การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Interference หรือ EMI) เป็นปัญหาสำคัญในการผลิตผลิตภัณฑ์หรือชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากอาจทำให้การทำงานหยุดชะงักและเกิดความล้มเหลวระหว่างการทดสอบมาตรฐาน EMI การทดสอบก่อนปฏิบัติตามข้อกำหนดของ EMCเป็นแนวทางเชิงรุกที่ช่วยตรวจจับและแก้ไขปัญหา EMI ตั้งแต่ต้นในกระบวนการออกแบบวงจร เพื่อลดความเสี่ยงจากการออกแบบใหม่และป้องกันความล่าช้าที่อาจเพิ่มต้นทุน

วัตถุประสงค์หลักของการทดสอบก่อนปฏิบัติตามข้อกำหนดของ EMC

1.เพื่อตรวจพบปัญหา EMI ในระยะเริ่มต้น ระบุการแพร่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกินขีดจำกัดตามข้อกำหนด

2.เพื่อตรวจสอบแนวทางการออกแบบที่เหมาะสม เช่น การจัดวางอุปกรณ์บนแผง PCB การป้องกันการแพร่คลื่น และการต่อสายดิน เพื่อลด EMI อย่างมีประสิทธิภาพ

3.เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพด้านต้นทุนและเวลา ลดการเปลี่ยนแปลงการออกแบบในขั้นตอนสุดท้ายและลดค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม

4.เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ รับรองว่าผลิตภัณฑ์สามารถทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพในสภาพแวดล้อมที่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ปัญหาที่พบในการทดสอบก่อนปฏิบัติตามข้อกำหนดของ EMC

1.ทรัพยากรที่มีอย่างจำกัด

ขาดการเข้าถึงอุปกรณ์ทดสอบขั้นสูง (Advanced Equipment) ที่ต้องใช้ค่าใช้จ่ายในการจัดหาอุปกรณ์

วิธีแก้ไข: หาทางเลือกใช้ที่มีต้นทุนต่ำ เช่น ตู้ทดสอบที่มีฉนวนป้องกันและเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมแบบพกพา แทนห้องทดสอบปฏิบัติการที่มีค่าใช้จ่ายสูง เป็นต้น

2.แหล่งกำเนิด EMI ที่มีความซับซ้อน

การระบุสาเหตุหลักของการแพร่คลื่นอาจเป็นเรื่องท้าทาย

วิธีแก้ไข: ใช้โพรบแบบสนามแม่เหล็กระยะใกล้ (Near Field) และการทดสอบแบบวนซ้ำเพื่อแยกระบุพื้นที่ที่มีปัญหา

3.ข้อจำกัดด้านเวลา

การบริหารจัดการเวลาในแต่ละขั้นตอนในการออกแบบและพัฒนาอาจมีอย่างจำกัด ทำให้โอกาสในการทดสอบก่อนปฏิบัติตามข้อกำหนดอย่างละเอียดถี่ถ้วนยากขึ้น

วิธีแก้ไข: ให้ความสำคัญและจัดเรียงลำดับความจำเป็นในการทดสอบเฉพาะบริเวณที่มีความเสี่ยงสูง เช่น สัญญาณที่มีความเร็วสูงและวงจรแหล่งจ่ายไฟ เป็นต้น

วิธีการทดสอบก่อนปฏิบัติตามข้อกำหนดของ EMC

1.การทดสอบการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

การปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์ ซึ่งอาจรบกวนอุปกรณ์อื่นใกล้เคียง การทดสอบการปล่อยคลื่นประกอบด้วยขั้นตอนดังนี้:

• ตั้งค่าการทดสอบ: วางอุปกรณ์ที่ทดสอบ (DUT: Device Under Test) ในห้องทดสอบหรือไซต์ทดสอบพื้นที่เปิด (OATS) เพื่อวัดการปล่อยคลื่น

• ใช้เครื่องมือวัด: ใช้เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมและเสาอากาศในการตรวจจับการปล่อยคลื่นในสเปกตรัมความถี่ที่กำหนด

• ประเมินผล: เปรียบเทียบการปล่อยคลื่นที่วัดได้กับลิมิตหรือเกณฑ์ที่กำหนด เพื่อระบุความถี่ที่มีปัญหา

2.การทดสอบการปล่อยคลื่นที่นำไฟฟ้า

การปล่อยคลื่นตัวนำคือสัญญาณที่ไม่ต้องการที่ส่งผ่านไฟฟ้าหรือสายสัญญาณออกไป การทดสอบประกอบด้วย:

• ใช้เครือข่าย LISN (Liquid-Impedance Switched Network): เชื่อมเครือข่าย LISN ระหว่าง DUT และแหล่งจ่ายไฟ เพื่อลดสัญญาณรบกวน RF และป้องกันเสียงรบกวนไม่ให้ส่งกลับไปยังสายไฟ

• เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม: บันทึกและวิเคราะห์การปล่อยคลื่นในช่วงความถี่ที่มาตรฐานกำหนด

• ใช้ฟิลเตอร์: ใช้ฟิลเตอร์, ลูกปัดเฟอร์ไรต์ หรือการออกแบบวงจรจ่ายไฟใหม่ เพื่อลดเสียงรบกวนที่ส่งผ่านสายไฟ

3.การทดสอบการป้องกัน

แม้ว่าการทดสอบก่อนปฏิบัติตามข้อกำหนดจะเน้นที่การแพร่คลื่น แต่การทดสอบการป้องกันก็สำคัญ เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อได้รับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก โดยการทดสอบประกอบด้วย:

• ทดสอบการคายประจุไฟฟ้าสถิต (ESD: Electrostatic Discharge): จำลองเหตุการณ์ ESD เพื่อประเมินความทนทานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

• ทดสอบการป้องกันการแพร่คลื่น: ตรวจสอบการทำงานของ DUT เมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

• ทดสอบการป้องกันการนำไฟฟ้า: ส่งสัญญาณรบกวนเข้าไปในสายไฟและสายสัญญาณเพื่อประเมินประสิทธิภาพของการป้องกัน

สรุป

การทดสอบก่อนปฏิบัติตามข้อกำหนดของ EMC เป็นเครื่องมือสำคัญในการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ช่วยให้วิศวกรสามารถระบุและแก้ไขปัญหา EMI ตั้งแต่ต้นในกระบวนการออกแบบและพัฒนา ด้วยการใช้แนวทางที่เป็นระบบ เครื่องมือที่เหมาะสม และการปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด การทดสอบนี้ช่วยลดความเสี่ยงจากการล้มเหลวในการทดสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนด และลดต้นทุนในการพัฒนาวงจร รวมถึงสามารถเร่งเวลาในการนำผลิตภัณฑ์ออกสู่ตลาดได้ การวางแผน EMC ตั้งแต่เริ่มต้นไม่เพียงแต่ทำให้ปฏิบัติตามข้อกำหนดได้ แต่ยังช่วยให้ผลิตภัณฑ์มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ในการใช้งานจริงด้วย

‍