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系統整合的電磁兼容性(EMC)

什麼是電磁兼容性(EMC)? 

電磁兼容性可以定義為在電磁能量的產生,傳輸和接收的情況下不會產生電磁干擾的任何類型的效果。 作為標準的結果,電磁兼容性已成為電子產品營銷的非常重要的標準。如果產品不符合任何國家/地區的電磁兼容性要求,則該產品不得在該國家/地區銷售。由於技術的發展,電子設備或系統設計中的電磁兼容性已成為與其他傳統設計標準一樣重要的設計標準。

構成

EMC包含兩大項:EMI(干擾)和 EMS(耐受性)

EMI測試項包括:

RE(輻射)、CE (傳導干擾)、Harmonic(諧波)、Flicker (閃爍)

EMS測試項包括:

ESD (靜電)、EFT(瞬態脈衝干擾)、DIP(電壓跌落)、CS(傳導抗干擾)、RS(輻射抗干擾)、Surge(浪湧,雷擊)、PMS(工頻磁場抗擾度)

如上所述,EMC包括了EMI與EMS兩大測試項目,EMI驗證重點在於電器本身在運作時所輻射出來的電磁能量大小,能量越大造成干擾其他電器的可能性就越大,因此必須盡可能地降低電磁輻射的能量位準,在驗證的頻譜內即可繪出各種標準的限制值,利於判斷電器裝置運作時是否有超過限制值的風險。相對的,EMS的驗證重點則是電器本身的電磁耐受性,也受其抗干擾的能力,在跟其他電器共同運作的情況下是否會有誤動作的風險,因此是將電磁能量持續饋入運作中的待測物,觀察待測物是否發生或是多大的電磁干擾環境下產生了預期之外的誤動作。

系統整合的產品在標準品系列驗證項目為: EMI Pre-scan (包含 輻射RE & 傳導CE)。因此本文下方實際案例的分享就以RE為例來進行說明。

客製案則依客戶需求而定,實例測試過的項目為: 輻射RE、傳導CE、靜電ESD、電磁輻射耐受性RS。由於牽涉客製案的內容,因此不做實例分享。

測試標準

項目 需求
EN 55014-1 家用電器輻射
EN 55014-2 家用電器輻射抗擾度
EN 55011 工業、科學、醫療設備輻射
EN 55013/20 音視頻產品
EN 55015 照明電器輻射
EN 61547 照明電器輻射抗擾度
EN 55022 信息技術設備輻射
EN 55024 信息技術設備輻射抗擾度
EN 60601-1-2 醫療電子設備電磁兼容
EN 61000-6-1 居住、商業和輕工業環境使用的通用設備輻射
EN 61000-6-3 居住、商業和輕工業環境使用的通用設備輻射抗擾度
EN 61326 測量用儀器設備電磁兼容
IEC 61000-4-4-2004 電磁兼容 試驗和測量技術 / 電快速瞬變脈衝羣抗擾度試驗
IEC 61000-4-5-2005 電磁兼容 試驗和測量技術 / 浪湧(衝擊)抗擾度試驗
IEC 61000-4-11-2004 電磁兼容 試驗和測量技術 / 電壓暫降、短時中斷和電壓變化的抗擾度試驗
IEC 61000-4-2-2001 電磁兼容試驗和測量技術/ 靜電放電抗擾度試驗

 

實例分享:RE(Radiated Emission輻射干擾測試)

在實際的RE驗證上,電磁輻射又分為垂直極化波與水平極化波兩種模式,旋轉接收天線的角度即可將兩種模式分別驗證,天線角度固定之後,開啟待測物 (DUT: Device Under Test)使其正常運作,再旋轉DUT的安裝桌面360度以掃描各種角度下的電磁輻射。

以下案例即為Smart Display4.3吋產品設計初期在Pre-Scan有發現輻射超出標準 EN 55011如下:

Vertical

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Horizontal

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在經歷了第一次的EMI預掃描之後,針對超過限制值的頻率加以分析,由圖中可以發現756MHz與972MHz是輻射較高的頻率,再從這些頻率中找出系統內可能形成諧波的干擾源,針對干擾源的信號加以抑制作為對策。

透過分析找出輻射干擾信號源之後,在該信號的路徑上串接Ferrite bead來抑制信號的高頻諧波藉以隔絕高頻雜訊,加上對策後得到通過EN 55011標準的結果,Pre-Scan驗證如下:

Horizontal

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Vertical

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結論:

Winstar Smart Display標準品量產後,為確保品質能滿足客戶需求,皆會進行EMI pre-scan,提供客戶作為EMC/EMS認證的參考依據;除此之外,以上述輻射耐受性的分析與改善對策為例,Winstar亦可針對客戶要求的認證規範進行產品規劃與設計,以滿足不同目標市場的電磁耐受需求,讓客戶的終端產品在設計上更有品質、更具保障。

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