễu đường dây tín hiệu. Các doanh nghiệp có thể lựa chọn phụ kiện theo loại sản phẩm của mình.

Khả năng của phần mềm cũng là một yếu tố không thể thiếu. Các phòng thí nghiệm chứng nhận yêu cầu phần mềm được tích hợp đầy đủ thư viện giới hạn tiêu chuẩn như GB 17743 và CISPR15, hỗ trợ so sánh tự động giữa dữ liệu đo được và giới hạn tiêu chuẩn, đồng thời trực tiếp tạo ra phổ đồ thử nghiệm để xuất báo cáo. Các bộ phận R&D cần chức năng xuất dữ liệu phổ thô để các kỹ sư xác định vị trí các điểm tần số nhiễu và tiến hành phân tích hiệu chỉnh EMI. Đồng thời, toàn bộ Hệ thống Kiểm tra EMI phải có khả năng truy xuất nguồn gốc đo lường. Máy thu, LISN, các đầu dò và ăng-ten khác nhau cần được hiệu chuẩn định kỳ để đáp ứng các yêu cầu quản lý thiết bị theo hệ thống công nhận phòng thí nghiệm CNAS. Nhiều phòng thí nghiệm chỉ hiệu chuẩn bộ phận chính của máy thu và bỏ qua việc hiệu chuẩn các phụ kiện như LISN và ăng-ten, điều này sẽ làm cho dữ liệu thử nghiệm của toàn bộ hệ thống không hợp lệ về mặt pháp lý.

Cần phân biệt rõ ràng giữa các công cụ sàng lọc trước khi tuân thủ và các hệ thống đạt tiêu chuẩn chứng nhận chính thức. Đối với giai đoạn nghiên cứu và phát triển sản phẩm, phân khúc tầm trung là cần thiết. EMI-9KB Có thể áp dụng phương pháp này để sàng lọc sơ bộ nhằm phát hiện các vấn đề vượt quá giới hạn như nhiễu nguồn chuyển mạch và nhiễu bức xạ động cơ, đồng thời hoàn thiện việc khắc phục và tối ưu hóa bộ lọc, nối đất và bố trí PCB ở giai đoạn nguyên mẫu. Các tổ chức kiểm thử bên thứ ba thường ưu tiên sử dụng băng thông đầy đủ. EMI-9KC Mẫu thiết bị này đáp ứng đầy đủ mọi điều kiện cho các bài kiểm tra chứng nhận của nhiều sản phẩm khác nhau. Thiết kế cấu trúc che chắn của chính thiết bị cũng cần được xem xét kỹ lưỡng. Khung máy dẫn điện cao, kín hoàn toàn có thể giảm nhiễu nền của thiết bị và ngăn chặn sự tự nhiễu của thiết bị ảnh hưởng đến kết quả kiểm tra mẫu.

Giá trị thực tiễn trong ngành của hệ thống kiểm tra EMI

Hệ thống kiểm tra nhiễu điện từ (EMI Test System) được ứng dụng rộng rãi trong thiết bị công nghệ thông tin, thiết bị gia dụng, đèn chiếu sáng, dụng cụ điện và các ngành công nghiệp khác. Trong lĩnh vực thiết bị CNTT, hệ thống này được sử dụng để kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ của máy tính xách tay, bộ sạc, đế cắm và các sản phẩm khác nhằm kiểm tra nhiễu tần số cao từ bộ nguồn chuyển mạch. Trong ngành công nghiệp thiết bị gia dụng và dụng cụ điện, hệ thống này phát hiện nhiễu xung do tia lửa điện từ chổi than động cơ và mạch điều khiển gây ra. Đối với ngành công nghiệp chiếu sáng, các thử nghiệm nhiễu được thực hiện trên đèn LED và bộ nguồn điều khiển theo tiêu chuẩn GB 17743 và CISPR15 để ngăn đèn gây nhiễu cho hoạt động giao tiếp của các thiết bị nhà thông minh. Trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển, các kỹ sư sử dụng hệ thống kiểm tra EMI để xác định nguồn gây nhiễu và rút ngắn chu kỳ chỉnh lưu EMI. Trong kiểm soát chất lượng sản xuất, hệ thống này được áp dụng để kiểm tra mẫu nhằm giám sát tính nhất quán EMC của các sản phẩm sản xuất hàng loạt. Các tổ chức bên thứ ba sử dụng các hệ thống tuân thủ để phát hành báo cáo thử nghiệm và hỗ trợ sản phẩm hoàn thành chứng nhận 3C trong nước cũng như tiếp cận thị trường CE và FCC ở nước ngoài. Nếu các ràng buộc của tiêu chuẩn CISPR 16-1-1 bị bỏ qua trong quá trình lựa chọn và các thiết bị không tuân thủ được sử dụng để thử nghiệm, việc tự khắc phục có thể đạt yêu cầu trong khi các bài kiểm tra chứng nhận của bên thứ ba lại thất bại, dẫn đến chậm trễ dự án và tăng chi phí chứng nhận.

Kết luận

Lựa chọn một sản phẩm tuân thủ Hệ thống kiểm tra EMI Không thể chỉ dựa vào các thông số tần số làm tiêu chí duy nhất. Tiêu chuẩn CISPR 16-1-1 (GB/T 6113.101-2021) phải được xem là cơ sở cốt lõi. Người dùng cần kiểm tra các chế độ dò tín hiệu của máy thu, băng thông tần số trung gian, đáp ứng xung, VSWR và hiệu suất che chắn của thiết bị, đồng thời đánh giá LISN, CDNE, ăng-ten và các phụ kiện hỗ trợ hoàn chỉnh khác, chức năng báo cáo phần mềm và khả năng truy xuất nguồn gốc đo lường. LISUN Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ EMI-9K series bao gồm nhiều mô hình phân cấp, hoàn toàn tuân thủ các thông số kỹ thuật CISPR 16-1-1 và có thể thích ứng với các yêu cầu kiểm tra khác nhau của bộ phận nghiên cứu và phát triển doanh nghiệp, bộ phận kiểm soát chất lượng nhà máy và các phòng thí nghiệm chứng nhận bên thứ ba. Một hệ thống kiểm tra EMI thực sự tuân thủ giúp doanh nghiệp xác định các mối nguy nhiễu điện từ tiềm ẩn ở giai đoạn đầu phát triển sản phẩm, hoàn thành việc định vị và khắc phục nguồn nhiễu, đảm bảo sản phẩm vượt qua chứng nhận tuân thủ EMC một cách suôn sẻ và tránh các sự cố bất thường của thiết bị và rủi ro tiếp cận thị trường do nhiễu điện từ gây ra sau khi sản phẩm được tung ra thị trường.