Processus de test CEM et exigences de conformité CEM

Comme mentionné dans le dernier article où nous avons discuté des interférences électromagnétiques (EMI), presque tous les produits électroniques conçus pour un usage commercial et des ventes légales, doivent posséder une ou plusieurs certifications comme preuve que le produit est conforme à certaines réglementations / directives et a passé tests connexes. Il y a des tonnes de règlements et ils diffèrent d'un endroit à l'autre, parfois avec des différences mineures, mais pour chaque endroit où un appareil électronique doit être vendu, il doit répondre aux normes spécifiées par l'organe directeur à cet endroit.

Pour l'article d'aujourd'hui, nous examinerons l'un des tests de certification les plus populaires que les appareils électroniques doivent réussir; la certification CEM (conformité électromagnétique). L'article couvrira plusieurs choses sur EMC, notamment: Qu'est-ce que la CEM, pourquoi la CEM est nécessaire, le type de produits qui en a besoin et les différentes lois sur la CEM d'un pays à l'autre.

Qu'est-ce que EMC?

EMC signifie conformité électromagnétique et c'est un processus qui existe pour fournir un moyen par lequel la capacité d'un appareil à fonctionner dans un environnement électromagnétique peut être vérifiée.

Tous les systèmes ou appareils électriques et électroniques émettent un certain niveau d'ondes électromagnétiques qui pourraient interférer avec le fonctionnement d'autres appareils lorsqu'ils sont connectés ou placés à proximité les uns des autres. Cette interférence pourrait entraîner un dysfonctionnement des appareils d'une manière qui pourrait être nuisible pour les utilisateurs ou simplement rendre le produit inutilisable. Empêcher et réduire les possibilités que cela se produise, a été ce qui a conduit au développement d'exigences CEM, afin de fournir une base commune sur laquelle les produits / systèmes électriques / électroniques sont évalués en termes de qualité et de sécurité fonctionnelle.

EMC est souvent utilisé de manière interchangeable avec EMI, mais bien que de nombreuses similitudes existent entre eux, il est important de noter que EMC est assez différent de l'EMI. EMI (Electromagnetic Interference) est une mesure du rayonnement émanant d'un appareil avec ses conséquences possibles, tandis que la CEM, en revanche, est la propriété d'un système ou d'un appareil qui garantit qu'il se comporte comme il a été conçu dans un environnement avec EMI Ingérence.

Importance de la CEM

Bien que les spécifications exactes varient selon les pays et les régions, les certifications CEM restent l'une des exigences légales pour l'approbation de la vente d'appareils électroniques dans la plupart des pays. Sur les marchés européens, par exemple, un marquage CE doit être appliqué sur tous les produits électroniques avant de pouvoir être vendus et il n'est appliqué que lorsque le fabricant a satisfait à toutes les directives applicables au produit, y compris la certification CEM. Une preuve de ceci est la déclaration de conformité (DOC) qui est généralement expédiée avec le guide de l'utilisateur / manuel du produit. Pour les nouveaux produits, les fournisseurs / distributeurs à grande échelle vérifient généralement le DOC avec des tests car ils risquent de fournir des appareils non vérifiés, ce qui est un acte considéré comme une fraude et pourrait entraîner des amendes importantes, des retraits de produits et des peines de prison.

Outre les exigences légales, le fait de ne pas effectuer de tests CEM sur les appareils peut avoir des implications après-vente assez graves. La certification EMC contribue à augmenter la fiabilité du produit car les tests permettraient de mettre en évidence tout problème potentiel avec le produit avant la production, donnant au fabricant la possibilité de résoudre le problème sans encourir les coûts et l'embarras associés au rappel d'un produit du marché ou à la maintenance des garanties.

À long terme, le processus de certification EMC garantit non seulement que vous êtes en mesure de vendre vos produits sur les marchés qui en ont besoin, mais vous aide également à créer un produit fiable qui suscite la confiance des clients et augmente définitivement les ventes.

Lois EMC et exigences de certification

Comme mentionné précédemment, les exigences de certification diffèrent selon les pays et les régions. Par exemple, aux États-Unis, la FCC spécifie les règles sur les tests CEM avec des règles telles que les règles de la partie 15 de la FCC, qui définissent la quantité maximale d'interférences radiofréquences sans licence pouvant être produites par différents appareils. Lors de la certification aux États-Unis, les appareils reçoivent la marque FCC.

En dehors des États-Unis, diverses normes ISO, CEI et CISPR sont utilisées dans la réglementation CEM. Dans l'UE, le marquage CE qui n'est attribué qu'après la certification d'un produit est requis pour les ventes de produits. En Afrique, des pays comme l'Afrique du Sud exigent un «certificat de conformité» délivré par le Bureau sud-africain des normes (SABS), et des pays comme le Nigéria s'appuient sur les normes CEI / CISPR.

La sévérité de la sanction en cas de non-respect varie d'un pays à l'autre, car la conformité est encore volontaire dans certains pays en développement, mais à mesure que les pays se développent et que les effets de l'IME deviennent plus importants, il ne fait aucun doute qu'une législation plus stricte surgir autour d'elle.

Processus de test CEM

Il existe 3 grandes catégories de problèmes dans les appareils électroniques surveillés par EMC. Les catégories comprennent;

1. Émission
2. Susceptibilité
3. Immunité

1. Test d'émission:

L'émission fait référence à la production délibérée ou accidentelle d'énergie électromagnétique par n'importe quelle source. Pour les appareils électroniques, les tests CEM sont conçus pour vérifier les émissions indésirables de l'appareil et les contre-mesures qui peuvent être prises afin de les réduire et de les empêcher d'avoir un impact négatif sur d'autres appareils autour d'eux.

Les tests d'émissions impliquent la mesure de l'intensité du champ conduit et rayonné des émissions dans l'appareil, les émissions conduites étant effectuées avec les câbles et le câblage, tandis que le rayonnement (inductif et capacitif) est mesuré dans toutes les directions autour de l'appareil.

La surveillance des émissions rayonnées est très importante pour les appareils qui seront utilisés à proximité d'autres appareils électroniques. Il est réalisé en utilisant des antennes comme transducteurs, tandis que des outils tels que les pinces de courant RF ou les réseaux de stabilisation d'impédance de ligne (LISN) sont utilisés comme transducteurs pour les émissions conduites. Les transducteurs sont connectés à un récepteur ou un analyseur de test EMI spécialisé qui incorpore des bandes passantes et des détecteurs basés sur les exigences des différentes normes internationales CEM.

2. Test de sensibilité:

La sensibilité fait référence à la tendance d'un équipement électrique (généralement appelé victime) à tomber en panne ou à mal fonctionner lorsqu'il se trouve à proximité des émissions d'un autre appareil (EMI).

Comme les tests d'émissions, les tests de sensibilité sont également effectués pour les interférences rayonnées et conduites. Pour la susceptibilité rayonnée, les tests impliquent généralement l'utilisation d'une source de rayonnement électromagnétique de haute puissance et d'une antenne rayonnante pour diriger l'énergie vers le DUT (dispositif sous test). Pour la susceptibilité conduite, en revanche, les tests sont généralement effectués à l'aide de générateurs de signaux de haute puissance avec une pince de courant ou un autre type de transformateur pour injecter les interférences sur le câble.

Comme tous les tests de conformité, pour les deux tests, les documents standard spécifient ce que doit être l'environnement de test, certains équipements à utiliser et leur étalonnage. Dans la plupart des normes, les sites d'essai en zone ouverte (OATS) sont les sites de test recommandés, mais ces derniers temps, les tests sont effectués à l'intérieur à l'aide de chambres de test CEM spécialisées telles que la chambre anéchoïque et de réverbération. Certaines variations dans les descriptions données ci-dessus peuvent être observées en raison de la différence des appareils.

3. Test d'immunité:

L'immunité d'un appareil électronique fait référence à la capacité d'un équipement électronique à fonctionner correctement en présence d'interférences électromagnétiques.

Alors que l'immunité par définition peut être considérée comme l'inverse de la susceptibilité, elles sont souvent utilisées de manière interchangeable. Et en déterminant leurs niveaux, la capacité du dispositif électronique à fonctionner correctement face aux interférences EM peut être vérifiée.

Se préparer pour vos tests de conformité CEM

Bien que les tests CEM semblent simples, les réussir demande beaucoup de travail, d'argent et de temps. Ceci n'est pas sans lien avec la nature immatérielle de la CEM qui empêche les fabricants de déterminer si les produits sont conformes aux normes à moins qu'un test ne soit effectué, et le coût élevé de l'équipement requis pour le test, ce qui fait de leur possession une mauvaise idée., et l'externaliser dans des laboratoires de conformité accrédités (également coûteux, plusieurs milliers de dollars / jour de test) est généralement une meilleure option.

Cependant, si la plupart des entreprises peuvent surmonter l'obstacle des coûts, le plus gros problème est lorsque les résultats des tests sont négatifs. C'est généralement un moment assez difficile pour l'entreprise et les chefs de projet car des modifications ne peuvent pas être apportées pendant le test, ce qui signifie que le produit doit être renvoyé à l'équipe de conception pour une refonte et que des milliers de dollars devront être déboursés pour un retester.

L'inefficacité du processus décrit ci-dessus est l'un des principaux contributeurs au coût élevé de la recherche et du développement et aux retards dans le calendrier de développement du produit. Pour atténuer ce risque et augmenter les chances que les appareils réussissent les tests au premier essai, les entreprises utilisent certaines approches qui pourraient être classées en gros sous deux sous-titres, notamment

1. Conception
2. Test de pré-conformité

1. Concevoir des approches pour améliorer la conformité CEM

Le jeu de conception le plus intelligent (pour les produits sur lesquels il est acceptable) est d'utiliser des modules pré-certifiés dans le développement de produits, car cela garantit une réduction brute de la quantité d'effort nécessaire à la certification de votre produit. Cependant, la prise en compte de la conformité CEM dans la conception d'un nouveau produit implique d'évaluer (sur la base des scénarios dans lesquels le produit sera utilisé), le possible;

1. Sources EMI (internes ou externes) et type de signal.
2. La nature de la «victime» et l'importance d'un éventuel dysfonctionnement.
3. Chemin de couplage à la «victime» - votre appareil (en cas externe) ou d'autres appareils qui l'entourent.

Minimiser les interférences lors de la conception implique de réduire les sources EMI internes en faisant attention aux «petites» choses comme le type de commutateur que vous utilisez, et des choses un peu plus lourdes comme les interfaces de connexion / communication que vous utilisez, la fréquence à laquelle il fonctionne et interférence possible provenant de sources externes. En examinant l'environnement dans lequel un appareil doit être installé / utilisé, la nature des victimes ou des émetteurs potentiels, et l'importance des dysfonctionnements potentiels qu'ils peuvent causer, peuvent être consultées et prises en compte efficacement dans la conception.

Pour le couplage, un système qui couple facilement l'énergie à la sortie «sort» couplera également facilement l'énergie «entrant», car de nombreux aspects des bonnes pratiques de conception CEM s'appliquent à l'émetteur et aux victimes, ce qui signifie qu'une seule amélioration de la conception pour réduire les émissions réduirait également susceptibilité. Certaines des techniques de conception pour réduire les émissions comme la mise à la terre, le blindage ont été discutées dans le précédent article EMI disponible ici.

2. Test de pré-conformité

Une autre façon de réduire les coûts et la possibilité d'échouer au test consiste à effectuer des tests CEM tout au long du processus de conception en utilisant une configuration de test de pré-conformité CEM adaptée aux conditions qui seront utilisées pendant les tests de conformité. Bien que cela puisse vous coûter un peu moins cher que ce que vous pourriez payer pour une journée avec un laboratoire accrédité, cela augmentera les chances que l'appareil réussisse le test du premier essai, réduira le coût global du test et réduira votre temps de mise sur le marché..

Conclusion

S'il est facile pour les grandes organisations, pour les startups et les petites entreprises de se préparer à des certifications comme EMC, c'est un jeu de balle différent, en raison d'un manque de fonds et de la nécessité de tester plusieurs hypothèses au cours de leurs débuts. Cependant, les startups peuvent atténuer les risques encourus en s'assurant que l'équipe de conception, le plus tôt possible pendant le processus de conception, intègre les considérations EMI / EMC dans leur processus de conception. Dans les équipes où la connaissance des certifications est rare, ils peuvent choisir de travailler avec des consultants ayant une expérience en ce sens pour apporter un soutien à l'équipe. Cela aidera non seulement à préparer le produit pour la certification future, mais aussi à fournir un produit fiable pour ses clients.