EMV in Konzept- und Vorentwicklung

EMV lässt sich nicht ins Produkt testen!

EMV entwickeln ist in vielerlei Hinsicht eine komplexe Angelegenheit.

Der EMV’ler allein kann’s nicht richten

Für die Elektromagnetische Verträglichkeit ist nicht NUR die Elektronik-Entwicklung zuständig.
Es gibt kaum eine an der Produkt-Entstehung beteiligte Fraktion, die keine Einflüsse auf die EMV hätte.

Die Produktumgebung

Die Einflussparameter enden auch nicht an den Grenzen des Produkts.
Die Geräteumgebung bzw. der Einsatzort müssen in die Überlegungen einbezogen werden.

Und denken Sie daran, nicht nur den technischen Aspekt abzudecken. Sie muss auch bei der
Konformitätserklärung
berücksichtigt werden. Und dort lauert so manche weitere Fallgrube.

Früh starten

In der Konzeptphase bzw. in der Vorentwicklung müssen die wichtigsten Weichen gestellt werden.
Wer hier die Basis legt, ebnet den Weg zu weniger Stress und geringeren Kosten.

Kennen Sie Ihr EMV-Risiko?

Am Anfang steht eine genaue Analyse potenzieller EMV-Risiken.
Die EMV jedes Geräts wird von seiner Umgebung beeinflusst.
Was sagt mir die System- oder Einsatzumgebung?
Selbst wenn diese unbekannt oder sehr heterogen ist, lässt sich doch manches ableiten.

Wer mit der EMV spät startet, wird sein Produkt überarbeiten

Die weit verbreitete Annahme, EMV entwickle man am besten, wenn mindestens die Schaltung klar ist oder gar schon eine erste Hardware auf dem Tisch liegt, ist falsch.
Sie der Hauptgrund für viele nachgelagerte Probleme.

Wie es besser geht – ohne am Ende mehr Zeit und Ressourcen aufzuwenden – erfahren Sie in diesem Beitrag.

Sie erfahren, wie Sie in der Konzeptphase wichtige EMV-Weichen auf Erfolg stellen.

Die häufigsten Probleme im Blick

Eine gute EMV steht und fällt mit einem guten Stromversorgungskonzept.

Dazu gehören das Massesystem, die Erzeugung der notwendigen Spannungspotentiale und die bewusste Führung der Rückströme.

Wo fließt der Strom zurück?

Insbesondere die Führung der Rückströme stellt eine große Herausforderung dar.
Angaben dazu sind im Stromlaufplan nicht zu finden. Dort steht in der Regel nur das Massezeichen, das war’s.
Wohin fließt der Strom? Das hängt vom Layout und der Mechanik (Gehäuse, Verdrahtung etc.) ab.

Oberhalb von 1 MHz dominieren meist Gleichtaktströme.
Hier fließen die Störströme auf der Plus- und Minusleitung in die gleiche Richtung.

Und wo schließen sich die Stromkreise?
Jeder Strom muss bekanntlich zu seiner Quelle zurückkehren.
Ströme fließen immer im Kreis – auch Störströme.

Machen Sie sich im Konzept darüber Gedanken. Hier können Sie gezielt darauf Einfluss nehmen.
Wenn der Schaltplan steht, ist es oft schon zu spät.
Und wenn es erst beim EMV-Test auffällt, dann wird es teuer.

Common-Mode-Ströme

Die Pfade der Common-Mode-Rückströme sind auch in den besten Schaltplänen nicht zu finden.
Die Ströme nehmen überwiegend parasitäre Wege.
HF-Ströme verlaufen nicht nur entlang von Kupferleitern. Sie führen über parasitäre Bauelemente.

Erstellen Sie eine Skizze und zeichnen dort die parasitären Ströme ein.
Das ist alles andere als trivial. Es erfordert ein tiefes Verständnis der EMV-Mechanismen.
Diese Skizze spielt eine entscheidende Rolle für die weitere Entwicklung.

Auch ein Problem der Störfestigkeit

Den Begriff ‚Common-Mode-Störungen‘ hört man vorwiegend im Zusammenhang mit Störemissionen.
Sie sind aber gleichermaßen Ursache für viele Probleme im Bereich Störfestigkeit.

Ist das Wissen darum nicht vorhanden, sollte man es sich aneignen oder als Dienstleistung einkaufen.

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Dipl.-Ing. (FH) Martina Kreutz

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Konzeptphase: Das Fundament bereiten

Ein roter Kreis mit einer weißen 1 darin

Erste Fragestellungen

  1. Was weiß ich über die spätere Einsatzumgebung?
  2. An welche Schnittstellen außerhalb meines Produktes muss ich was übergeben oder empfange ich von dort? Ist mein Produkt Teil eines größeren Systems?
  3. Gibt es Restriktionen bzgl. Bauraum oder sind welche zu erwarten?
  4. Was soll selbst entwickelt werden – was wird zugekauft?
  5. Wer wird später Einfluss auf die EMV haben? Intern? Extern?
  6. Welche einfachen EMV-Tests machen während der Entwicklung Sinn? Hier sind ausdrücklich KEINE normkonformen Messungen gemeint.
  7. Ist das bisher genutzte EMV-Labor auch für das neue Produkt das geeignete?
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Daraus folgende Aktivitäten

  1. Normenrecherche
    Gibt es passende harmonisierte Normen oder benötige ich eine benannte Stelle?
    Auswahl der heranzuziehenden EMV-Norm.
    Welche Anforderungen leiten sich daraus ab?
  2. Informationsbeschaffung – was ist bekannt über die Situation jenseits der Schnittstelle(n)?
    Was kann ich daraus für meine Schnittstellen ableiten?
    Für externe Schnittstellen Ansprechpartner ausfindig machen.
  3. Einschränkungen bei Platzierung von Bauelementen, Steckern, etc.?
  4. Wie kann die EMV-Qualität der Zukaufteile bewertet werden? Planung / Definition einfacher Tests zur Verifikation
  5. Definition des EMV-Teams:
    • Abholung aller Beteiligter
    • Festlegung von Kommunikationswegen und Abstimmungsintervallen
    • Abstimmung mit Mechanik-Konstruktion, Software und ggf. Fertigung
  6. Skizzierung / Definition entwicklungsbegleitender Tests
  7. Was fehlt dem bisherigen Laborpartner? Alternativen?
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Wenn eine erste Schaltungsskizze vorliegt

  • Signalklassifizierung
  • Welches werden die Störer sein? Bewertung des Störpotentials getakteter Signale
  • Mit welchen Mimosen ist zu rechnen? Worauf reagieren diese empfindlich?
  • Versorgungskonzept skizzieren / definieren
  • Strompfad-Analyse
  • Skizze möglicher Common-Mode-Rückströme
  • Wo sind
    Filter
    notwendig? Mit welchen Parametern? Hoch- oder niederimpedant an Ein- bzw. Ausgang?
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Regelmäßige Iterationen

Anfangs werden die zu gewinnenden Informationen noch eher allgemeiner Natur sein. Deshalb ist es wichtig diesen Analyseprozess stetig zu wiederholen und so die Qualität der Daten kontinuierlich zu verbessern.

Zu Beginn etwas mehr Aufwand. In späteren Entwicklungsphasen macht sich das Vorgehen aber mehrfach bezahlt.

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