EMC认证和您的产品

我职业生涯的大部分时间都在电子领域与小型企业和初创公司合作或为他们工作，并帮助他们将想法转化为实体产品。我面对的几乎每个客户都反复出现的一些误解都是关于电磁兼容合规性的。许多人不知道其产品需要进行EMC测试，一些人不知道认证的持续时间和成本，还有一些人不知道如何将要求应用于其产品。

在那些了解认证的人中，许多人错误地认为其产品没有WiFi、蓝牙或其他RF发射器或收发器，因此不需要进行“RF测试”。还有人认为，作为一家只做几十块或几百块板的公司，他们不需要认证，或者不通过认证也没人管。其中我最喜欢的是一家使用商用电子板（例如Arduino和分路板）并将其全部连接在一个外壳中的公司，他们认为自己无需认证设备。

几乎每个国家/地区都有自己的EMC法规和认证要求。当各个国家/地区共享边界，或者另一个国家/地区的认证/监管机构指导法规制定时，各个国家/地区之间的法规可能会出现相似之处。例如，加拿大和美国的要求非常相似，欧洲大多数国家只要求符合CE规则。与必须为规划营销产品的每个区域认证设备相比，通用要求使认证过程更加简单且更具成本效益。有些国家/地区要求您在其境内的实验室根据其法规对产品进行测试。这可能会大幅增加认证成本和时间，因为您需要将设备送到多个实验室进行测试。

在本文中，我们将特别专注于无意辐射设备，即没有任何有意RF辐射的设备。我们无法构建没有辐射的电子电路；任何时候有可变的电流流过导体，就会产生一个磁场，从而辐射出电磁能。现有的法规和指令旨在确保这些辐射不干扰其他设备或无线电信号，确保它们低于规定的限度。

为什么合规性很重要

如果没有EMC法规，设计不当的设备可能会造成一个无法进行无线电通信的环境，并损坏或破坏其他连接或附近设备的功能。如果没有这些规定，手机的使用、基于无线电的空中交通管制、通过WiFi上网、卫星通信以及其他各种基于电磁波的技术可能都无法实现。

您可能会认为我举了个极端示例，但是，我见过未经认证的设备会干扰免费电视信号，以至于有些频道会失去所有信号质量，无法在与设备的同一个建筑物中观看，CB收音机在附近也无法使用。举个极端示例，在一次创客活动中，我看到一个带有高频、高安培数电机的机器人没有经过任何测试，在该机器人运行期间，它让一位装有起搏器的老先生感到不适。

这与您和您的产品有何关系？如果您要制作单一的装置以安装到工业设施，怎么办？如果您要制作在Tindie上出售的分路板，怎么办？引用欧盟委员会的《电磁兼容指令》的网站，“设备（设备和固定装置）在投放市场和/或投入使用时需要符合EMC的要求。”

无论您是销售单一设备供一次性使用，还是制造一百万台设备进行分销，法律都要求您对设备进行认证。即使您将多个现成的电路板装配到一个外壳中而不是制作PCB，此要求也同样适用。同样的要求适用于美国（FCC规则）、加拿大（ISED要求）和其他所有国家/地区。

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当涉及到法规时，您可能认为可以低调行事。然而，我曾与一些小客户合作过，他们之前曾被发现没有产品合规文件。其中一家是美国的单人企业，每年的销售量只有几百台。他向欧洲的一家分销商发出一份订单，但目标国家的海关在提交CE文件之前扣留了这批货物。

另一家小公司销售有意辐射设备（一种RF产品），同样是小批量销售，也因销售未经认证的产品而被FCC罚款数十万美元。如果您的产品引起监管机构的注意，仅仅进行少量销售也逃不过处罚。

认证产品肯定比因不合规而销毁货物或被罚款要便宜得多。

如何获得产品认证

最终，您的产品需要交给认证实验室，该实验室需要由负责产品认证的监管机构的认可或批准。寻找一个在预算范围内并提供所需服务的实验室可能具有挑战性。如果时间允许，电子贸易展是一个很好的选择，能够让您与来自不同实验室的工程师交流。即使是以电子制造/装配业务为重点的相对较小的贸易展览会，也可能会有来自多个实验室的多位代表出席。

提供最低报价的公司不一定是最好的测试者。在认证过程中，您需要与实验室密切合作，尤其是在第一次认证的情况下。理想情况下，与您合作的实验室将在产品的整个开发过程中与您合作。开发原型时，您将带着硬件参观实验室，或者将硬件送到实验室，并对原型进行预一致性测试。

如果发现问题，尽早测试原型可以让您及时更改硬件，与仅将最终产品送去测试相比，这将为您节省宝贵的时间和金钱。如果您确实发现问题，优秀实验室的工程师会根据他们丰富的经验给您一些解决问题的想法，而不是仅仅告知失败。更好的是，亲自参加预认证将使您能够当场实施其中一些建议并快速重新测试，这样您就可以带着变更列表而非问题列表返回办公室。

您需要什么认证，价格是多少

如果您计划在北美和欧洲销售您的产品，您可以先测试是否符合美国FCC规则、加拿大ISED要求和欧洲CE EMC指令要求。这可能会覆盖您产品的大多数潜在客户。世界各国/地区政府制定的EMC法规相似，但并不完全相同。例如，如果您要在澳大利亚或新西兰销售产品，您可能也需要按照AS/NZS EMC标准进行测试；澳大利亚和新西兰有相互承认协议，可能适用于您已经在测试的欧盟EMC指令。

对于具有一种操作模式、一个交流电源连接且没有Signal/IO端口的简单无意辐射器，预计FCC和ISED加拿大EMC合规性测试的费用约为2,000美元，如果还进行CE EMC指令合规性测试，则需要额外支付4,500美元。但是，您支付的金额将取决于您正在使用的实验室以及您正在测试的设备。

对于没有充电能力的电池供电设备，由于不需要交流电源测试，因此成本会更低。另一方面，对于具有多种操作模式的设备或需要测试的信号/IO电缆，由于需要完成额外测试，因此成本会更高。测试设施的设立成本为数百万美元，由经验丰富的工程师组成，每小时工资通常很高。因此，设备的测试计划越复杂或漫长，成本就越高。

如果设备具有不使用预批准的无线电模块的无线功能，或者如其用户手册和授权授予中所指定，正在使用超出其使用规则的预批准模块，则该设备将需要额外付费以进行无线测试和认证。重要的是检查任何预认证模块的用户手册和数据表，以确保明确提及您的天线（如果需要或允许使用外部天线），并且您已明确遵循电源和布局要求。

此外，请确保您仅将模块用于其手册中指定的操作模式和功率级别。如果不遵守这些要求，您的模块使用情况将不会被归类为预批准，您的设备将需要作为有意辐射设备进行测试。

认证体验

理想情况下，合规性测试将从初始原型阶段的预测试开始。如果距离合作的实验室不近，您可以将原型或设备以及所有电缆、配件和操作说明邮寄过去，以供其设置和测试。

来自加拿大QAI实验室的Simon Howkins和Parm Singh提出以下建议，以使您的测试体验尽可能顺畅：

来到EMC Lab测试产品是否合规时，最好做好充分准备以应对突发情况。您需要携带一个完全运转的设备，该设备可以在典型最坏情况的操作模式下连续运行。如果您的设备具有多种操作模式，则应预扫描以确定最坏情况下的模式。如果您的设备需要辅助或支持设备以执行操作，则还需要将其带到实验室。

如果无法带入实际的辅助和支持设备，则应使用模拟负载和辅助设备。您的产品很可能无法通过首次测试，必须对其进行修改才能符合EMC法规。要在实验室中进行修改，请带上您需要的所有必要工具和元件。这可能包括铁氧体、RF滤波器、屏蔽材料、电容器、电感器、电阻器以及修改所需的任何工具。

您可能忘记携带的工具是带有备用锋利刀片的Exacto风格刀具。一把锋利的Exacto刀具可以轻松切割小型迹线或刮掉阻焊层以制作焊垫，以便于添加电容器或者在需要时向电路中添加任何其他元件。

将认证纳入您的项目计划

QAI Labs的Simon在成功准备EMC认证方面有更多的箴言：

初创公司在EMC实验室中常见的错误包括：没有从设计周期开始便将良好的EMC设计方面纳入设备；没有留足设备测试和认证的时间；直到最后一刻才对设备进行测试和认证；第一天来实验室进行预扫描测试时没有做好准备。

Andy Eadie的免费电子书“Get EMC Design Right First Time”是一个绝佳资源，可帮助您从一开始就采用良好的EMC设计。我已经向许多客户推荐该书，他们都告诉我这本书既有用又容易理解。在项目规划中，为设计周期中的原型预合规、预扫描或初步研发测试分配时间，可以让您确定设备堆栈符合法规要求的方式。

根据实验室的安排，在完成预认证测试后，可能需要一些时间来运行完整的认证测试。如果产品已在制造中并且必须修改，那么将EMC合规性测试留到最后一刻才发现设备出现故障，可能会付出高昂的代价。更不用说，如果需要构建和测试新原型，则可能会错过截止日期。

如果您所在的地区附近没有EMC实验室并且无法出行，您可以将产品或原型邮寄到实验室，并附上有关如何设置以进行测试的说明。

有助于合规的简单PCB设计选择

大约四年以来，我一直在向客户推荐Andy Eadie的EMC Fast Pass电子书和培训课程，因为我觉得它们提供了非常简单易懂的EMC合规性和设计指南。我联系了Andy，询问他对本文的建议，他给出了以下建议：

1. PCB层堆叠
   在设计通过EMC测试的PCB时，可以先选择良好的叠层配置。最重要的方面之一是确保始终在相邻层上为所有数字（开关）信号提供完整的参考平面（GND或PWR）。如果布线太密集而无法执行此操作，请再添加2层。

2. 去耦电容器
   为每个IC和连接器电源引脚提供至少一个去耦电容器。目前推荐的最佳做法是将电容值标准化为一个值，如100nF。这有助于避免意外产生电源平面谐振。

3. 为板外和板间低速通信添加串联电阻
   这是一张好用的“缓解”牌。对于并行LCD总线和SPI等低速通信接口，在离开电路板之前，在每个轨道上安装一个零欧姆串联电阻器。如果电路板未通过辐射测试，您可以使用10R-33R终端电阻代替，这可以抑制谐波并减少辐射。

4. 所有SMPS输入上的Pi滤波器
   如果SMPS的电压输入端没有EMI滤波器，则设计很可能无法通过传导发射测试。请始终在每个SMPS的输入端安装一个EMI滤波器，例如pi滤波器。

如果您不熟悉EMC合规性设计，我建议除第3条建议外更进一步，在您的电路板上添加用于额外电容器、铁氧体和其他滤波器元件的封装。仅需一点空间，即可将封装添加到电路板。然而，不得不添加封装，并且可能需要对电路板进行再一次修订，这样在财务和时间方面的代价都很昂贵。我经常看到批量生产的商用电路板缺少很多被动元件。您可能会认为，他们自以为能通过移除这些元件来降低成本，但也有可能这些封装增加到工程师认为可能存在EMC问题的地方，而增加封装是为了安全起见。

• 详细了解有助于EMC合规性的设计选择

我必须感谢QAI Labs的EMC销售工程师Simon Howkins和EMC部门主管Parm Singh，感谢他们对本文提出的明智建议。此外，来自EMC Fast Pass的Andy Eadie凭借其出色的电子书和培训，多年来一直是我的宝贵资源，最近还为我们提供上述建议。EMC认证是一个非常复杂的话题，超出了简单的优秀设计实践。全球的EMC法规存在很多细微差别，因此在项目的这方面与专家合作以确保成功是有意义的。尽早将QAI这样的公司整合到您的项目规划中，可以让您专注于产品，并大幅减轻合规性测试的压力。随着您在与业务相关的EMC设计和测试方面获得更多经验，您将需要更少的专家预认证和指导，但始终建议将其纳入您的项目规划。

为确保您拥有最大的优势，请使用最好的RF PCB设计软件：Altium Designer^®。想了解更多有关Altium如何帮助您完成下一个PCB设计的信息吗？与Altium专家联系。