Apparecchiature di Prova sulle Emissioni Condotte e Linee Guida per la Riduzione

Creato: agosto 24, 2017
Aggiornato: dicembre 16, 2020

Lab test receiver

Uno dei miei corsi al college era così difficile che il professore aveva l’abitudine di darci le domande del test una settimana in anticipo. Pur sapendo esattamente cosa studiare molti studenti non superavano l’esame comunque. L’analisi delle emissioni condotte per la compatibilità elettromagnetica (EMC) è simile. I dispositivi devono essere controllati per vedere se reinviano troppo rumore nella rete attraverso l’alimentazione elettrica, altrimenti l’FCC pensa che si stanno disturbando le linee elettriche. Non è difficile fare un pre-test dei dispositivi per verificare che non vi siano interferenze elettromagnetiche che tornano verso l’alimentatore attraverso l’alimentazione elettrica. Tuttavia molti prodotti non superano ancora il controllo finale. Il fallimento nell’ultima fase costa enormemente, sia in termini di tempo che di denaro. Tutto ciò può essere evitato preparandovi con l’apparecchiatura corretta e facendo test di pre-conformità. Inoltre è un’ottima idea analizzare il progetto PCB e l’alimentazione per cercare e risolvere ogni problema di conduzione alla fonte.

Vantaggi del test di pre-conformità

Avevamo anche vari corsi con esami a libro aperto. Molti studenti non studiavano in anticipo perché pensavano che il test, avendo i libri a disposizione, sarebbe stato facile. Si sbagliavano, e molti non superavano l’esame. Molte persone ritengono che la parte delle emissioni condotte dell’EMC sia semplice paragonata alle emissioni irradiate, ma in realtà essa causa gli stessi problemi e lo stesso numero di fallimenti.

Se il test di emissione condotta non viene superato occorre ripeterlo, cosa che può costare migliaia di dollari. Non passare un esame al college è un evento negativo, ma un errore in questi test è come fallire un intero corso. L’apparecchiatura di pre-conformità è costosa, ma non così costosa come un collaudo da ripetere. Fallire una valutazione EMC può persino ritardare il lancio del prodotto sul mercato. Se ci sono correzioni importanti che devono essere effettuate questo può ritardare il progetto in modo significativo. Meglio identificare i problemi all’inizio quando solo relativamente facili da risolvere.

^{E tu che pensavi che i college del test fossero duri.}

L’apparecchiatura di cui avete bisogno per le emissioni condotte è molto simile a quella richiesta per le emissioni irradiate. Un kit come questo può costare diverse migliaia di dollari.

L’analizzatore di spettro (Richiesto) - Un analizzatore di spettro è la spina dorsale di un test di pre-conformità. Permette di analizzare qualsiasi interferenza elettromagnetica che fuoriesce dalla basetta. Questo è lo strumento più costoso, il prezzo può superare i 1000 dollari.
Software (Richiesto) – Un libro aperto in un test non è utile se non si sa come leggere, esattamente come un analizzatore di spettro senza software. Alcuni analizzatori di spettro includono il software. Se questo non è il caso sceglietene uno compatibile con i programmi gratuiti.
Rete di Stabilizzazione dell’Impedenza di Linea (LISN) - Questa è una cosa di cui avete bisogno per le emissioni condotte che non è necessaria per le emissioni irradiate. Una LISN isola il dispositivo da ogni rumore nella fonte di energia e combacia con l’impedenza in modo che l’analizzatore di spettro possa operare efficacemente. Se volete che i test siano davvero accurati potreste aver bisogno di due di esse.
Pre-Amplificatore (Opzionale) - Un pre-amplificatore incrementa ogni segnale di frequenza che fuoriesce dal dispositivo, rendendolo più facile da leggere. Non è necessario ma potrebbe essere un’ottima idea utilizzarlo.

Picture of a PCB

^{Una messa a terra ed un routing prudenti aiutano ad evitare EMI condotte.}

Possibili problemi

Ora che avete tutta l’apparecchiatura è tempo di testare il prodotto. Se tutto è corretto potreste odiarmi per insistito sul test di pre-conformità, ma per me non ci sono problemi. Se invece si verifica un problema è probabile che la sua causa sia nell’alimentazione o nel PCB. Cose come crosstalk e loop di massa possono entrambe amplificare il rumore nel circuito, che poi viene riversato fuori attraverso l’alimentazione.

Anche se l’alimentazione elettrica scelta è probabilmente già conforme la realtà può essere diversa. Un alimentatore, ad esempio, potrebbe provenire da una partita di scarsa qualità. Le alimentazioni elettriche a volte sono solo testate con corrente continua CC, e il rumore di corrente alternata AC che viene dal circuito può farle uscire dalla conformità. A prescindere dalla ragione, se l’alimentazione non è conforme, probabilmente anche il dispositivo non lo sarà. Il test di pre-conformità può aiutarvi a determinare se scegliete l’alimentazione giusta o se avete bisogno di fare una modifica prima di finalizzare il progetto.

Il crosstalk si verifica quando i segnali sulla basetta vanno dove non dovrebbero. Le cause possono essere molteplici: segnali misti AC/CC, poca coppia differenziale di routing e scadente velocità di routing. In genere è utile tenere i segnali di interferenza lontano dagli altri circuiti. Inoltre è importante fare si che le tracce siano corte per evitare che emettano EMI come le antenne.

Anche i piani e di alimentazione di massa possono causare problemi per il PCB. Generalmente piani e alimentazione di massa aiutano ad attenuare le EMI, ma se create al loro interno loop di massa o di potenza allora si verifica un problema. Per evitare tutto questo occorre progettare con attenzione i piani di massa.

Occorrerebbe sempre cercare di passare i test di certificazione EMC al primo tentativo. Ripetere le valutazioni costa tempo e denaro ed è facilmente evitabile. Effettuare test da soli e individuare problemi in anticipo costituisce il giusto approccio. Ancora meglio, è possibile prevenire ulteriori problemi progettando un PCB per la riduzione delle EMI. Cercate di ridurre il crosstalk si verifica quando i segnali sulla basetta vanno dove non dovrebbero. Le cause possono essere molteplici: segnali misti AC/CC, poca coppia differenziale di routing e scadente velocità di routing. In genere è utile tenere i segnali di interferenza lontano dagli altri circuiti. Inoltre è importante fare si che le tracce siano corte per evitare che emettano EMI come le antenne.

La teoria di un progetto PCB EMC è cosa buona e giusta ma la pratica può essere un’altra storia. Software di progettazione PCB eccellenti, come CircuitStudio, possono aiutarvi a mettere in pratica tutti questi principi. Includono molti strumenti avanzati che semplificheranno enormemente il lavoro.

Avete altre domande riguardo i fallimenti dei test di emissioni condotte? Contattate un esperto ad Altium.

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