EMC 사전 컴플라이언스 기초

제품을 개발할 때 여러분은 먼저 디바이스를 테스트하여 예상대로 작동하는지 검증하기를 원합니다. 모든 전자 디바이스는 인증된 사내 테스트 하우스에서 전자기 간섭(EMI) 컴플라이언스 테스트를 통과해야 합니다. EMI 테스트 통과는 디바이스의 EMI 방출이 허용 가능한 수준을 충족하고 적절한 규제 표준을 준수함을 보여줍니다.

EMI는 동전기적 호환성을 나타내는 포괄적인 용어인 "EMC"의 일부입니다. 사전 컴플라이언스 테스트를 수행할 때 디바이스에서 발생하는 실제 전자기적 현상(즉, 방출)인 EMI에 대한 테스트에 대해 걱정하게 됩니다.

노트북부터 스마트폰까지의 모든 제품은 인증된 테스트 하우스에서 컴플라이언스 테스트를 통과해야 합니다. 디바이스가 연방에서 규정하는 컴플라이언스 테스트를 통과하지 못하면 제품을 판매할 수 없습니다.

컴플라이언스 테스트의 마지막 단계는 일반적으로 비용이 많이 듭니다. 제품이 컴플라이언스 테스트를 통과하지 못하면 설계 재작업을 해야 하며 이는 제품 개발 일정에도 영향을 미칩니다. 이러한 지연은 생산 비용과 제품의 시장 진입 역량에 영향을 미칩니다.

공식 테스트 하우스의 인증 전에 디바이스가 테스트를 통과할 수 있는지 확인하려면 EMC 테스트를 수행하는 것이 중요합니다.

다음 정보는 EMC 사전 컴플라이언스 테스트로 알려진 자체 환경에서 EMC 테스트를 수행하는 데 필요한 모든 정보에 대한 스냅샷을 제공합니다. 보다 자세한 설명은 아래의 추천 읽을거리 섹션의 자료를 확인하십시오.

그림 1: 제품 개발 사이클에서 사전 컴플라이언스 테스트의 중요성

EMC는 동전기적 환경에서 사용하는 전자 장비와 기타 장비 간의 상호 작용을 뜻합니다. 모든 전자 디바이스는 전자기장을 방출할 가능성이 있으며 컴플라이언스 테스트는 전자 디바이스가 안전한 EMI 수준으로 작동하는지 확인하는 테스트의 마지막 단계입니다.

인증된 테스트 하우스는 다양한 EMI 테스트를 수행하여 디바이스가 적절한 수준으로 전자기장을 방출하는지 확인합니다. 이러한 테스트는 방출 테스트와 내성 테스트의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 이러한 각 범주 내에서 방사선 테스트와 전도성 테스트를 모두 수행해야 합니다.

• 방사선 테스트는 비물리적 매체를 통해 전자 디바이스에서 방출되는 의도하지 않은 전자기 에너지를 특성화합니다(케이블 테스트).
• 전도성 테스트는 물리적 매체를 통해 전자 디바이스에서 방출되는 의도하지 않은 전자기 에너지를 특성화합니다(케이블 테스트).

그림 2: 방사선 및 전도성 방출 측정은 DUT 안팎으로의 방출 특성을 분석합니다.

EMI 사전 컴플라이언스와 테스트 수행 방법을 이해하려면 이와 관련된 주요 용어를 아는 것이 좋습니다.

본 섹션에서는 EMI 사전 컴플라이언스 측정에 적용할 수 있는 몇 가지 관련 용어를 배웁니다.

용어

• EMC(전자기 호환성) - 디바이스에서 발생하는 전자기 에너지의 의도하지 않은 발생 또는 전파에 대한 '포괄적 용어'입니다.
• EMI - 전자기 간섭
• 방출 – 실제 현상 또는 사전 컴플라이언스 측정 중에 테스트된 방출값. EMI는 설계와 테스트 중에 적절하게 고려되지 않은 경우 인접 디바이스와 원치 않는 간섭을 일으킬 수 있습니다.
• 민감성 - 전자기 에너지에 노출될 때 바람직하지 않은 반응을 허용하는 전자 장비의 특성.
• 방사 간섭 - 물리적 매체를 통하지 않는 무선 노이즈나 원치 않는 OTA 신호로 인한 간섭
• 전도성 간섭 - 다이렉트 커플링(케이블을 통한)을 통해 전도된 무선 노이즈나 원치 않는 신호가 변환기(수신기)로 들어가면서 발생하는 간섭.
• CISPR- 무선 간섭에 관한 국제 특별 위원회(International Special Committee on Radio Interference)가 전기 및 전자 장치의 전자기 간섭을 감독하기 위해 설정한 표준.
• LISN(라인 임피던스 안정화 네트워크) - LISN은 최대한 깨끗한 신호를 가져야 하는 DUT에서 전력 공급선을 격리하기 때문에 중요합니다.
• 무향실 – 소리나 전자기파를 흡수하고 모든 내부 표면의 반사를 줄이도록 설계된 차폐된 방입니다.
• 방사선 - 전자기파 형태의 에너지 방출.
• 내성 - 무선 방해를 거부할 수 있는 수신기 또는 기타 장비 또는 시스템의 속성.

사전 컴플라이언스는 DUT(테스트 대상 디바이스)가 최종 컴플라이언스 테스트를 통과하도록 보장하는 낮은 위험의 비용 효율적인 방법입니다. 컴플라이언스 테스트를 위해 제품 개발 사이클이 끝날 때까지 기다리는 것은 비용이 많이 발생하기 때문에 위험합니다. 컴플라이언스 테스트 비용에는 컴플라이언스 실험실에서 시간을 예약하고 컴플라이언스를 통과하지 못한 경우 DUT를 재설계하는 비용이 포함됩니다. 비용을 절감하고 컴플라이언스 테스트 중에 발생하는 예상치 못한 상황을 피하려면 적절한 사전 컴플라이언스 테스트를 수행하는 것이 중요합니다.

사전 컴플라이언스 테스트와 컴플라이언스 테스트의 주요 차이점은 아래 이미지에서 볼 수 있듯이 테스트의 형식과 무향실 사용 여부입니다.

무향실은 전자기파의 반사를 흡수하도록 설계된 방으로서 예상치 못한 간섭이 없는지 확인하기 위해 전자 디바이스를 테스트하는 데 적합합니다. 일반적으로 컴플라이언스 테스트는 대부분의 전자 디바이스 제조업체에 자체 챔버가 없기 때문에 무향실에서 실시하는 공식적인 절차입니다. 테스트는 보통 제3자 그룹을 통해 사전에 예약됩니다. 이러한 챔버의 유무는 사전 컴플라이언스 테스트와 최종 컴플라이언스 테스트 간의 주요 차별화 요소입니다.

그림 3: 무향실 사용은 사전 컴플라이언스 테스트와 최종 컴플라이언스 테스트 간의 주요 차별화 요소입니다.

방출 테스트에서는 디바이스에서 방출되는 전자기 에너지의 양을 측정합니다. 여러분은 디바이스가 우연히 근처의 디바이스를 간섭하는 상황을 원치 않기 때문에 방출 테스트는 중요합니다.

방출 테스트에는 방사성 및 전도성의 두 가지 범주가 있습니다.

복사성 방출 테스트는 디바이스에서 방출되는 OTA 전자기 에너지 강도를 정량화합니다. 디바이스에서는 이러한 방출이 적합한 표준을 준수하는지를 확인합니다. 많은 디바이스는 이러한 유형의 측정 기준을 만족하지 못하므로 사전 컴플라이언스, 복사 방출 테스트에 일정한 시간을 투자하십시오.

그림 4: 복사성 방출 테스트에 필요한 장비에는 사전 컴플라이언스 소프트웨어를 탑재한 신호 분석기, 삼각대에 장착된 안테나 및 DUT가 포함됩니다.

복사성 방출 테스트에 필요한 장비는 다음과 같습니다.

• 삼각대에 장착하고 DUT에서 1~3m 떨어진 곳에 위치한 교정된 EMI 안테나
• EMC 사전 컴플라이언스 측정 소프트웨어가 장착된 스펙트럼 분석기(키사이트 N6141A EMI 측정 어플리케이션)
• 프리 앰프

간섭을 방지하려면 다른 장비에서 멀리 떨어진 곳에서 복사성 방출 테스트를 수행해야 합니다. 예를 들어 넓은 주차장이나 빈 회의실을 사용할 수 있습니다. 무선 방송, TV 또는 휴대 전화에서의 전송이 방사성 방출 테스트 과정에서 DUT나 안테나와 상호 작용하지 않도록 하는 것이 중요합니다.

전도성 RF 방출은 상호 연결된 전력, 신호 또는 데이터 케이블을 따라 DUT 외부로 전파되는 DUT의 전기적 활동에 의해 생성되는 전자기 교란입니다. 전도성 교란은 커플링 경로를 따라 DUT에서 다른 전자 디바이스로 직접 이동합니다. 또한 전도성 교란은 디바이스 자체 내에서 전파되어 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 전도성 방출 테스트는 DUT의 AC 전류에 의해 생성된 이러한 원치 않는 신호에 초점을 맞춥니다.

전도성 RF 방출 테스트에 필요한 장비는 다음과 같습니다.

• EMC 사전 컴플라이언스 측정 소프트웨어가 장착된 스펙트럼 분석기(키사이트 N6141A EMI 측정 어플리케이션)
• LISN(라인 임피던스 안정화 네트워크)
• 리미터

내성 테스트는 귀하의 디바이스가 다른 디바이스에서 방출되는 전자기 에너지에 얼마나 민감한지를 결정합니다.

방사선 내성 테스트는 주변 환경에 있는 다른 디바이스의 OTA 방출에 대한 디바이스의 민감도 테스트를 수반합니다.

내성 테스트에 필요한 장비는 다음과 같습니다.

• 신호 발생기(키사이트 MXG 또는 EXG)
• 근거리 장 프로브 세트
• 배우기

전도성 내성 테스트에서는 다른 디바이스의 EMI에 대한 디바이스 및 케이블의 민감성을 평가합니다.

여러분은 본인의 디바이스가 인접 디바이스에서 방출하는 전자기의 영향을 받는 것을 원치 않기 때문에 내성 테스트는 중요합니다. 내성 테스트는 다른 사전 컴플라이언스 테스트보다 빠르고 쉽습니다. CISPR 표준에서는 내성 테스트를 필수로 여기지는 않지만 매우 권장합니다.

그림 6: 전도성 내성 테스트에 필요한 장비에는 신호 발생기, 신호 분석기, 근거리 장 프로브 세트와 DUT가 포함됩니다.

EMC 테스트에서는 귀하의 디바이스가 다른 디바이스의 성능을 위협하거나 저하시키는 방사성 방출 없이 설계 사양에 따라 작동하는지를 확인합니다. EMC 테스트는 CISPR(Comité International Special des Perturbations Radioélectriques)과 같은 EMC 규제 기관에서 개발한 엄격한 배출 표준을 충족해야 합니다. CISPR(무선 간섭에 관한 국제 특별 위원회)은 방사성 EMI 측정에 필요한 장비와 방법을 결정합니다. 또한 CISPR은 제품을 판매하는 업종 및 국가에 따라 전자 디바이스에 필요한 복사성 방출 수준을 설정합니다.

DUT에서 측정을 수행하기 전에 다음과 같은 사전 질문을 본인에게 던지는 것이 중요합니다.

1. 유럽, 미국, 아시아 태평양, 중국 중 어느 국가에서 제품을 판매할 예정입니까?
2. 제품의 범주는 무엇입니까?

• 정보 기술 장비(ITE)
• 산업, 과학 또는 의료 장비(ISM)
• 오토모티브
• 통신
• 일반/가정용품
• 제품은 가정, 상업, 산업 부문 중 어디에 판매됩니까?

이러한 질문에 대한 답변은 제품에 대한 EMC 표준을 결정하는 데 도움이 됩니다. 제품에 대한 EMC 표준을 알면 필요한 EMC 테스트 측정을 계획할 수 있습니다.

사전 컴플라이언스 테스트의 이점

EMC 사전 컴플라이언스 테스트를 통해 시간과 비용이 많이 드는 재작업을 줄일 수 있습니다. 개발 프로세스 중에 EMC 사전 컴플라이언스 테스트를 포함시키면 제품이 전체 EMC 컴플라이언스 테스트를 성공적으로 통과할 확률이 크게 향상됩니다. 사전 컴플라이언스 테스트 시스템을 추가하면 제품에 대한 EMC 컴플라리언스를 달성하기 위한 최적의 접근 방식을 통해 시장 출시 시간을 비용 효율적으로 단축할 수 있습니다.

그림 7: 모든 전자 제품은 제품의 유형 및 판매 장소에 따라 특정한 방출 규정을 통과해야 합니다.

키사이트 사전 컴플라이언스 솔루션

• 키사이트 X-시리즈 분석기는 가장 진보한 신호 분석을 통해 설계, 테스트와 전송을 지원합니다. 폭넓은 실시간 분석에서 낮은 비용의 필수 측정까지 모두 가능합니다.
• N6141A EMI 측정 어플리케이션은 키사이트 X-시리즈의 25개 이상의 측정 어플리케이션에 있는 표준 라이브러리 중 하나입니다. 이 어플리케이션은 X-시리즈 신호 분석기를 강력한 EMI 사전 컴플라이언스 및 진단 솔루션으로 변환하여 새로운 설계를 위한 빠른 시장 출시를 촉진하는 사용하기 간편한 데이터 수집 및 분석 도구를 제공합니다.

신호 분석기로 EMI 사전 컴플라이언스 테스트를 수행할 때의 이점은 신제품의 EMI 성능을 잘 평가하고 프로젝트가 끝날 때 EMI 컴플라이언스 실패의 위험을 줄일 수 있다는 점입니다.

사전 컴플라이언스 측정을 더 잘 이해하기 위해 다음의 어플리케이션 노트와 방사성 및 전도성 방출 측정을 참조하십시오.