EMI là gì? Nghiên cứu về ứng dụng phát hiện nhiễu điện từ.

Tóm tắt

EMI là gì? EMI là viết tắt của Electromagnetic Interference (Nhiễu điện từ). Nó đề cập đến nhiễu điện từ do thiết bị điện tử phát ra trong quá trình hoạt động, gây nhiễu cho các thiết bị khác thông qua hai con đường: dẫn truyền qua dây dẫn và bức xạ trong không gian. Nhiễu nhẹ có thể gây ra nhiễu màn hình và méo tín hiệu, trong khi nhiễu nặng sẽ dẫn đến thiết bị ngừng hoạt động, hỏng mạch và thậm chí gây nguy hiểm về an toàn. EMI là chỉ số kiểm soát cốt lõi cho chứng nhận EMC (Electromagnetic Compatibility - Tương thích điện từ) của các sản phẩm điện tử. Các chứng nhận bắt buộc bao gồm CCC trong nước, CE của EU và FCC của Mỹ đều yêu cầu kiểm tra đầy đủ về nhiễu dẫn truyền và bức xạ EMI. LISUN EMI-9KB Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ là một thiết bị kiểm tra EMI tự động tiêu chuẩn hóa. Nó có thể thu nhận chính xác nhiễu điện từ quá mức do bộ nguồn chuyển mạch, động cơ, bộ điều khiển LED và các thành phần khác tạo ra, và được ứng dụng rộng rãi trong kiểm tra sơ bộ R&D, lấy mẫu trên dây chuyền sản xuất và kiểm tra tuân thủ của bên thứ ba đối với thiết bị công nghệ thông tin, thiết bị gia dụng, đèn chiếu sáng và thiết bị điều khiển công nghiệp. Bài báo này trước tiên làm rõ EMI là gì và cơ chế hình thành nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ, sau đó trình bày chi tiết về cấu tạo phần cứng, các chỉ số kỹ thuật và các tiêu chuẩn áp dụng của hệ thống. EMI-9KB hệ thống, so sánh sự khác biệt về tham số giữa tất cả các hệ thống. LISUN Bài viết này phân tích giá trị thực tiễn của các thiết bị thu tín hiệu EMI trong việc xác định vị trí lỗi EMI đa ngành và đạt chứng nhận EMC, đồng thời cung cấp giải pháp phát hiện nhiễu điện từ hoàn chỉnh cho các nhà sản xuất điện tử và phòng thí nghiệm kiểm định. 

Giới thiệu

Với sự phát triển nhanh chóng và tích hợp của các thiết bị điện tử, các linh kiện như bộ nguồn chuyển mạch, động cơ biến tần, bộ điều khiển LED và chip tốc độ cao liên tục tạo ra nhiễu điện từ tần số cao, gọi là EMI. Việc làm rõ EMI là gì và nắm vững các phương pháp phát hiện EMI chính xác là công việc thiết yếu trong thiết kế sản phẩm điện tử và kiểm tra chất lượng. Theo đường truyền, EMI được chia thành nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ: nhiễu dẫn làm ô nhiễm lưới điện thông qua đường dây điện và cáp tín hiệu, trong khi nhiễu bức xạ lan truyền đến các thiết bị xung quanh thông qua sóng điện từ trong không gian, cả hai đều phá hủy sự ổn định của môi trường điện từ.

Nhiều phản hồi từ thị trường cho thấy khoảng 35% các lỗi sản phẩm điện tử sau khi ra mắt là do nhiễu điện từ (EMI) quá mức. Các sản phẩm không đạt kiểm tra EMI sẽ không được cấp chứng nhận lưu hành trong và ngoài nước, và các doanh nghiệp xuất khẩu sẽ phải đối mặt với các rủi ro như bị hải quan giữ lại và chi phí khắc phục cao. Các máy phân tích phổ đơn giản truyền thống có khả năng chống nhiễu kém và tính tương thích tiêu chuẩn không đầy đủ, không thể thực hiện đồng thời các thử nghiệm dẫn và bức xạ tích hợp, dẫn đến hiệu quả định vị nhiễu thấp. LISUN đã ra mắt EMI-9KB Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ với vỏ bọc kín hoàn toàn có khả năng chống nhiễu cao, mạng lưới điện nhân tạo LISN phù hợp và mạng ghép nối/tách nhiễu CDNE. Hệ thống này đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kiểm tra EMI phổ biến, bao gồm cả CISPR15. GB17743, EN55022 và FCC, có thể nhanh chóng xác định vị trí các điểm tần số nhiễu và phân biệt nhiễu dẫn chế độ chung/chế độ vi sai, đồng thời hoàn thành việc kiểm tra sơ bộ và kiểm tra cấp chứng nhận trong một lần. Tập trung vào Khái niệm EMI, bài báo này giải thích kiến ​​thức lý thuyết cơ bản và thảo luận một cách có hệ thống về cấu hình phần cứng, thông số và ứng dụng công nghiệp của EMI-9KB hệ thống.

EMI là gì: Lý thuyết cơ bản và phân tích nguy cơ nhiễu điện từ

Định nghĩa cốt lõi của EMI
EMI là gì? EMI là viết tắt của Electromagnetic Interference (Nhiễu điện từ). Nó đề cập đến năng lượng điện từ vô ích được tạo ra trong quá trình hoạt động của các sản phẩm điện và điện tử, truyền sang các thiết bị khác thông qua dẫn truyền hoặc bức xạ và gây ra sự suy giảm hiệu suất và các bất thường về chức năng của thiết bị mục tiêu. Nó là mục kiểm soát của “sự nhiễu loạn bên ngoài đối với thiết bị” trong hệ thống EMC, tương ứng với EMS (Electromagnetic Susceptibility - Độ nhạy điện từ) thể hiện khả năng chống nhiễu của thiết bị đối với các tín hiệu bên ngoài. EMI chỉ tập trung vào mức độ nhiễu phát ra từ thiết bị, và tất cả các sản phẩm điện tử được bán trên thị trường phải kiểm soát nhiễu EMI trong giới hạn cho phép được quy định bởi các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế.

Hai phân loại chính của nhiễu điện từ (EMI): Nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ
1. EMI thực hiện
Nhiễu lan truyền qua các dây dẫn như đường dây điện, cáp dữ liệu và dây nối đất, với dải tần từ 9kHz đến 30MHz. Việc chuyển mạch nhanh của các thiết bị chuyển mạch tạo ra các xung điện áp và dòng điện, được chia thành nhiễu chế độ chung và nhiễu chế độ vi sai. Các nguồn gây nhiễu điển hình bao gồm nguồn cấp điện cho đèn LED, bộ chuyển đổi và bộ biến tần, có thể gây ra hiện tượng màn hình đen, lỗi điều khiển từ xa và mất kết nối của các thiết bị điện trên cùng một mạch.

2. Nhiễu điện từ bức xạ
Sự nhiễu sóng lan tỏa ra ngoài dưới dạng sóng điện từ trong dải tần số thử nghiệm từ 30MHz đến 300MHz (giới hạn trên được bao phủ bởi...). EMI-9KBCác khe hở trên vỏ thiết bị, dây cáp dài và hiệu ứng ăng-ten trên mạch in sẽ phát ra nhiễu. Hiện tượng này thường thấy ở các động cơ công suất cao, đèn chiếu sáng hoàn chỉnh và các mô-đun không dây, có xu hướng gây nhiễu cho việc phát sóng, thiết bị y tế và thiết bị điện tử trên xe cộ.

Rủi ro công nghiệp do nhiễu điện từ quá mức gây ra
Các sản phẩm có nhiễu điện từ (EMI) quá cao sẽ không thể vượt qua các chứng nhận bắt buộc như CCC, CE và FCC và không thể được lưu hành trên thị trường. Việc vận chuyển hàng loạt dễ dẫn đến khiếu nại của khách hàng và thu hồi sản phẩm. Nếu thiết bị y tế, hàng không và ô tô chính xác bị nhiễu điện từ, có thể xảy ra tai nạn an toàn. Việc áp dụng Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ để sàng lọc nhiễu trước có thể hoàn thành việc khắc phục ở giai đoạn nghiên cứu và phát triển, đồng thời giảm đáng kể chi phí tuân thủ và chi phí hậu mãi.

So sánh thông số của phiên bản đầy đủ LISUN Dòng sản phẩm máy thu EMI (Bảng 1)

LISUN Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ bao gồm ba mô hình máy thu: EMI-9KA, EMI-9KB và EMI-9KCCó thể áp dụng cho các dải tần số thử nghiệm khác nhau. Các thông số cốt lõi được thể hiện trong Bảng 1. Là một mô hình đa năng tầm trung đến cao cấp, EMI-9KB Thiết bị này bao phủ toàn bộ dải tần từ 9kHz đến 300MHz, hỗ trợ cả các thử nghiệm dẫn truyền và thử nghiệm bức xạ trong dải tần 30~300MHz, là sự lựa chọn hàng đầu cho các phòng thí nghiệm chuyên về chiếu sáng, thiết bị gia dụng và thiết bị CNTT.

Từ bảng số liệu có thể thấy rằng EMI-9KB mở rộng dải tần thử nghiệm bức xạ 30~300MHz so với... EMI-9KAvà được trang bị tiêu chuẩn mới. CDNE-M316 Mạng ghép nối tách rời, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kiểm tra nhiễu điện từ bức xạ của các sản phẩm chiếu sáng được quy định trong CISPR15:2018Không cần thêm thiết bị kiểm tra tần số cao nào, cân bằng giữa chi phí và tính toàn diện của việc kiểm tra, biến nó thành lựa chọn tiết kiệm chi phí cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ cũng như các tổ chức kiểm định bên thứ ba.

Cấu tạo phần cứng và những ưu điểm cốt lõi của LISUN EMI-9KB Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ

Cấu hình hệ thống hoàn chỉnh
Một bộ tiêu chuẩn của EMI-9KB Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ bao gồm các thành phần cốt lõi. EMI-9KB Máy thu nhiễu điện từ, mạng lưới điện nhân tạo LISN, CDNE-M316 Mạng ghép/tách, biến áp cách ly, bộ suy giảm và cáp đồng trục phù hợp. Các phụ kiện tùy chọn bao gồm ăng-ten ba vòng, kẹp hấp thụ, đầu dò dòng điện RF, phòng chắn và nguồn sóng sin thuần có thể lập trình có thể được bổ sung để mở rộng khả năng kiểm tra, bao gồm tất cả các hạng mục kiểm tra EMI như phát xạ dẫn, phát xạ bức xạ và nhiễu dòng điện.

Thiết kế chống nhiễu của cấu trúc phần cứng
Toàn bộ EMI-9KB Bộ thu sử dụng vỏ chắn dẫn điện cao hoàn toàn kín, giúp loại bỏ hiện tượng rò rỉ nhiễu điện từ nội tại của thiết bị ở cấp độ phần cứng và giải quyết vấn đề dữ liệu bị méo mó do nhiễu nội tại của các máy phân tích phổ thông thường. Bên trong tích hợp một bộ suy giảm độ chính xác cao với dải đo động rộng, có thể thu đồng thời cả nhiễu yếu và nhiễu mạnh, đồng thời xác định chính xác các điểm tần số vượt mức.

Tương thích với nhiều tiêu chuẩn quốc tế và trong nước.
Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ này hỗ trợ tất cả các quy định EMI phổ biến: GB17743Tiêu chuẩn CISPR15 cho thiết bị chiếu sáng, tiêu chuẩn GB6113.101/CISPR16 cho thiết bị đo lường, EN55015, EN55022 Tiêu chuẩn dành cho thiết bị công nghệ thông tin, quy cách thiết bị tần số vô tuyến FCC Phần 15. Các báo cáo thử nghiệm được tạo ra tuân theo định dạng chung quốc tế và có thể được nộp trực tiếp để xin chứng nhận CCC trong nước, CE của EU và FCC của Bắc Mỹ.

Phần mềm thông minh và thao tác thuận tiện
Phần mềm kiểm tra song ngữ tiếng Trung và tiếng Anh tương thích với tất cả các phiên bản Windows từ Win7 đến Win11. Nó tự động thực hiện quét dải tần, so sánh giới hạn, đánh dấu nhiễu và xuất báo cáo. Hàng chục nghìn đường cong kiểm tra có thể được lưu trữ tự động. Các kỹ sư có thể truy ngược lại các điểm tần số quá mức để nhanh chóng xác định vị trí các nguồn gây nhiễu EMI như bóng bán dẫn, máy biến áp và cáp, giúp rút ngắn đáng kể chu kỳ chỉnh lưu sản phẩm.

 Thích ứng với các thử nghiệm bức xạ theo tiêu chuẩn mới
Theo các yêu cầu mới nhất của CISPR15:2018 tiêu chuẩn, hệ thống được trang bị tiêu chuẩn CDNE-M316 Mạng ghép nối/tách rời này thay thế các thiết bị CDN cũ, có thể hoàn thành chính xác các thử nghiệm nhiễu điện từ bức xạ của thiết bị chiếu sáng trong dải tần 30MHz~300MHz và đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm xuất khẩu bắt buộc đối với đèn đường LED, đèn panel và bộ nguồn điều khiển.

Các kịch bản ứng dụng đa ngành của EMI-9KB Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ

Ngành công nghiệp chiếu sáng LED
Đèn LED, bộ nguồn điều khiển và nguồn sáng COB là những sản phẩm có độ nhiễu điện từ cao. Việc chuyển mạch tần số cao của bộ nguồn chuyển mạch dễ tạo ra nhiễu dẫn, và dây cáp dài của toàn bộ đèn sẽ dẫn đến bức xạ quá mức. EMI-9KB Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ có thể thực hiện đồng thời các thử nghiệm nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ tuân thủ tiêu chuẩn CISPR15, xác định chính xác các khuyết tật bộ lọc của nguồn điện và các lỗ hổng che chắn trên vỏ thiết bị, giúp sản phẩm đạt chứng nhận EMC cho các sản phẩm chiếu sáng, và cũng là một thiết bị phổ biến hỗ trợ các thử nghiệm môi trường điện từ trong IES. LM-80 Phòng thí nghiệm lão hóa duy trì lòng mạch.

Công nghiệp gia dụng
Các động cơ biến tần của tủ lạnh, máy điều hòa và máy giặt cũng như các bộ chuyển đổi của các thiết bị gia dụng nhỏ đều tiềm ẩn rủi ro nhiễu điện từ (EMI), và tiếng ồn dẫn truyền từ các thiết bị này sẽ gây ô nhiễm lưới điện gia đình. EMI-9KB Có thể nhanh chóng quét dải tần dẫn 9kHz~30MHz, phân biệt nhiễu chế độ chung và nhiễu chế độ vi sai, hướng dẫn các kỹ sư tối ưu hóa mạch lọc EMI và đáp ứng các yêu cầu giới hạn EMI tiêu chuẩn quốc gia cho thiết bị gia dụng.

Thiết bị công nghệ thông tin (IT)
Các sản phẩm như máy tính, màn hình, máy in và bộ định tuyến phải tuân thủ các quy định sau: EN55022 Tiêu chuẩn. Nhiễu điện từ (EMI) do chip trên bo mạch chủ và bộ nguồn chuyển mạch tạo ra sẽ gây nhiễu cho tín hiệu chuột, bàn phím và mạng. Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ này có thể thực hiện kiểm tra sơ bộ ở giai đoạn nghiên cứu và phát triển để tránh việc phải sửa chữa hàng loạt trong quá trình sản xuất hàng loạt.

Các tổ chức kiểm nghiệm bên thứ ba
Các phòng thí nghiệm bên thứ ba cần phải đưa ra các báo cáo thử nghiệm EMI đáng tin cậy. Sai sót dữ liệu thử nghiệm của EMI-9KB Thiết bị được kiểm soát trong phạm vi ±2dB, và phần cứng cũng như phần mềm của nó hoàn toàn tuân thủ các thông số kỹ thuật thiết bị đo lường CISPR16 để kiểm tra ở cấp độ chứng nhận. Một bộ thiết bị có thể thực hiện lấy mẫu các sản phẩm chiếu sáng, thiết bị gia dụng và sản phẩm CNTT để nâng cao tỷ lệ sử dụng thiết bị của các phòng thí nghiệm.

Doanh nghiệp nghiên cứu và phát triển linh kiện điện tử
Các nhà sản xuất mô-đun nguồn, máy biến áp, đầu nối và mạch in có thể sử dụng hệ thống này để sàng lọc nhiễu điện từ (EMI) cho linh kiện đầu vào và bán thành phẩm nhằm triệt tiêu nhiễu điện từ tại nguồn linh kiện và giảm độ khó của việc xử lý nhiễu điện từ toàn bộ máy.

Giá trị thực tiễn của EMI-9KB Hệ thống ở vị trí lỗi EMI

Sau khi làm rõ EMI là gì, yêu cầu cốt lõi là nhanh chóng tìm ra nguồn gốc của tiếng ồn quá mức. EMI-9KB Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ có ba ưu điểm chính về vị trí lắp đặt:

Đầu tiên, nó đánh dấu các tần số vượt quá mức cho phép thông qua quá trình quét phân đoạn và hiển thị trực tiếp sự khác biệt giữa biên độ nhiễu và các giá trị giới hạn tiêu chuẩn, cho phép các kỹ sư nhanh chóng khóa các thành phần mạch tương ứng;

Thứ hai, nó tách biệt sự nhiễu của các cổng nguồn và cổng tín hiệu bằng LISN và CDNE để phân biệt hai loại nhiễu điện từ (dẫn truyền và bức xạ) và đánh giá hướng khắc phục (thêm bộ lọc / tối ưu hóa lớp chắn);

Thứ ba, các đường cong thử nghiệm có thể được lưu lại để so sánh, và dữ liệu trước và sau khi hiệu chỉnh có thể được đối chiếu trực quan để xác minh hiệu quả của các phương án triệt tiêu nhiễu điện từ và rút ngắn chu kỳ nghiên cứu và phát triển sản phẩm. Các bộ thu nhiễu điện từ chuyên dụng truyền thống yêu cầu thử nghiệm lặp đi lặp lại, trong khi đó EMI-9KB Có thể giảm thời gian gỡ lỗi nhiễu điện từ (EMI) hơn 60%.

Kết luận

Làm rõ EMI là gì Đây là nền tảng của thiết kế và thử nghiệm tương thích điện từ cho các sản phẩm điện tử. Nhiễu điện từ quá mức sẽ trực tiếp cản trở việc tiếp cận thị trường của sản phẩm và gây ra các nguy cơ về an toàn thiết bị, và Hệ thống thử nghiệm nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ tiêu chuẩn là công cụ cốt lõi để giải quyết những vấn đề này. Được hỗ trợ bởi dải tần thử nghiệm đầy đủ từ 9kHz đến 300MHz, vỏ chống nhiễu được che chắn hoàn toàn, bộ linh kiện phù hợp tiêu chuẩn đầy đủ và khả năng tương thích đa quy định, LISUN EMI-9KB Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ bao gồm các kịch bản nghiên cứu và phát triển, kiểm tra chất lượng và chứng nhận của bên thứ ba trong các ngành công nghiệp chính thống, bao gồm chiếu sáng LED, thiết bị gia dụng và thiết bị công nghệ thông tin.

So với các sản phẩm cùng dòng EMI-9KA và cao cấp EMI-9KC, EMI-9KB Thiết bị này cân bằng giữa dải tần số thử nghiệm, chi phí thiết bị và độ chính xác phát hiện. Nó không chỉ có thể hoàn thành việc kiểm tra sơ bộ trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển để nhanh chóng xác định các nguồn gây nhiễu EMI như bộ nguồn chuyển mạch và động cơ, mà còn có thể đưa ra các báo cáo thử nghiệm đạt tiêu chuẩn chứng nhận, thực hiện kiểm tra một cửa đối với nhiễu EMI dẫn và nhiễu EMI bức xạ trong dải tần 30~300MHz. Trong bối cảnh kiểm soát điện từ toàn cầu đối với các sản phẩm điện tử ngày càng nghiêm ngặt, EMI-9KB Hệ thống kiểm tra nhiễu dẫn và nhiễu bức xạ được trang bị CDNE-M316 Mạng ghép nối có thể giúp các nhà sản xuất kiểm soát rủi ro nhiễu điện từ (EMI) từ trước, giảm chi phí chứng nhận, dịch vụ hậu mãi và thu hồi sản phẩm, đồng thời cung cấp hỗ trợ thử nghiệm đáng tin cậy để đảm bảo việc ra mắt ổn định và tuân thủ các quy định đối với tất cả các loại sản phẩm điện và điện tử.