Amaç
Bu kontrol listesi, donanım ürünlerinin elektromanyetik uyumluluk (EMC), elektromanyetik girişim (EMI) ve elektrostatik deşarj (ESD) gereksinimlerine erken aşamada uyumunu sağlamak için hazırlanmıştır. Hedef, tasarım sırasında alınacak önlemlerle CE/FCC gibi resmi testlerde başarısız olma riskini minimize etmektir.
EMC Planlama ve Standardizasyon
Ürün sınıfına, kullanım ortamına ve pazara göre geçerli olan EMC standartları belirlenmelidir. Örnek sınıflandırmalar:
- EN 55032 / CISPR 32: Multimedya, bilgi teknolojisi ekipmanları (IT/AV)
- EN 55035 / CISPR 35: Immunity testleri
- EN 61000-6-1 / -6-3: Endüstriyel ve konut tipi genel uygulamalar
- EN 61326-1: Laboratuvar ve ölçüm cihazları
- FCC Part 15 Class A/B: ABD pazarına uygunluk
- ICES-003: Kanada uyumluluğu
Uygulanan standartlar "EMC Requirements Matrix" belgesinde listelenmeli ve her standardın limit değerleri (radiated, conducted, harmonic, flicker) teknik dosyada dokümante edilmelidir.
Ürün için uygulanacak testlerin kapsamı ve yapılacağı laboratuvarlar erken aşamada seçilmelidir.
- Akredite laboratuvarlar (ISO/IEC 17025) tercih edilmelidir
- Test kapsamı: Radiated Emission (30 MHz–6 GHz), Conducted Emission (150 kHz–30 MHz), ESD Immunity (±8 kV air, ±4 kV contact), EFT/Burst, Surge, Dips, Conducted Immunity, Radiated Immunity
- Pre-scan planı (erken prototip testleri) hazırlanmalı, kritik frekans aralıkları belirlenmelidir
- Test laboratuvarı üreticiyle test setup paylaşımı yapmalı; kablo yönlendirmeleri, güç kaynağı tipleri ve test modları tanımlanmalıdır
Her tasarım döngüsünde uygulanacak EMC/EMI planı hazırlanmalı ve tasarım doğrulama planına (DVP&R) entegre edilmelidir. Plan içeriği:
- Ölçüm hedef aralıkları: 30 MHz–6 GHz, gerekirse 9 kHz alt bandı (conducted)
- Emisyon limitleri: CISPR Class A/B limit değerleri (ör. 40 dBµV/m @ 3 m)
- Immunity hedefi: 3 V/m (genel endüstriyel), 10 V/m (kritik sistemler)
- Tasarım seviyesinde hedefler: Güç girişinde 40 dB EMI bastırma, hat filtreleri ve ferrit seçimleri, PCB'de topraklama ve koruma planı (GND stitching, copper pour)
Plan, proje yönetimi sistemi içinde "EMC Control Plan" başlığıyla izlenmelidir.
EMC doğrulaması, sadece test aşamasında değil, tasarım süreci boyunca aktif rol oynayan bir uzman tarafından yürütülmelidir.
- EMC sorumlusu veya test mühendisi proje başlangıcında atanmalıdır
- Bu kişi, elektrik, mekanik ve yazılım ekipleri arasında koordinasyonu sağlar
- Görevleri: EMC tasarım incelemeleri yapmak, pre-scan test sonuçlarını analiz etmek, EMI/ESD düzeltici önlemleri belirlemek, son test için laboratuvarla teknik iletişimi yürütmek
Bu rol, proje dokümanlarında "RACI Matrix" içerisinde açık şekilde tanımlanmalıdır. Standart referans: IEC 61000-4 serisi ve CISPR 11/32 test uygulamaları.
Devre ve Yerleşim (Circuit & Layout) Önlemleri
Topraklama yapısı, sistemin EMI performansını doğrudan etkiler.
- Analog, dijital ve güç toprakları tek noktadan (star topology) birleştirilmelidir
- GND ayrımı (AGND, DGND, PGND) yapılmalı; birleşim noktası genellikle ADC veya güç girişine yakın seçilmelidir
- Kapsamlı sistemlerde çoklu katman topraklar arasında düşük empedanslı bağlama via'ları kullanılmalıdır
- Şasi (chassis ground) ile devre toprağı (signal ground) gerektiğinde RC veya ferrit üzerinden bağlanmalıdır
Bu strateji, CISPR 32 Annex I ve IPC-2221B Bölüm 6.5 yönergeleriyle uyumludur.
PCB katman yapısında toprak ve güç düzlemleri kesintisiz ve sürekli olmalıdır.
- GND plane üzerindeki delikler, oyuklar veya via geçişleri mümkün olduğunca minimize edilmelidir
- Her yüksek hızlı sinyal hattının altında kesintisiz bir referans düzlemi bulunmalıdır
- Katmanlar arası referans geçişlerinde (ör. GND → GND) yakın ground via'lar ile akım dönüşü desteklenmelidir
- Split-plane bölgeleri, sinyal hatlarını iki farklı referans alanından geçmeye zorlamamalıdır
Bu uygulama, EMC Design Rule #1 – Continuous Return Path Principle olarak bilinir.
Tüm yüksek hızlı hatlar, empedans kontrollü PCB kurallarıyla yönlendirilmelidir.
- Tek uçlu hatlarda 50 Ω ±10%, diferansiyel hatlarda 90–100 Ω differential hedeflenmelidir
- PCB üreticisiyle birlikte "impedance coupon" ölçümleri yapılmalıdır
- İz genişliği, katman kalınlığı ve dielektrik sabiti (Dk) tasarım sırasında belirlenmelidir
- RF hatları (ör. anten feed, PA output) için mikroşerit veya coplanar waveguide yapısı tercih edilmelidir
Bu gereklilik, IPC-2141A Impedance Control Design Guide ve USB 2.0/3.0 Physical Layer Spec ile uyumludur.
Her sinyalin dönüş akımı, en düşük empedanslı yol üzerinden referans düzlemine akmalıdır.
- Yüksek hızlı hatların altında kesintisiz GND plane bulunmalıdır
- Referans değişimi (ör. sinyalin farklı katmana via ile geçmesi) durumunda yakın ground stitching via eklenmelidir
- Dönüş akımı bölünürse, EMI yayılımı artar ve sinyal bütünlüğü bozulur
Bu kontrol, High-Speed Digital Design Rule #3 – Return Path Continuity ilkesini uygular.
Bir sinyal katmandan diğerine via ile geçerken, akım dönüşü aynı noktada sağlanmalıdır.
- Her sinyal via'sı için en az bir ground stitching via 3 mm veya daha yakın mesafede yerleştirilmelidir
- RF veya diferansiyel hatlarda bu mesafe 1–1.5 mm'ye kadar düşürülmelidir
- Bu uygulama EMI'yi düşürür, empedans sürekliliğini korur ve cross-talk'u azaltır
Bu prensip, Howard Johnson – High-Speed Signal Integrity Rule Set içinde kritik tasarım kuralıdır.
Güç ve toprak düzlemleri arasındaki yüksek frekanslı gürültüyü azaltmak için çoklu decoupling kapasite ağı uygulanmalıdır:
- 0.1 µF (yüksek frekans) + 1 µF (orta) + 10 µF (düşük frekans) kombinasyonu
- Her IC'nin güç pinine mümkün olan en yakın konuma yerleştirilmelidir
- Kapasitör–via uzunluğu 5 mm'den kısa olmalıdır
- Çok katmanlı kartlarda farklı frekans tepkileri için MLCC + tantal kombinasyonu kullanılabilir
Bu yaklaşım, Target Impedance 100 mΩ'den düşük (20 MHz–100 MHz) kuralına dayanır.
Her güç girişi veya dış bağlantı hattına uygun ferrit/LC filtre yerleştirilmelidir:
- Giriş: AC/DC adaptör hattı, USB, Ethernet, motor sürücü beslemesi
- Çıkış: RF modül, sensör, analog ölçüm devresi
- Ferrit boncuk, sinyali kesmeden EMI enerjisini sönümler (ör. 100–600 Ω @100 MHz)
- Ferrit seçimi frekans tepkisi ve akım kapasitesine göre yapılmalıdır
Bu madde, IEC 61000-6-1 Immunity ve IEC 61000-6-3 Emission limitlerini sağlamada temel tasarım gereğidir.
Saat hatları (clock lines), EMI açısından en kritik kaynaklardır.
- İz uzunluğu minimum tutulmalı ve gerekirse shield ground hatları ile çevrelenmelidir
- Saat kaynakları (crystal, oscillator) güç devrelerinden uzak konumlandırılmalıdır
- Clock buffer'lar, düşük rise-time sürücülerle (slew-rate controlled) seçilmelidir
- Katman geçişlerinde clock hatları altında kesinti olmamalıdır
- PLL ve MCU çevresinde yerel topraklama halkası (guard ring) kullanılmalıdır
Bu prensip, CISPR 32 Class B radiated emission test başarısında doğrudan etkili olur.
Yüksek akım taşıyan hatlarda (ör. motor fazı, MOSFET drain) loop alanı EMI kaynaklarının başlıca nedenidir.
- Akım dönüş yolu en kısa mesafede sağlanmalı
- MOSFET, sürücü ve shunt direnci kompakt bir "current cell" topolojisiyle yerleştirilmeli
- Bu hatlar düşük empedanslı ground'a yakın olmalıdır
- Gerekirse bu alanlar ground copper pour veya "shield island" ile ekranlanmalıdır
Bu uygulama, IEC 61800-3 (Motor Drives EMC) standardında belirtilen motor sürücü EMI kriterlerini karşılar.
Dış arayüzlerdeki düşük hızlı sinyaller EMI girişine açıktır.
- Reset, enable, GPIO, ADC girişleri gibi hatlara 10–100 Ω seri direnç veya 100 pF RC filtre eklenmelidir
- ESD'den korunmak için TVS diyotlar veya ferrit boncuklar kullanılmalıdır
- Dış sensör kablolarında EMI bastırma için common-mode choke önerilir
Bu adım, IEC 61000-4-4 EFT/Burst ve IEC 61000-4-2 ESD bağışıklık testlerinde başarı oranını belirler.
Kablolama ve Bağlantı Önlemleri
Harici kablo bağlantıları (ör. güç, haberleşme, sensör, motor kabloları) için ekranlı (shielded) tip seçimi değerlendirilmelidir.
- RF, Ethernet, USB, RS-485 gibi yüksek hızlı hatlarda bütüncül ekran (foil + braid) önerilir
- Güç kablolarında EMI yayılımını azaltmak için manyetik ekranlı (braid + ferrit) yapılar tercih edilmelidir
- Ekransız kablolar sadece düşük frekanslı, kısa mesafeli (30 cm'den az) uygulamalarda kullanılmalıdır
- Ekran direnci 10 mΩ/10 cm veya daha düşük olmalı, süreklilik testleri (continuity test) üretim sonunda yapılmalıdır
Bu uygulama, IEC 61000-6-1/3 ve EN 55032 Class B emisyon gereklilikleriyle uyumludur.
Kablo ekranının toprağa bağlanma noktası, sistem topolojisine göre seçilmelidir:
- Tek uçtan topraklama: Düşük frekanslı, analog hatlarda (ör. sensör, referans sinyali)
- Her iki uçtan topraklama: Yüksek frekanslı dijital hatlarda (ör. USB, Ethernet, RF)
- 360° bağlantı: Metal kelepçe (clamp) veya EMC gland ile doğrudan şasi yüzeyine temas sağlanmalıdır
- Vidalı toprak bağlantıları için yüzey direnci 2.5 mΩ veya daha düşük olmalı, boya veya oksit tabakası temizlenmelidir
Yanlış bağlantı (sadece tel ucu, düşük temas alanı) EMI bastırma etkinliğini ciddi biçimde düşürür.
Kablo giriş/çıkış noktalarında common-mode gürültü bastırıcı elemanlar kullanılmalıdır:
- Ferrit boncuklar (ör. 100–600 Ω @100 MHz) kabloya sarılı veya geçirilmiş tipte olabilir
- Çoklu hatlarda common-mode choke tercih edilmelidir (Ethernet, CAN, USB)
- Uygulama yerine göre ferrit malzeme seçimi yapılmalıdır: NiZn: 10–100 MHz (dijital hatlar), MnZn: 100 kHz–10 MHz (güç hatları)
- Ferritlerin sıcaklık ve DC bias altındaki empedans değişimi dikkate alınmalıdır
Bu adım, IEC 61000-4-6 Conducted Immunity testlerinde kritik etkiye sahiptir.
Konnektör gövdesi (ör. D-Sub, USB, RJ45, M12) mekanik olarak şasiye 360° elektriksel temas sağlayacak biçimde monte edilmelidir.
- Metal gövde, şasi toprağına en düşük empedansla bağlanmalıdır
- Bağlantı için yaylı EMC contalar (finger gasket) veya metal kalkan pullar kullanılabilir
- Plastik muhafazalarda, konnektör çevresine metal kaplama (conductive coating) uygulanabilir
- Bağlantı noktalarının yüzey iletkenliği periyodik olarak test edilmelidir (2 mΩ'dan düşük)
Bu tasarım ilkesi, EN 55035 Immunity ve IEC 61000-4-3 Radiated Immunity testlerinde başarıyı artırır.
Tüm kullanıcı erişimli portlar EMI ve ESD'ye karşı koruma altına alınmalıdır:
- TVS diyotlar: ±8 kV (contact), ±15 kV (air) dayanımlı olmalıdır
- RC filtreleri: 100 Ω / 100 pF tipik kombinasyon, yüksek empedans hatlarda optimize edilmelidir
- Ethernet / USB hatlarında düşük kapasitanslı ESD koruma (C 1 pF'den az) tercih edilmelidir
- Yüksek enerji hatları (24 V, 48 V) için GDT veya MOV ek koruma elemanları kullanılmalıdır
Bu madde, IEC 61000-4-2 ESD ve IEC 61000-4-4 EFT/Burst testlerinde cihaz bağışıklığını artırır.
Kablolama düzeni, test laboratuvarındaki EMC konfigürasyonlarıyla uyumlu olmalıdır:
- Güç ve sinyal kabloları kısa ve paralel olmayan yollarla yönlendirilmelidir
- Yüksek akım ve sinyal hatları en az 5 cm ayrık tutulmalıdır
- Shield topraklaması mümkün olduğunca cihaz girişine yakın yapılmalıdır
- Laboratuvar testlerinde kullanılan kablo uzunlukları (ör. 1 m, 3 m) ürün test planına dahil edilmelidir
- Prototiplerde farklı kablo uzunlukları denenerek rezonans davranışları (λ/4 etkisi) gözlemlenmelidir
Bu kontrol, CISPR 32 Annex G (Cable Layout and Length Specification) rehberine uygundur.
Mekanik ve Şasi (Mechanical Shielding)
Metal muhafaza yalnızca mekanik koruma değil, aynı zamanda elektromanyetik ekranlama (Faraday cage) görevi de görmelidir.
- Gövde, RF akımlarının geri dönüş yolunu oluşturmalı ve çevresel EMI girişini azaltmalıdır
- Kapak ve gövde arasında iletken contalar (EMI gasket), EMI foam, yaylı temas elemanları veya toz geçirmez iletken fitiller kullanılmalıdır
- Vida noktalarında boya veya anodize tabaka altında iletken temas yüzeyi bırakılmalıdır
- Ekranlama etkinliği (shielding effectiveness) hedefi: 40 dB veya daha fazla @1 GHz, kritik sistemlerde 60 dB veya daha fazla
Bu kontrol, IEEE-STD-299 "Measurement of Shielding Effectiveness of Enclosures" standardıyla uyumludur.
Plastik muhafazalar doğal olarak iletken değildir; bu nedenle iç yüzey ekranlaması zorunludur:
- İç yüzeylere gümüş, bakır, nikel veya karbon bazlı iletken boya (conductive coating) uygulanmalıdır
- Alternatif olarak metalize film, bakır/alüminyum folyo veya EMC kumaş kaplamalar kullanılabilir
- İletkenlik: 0.05 Ω/□ veya daha düşük (yüzey direnci)
- Boya tabakası, vidalı montaj noktalarında şasiyle temas edecek biçimde tasarlanmalıdır
Bu yaklaşım, CISPR 32 Class B Radiated Emission limitlerine ulaşmada en etkili pasif yöntemdir.
PCB ile şasi arasında düşük empedanslı temas noktaları oluşturulmalıdır:
- Spring finger, EMC pogo pin, yaylı contalar veya vida teması kullanılarak sürekli topraklama sağlanmalıdır
- Direnç 0.5 mΩ'dan düşük, indüktans 10 nH'den düşük hedeflenmelidir
- Temas noktaları eşit dağılmalı; özellikle konektör ve yüksek frekanslı bileşen bölgelerinde yer almalıdır
- Bağlantıların üretim toleransları ve vida sıkma torkları testlerle doğrulanmalıdır
Bu kontrol, IEC 61000-4-3 Immunity ve MIL-STD-461G CS114 Conducted Susceptibility testlerinde başarı oranını artırır.
Kasanın farklı metal parçaları arasında tam elektriksel süreklilik sağlanmalıdır.
- Kaynak, perçin, vida veya contalı birleşimlerde 360° temas olmalıdır
- Her birleşim noktasında boya veya kaplama altı temas yüzeyi açılmalıdır
- Ekranlama sürekliliği testinde (continuity test) her bağlantı noktası 2.5 mΩ veya daha düşük olmalıdır
- Faraday kafesi yapısı "kapalı döngü" olmalı; kopuk bölgeler EMI sızıntılarına neden olur
- EMC tasarım incelemesinde, kasa 3D modeli üzerinde "shield continuity path" görsel olarak doğrulanmalıdır
Bu prensip, MIL-STD-285 ve IEC 61000-5-7 Earthing & Shielding Practice standardı tarafından tanımlanır.
Kasanın havalandırma veya ses açıklıkları EMI sızıntısına yol açabilir; bu nedenle:
- Delik çapı λ/20'den küçük (örneğin 1 GHz için 15 mm veya daha küçük) olmalıdır
- Daha geniş açıklıklarda bakır, pirinç veya alüminyum mesh kullanılmalıdır
- Mesh yüzey direnci 0.02 Ω/□ veya daha düşük olmalı, şasiye temas direnci 1 mΩ veya daha düşük hedeflenmelidir
- EMC mesh filtreler aynı zamanda hava akışı (CFM) performansını koruyacak biçimde seçilmelidir
- Plastik muhafazalarda iletken kumaş veya metalize delikli plaka çözümleri uygulanabilir
Bu kontrol, EN 55032 Radiated Emission ve IEC 61000-4-3 Radiated Immunity testlerinde kritik öneme sahiptir.
ESD (Electrostatic Discharge) Önlemleri
Tasarım sürecinde ürünün tabi olacağı ESD dayanım standardı ve test seviyeleri açıkça belirlenmelidir.
- Test standardı: IEC 61000-4-2 Ed. 2.0 (veya otomotiv için ISO 10605)
- Hedef dayanım seviyesi: ±8 kV hava boşalımı (air discharge), ±6 kV temas deşarjı (contact discharge)
- Daha zorlu ortamlar (endüstriyel, saha cihazları) için hedef ±15 kV hava olabilir
- Test planı; temas noktaları, deşarj sayısı, polarite, tekrar sayısı ve süreleriyle dokümante edilmelidir
Bu gereklilik, EN 55035 / CISPR 35 EMC dayanıklılık testleriyle birlikte değerlendirilmelidir.
Kullanıcının temas edebileceği tüm metal parçalar (ör. buton çerçevesi, USB zırhı, soğutucu, vida) kontrollü biçimde ESD toprağına yönlendirilmelidir.
- ESD toprağı (chassis ground), sinyal GND'den RC veya ferrit üzerinden ayrılmalıdır
- Metal yüzeylerin doğrudan sinyal hattına bağlanması yasaktır
- Temas yüzeyleri 1 MΩ–10 MΩ direnç üzerinden GND'ye yönlendirilebilir; bu yaklaşım hem boşalımı yavaşlatır hem cihazı korur
- Plastik muhafazalarda, metalize iç yüzeyler aracılığıyla ESD akımı şasiye yönlendirilebilir
Bu uygulama, IEC 61000-4-2 Clause 6.1.2 – Coupling Path Control kuralıyla uyumludur.
Tüm kullanıcıya açık veya dış bağlantıya sahip hatlarda, düşük kapasitanslı TVS diyotlar (Transient Voltage Suppressors) kullanılmalıdır:
- Hızlı veri hatlarında (USB, HDMI, LVDS): C 1 pF'den az, tclamp 1 ns'den kısa, çift yönlü TVS seçilmelidir
- Güç ve kontrol hatlarında: SMBJ, SMAJ, SMDJ serileri tercih edilebilir
- Koruma noktası, konektör girişine mümkün olduğunca yakın olmalıdır (5 mm'den az)
- PCB yerleşiminde ESD akımı GND'ye doğrudan, düşük empedanslı yoldan akmalıdır
Bu madde, IEC 61000-4-2 Ed.2 Section 7.2 "Protection Elements Placement" prensibini uygular.
RC filtreleri, ESD darbelerinin enerji profilini azaltmak için kullanılmalıdır.
- Tipik değerler: 10–100 Ω seri direnç + 100 pF–1 nF kapasitör
- Kritik sinyal hatlarında rise-time bozulmadan maksimum bastırma sağlanmalıdır
- Snubber devreleri (RC veya RCD) özellikle röle, bobin veya motor hatlarında tercih edilmelidir
- Filtre bileşenleri düşük ESR/ESL yapıda olmalı; koruma GND hattına en kısa yoldan bağlanmalıdır
Bu yaklaşım, IEC 61000-4-2 Pulse Current Decay Test Waveform hedeflerini karşılar.
Plastik parçalar, özellikle kuru ortamda statik yük birikimini engelleyecek şekilde tasarlanmalıdır:
- Antistatik katkı (additive) içeren plastik granül kullanımı (ör. BASF Ultradur ESD serisi)
- Alternatif olarak yüzey antistatik kaplama (ör. su bazlı ESD clear coat, static dissipative spray)
- Hedef yüzey direnci: 10⁶–10⁹ Ω/□
- Kaplama kalınlığı 10–25 µm aralığında tutulmalı, boya tabakası altına uygulanmamalıdır
Bu önlem, özellikle IEC 61340-5-1 ESD Protected Design standardı kapsamında önemlidir.
PCB tasarımında, ESD darbelerinin cihaz içinde kontrolsüz dağılmasını önlemek için akım yolları planlanmalıdır:
- TVS, RC filtre ve ferrit elemanlarından sonra ESD akımı doğrudan GND'ye akmalıdır
- Bu hat, geniş bakır alan veya kalın iz üzerinden topraklanmalıdır (20 mΩ'dan düşük)
- GND plane'de "ESD return island" oluşturulabilir
- Giriş hattı ESD yolunun sinyal hatlarına çapraz geçiş yapmaması gerekir
- Yüksek frekanslı boşalımlar için çoklu via to GND stitching uygulanmalıdır
Bu kural, IEC 61000-4-2 Annex D "Current Path Optimization" rehberinde açıkça belirtilmiştir.
EMC Test Hazırlığı ve Ön-Doğrulama
Tasarımın erken aşamasında, EMC performansını öngörmek için özel pre-scan prototip kartları hazırlanmalıdır.
- Test kartı, fonksiyonel sistemin elektriksel olarak aktif olduğu bir versiyon olmalıdır
- Gereksiz devreler devre dışı bırakılarak ana EMI kaynakları izole edilmelidir
- RF giriş/çıkış noktaları, kablo portları ve güç hatları test setup'ına uygun şekilde erişilebilir olmalıdır
- Kart, laboratuvar kabloları ve toprak bağlantılarına kolay erişim sağlayacak biçimde monte edilmelidir
Bu adım, tasarım öncesi risk azaltma için en etkili ve düşük maliyetli yöntemdir.
EMC testlerinde sistemin gerçek çalışma koşullarını taklit etmek için uygun yük ve terminasyon elemanları hazırlanmalıdır:
- Ethernet, RS-485, CAN, USB gibi hatlarda uygun direnç terminasyonları (50 Ω, 120 Ω)
- Güç çıkışları için dummy load'lar (rezistif veya aktif yük)
- Motor veya sensör çıkışları için benzetim yükleri (RC veya RL kombinasyonu)
- RF modüllerinde anten portları uygun 50 Ω terminatörlerle kapatılmalıdır
Yanlış veya eksik terminasyon, ölçüm sapmasına ve yanlış pozitif/negatif sonuçlara neden olabilir.
Pre-scan sırasında EMI kökenini bulmak için PCB üzerinde RF probe pad'leri planlanmalıdır:
- Güç hatları, clock, data bus ve anahtarlama bölgelerine küçük ölçüm pad'leri (1–2 mm) eklenmelidir
- Bu noktalar near-field probu (H-field veya E-field loop) ile test edilmeye uygun olmalıdır
- Her pad bir GND noktasıyla yakın konumda olmalı (differential ölçüm için)
- Ölçüm sonrası pad'ler EMI kaynağına yönelik düzeltici aksiyonların belirlenmesinde kullanılır
Bu yaklaşım, debug odaklı EMC mühendisliği (Design for Testability in EMC) prensibidir.
EMC test sonuçlarının geçerli olabilmesi için kablo seti ve düzeni laboratuvar kurallarına uygun olmalıdır:
- Güç ve sinyal kabloları, test planında tanımlanan uzunlukta (ör. 1 m ±10%) olmalıdır
- Kablolar, test masasında 80 mm yüksekliğinde metal zemin üzerinde yönlendirilmelidir (CISPR 32 gereği)
- Shield'lı kabloların topraklama uçları test senaryosuna göre açık/kapalı konfigüre edilmelidir
- Test harness, üretim versiyonuyla aynı pinout ve topolojiye sahip olmalıdır
Bu madde, ANSI C63.4 Annex D "Cable Layout Configuration" rehberine uygundur.
Pre-scan testlerinden elde edilen veriler, tasarım ekibi tarafından analiz edilip revizyon planına dönüştürülmelidir:
- En yüksek emisyon frekansları ve kaynakları belirlenmelidir
- EMI düzeltmeleri (ferrit, filtre, layout değişikliği, ground stitching, kablo ekranlama) kaydedilmelidir
- Her önlem sonrası tekrar test edilerek önlem–etki korelasyonu oluşturulmalıdır
- Sonuçlar "EMC Corrective Action Report" formatında belgelenmelidir
Bu süreç, IEC 61000-4-3 Clause 8.5 – Design Validation Feedback Loop gerekliliğini karşılar.
Final test öncesi tüm belgeler eksiksiz hazırlanmalıdır:
- Test setup çizimi (blok diyagram + kablo yönlendirme)
- Cihaz çalışma modları ve test senaryoları (idle, transmit, full-load)
- Konfigürasyon dosyası (firmware versiyonu, donanım revizyonu, güç kaynağı tipi)
- Pre-scan özet raporu ve alınan düzeltici önlemler
- Test operatörüne özel "test readiness checklist"
Bu belgeler, akredite laboratuvar (ISO/IEC 17025) tarafından talep edilen zorunlu içeriklerdir ve CE/FCC başvurularında teknik dosyanın (Technical File) bir parçasıdır.
EMI-Etkisi Azaltma (Mitigation) Uygulamaları
Yüksek hızlı MOSFET/IGBT anahtarlamaları, hem dv/dt kaynaklı EMI hem de elektromanyetik radyasyonun temel sebebidir.
- Anahtarlama elemanlarına RC snubber veya RCD snubber devreleri eklenmelidir
- Alternatif olarak ZVS (Zero Voltage Switching) veya ZCS (Zero Current Switching) topolojileri tercih edilmelidir
- Snubber bileşenleri kısa, düşük endüktanslı hatlarla bağlanmalı; loop area 10 mm²'den küçük hedeflenmelidir
- Snubber kayıpları termal analizle doğrulanmalıdır (P = C × V² × f)
Bu kontrol, IEC 61000-6-4 Emission ve CISPR 11 Industrial Equipment Limits gerekliliklerini doğrudan destekler.
PWM anahtarlama frekansları, EMC test aralıklarıyla rezonansa girmeyecek şekilde seçilmelidir.
- Tipik EMC ölçüm aralıkları: 150 kHz – 30 MHz (conducted) ve 30 MHz – 1 GHz (radiated)
- PWM frekansı, bu aralıkların sınır bölgelerine denk gelmemelidir (örneğin 150 kHz veya 1 MHz civarı kaçınılmalıdır)
- Randomized veya spread-spectrum PWM teknikleriyle (±5–10% jitter) EMI pikleri dağıtılabilir
- Düşük harmonik enerjisi için odd-order harmonic cancellation hedeflenmelidir
Bu uygulama, IEC 61800-3 Variable Speed Drive EMC standardında önerilen yöntemdir.
Çoklu dönüştürücülerin (ör. DC/DC + motor sürücü) senkronize edilmemesi, giriş hattında düşük frekanslı harmonikler oluşturur.
- Her anahtarlama döngüsü için "phase interleaving" uygulanmalıdır (ör. 180° kaydırma)
- Giriş filtreleri bu faz kaymalarıyla optimize edilmelidir
- EMI testlerinde harmonik akım (THD) %8 veya daha düşük hedeflenmelidir (IEC 61000-3-2 Class A/B)
- Aynı besleme hattına bağlı modüller, ortak referans clock ile çalışmalıdır
Bu strateji, hem termal yük dağılımını hem de iletken EMI bastırmasını iyileştirir.
Sinyal (low-level analog/digital) kabloları ile güç kabloları (yüksek akım) arasında yeterli fiziksel mesafe ve yönsel ayrım sağlanmalıdır:
- Minimum mesafe: 5 cm veya daha fazla paralel yönlerde, mümkünse 90° çaprazlama tercih edilmelidir
- Güç kabloları metal yüzey veya şasi boyunca yönlendirilmelidir
- Sinyal kabloları zemin referansına yakın, kısa ve shield'lı olmalıdır
- Ortak kablo kanalları yalnızca düşük gürültü sınıfında (CAT 5e sinyal hatları gibi) kullanılmalıdır
Bu kural, CISPR 22/32 Clause 7.3 Cable Routing Practice tavsiyesine uygundur.
Sistem genelinde koruma topraklaması (Protective Earth – PE) bağlantıları yıldız topoloji prensibiyle düzenlenmelidir:
- Her alt sistemin PE hattı, tek bir merkez noktada (main earth busbar) birleştirilmelidir
- Parazit akımların GND üzerinden diğer modüllere yayılmasını önler
- Yüksek frekans için şasiye çoklu kısa bağlantı (braid, bonding strap) eklenebilir
- Tüm PE noktalarının sürekliliği (continuity) 0.1 Ω veya daha düşük olmalıdır
Bu yöntem, IEC 61000-5-2 "Earthing and Cabling Practices" standardının ana ilkesidir.
EMC Test Sonuç Takibi ve İyileştirme
Tüm pre-scan ve ara test raporları, versiyon kontrollü bir dokümantasyon sisteminde (ör. Git, PLM, ERP veya QMS) saklanmalıdır.
- Her rapor, tarih, ürün kodu, PCB revizyonu ve test ekipmanı bilgilerini içermelidir
- Raporlar PDF + ölçüm verisi (CSV/Touchstone) formatında arşivlenmelidir
- Dosya isimlendirme standardı (ör. "EMC_PreScan_PCBv1.2_2025-10-29.pdf") uygulanmalıdır
- Test sonuçlarının izlenebilirliği için üretim ve tasarım revizyonlarıyla ilişkilendirilmelidir
Bu uygulama, ISO 9001:2015 Madde 7.5 – Documented Information Control gerekliliğini karşılar.
Her başarısız test sonucunda, Root Cause Analysis (RCA) ve Corrective/Preventive Action (CAPA) kayıtları hazırlanmalıdır.
- Hatalı frekans bandı, test modu ve koşullar açıkça belirtilmelidir
- Kök neden analizi: 5-Why, Ishikawa (Balık Kılçığı) veya 8D metodolojisi ile yapılmalıdır
- Düzeltici aksiyonlar (ör. filtre eklendi, layout değişti, kablo yönü değişti) net olarak dokümante edilmelidir
- Aksiyonun etkinliği, yeniden test (re-test) sonucu ile doğrulanmalıdır
Bu adım, IATF 16949 Clause 10.2 – Corrective Action Process ve ISO 9001 Clause 10.3 – Continual Improvement ilkeleriyle uyumludur.
Tamamlanmış projelerde geliştirilen EMI çözüm stratejileri, tasarım notları ve iyileştirme deneyimleri, kurum içi bilgi tabanına aktarılmalıdır.
- "EMC Design Knowledge Base" veya "Lessons Learned Library" oluşturulmalıdır
- Her rapor, problem → çözüm → etkisi → ölçülen iyileşme şeklinde özetlenmelidir
- Yeni projelerde tasarım gözden geçirme (Design Review) aşamasında bu notlar referans alınmalıdır
- Bu bilgi paylaşımı, EMC performansının projeden projeye tutarlılığını sağlar
Bu yöntem, Continuous Engineering Maturity Level (CEML) modelinde "Closed-Loop Learning" kriterini karşılar.
Not: Bu kontrol listesi, donanım geliştirme sürecinde EMC, EMI ve ESD ön-uygunluk hazırlığının kritik noktalarını kapsamaktadır. Her madde, ilgili uluslararası standartlara referans vererek tasarım aşamasında elektromanyetik uyumluluğu sağlamayı ve resmi testlerde başarı oranını artırmayı hedefler. Ürününüzün spesifik gereksinimlerine göre bu listeyi genişletebilir veya özelleştirebilirsiniz.