EMC 사전 규정 준수의 기본

모든 제품 개발에서 먼저 디바이스가 예상대로 작동하는지 검증하기 위해 테스트해야 합니다. 모든 전자 디바이스는 인증된 사내 테스트 시설에서 전자기 간섭(EMI) 규정 준수 테스트를 통과해야 합니다. EMI 테스트를 통과하면 디바이스의 EMI 방출이 허용 가능한 수준을 충족하고 적절한 규제 표준을 준수함을 입증합니다.

EMI는 전자기 적합성을 나타내는 포괄적인 용어인 "EMC"에 속합니다. 사전 적합성 테스트를 수행할 때, 실제 전자기 현상, 즉 디바이스에서 발생하는 방출인 EMI 테스트에 대해 우려하게 됩니다.

노트북부터 스마트폰에 이르는 모든 제품은 공인 테스트 기관에서 규정 준수 테스트를 통과해야 합니다. 기기가 연방 정부가 의무화한 규정 준수 테스트를 통과하지 못하면 제품을 판매할 수 없습니다.

컴플라이언스 테스트의 최종 단계는 일반적으로 비용이 많이 듭니다. 제품이 컴플라이언스 테스트를 통과하지 못하면 설계를 재작업해야 할 뿐만 아니라 제품 개발 일정에도 영향을 미칩니다. 이러한 지연은 생산 비용과 제품의 시장 진출 능력에 영향을 미칩니다.

공식 테스트 하우스 인증 전에 장치가 통과하는지 확인하기 위해 EMC 테스트를 수행하는 것이 중요합니다.

다음 정보는 EMC 사전 컴플라이언스 테스트라고 알려진 자체 환경에서 EMC 테스트를 수행하는 데 필요한 모든 것에 대한 간략한 정보를 제공합니다. 더 자세한 설명은 아래 제안 독서 섹션의 자료를 확인하십시오.

그림 1: 제품 개발 주기에서 사전 적합성 테스트의 중요성

EMC는 전기 장비가 전자기 환경 및 다른 장비와 상호 작용하는 것입니다. 모든 전자 장치는 전자기장을 방출할 가능성이 있으며, 적합성 테스트는 전자 장치가 안전한 EMI 수준으로 작동하는지 확인하는 테스트의 최종 단계입니다.

공인 시험 기관은 장치가 적절한 수준의 방출을 하는지 여부를 판단하기 위해 다양한 EMI 테스트를 수행합니다. 이러한 테스트는 방출 테스트와 내성 테스트의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 각 범주 내에서 방사 및 전도 테스트를 모두 수행해야 합니다.

• 방사 테스트는 비물리적 매체(케이블 테스트)를 통해 전자 장치에서 방출되는 의도하지 않은 전자기 에너지를 특성화합니다.
• 전도 테스트는 물리적 매체(케이블 테스트)를 통해 전자 장치에서 방출되는 의도하지 않은 전자기 에너지를 특성화합니다.

그림 2: 방사 및 전도 방출 측정은 DUT로의 방출 및 DUT로부터의 방출 특성을 나타냅니다.

EMI 사전 컴플라이언스를 이해하고 테스트를 수행하는 방법을 알기 위해서는 관련된 주요 용어를 아는 것이 도움이 됩니다.

이 섹션에서는 EMI 사전 적합성 측정에 적용되는 관련 용어에 대해 알아봅니다.

용어

• EMC – 전자기 적합성 – 디바이스에서 발생하는 전자기 에너지의 의도하지 않은 생성 또는 전파에 대한 "포괄적인 용어".
• EMI – 전자기 간섭
• 방출 – 사전 규정 준수 측정 중에 테스트되는 실제 현상 또는 방출. 설계 및 테스트 중에 적절히 고려되지 않으면 EMI는 인접 디바이스에 원치 않는 간섭을 유발할 수 있습니다.
• 내성 – 전자기 에너지에 노출될 때 바람직하지 않은 응답을 허용하는 전자 장비의 특성.
• 방사 간섭 – 무선 노이즈 또는 원치 않는 신호가 공중으로 전파되어 발생하는 간섭, 물리적 매체를 통하지 않음
• 전도 간섭 – 전도된 무선 노이즈 또는 원치 않는 신호가 직접 결합(케이블을 통해)을 통해 변환기(수신기)로 유입되어 발생하는 간섭.
• CISPR – 전기 및 전자 디바이스의 전자기 간섭을 감독하기 위한 표준을 설정하는 국제 무선 간섭 특별 위원회.
• LISN – 선 임피던스 안정화 네트워크 — LISN은 가능한 한 깨끗한 신호를 가져야 하는 DUT로부터 전원 주 전압을 분리하기 때문에 중요합니다.
• 무반사 챔버 – 소리 또는 전자기파를 흡수하고 모든 내부 표면에서의 반사를 줄이도록 설계된 차폐실.
• 방사 – 전자기파 형태의 에너지 방출.
• 내성 - 수신기 또는 기타 장비나 시스템이 무선 방해를 거부할 수 있게 하는 특성.

사전 적합성 테스트는 저위험, 비용 효율적인 방법으로, 테스트 대상 장치(DUT)가 최종 적합성 테스트를 통과하도록 보장합니다. 제품 개발 주기 마지막까지 적합성 테스트를 기다리는 것은 높은 비용으로 인해 위험합니다. 적합성 테스트 비용에는 적합성 연구소 시간 예약 및 DUT가 적합성을 통과하지 못할 경우 재설계 비용이 포함됩니다. 적합성 테스트 중 비용을 절감하고 예기치 않은 상황을 피하려면 적절한 사전 적합성 테스트가 중요합니다.

사전 컴플라이언스 테스트와 컴플라이언스 테스트의 주요 차이점은 아래 이미지에서 볼 수 있듯이 공식적인 절차와 무반향 챔버의 사용 여부입니다.

무반사 챔버는 전자기파의 반사를 흡수하도록 설계된 공간으로, 예상치 못한 간섭이 없는지 확인하기 위해 전자 디바이스 테스트를 수행하는 데 완벽합니다. 일반적으로 대부분의 전자 디바이스 제조업체는 사내 챔버를 보유하고 있지 않기 때문에 무반사 챔버로 인해 규정 준수 테스트는 공식적인 절차입니다. 이 챔버는 제3자 그룹을 통해 미리 예약되는 경우가 많습니다. 이 챔버는 사전 규정 준수 테스트와 최종 규정 준수 테스트의 주요 차별점입니다.

그림 3: 무반향 챔버 사용은 사전 적합성 테스트와 최종 적합성 테스트의 주요 차이점입니다.

방출 테스트는 디바이스에서 방출되는 전자기 에너지의 양을 측정합니다. 방출 테스트는 디바이스가 주변 디바이스와 우발적으로 간섭하는 것을 원치 않기 때문에 중요합니다.

방출 테스트는 방사 및 전도 두 가지 범주를 포함합니다.

방사 방출 테스트는 디바이스에서 방출되는 무선 전자기 에너지 강도를 정량화합니다. 이러한 테스트는 디바이스의 방출이 해당 표준을 준수하는지 확인합니다. 많은 디바이스가 이러한 유형의 측정에서 실패하므로 사전 적합성, 방사 방출 테스트에 시간을 투자하십시오.

그림 4: 방사 방출 테스트에 필요한 장비는 사전 적합성 소프트웨어가 포함된 신호 분석기, 삼각대에 장착된 안테나 및 DUT를 포함합니다.

방사 방출 테스트를 위한 필요한 장비는 다음과 같습니다:

• 삼각대에 장착되어 DUT에서 1~3미터 떨어진 위치에 배치된 교정된 EMI 안테나
• EMC 사전 적합성 측정 소프트웨어(키사이트 N6141A EMI 측정 애플리케이션)가 장착된 스펙트럼 분석기
• 프리앰프

간섭을 피하려면 다른 장비와 멀리 떨어진 곳에서 방사 방출 테스트를 수행해야 합니다. 예를 들어, 넓은 주차장이나 비어 있는 회의실을 사용할 수 있습니다. 방사 방출 테스트 과정에서 방송 라디오, TV 또는 휴대폰의 전송이 DUT 또는 안테나와 상호 작용하지 않는 것이 중요합니다.

전도성 RF 방출은 DUT의 전기적 활동으로 인해 생성되어 상호 연결 전원, 신호 또는 데이터 케이블을 따라 DUT 외부로 전파되는 전자기 교란입니다. 전도성 교란은 DUT에서 다른 전자 장치로 직접 결합 경로를 따라 이동합니다. 또한 전도성 교란은 디바이스 자체 내에서 전파되어 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 전도성 방출 테스트는 DUT의 AC 전류에 의해 생성되는 이러한 원치 않는 신호에 중점을 둡니다.

전도 RF 방출 테스트를 위한 필요한 장비는 다음과 같습니다:

• EMC 사전 적합성 측정 소프트웨어(키사이트 N6141A EMI 측정 애플리케이션)가 장착된 스펙트럼 분석기
• LISN (선 임피던스 안정화 네트워크)
• 리미터

내성 테스트는 디바이스가 다른 디바이스에서 방출되는 전자기 에너지에 얼마나 취약한지(영향을 받는지) 결정합니다.

방사 내성 테스트는 주변 환경의 다른 장치에서 발생하는 무선 방출(over-the-air emissions)에 대한 장치의 감수성을 테스트하는 것입니다.

방사 내성 테스트를 위한 필요한 장비는 다음과 같습니다:

• 신호 발생기 (키사이트 MXG 또는 EXG)
• 근접장 프로브 세트
• 라디오

전도 내성 테스트는 다른 장치로부터의 EMI에 대한 장치 및 케이블의 민감도를 평가합니다.

내성 테스트는 디바이스가 인접 디바이스의 전자기 방출에 의해 영향을 받는 것을 원치 않기 때문에 중요합니다. 내성 테스트는 다른 사전 적합성 테스트보다 빠르고 쉽습니다. CISPR 표준은 내성 테스트를 요구하지 않지만, 키사이트는 이를 강력히 권장합니다.

그림 6: 전도 내성 테스트에 필요한 장비에는 신호 발생기, 신호 분석기, 근접장 프로브 세트 및 DUT가 포함됩니다.

EMC 테스트는 디바이스가 다른 장비의 성능을 위협하거나 저하시키는 방출을 방사하지 않고 설계 사양에 따라 작동하는지 확인합니다. EMC 테스트는 국제 무선 간섭 특별 위원회(CISPR)와 같은 EMC 규제 기관이 개발한 엄격한 방출 표준을 충족해야 합니다. 국제 무선 간섭 특별 위원회인 CISPR은 방사 EMI 측정을 위한 장비 및 방법을 결정합니다. 또한 CISPR은 산업 및 제품 판매 국가에 따라 전자 디바이스에 필요한 방사 방출 수준을 설정합니다.

DUT에 대한 측정을 수행하기 전에 몇 가지 예비 질문을 스스로에게 던져보는 것이 중요합니다.

1. 제품을 판매할 국가는 어디입니까? — 유럽, 미국, 아시아 태평양, 중국?
2. 제품 분류는 무엇입니까?

• 정보 기술 장비(ITE)
• 산업, 과학 또는 의료 장비(ISM)
• 오토모티브
• 통신
• 일반/가정용 품목
• 제품은 어디에서 판매될 것입니까? — 가정, 상업, 산업

이 질문에 대한 답변은 제품에 대한 EMC 표준을 결정하는 데 도움이 될 것입니다. 제품에 대한 EMC 표준을 알게 되면 필요한 EMC 테스트 측정을 계획할 수 있습니다.

사전 적합성 테스트의 이점

EMC 사전 적합성 테스트는 시간과 비용이 많이 드는 재작업을 절약해 줍니다. 개발 프로세스 중에 EMC 사전 적합성 테스트를 포함하면 제품이 전체 EMC 적합성 테스트를 성공적으로 통과할 확률을 크게 높일 수 있습니다. 사전 적합성 테스트 시스템을 추가하는 것은 제품의 EMC 적합성을 달성하기 위한 최적의 접근 방식이며, 시장 출시 시간을 비용 효율적으로 단축할 수 있게 해줍니다.

그림 7: 모든 전자 제품은 제품 유형 및 판매 지역에 따라 특정 방출 규정을 통과해야 합니다.

키사이트 사전 규정 준수 솔루션

• 키사이트 X-시리즈 분석기는 가장 진보된 신호 분석을 통해 설계, 테스트 및 제공을 지원합니다. 광범위한 실시간 분석부터 저비용 필수 측정까지 선택할 수 있습니다.
• N6141A EMI 측정 애플리케이션은 키사이트 X-시리즈의 25개 이상의 측정 애플리케이션 표준 라이브러리 중 하나입니다. 이 애플리케이션은 X-시리즈 신호 분석기를 강력한 EMI 사전 컴플라이언스 및 진단 솔루션으로 전환하여 새로운 설계의 빠른 시장 출시를 촉진하는 사용하기 쉬운 데이터 수집 및 분석 툴을 제공합니다.

신호 분석기로 EMI 사전 적합성 테스트를 실행하는 이점은 새 제품의 EMI 성능을 잘 예측하고 프로젝트 막바지에 EMI 적합성 테스트 실패 위험을 줄일 수 있다는 것입니다.

사전 규정 준수 측정에 대한 더 나은 이해를 위해 다음 애플리케이션 노트인 방사 및 전도 측정 수행을 참조하십시오.