Bài viết sẽ cung cấp cho người đọc kiến thức cần biết về thực hiện các bài kiểm tra EMC Pre-compliance testing (Kiểm tra tiền hợp chuẩn).
Tầm quan trọng của kiểm thử tiền hợp chuẩn
Trong quá trình phát triển và sản xuất, các thiết bị điện tử cần phải vượt qua bài kiểm tra Nhiễu điện từ (Electromagnetic Interference – EMI) tại các trung tâm kiểm tra được chứng nhận để đảm bảo khả năng phát xạ điện tử của thiết bị phù hợp với tiêu chuẩn quy định.
EMI là một phần của thuật ngữ “EMC” (Electromagnetic Compability – khả năng tương thích điện từ). Khi thực hiện các bài kiểm tra tiền hợp chuẩn (pre-compliance), kỹ sư sẽ quan tâm về việc kiểm tra EMI, đây là hiện tượng điện từ – hoặc sự phát xạ – đến từ thiết bị. Tất cả các sản phẩm, từ máy tính xách tay đến điện thoại thông minh, phải vượt qua các bài kiểm tra tuân thủ tại trung tâm kiểm thử được chứng nhận. Nếu thiết bị không vượt qua các bài kiểm tra tuân thủ do Sở Khoa học Công nghệ bắt buộc, nhà sản xuất (NSX) không thể đưa sản phẩm ra thị trường. Điều này sẽ vô cùng tốn kém cả chi phí lẫn thời gian bởi nhà sản xuất cần phải thiết kế lại sản phẩm và còn ảnh hưởng đến kế hoạch kinh doanh.
Hình 1: Quy trình phát triển sản phẩm bao gồm kiểm tra EMI
Chính vì vậy, nhà sản xuất sẽ cần phải thực hiện các bài kiểm tra EMC tại nhà máy, để đảm bảo thiết bị đủ điều kiện trước khi chính thức gửi tới Trung tâm kiểm tra để xin cấp chứng chỉ. Bài viết sẽ cung cấp cho người đọc một cái nhìn tổng quan về mọi thứ cần biết về việc thực hiện các bài kiểm tra EMC trong môi trường nhà máy – EMC Pre-compliance testing (Kiểm tra tiền hợp chuẩn).
Kiểm tra tiền hợp chuẩn tương thích điện từ (EMC)
Nhiễu điện từ – EMC là sự tương tác của thiết bị điện với môi trường điện từ xung quanh và với các thiết bị khác. Tất cả các thiết bị điện tử đều có khả năng phát ra trường điện từ, và kiểm tra hợp chuẩn là giai đoạn cuối cùng của quy trình kiểm thử để đảm bảo các thiết bị điện tử hoạt động với mức EMI an toàn.
Các trung tâm kiểm tra sẽ thực hiện các bài kiểm tra EMI khác nhau để xác định xem thiết bị có mức phát xạ thích hợp hay không. Các thử nghiệm này có thể được chia thành hai loại – thử phát xạ và thử nghiệm miễn nhiễm. Trong mỗi hạng mục đó, bạn phải thực hiện cả Radiated test (kiểm tra bức xạ) và Conducted test (kiểm tra truyền dẫn).
- Radiated test: đặc trưng cho năng lượng điện từ không chủ ý, được giải phóng từ một thiết bị điện tử qua môi trường phi vật lý.
- Conducted test: đặc trưng cho năng lượng điện từ không chủ ý, được giải phóng từ một thiết bị điện tử qua môi trường vật lý.
Hình 2: Các phép đo phát xạ bức xạ và truyền dẫn là đặc trưng cho phát xạ đến và từ thiết bị được kiểm tra (DUT)
Phân biệt Kiểm tra PRE-COMPLIANCE và COMPLIANCE TESTING
Tiền hợp chuẩn (Pre-compliance) là phương pháp có rủi ro thấp, chi phí hợp lý để đảm bảo DUT sẽ vượt qua Compliance test cuối cùng. Việc chờ đợi đến cuối vòng đời phát triển sản phẩm để kiểm tra hợp chuẩn sẽ rất rủi ro vì chi phí cao. Chi phí cho Compliance test bao gồm thời gian dự trữ trong phòng thí nghiệm hợp chuẩn và thiết kế lại DUT trong trường hợp không thể vượt qua bài kiểm tra compliance. Kiểm tra pre-compliance hợp lí là rất quan trọng nếu bạn muốn tiết kiệm chi phí và tránh các sự cố bất ngờ trong quá trình kiểm tra compliance.
Hình 3: Sự khác biệt chính giữa pre-compliance và compliance là hình thức và cách sử dụng buồng cách ly
Anechoic chamber (buồng cách ly) là một căn phòng được thiết kế để hấp thụ phản xạ của sóng điện từ trường – rất hoàn hảo cho việc thực hiện các bài kiểm cho một thiết bị điện tử để đảm bảo không có bất kì tác động ngoài mong muốn. Tóm lại, compliance test là một quy trình chính thức được thực hiện trong anechoic chamber. Vì mọi nhà sản xuất thiết bị điện đều không có sẵn buồng đo, nên việc kiểm tra thường phải được hỗ trợ từ bên thứ ba và đòi hỏi phải kế hoạch trước. Đó là điểm khác biệt chính giữa Pre-compliance test và Compliance test.
Kiểm tra phát thải
Kiểm tra phát thải đo lượng năng lượng điện từ phát ra từ thiết bị. Kiểm tra phát thải rất quan trọng vì bạn không muốn thiết bị của mình vô tình can thiệp vào các thiết bị xung quanh.
Kiểm tra phát thải bao gồm hai hạng mục: bức xạ (radiated) and truyền dẫn (conducted).
Kiểm tra phát thải bức xạ thông qua việc xác định cường độ năng lượng điện từ over-the-air của phát thải từ thiết bị. Chúng đảm bảo những bức xạ từ thiết bị tuân theo tiêu chuẩn phù hợp. Nhiều thiết bị đã không đáp ứng được phép đo này, và nhà sản xuất phải tốn nhiều chi phí để thiết kế lại sản phẩm.
Hình 4: các thiết bị cần thiết cho việc đo kiểm radiated emissions bao gồm Máy phân tích tín hiệu,
phần mềm tiền hợp chuẩn, ăn-ten gắn trên tripod, và DUT
Các thiết bị yêu cầu cho Đo kiểm phát thải bức xạ bao gồm:
- Ăn-ten EMI đã được hiệu chuẩn, gắn trên một tripod, đặt cách DUT từ 1-3 met
- Máy phân tích phổ với phần mềm tiền hợp chuẩn EMC
- Pre-amplifier
Để tránh giao thoa, bạn nên thực hiện kiểm tra phát thải bức xạ tại vị trí cách xa các thiết bị khác. Điều quan trọng là các đường truyền từ đài phát sóng, TV hoặc điện thoại di động không được tương tác với DUT của bạn hoặc ăng-ten trong quá trình kiểm tra phát xạ bức xạ.
Phát thải truyền dẫn vô tuyến là dạng nhiễu điện từ được tạo ra bởi hoạt động điện (trong DUT) lan truyền ra khỏi DUT dọc theo cáp dữ liệu, tín hiệu hoặc nguồn kết nối của DUT. Các nhiễu dẫn truyền đi dọc theo các đường dẫn ghép nối trực tiếp từ DUT vào các thiết bị điện tử khác. Ngoài ra, nhiễu động dẫn truyền có thể lan truyền trong chính thiết bị và tác động tiêu cực đến hiệu suất. Conducted emissions tests tập trung vào các tín hiệu không mong muốn do dòng điện xoay chiều của DUT tạo ra.
Đo kiểm phát thải truyển dẫn vô tuyến yêu cầu các thiết bị sau:
- Máy phân tích phổ được trang bị phần mềm đo EMC pre-compliance measurement software
- LISN (Line Impedance Stabilization Network)
- Limiter
Hình 5: Phần mềm đo Pre-compliance tích hợp trên máy phân tích tín hiệu Keysight
Kiểm tra miễn nhiễm điện từ
Hình 6: Bộ thiết bị hỗ trợ đo miễn nhiễm truyền dẫn
Kiểm tra khả năng miễn dịch xác định mức độ nhạy cảm của thiết bị với năng lượng điện từ phát ra từ các thiết bị khác.
Các bài kiểm tra khả năng miễn nhiễm bức xạ đòi hỏi phải kiểm tra tính nhạy cảm của thiết bị với khí thải qua không khí từ các thiết bị khác trong môi trường xung quanh.
Thiết bị cần thiết để kiểm tra khả năng miễn nhiễm bức xạ bao gồm:
- Máy tạo tín hiệu (Keysight MXG hoặc EXG)
- Bộ que đo near-field
- Radio
Kiểm tra miễn nhiễm truyền dẫn đánh giá độ nhạy đối với nhiễu điện từ của thiết bị, cáp từ các thiết bị khác. Việc kiểm tra miễn nhiễm rất quan trọng vì bạn không muốn thiết bị của mình bị tác động bởi phát xạ điện từ của thiết bị xung quanh. Kiểm tra miễn nhiễm nhanh và dễ thực hiện hơn các bài kiểm tra pre-compliance khác. Các tiêu chuẩn CISPR không yêu cầu kiểm tra miễn nhiễm, nhưng Keysight khuyến khích khách hàng thực hiện.