Thử nghiệm miễn dịch EMC (EMC Immunity testing) có thể được coi là liên tục hoặc nhất thời về bản chất. Thử nghiệm liên tục được áp dụng cho một sản phẩm để mô phỏng độ gần RF có thể xảy ra trong thực tế. Hiện tượng nhất thời thường là sự kiện ngắn liên quan đến sự bùng nổ năng lượng.
Continuous Immunity Testing
1. Miễn dịch bức xạ (Radiated Immunity):
Đây là phép thử để đánh giá khả năng của thiết bị được thử nghiệm (EUT) chịu được phát xạ vô tuyến từ các thiết bị xung quanh. Nó xác định giá trị ngưỡng độ nhạy bức xạ của thiết bị mà dưới ngưỡng đó thiết bị có thể hoạt động an toàn. Để giải thích chi tiết, thử nghiệm xác minh xem EUT có hoạt động như dự kiến hay không khi chịu mức nhiễu RF mô phỏng (tương đương với môi trường hoạt động thực tế) và đánh giá hiệu suất của cáp và mạch bên trong của EUT trong môi trường điện từ tiếp xúc. Nếu EUT hoạt động như dự kiến, thì EUT sẽ vượt qua bài kiểm tra tuân thủ.
Tiêu chuẩn IEC 61000-4-3 là tiêu chuẩn về các yêu cầu miễn nhiễm như quy trình thử nghiệm và mức độ thử nghiệm của thiết bị điện - điện tử đối với năng lượng điện từ bức xạ. Các thử nghiệm thường được thực hiện trong dải tần từ 800MHz đến 960MHz và 1,4GHz đến 6GHz. Các tần số hoặc dải tần được chọn để kiểm tra chỉ được áp dụng khi điện thoại vô tuyến di động và các thiết bị phát RF có chủ đích khác hoạt động.
Cùng với thiết bị kiểm tra, tiêu chuẩn cũng đã chỉ định các mức kiểm tra. Các mức thử nghiệm và dải tần số được chọn theo môi trường bức xạ điện từ mà EUT có thể tiếp xúc khi lắp đặt lần cuối. Các thử nghiệm thường được thực hiện trong dải tần từ 800 MHz đến 960 MHz và 1,4 GHz đến 6 GHz. Các tần số hoặc dải tần được chọn để kiểm tra chỉ được áp dụng khi điện thoại vô tuyến di động và các thiết bị phát RF có chủ đích khác hoạt động. Sau đây là phân loại các cấp độ thử nghiệm được quy định trong tiêu chuẩn:
- Loại 1: Môi trường bức xạ điện từ ở mức độ thấp: Áp dụng cho các đài phát thanh/truyền hình địa phương cách xa hơn 1km và các máy phát/máy thu công suất thấp.
- Loại 2: Môi trường bức xạ điện từ vừa phải: Áp dụng cho các bộ thu phát di động công suất thấp (thường dưới 1W) đang được sử dụng, nhưng có hạn chế sử dụng gần thiết bị. Một môi trường thương mại điển hình.
- Loại 3: Môi trường bức xạ điện từ nghiêm trọng. Áp dụng cho các bộ thu phát di động (công suất định mức 2W trở lên) được sử dụng tương đối gần thiết bị nhưng không nhỏ hơn 1 m. Máy phát quảng bá công suất cao ở gần thiết bị và thiết bị ISM có thể được đặt gần đó. Một môi trường công nghiệp điển hình.
- Loại 4: Bộ thu phát di động đang được sử dụng trong phạm vi dưới 1 m tính từ thiết bị. Các nguồn gây nhiễu đáng kể khác có thể nằm trong phạm vi 1m tính từ thiết bị.
- Loại X: X là cấp độ mở có thể được thỏa thuận và chỉ định trong tiêu chuẩn sản phẩm hoặc thông số kỹ thuật của thiết bị.
2. Conducted Immunity:
Trong quá trình thử nghiệm khả năng miễn nhiễm (CS test), một trường hợp điện từ được tạo ra bở bộ khuếch đại và bộ tạo tín hiệu RF. Trường điện từ này được ghép nối với tín hiệu, dữ liệu hoặc cổng nguồn của sản phẩm thông qua thiết bị chèn (thường là CDN hoặc "Coupling/Decoupling network" được sử dụng là thiết bị chèn). Loại thử nghiệm này có tính chất liên tục và được gọi là "Radio-frequency Continuous Conducted" trong nhiều tiêu chuẩn. Thử nghiệm điển hình có thể áp dụng cho các cổng AC & DC và cáp tín hiệu có chiều dài hơn 3m.
Tiêu chuẩn IEC 61000-4-6 của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế là tiêu chuẩn RMC đối với nhiễu cảm ứng do trường điện từ phát ra từ các máy phát tần số vô tuyến (RF) có chủ ý trong dải tần từ 150 kHz đến 80 MHz. Các mức kiểm tra của tín hiệu nhiễu không điều chế (Vrms) được trình bày trong bảng dưới đây:
Tần số từ 150 kHz đến 80 MHz | ||
Cấp điện áp (emf) | Cấp điện áp(emf) | |
U0 (V) | U0 (dB (µV)) | |
1 | 1 | 120 |
2 | 3 | 129.5 |
3 | 10 | 140 |
X | Đặc biệt | Đặc biệt |
Mức "X" là dành cho trường hợp đặc biệt, có thể ở trên, dưới hoặc giữa bất kỳ mức nào. Nó phải được chỉ định trong đặc điểm kỹ thuật của thiết bị.
3. Miễn nhiễm từ trường tần số công suất (Power-frequency Magnetic Field Immunity):
Từ trường dao động được tạo ra bởi một cuộn dây từ dao động ở tần số nguồn điện chính (50/60Hz). EUT được đặt bên trong từ trường dao động này và tiếp xúc đủ thời gian để đánh giá hiệu suất của sản phẩm. Kiểm tra khả năng miễn dịch từ trường thường chỉ được yêu cầu đối với các thiết bị nhạy cảm với từ trường.
Transient Immunity Testing
1. Xả tĩnh điện (Electro-static Discharge - ESD):
Thử nghiệm ESD được tiến hành để kiểm tra chất lượng hoạt động của Thiết bị đang thử nghiệm (EUT) khi bị phóng tĩnh điện. Thử nghiệm này được sử dụng để kiểm tra hoạt động của EUT đối với điện tích tĩnh của con người cũng như điện tích gián tiếp tức là điện tích tĩnh từ con người tới EUT thông qua một số vật thể khác ở gần nó. Nhân viên xử lý các thiết bị mang điện tích tĩnh ở một mức độ nào đó có khả năng làm hỏng hầu hết các loại chất bán dẫn.
Điện tích tĩnh có thể có cường độ đủ cao để kích hoạt các mạch điện nhạy cảm, gây trục trặc hoặc thậm chí làm hỏng hệ thống. Do đó, một thiết bị có tấm chắn ESD phù hợp luôn đáng tin cậy hơn để có kết quả chính xác.
IEC 61000-4-2 được sử dụng để thử nghiệm Miễn dịch ESD. Đây là một tiêu chuẩn điện từ quy định các giới hạn, yêu cầu và phương pháp thử nghiệm đối với thiết bị điện và điện tử chịu phóng tĩnh điện, từ người vận hành trực tiếp và từ nhân viên sang các vật thể lân cận. Tất cả mọi người đều mang phóng điện tĩnh làm phát sinh dòng điện thoáng qua và trường điện từ có thể gây nhiễu thiết bị điện và điện tử. Do đó, tiêu chuẩn này được thiết lập để đảm bảo rằng thiết bị sẽ hoạt động đáng tin cậy và hiệu quả bất chấp các nhiễu tĩnh trong môi trường làm việc của chúng.
Tiêu chuẩn đã xác định bốn cấp độ bảo vệ ESD, sử dụng hai phương pháp thử nghiệm khác nhau.
Contact Discharge | Air Discharge | ||
Level | Test Voltage (kV) | Level | Test Voltage (kV) |
1 | 2 | 1 | 2 |
2 | 4 | 2 | 4 |
3 | 6 | 3 | 6 |
4 | 8 | 4 | 15 |
2. Electrical Fast Transient (EFT) / Burst:
Fast transients là một loạt các xung ngắn có biên độ và tần số lặp lại cao với thời gian tăng ngắn. Hiện tượng quá độ nhanh thường xảy ra nhất do các sự kiện chuyển đổi tốc độ cao chẳng hạn như gián đoạn tải cảm ứng và độ nảy của tiếp điểm rơ-le,... Thông thường, thử nghiệm này được áp dụng cho các cổng AC & DC và cáp tín hiệu dài hơn 3m.
Thử nghiệm EFT được tiến hành bằng cách đặt Thiết bị đang thử nghiệm vào một loạt các xung thời gian và thời lượng tăng nhanh (5ns x 50ns tương ứng) để đảm bảo tuân thủ và đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy của sản phẩm. Các cụm hoặc EFT được tạo bởi một bộ tạo cụm được kết nối với EUT được ghép nối với các đường dây điện sử dụng mạng ghép-tách (CDN). Cùng với đường dây điện, thử nghiệm EFT cũng được tiến hành trên đường truyền thông, dữ liệu và tín hiệu.
IEC 61000-4-4 là tiêu chuẩn EMC về các yêu cầu miễn nhiễm của thiết bị điện và điện tử đối với quá độ điện nhanh lặp đi lặp lại. Tiêu chuẩn này quy định các giới hạn, yêu cầu và quy trình để đánh giá hiệu suất của Thiết bị đang thử nghiệm (EUT) khi tiếp xúc với các quá độ nhanh lặp đi lặp lại (nổ) trên các cổng cung cấp, tín hiệu và điều khiển. Các vụ nổ thoáng qua này là nhiễu loạn được tạo ra bằng cách chuyển đổi dòng điện, mở các tiếp điểm mạch dẫn đến tia lửa điện và chuyển tải trong mạch.
Tiêu chuẩn cũng phân loại các mức thử nghiệm cho thử nghiệm EFT/B theo các yêu cầu của môi trường điện từ. Các cấp độ này là:
- Level 1: Môi trường được bảo vệ tốt, ví dụ: phòng máy tính...
- Level 2: Môi trường được bảo vệ, ví dụ phòng điều khiểm của nhà máy công nghiệp
- Level 3: Môi trường công nghiệp điển hình, ví dụ: phòng chuyển tiếp của nhà máy điện cao thế, ngoài trời hoặc trạm biến áp của nhà máy sản xuất.
- Level 4: Môi trường công nghiệp khắc nghiệt, ví dụ: trạm biến áp.
3. Surges:
Đột biến (Surges) là một loại hiện tượng thoáng qua được tạo ra bởi các sự kiện chuyển mạch công suất cao, khớp nối từ tính/cảm ứng và thậm chí cả sét. Thử nghiệm đột biến trên cổng nguồn của EUT được áp dụng ở một số góc pha của nguồn điện lưới. Thông thường, thử nghiệm đột biến áp dụng cho các cổng AC và đôi khi cả cổng DC và trong một số cáp tín hiệu tiêu chuẩn sản phẩm EMC có chiều dài hơn 30m hoặc nếu cáp có thể chạy bên ngoài tòa nhà.
IEC 61000-4-5 là một tiêu chuẩn EMC của Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế về khả năng miễn dịch đột biến. Tiêu chuẩn này chỉ định các thử nghiệm, phương pháp và các giới hạn được khuyến nghị cho thiết bị đối với các xung áp một chiều gây ra bởi quá điện áp từ các sự kiện chuyển mạch và sét. IEC 61000-4-5 tập trung vào các thử nghiệm và quy trình miễn nhiễm đối với các đường dây truyền tải điện và viễn thông.
IEC 61000-4-5 chỉ định một số cấp độ thử nghiệm liên quan đến môi trường. Tiêu chuẩn đã phân loại các môi trường hoạt động mà thiết bị đã được thiết kế. Chúng như sau:
- Loại 1: Môi trường điện được bảo vệ một phần.
- Loại 2: Môi trường điện nơi các dây cáp được phân tách tốt, ngay cả khi chạy ngắn.
- Loại 3: Môi trường điện nơi cáp chạy song song.
- Loại 4: Môi trường điện trong đó các kết nối được chạy dưới dạng cáp ngoài trời cùng với cáp nguồn và cáp được sử dụng cho cả mạch điện và điện tử.
- Loại X: Các điều kiện đặc biệt được chỉ định trong thông số kỹ thuật của sản phẩm.
Bảng dưới đây tóm tắt các điện áp đột biến cho các loại khác nhau:
Loại | Điện áp thử nghiệm (±10% kV) |
1 | 0.5 |
2 | 1 |
3 | 2 |
4 | 4 |
X | Special |
4. Sụt áp, Gián đoạn ngắn (VDI) và Biến động điện áp (Voltage Dips, Short Interruptions (VDI) and Voltage Variations):
Mục đích của việc giảm điện áp và kiểm tra gián đoạn ngắn là để mô phỏng các lỗi trong mạng điện. Những lỗi này có thể do cắt điện (sự kiện mất điện/mất điện) hoặc do tải thay đổi lớn đột ngột. Các biến thể điện áp thường được gây ra bởi các tải thay đổi liên tục được kết nối với mạng điện. Sụt hoặc gián đoạn điện áp là một hiện tượng hai chiều được đặc trưng bởi điện áp dư (điện áp lưới sau khi sụt áp được chỉ định) và khoảng thời gian (thời gian sụt giảm điện áp danh nghĩa được áp dụng cho sản phẩm). Thử nghiệm này chỉ áp dụng cho các cổng đầu vào AC của sản phẩm.
IEC 61000-4-11 là một tiêu chuẩn về các kỹ thuật thử nghiệm và đo lường đối với các trường hợp sụt áp, gián đoạn ngắn và biến đổi điện áp. Tiêu chuẩn này quy định các thử nghiệm, quy trình và giới hạn đối với sự sụt giảm điện áp, gián đoạn mất điện áp và các biến thể của thiết bị điện và điện tử hoạt động trên nguồn điện xoay chiều có dòng điện đầu vào định mức không vượt quá 16 A mỗi pha với 50 đến 60 Hz.
Sụt và gián đoạn điện áp là sự giảm đột ngột của điện áp cung cấp. Việc giảm đột ngột này có thể ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị. Hiện tượng sụt áp này là do chuyển mạch tải, lỗi trong nguồn cung cấp chính, v.v. Sụt áp là hiện tượng sụt áp sâu từ 95 đến 100% và có thể kéo dài tới 1 phút. Nếu sự sụt giảm và mất điện áp này xảy ra trong các hệ thống hình ảnh có độ phân giải cao được sử dụng cho mục đích y tế chẳng hạn như chụp MRI và chụp CT dù chỉ trong một phút, thì hệ thống sẽ mất dữ liệu quan trọng trong khoảng thời gian đó, do đó ảnh hưởng đến hiệu quả và độ tin cậy của chúng. Tương tự, sự sụt giảm điện áp tạm thời trong bộ khuếch đại hoặc bộ thu có thể gây ra sự cố tạm thời (tiếng ồn) có thể ảnh hưởng đến tải mà nó đang truyền tải.
IEC 61000-4-11 cũng chỉ định môi trường thử nghiệm và quy trình thử nghiệm. Một số trong số chúng là:
- Ký hiệu kiểu của Thiết bị được thử nghiệm (EUT).
- Thông tin về các kết nối có thể, cáp tương ứng và đầu nối.
- Các chế độ hoạt động đại diện của EUT cho thử nghiệm.
- Tiêu chí hiệu suất được sử dụng và xác định trong thông số kỹ thuật.
- Chế độ hoạt động của EUT
- Mô tả thiết lập thử nghiệm.