ระบบทดสอบการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ทั้งแบบนำไฟฟ้าและแผ่รังสี โดยอาศัยการปล่อยคลื่นแบบนำไฟฟ้าและแบบแผ่รังสี

บทนำ

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของระดับการรวมระบบและความถี่ในการทำงานของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของอุปกรณ์จึงมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักๆ คือ การรบกวนผ่านตัวนำและการรบกวนผ่านคลื่น การรบกวนผ่านตัวนำจะส่งสัญญาณรบกวนผ่านตัวนำ เช่น สายไฟและสายสัญญาณ ซึ่งอาจก่อให้เกิดมลภาวะต่อระบบไฟฟ้าสาธารณะและรบกวนอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูงที่เชื่อมต่ออยู่ในวงจรเดียวกัน การรบกวนผ่านคลื่นจะแพร่กระจายในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในอวกาศ ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อการทำงานปกติของอุปกรณ์โดยรอบ เช่น อุปกรณ์กระจายเสียง อุปกรณ์สื่อสาร และเครื่องมือวัดต่างๆ ตามมาตรฐานภายในประเทศ เช่น GB 17743, GB 6113.101 และมาตรฐานสากล เช่น CISPR15 CISPR16-1เอฟซีซี และ EN55015ผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า แสงสว่าง และอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดที่ระบุไว้จะต้องผ่านการตรวจสอบ การทดสอบการปล่อยคลื่นและการปล่อยคลื่นแบบแผ่รังสี เพื่อให้มั่นใจว่าขีดจำกัดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นไปตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง

อุปกรณ์ทดสอบแบบแยกส่วนแบบดั้งเดิมมีข้อเสีย เช่น การรวมวงจรต่ำ การใช้งานที่ซับซ้อน และความเข้ากันได้ของข้อมูลที่ไม่ดี ระบบทดสอบการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าแบบอัตโนมัติที่รวมวงจรอย่างสมบูรณ์ได้กลายเป็นตัวเลือกหลักในอุตสาหกรรม ในฐานะอุปกรณ์ทดสอบการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าแบบอัตโนมัติที่พัฒนามาอย่างดีแล้ว LISUN EMI-9KB อุปกรณ์นี้ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการทดสอบการปล่อยคลื่นรบกวนแบบนำไฟฟ้าและแบบแผ่รังสี โดยรวมโมดูลต่างๆ เช่น การรับสัญญาณ การเชื่อมต่อ การป้องกัน การได้มาซึ่งสัญญาณ และอื่นๆ เข้าไว้ด้วยกัน และเข้ากันได้กับมาตรฐาน EMC หลักๆ ทั้งในและต่างประเทศ มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในด้านการทดสอบเครื่องใช้ไฟฟ้าให้แสงสว่าง เครื่องใช้ไฟฟ้าสำหรับผู้บริโภค อุปกรณ์ไฟฟ้าอุตสาหกรรม และผลิตภัณฑ์อื่นๆ บทความนี้วิเคราะห์หลักการทำงาน ข้อดีของการออกแบบ และผลการใช้งานของอุปกรณ์นี้ในการทดสอบการปล่อยคลื่นรบกวนแบบนำไฟฟ้าและแบบแผ่รังสี

EMI-9KBการทดสอบตัวรับสัญญาณ EMI

หลักการพื้นฐานและข้อกำหนดการทดสอบของการปล่อยคลื่นรบกวนแบบนำไฟฟ้าและแบบแผ่รังสี

การปล่อยตัวนำ (CE)
การแผ่คลื่นรบกวนแบบนำไฟฟ้า หมายถึงปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่สัญญาณรบกวนความถี่สูงซึ่งเกิดจากวงจรภายในของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์แพร่กระจายออกไปภายนอกผ่านตัวนำที่จับต้องได้ เช่น สายไฟ สายสัญญาณ และสายดิน การรบกวนแบ่งออกเป็น การรบกวนแบบโหมดร่วม และการรบกวนแบบโหมดต่าง ซึ่งส่วนใหญ่จะปรากฏในย่านความถี่ต่ำ การรบกวนประเภทนี้แพร่กระจายไปตามโครงข่ายไฟฟ้าและทำให้เกิดการบิดเบือนสัญญาณและการทำงานผิดปกติของอุปกรณ์ในวงจรจ่ายไฟเดียวกัน ช่วงความถี่ทดสอบทั่วไปสำหรับการแผ่คลื่นรบกวนแบบนำไฟฟ้าคือ 9kHz~30MHz ส่วนประกอบการทดสอบหลักคือ เครือข่ายการรักษาเสถียรภาพอิมพีแดนซ์สาย (LISN) ซึ่งแยกเสียงรบกวนพื้นหลังของโครงข่ายไฟฟ้า จำลองอิมพีแดนซ์ของโครงข่ายมาตรฐาน แยกสัญญาณรบกวนแบบนำไฟฟ้าจากอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ (EUT) อย่างแม่นยำ และส่งสัญญาณไปยังตัวรับสัญญาณ EMI เพื่อการตรวจจับเชิงปริมาณ

การแผ่รังสี (RE)
การแผ่รังสีหมายถึงพลังงานที่เกิดจากวงจรความเร็วสูงและอุปกรณ์สวิตช์ภายในอุปกรณ์แผ่รังสีออกสู่พื้นที่ว่างในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยไม่ต้องอาศัยตัวนำ ซึ่งเห็นได้ชัดในย่านความถี่กลางและสูง การแผ่รังสีต่ำกว่า 30MHz ส่วนใหญ่เป็นสนามแม่เหล็ก ในขณะที่การแผ่รังสีสนามไฟฟ้าจะเด่นในช่วง 30MHz~300MHz การแผ่รังสีนี้รบกวนอุปกรณ์ความถี่วิทยุอย่างรุนแรง เช่น อุปกรณ์สื่อสารไร้สาย วิทยุ และโทรทัศน์ การทดสอบการแผ่รังสีต้องใช้อุปกรณ์เสริม เช่น เครือข่ายการเชื่อมต่อ/แยกสัญญาณ และเสาอากาศรับสัญญาณ เพื่อรวบรวมสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมที่มีการป้องกัน เพื่อตรวจสอบว่าความแรงของสนามที่แผ่รังสีเป็นไปตามมาตรฐานหรือไม่ สำหรับอุปกรณ์ให้แสงสว่างทางไฟฟ้า มาตรฐานปัจจุบันกำหนดไว้ CISPR15:2018 ระบุไว้อย่างชัดเจนให้รับมาใช้ CDNE-M316 วงจรเชื่อมต่อ/แยกสัญญาณสำหรับการทดสอบการแผ่รังสีในช่วงความถี่ 30MHz~300MHz แทนที่วงจร CDN แบบดั้งเดิมและช่วยเพิ่มความแม่นยำในการตรวจจับ

มาตรฐานการทดสอบหลัก
การทดสอบการปล่อยคลื่นรบกวนแบบนำไฟฟ้าและแบบแผ่รังสีในปัจจุบันเป็นไปตามมาตรฐานสากลทั้งในประเทศและต่างประเทศหลายมาตรฐาน มาตรฐานหลักในประเทศ ได้แก่ GB 17743 และ GB 6113.101 ซึ่งสอดคล้องกับมาตรฐานสากล CISPR15 และ CISPR16-1สินค้าส่งออกต้องเป็นไปตามมาตรฐานของยุโรปและอเมริกา รวมถึงมาตรฐาน FCC ด้วย EN55015 และ EN55022มาตรฐานต่างๆ กำหนดข้อบังคับที่ชัดเจนเกี่ยวกับช่วงความถี่ ค่าจำกัด และวิธีการทดสอบการปล่อยคลื่นรบกวนทางไฟฟ้าและการปล่อยคลื่นรบกวนทางรังสี ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการวิจัยและพัฒนาและการสอบเทียบระบบทดสอบ EMI

สถาปัตยกรรมโดยรวมของ LISUN EMI-9KB ระบบทดสอบการรบกวนแบบนำและแผ่รังสีของ EMI

LISUN EMI-9KB เป็นระบบทดสอบแบบบูรณาการอัตโนมัติเต็มรูปแบบที่ออกแบบมาเพื่อการทดสอบการปล่อยคลื่นรบกวนทางไฟฟ้าและการแผ่รังสี ตัวเครื่องทั้งหมดใช้วัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงแบบปิดสนิทสำหรับตู้เก็บอุปกรณ์ ซึ่งมีประสิทธิภาพในการป้องกันคลื่นรบกวนได้ดีเยี่ยม ช่วยหลีกเลี่ยงผลกระทบจากคลื่นรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าของตัวเครื่องเองต่อผลการทดสอบในระดับฮาร์ดแวร์ และรับประกันความถูกต้องของข้อมูลการปล่อยคลื่นรบกวนทางไฟฟ้าและการแผ่รังสี

การกำหนดค่าฮาร์ดแวร์ระบบ
โดยมุ่งเป้าไปที่ข้อกำหนดการทดสอบที่แตกต่างกันของการปล่อยคลื่นรบกวนแบบนำไฟฟ้าและการปล่อยคลื่นรบกวนแบบแผ่รังสี EMI-9KB ประกอบด้วยชุดโมดูลฮาร์ดแวร์เฉพาะที่ครบครัน โฮสต์หลักคือ EMI-9KB ตัวรับสัญญาณ EMI ที่เข้ากันได้กับ LISN CDNE-M316 เครือข่ายการเชื่อมต่อ/แยกสัญญาณ หม้อแปลงแยกสัญญาณ ตัวลดทอนสัญญาณ และสายเคเบิลโคแอกเชียลเฉพาะ โดย LISN ใช้สำหรับการรับสัญญาณการปล่อยคลื่นรบกวนแบบนำไฟฟ้า CDNE-M316 วงจรต่อ/แยกสัญญาณนี้ถูกนำมาใช้เป็นพิเศษในการทดสอบการแผ่รังสีของอุปกรณ์ให้แสงสว่างทางไฟฟ้าในช่วงความถี่ 30MHz~300MHz ตามมาตรฐานใหม่ หม้อแปลงแยกและตัวลดทอนสัญญาณช่วยรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าและปรับความแรงของสัญญาณ ในขณะที่สายโคแอกเซียลช่วยให้การส่งสัญญาณมีการสูญเสียต่ำ การกำหนดค่าที่สมบูรณ์นี้รองรับการทดสอบแบบบูรณาการทั้งการแผ่รังสีแบบนำไฟฟ้าและการแผ่รังสีโดยไม่ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์บ่อยครั้ง

ระบบสามารถขยายเพิ่มเติมได้ด้วยอุปกรณ์เสริมภายนอก: LSP-500VARC แหล่งจ่ายไฟแบบคลื่นไซน์บริสุทธิ์ที่ตั้งโปรแกรมได้จะจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ที่ทดสอบ (EUT); SDR-2000B ห้องป้องกัน EMI สร้างสภาพแวดล้อมการทดสอบมาตรฐาน VVLA-30M เสาอากาศแบบวงแหวนผ่านการทดสอบการแผ่รังสีความถี่ต่ำในช่วง 9kHz~30MHz AB-CLP แคลมป์ดูดซับและ VOL-CP หัววัดกระแส RF ช่วยขยายขอบเขตการทดสอบไปสู่การทดสอบการปล่อยคลื่นรบกวนแบบพิเศษสำหรับเครื่องมือไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าที่รบกวนการทำงานของอินเทอร์เฟซ ระบบนี้มีความเข้ากันได้สูง

ซอฟต์แวร์และสภาพแวดล้อมการทำงาน
ระบบนี้มาพร้อมกับซอฟต์แวร์การทำงานสองภาษา (จีนและอังกฤษ) ที่ใช้งานได้กับระบบปฏิบัติการ Win7, Win8, Win10 และ Win11 เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมคอมพิวเตอร์ทั่วไปของห้องปฏิบัติการในประเทศและโรงงานทดสอบขององค์กร ซอฟต์แวร์รองรับการสแกนความถี่อัตโนมัติ การเก็บรวบรวมข้อมูล และการวิเคราะห์ผลลัพธ์ และส่งออกรายงานการทดสอบในรูปแบบมาตรฐานสากลที่หน่วยงานรับรองต่างๆ สามารถยอมรับได้โดยตรง ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทดสอบและมาตรฐานการรายงานการปล่อยคลื่นรบกวนแบบนำไฟฟ้าและแบบแผ่รังสีได้อย่างมาก

พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลักและการวิเคราะห์ประสิทธิภาพของ EMI-9KB System

พารามิเตอร์ทางเทคนิคของ EMI-9KB กำหนดช่วงการตรวจจับ ความแม่นยำ และความเสถียรของการปล่อยคลื่นรบกวนแบบนำไฟฟ้าและแบบแผ่รังสีโดยตรง ตารางด้านล่างสรุปพารามิเตอร์หลักของระบบและวิเคราะห์ความสามารถในการปรับตัวของพารามิเตอร์ร่วมกับข้อกำหนดการทดสอบ

ดังแสดงในตารางด้านบน ช่วงความถี่ ความละเอียด โหมดตรวจจับ และพารามิเตอร์หลักอื่นๆ ของ EMI-9KB ตรงตามข้อกำหนดของ GB 17743 และ CISPR15 อย่างครบถ้วน EN55015 และมาตรฐานอื่นๆ สำหรับการปล่อยคลื่นรบกวนแบบนำไฟฟ้าและแบบแผ่รังสี ข้อผิดพลาดในการทดสอบ ±2 dB เป็นไปตามมาตรฐานความแม่นยำของอุปกรณ์ทดสอบเชิงพาณิชย์ ดังนั้นระบบนี้จึงสามารถใช้สำหรับการทดสอบด้วยตนเองเพื่อการวิจัยและพัฒนา การควบคุมคุณภาพในโรงงาน และการรับรองจากหน่วยงานภายนอกได้ เมื่อเปรียบเทียบกับ EMI-9KA (9kHz~30MHz) EMI-9KB ขยายช่วงความถี่การแผ่รังสีเป็น 30MHz~300MHz เมื่อเปรียบเทียบกับรุ่นความถี่สูง EMI-9KC (9kHz~1GHz) ระบบนี้มุ่งเน้นไปที่สถานการณ์ความถี่กลางและต่ำทั่วไปที่มีประสิทธิภาพคุ้มค่าสูง ซึ่งเป็นรุ่นที่ผู้ผลิตโคมไฟและเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านนิยมใช้

กระบวนการและสถานการณ์การใช้งานของระบบในการทดสอบการปล่อยคลื่นรบกวนแบบนำไฟฟ้าและแบบแผ่รังสี

กระบวนการทดสอบมาตรฐาน
• การตั้งค่าสภาพแวดล้อมการทดสอบ: วาง EMI-9KB ระบบภายใน SDR-2000B ห้องป้องกันคลื่นเสียง, เชื่อมต่อ LISN, CDNE-M316 และใช้หม้อแปลงแยกวงจร จากนั้นเชื่อมต่อ EUT เข้ากับวงจรทดสอบเพื่อกำจัดสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจากภายนอก
• การกำหนดค่าพารามิเตอร์: เลือกมาตรฐานการทดสอบที่เกี่ยวข้อง (GB 17743 / CISPR15) ในซอฟต์แวร์ระบบ และตั้งค่าแถบความถี่การสแกน โหมดตรวจจับ แบนด์วิดท์ความละเอียด และพารามิเตอร์อื่นๆ
• การทดสอบการปล่อยคลื่นรบกวนผ่านสายไฟ: เริ่มระบบ LISN จะรวบรวมสัญญาณรบกวนจากการปล่อยคลื่นรบกวนผ่านสายไฟ ตัวรับสัญญาณจะสแกนย่านความถี่ 9kHz~30MHz โดยอัตโนมัติและบันทึกระดับการรบกวนในแต่ละจุดความถี่
• การทดสอบการแผ่รังสี: เปลี่ยนไปใช้ CDNE-M316 วงจรเชื่อมต่อ/แยกสัญญาณเพื่อทำการเก็บสัญญาณการแผ่รังสีในช่วงความถี่ 30MHz~300MHz และบันทึกข้อมูลความแรงของสนามแผ่รังสี
• การเปรียบเทียบข้อมูลและการสร้างรายงาน: ซอฟต์แวร์จะเปรียบเทียบข้อมูลที่วัดได้ของการปล่อยคลื่นรบกวนทางไฟฟ้าและการแผ่รังสีกับขีดจำกัดมาตรฐานโดยอัตโนมัติ เพื่อประเมินการปฏิบัติตามข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ และสร้างรายงานการทดสอบที่เป็นมาตรฐาน

สถานการณ์การใช้งานทั่วไป
• การทดสอบอุปกรณ์แสงสว่างไฟฟ้า: ในฐานะที่เป็นส่วนการใช้งานหลักของระบบนี้ อุปกรณ์ดังกล่าวจึงเป็นไปตามมาตรฐานอย่างครบถ้วน CISPR15:2018. CDNE-M316 เครือข่ายนี้ใช้สำหรับการทดสอบการแผ่รังสีของผลิตภัณฑ์แสงสว่าง และ LISN ใช้สำหรับการทดสอบการนำไฟฟ้าที่ขั้วต่อไฟฟ้าของหลอดไฟ อุปกรณ์เหล่านี้เป็นอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการรับรองการวางจำหน่ายผลิตภัณฑ์แสงสว่างในตลาด
• เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านและเครื่องมือไฟฟ้าขนาดเล็ก: ใช้ร่วมกับแคลมป์ดูดซับและโพรบวัดกระแสเพื่อทดสอบการปล่อยคลื่นรบกวนทางไฟฟ้าบนสายสัญญาณและสายไฟของเครื่องมือ เมื่อรวมกับข้อมูลการปล่อยคลื่นรบกวนแบบแผ่กระจาย ระบบจะทำการทดสอบการปฏิบัติตามมาตรฐาน EMC สำหรับเครื่องจักรทั้งหมดได้อย่างสมบูรณ์
• การวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์และการแก้ไขปัญหาการรบกวน: บุคลากรด้านการวิจัยและพัฒนาสามารถระบุจุดความถี่เฉพาะและแหล่งกำเนิดการรบกวนที่การปล่อยคลื่นรบกวนแบบนำไฟฟ้าและแบบแผ่รังสีเกินขีดจำกัดได้ ด้วยความละเอียดสูงของระบบ และดำเนินการปรับปรุงประสิทธิภาพด้านการกรอง การป้องกัน และการเดินสายไฟอย่างตรงเป้าหมาย เพื่อลดระยะเวลาในการแก้ไขปัญหาผลิตภัณฑ์
• การควบคุมคุณภาพการผลิตจำนวนมาก: ระบบนี้ใช้งานง่ายและมีความเร็วในการทดสอบสูง เหมาะสำหรับการตรวจสอบตัวอย่างในสายการผลิต เพื่อควบคุมค่าการปล่อยมลพิษแบบนำไฟฟ้าและแบบแผ่รังสีของผลิตภัณฑ์ในแต่ละล็อต และป้องกันไม่ให้ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้มาตรฐานเข้าสู่ตลาด

สรุป

การแผ่รังสีและการปล่อยคลื่นความร้อน เป็นรายการทดสอบหลักสำหรับการตรวจสอบ EMC ของผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเข้าสู่ตลาดของผลิตภัณฑ์และความปลอดภัยจากสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้า มาพร้อมกับการกำหนดค่าฮาร์ดแวร์ที่ครบถ้วน พารามิเตอร์ทางเทคนิคที่แม่นยำ และความสามารถในการปรับให้เข้ากับมาตรฐานอย่างเต็มที่ LISUN EMI-9KB ระบบทดสอบการรบกวนแบบนำไฟฟ้าและแผ่รังสี EMI สามารถตรวจวัดปริมาณการปล่อยคลื่นรบกวนแบบนำไฟฟ้าและแผ่รังสีแบบเต็มย่านความถี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพและแม่นยำ พร้อมข้อดีของการทำงานอัตโนมัติ ฟังก์ชันที่ขยายได้ และความเสถียรสูง

ระบบนี้ครอบคลุมย่านความถี่ทดสอบหลัก 9kHz~300MHz และเป็นไปตามมาตรฐาน EMI หลักทั้งในและต่างประเทศ รวมถึง GB, CISPR, EN และ FCC จึงใช้งานได้ดีในด้านอุปกรณ์ให้แสงสว่าง เครื่องใช้ไฟฟ้า อุปกรณ์อุตสาหกรรมขนาดเล็ก และสาขาอื่นๆ ไม่ว่าจะเป็นการรับรองอย่างเป็นทางการจากห้องปฏิบัติการทดสอบอิสระ หรือการปรับปรุงแก้ไขในด้านการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ และการควบคุมคุณภาพการผลิตจำนวนมากในโรงงานผู้ผลิต EMI-9KB ระบบนี้ให้การสนับสนุนทางเทคนิคที่เชื่อถือได้สำหรับการทดสอบการปล่อยคลื่นรบกวนทางไฟฟ้าและการปล่อยคลื่นรบกวนทางรังสี ภายใต้บริบทของการจัดการ EMC ที่เข้มงวดมากขึ้นเรื่อยๆ ระบบทดสอบ EMI แบบบูรณาการดังกล่าวจะกลายเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญสำหรับอุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยทางแม่เหล็กไฟฟ้าของผลิตภัณฑ์และเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันในตลาด