EMV-Analyse: Störungen beheben

Die meisten Punkte sollen hier nur stichpunktartig aufgelistet werden, da die Details an anderer Stelle bereits erläutert werden. Folgen Sie bitte den Links.

• Zu spät die EMV im Entwicklungsprozess beachtet
• Fehlende EMV-Risikoanalyse
• Anforderungsanalyse befasst sich nicht mit der EMV
• Unzureichende Systembetrachtung
• Unzureichendes Masse- und Versorgungssystem
• Rückstrompfade nicht beachtet
• Mechanik + Software unzureichend oder zu spät eingebunden

• Betriebszustände definieren
  Diese sind meist NICHT bei allen Einzelprüfungen identisch.
  Mögliche Faktoren können hier sein
  • Sie sollen repräsentativ sein
  • Worst case
  • Sicherheitsrelevant
  • Maximale, im Einsatz realistische (!) Schalthäufigkeit
  • …
• Definition der zu überwachenden Funktionen
  Sie müssen vereinbar sein mit dem Monitoring.
  Betriebsspannung und erwartete Stromaufnahme
  Anleitung und Warnhinweise für das Labor-Personal
• Monitoring
  • Durchführbar?
  • Reproduzierbar?
  • Nachvollziehbar?
  • Ausreichend exakt?

Überwachen Sie nur Größen, die Ihnen auch nutzbare Informationen liefern. Hier kommen schnell enorme Datenmengen zusammen, die auch jemand auswerten muss.

Klären Sie im Vorfeld mit dem Labor ab, ob auch alle Überwachungen so möglich sind, wie Sie sich das überlegt haben. Möglicherweise müssen Sie an manchen Stellen etwas ändern, oder eigene Tools und Schnittstellen mitbringen.

• Pass/Failed-Kriterien
  • Sinnhaft (Toleranzen definieren (!), Messrauschen und -genauigkeit beachten
  • Angepasst an die unterschiedlichen Prüfungen
  • Vereinbar mit dem Monitoring

Immer wieder wird viel zu spät begonnen sich im Entwicklungsprozess über die EMV Gedanken zu machen. In der Folge wird die Mehrzahl der ersten EMV-Prüfungen nicht bestanden. 70% aller EMV-Prüfungen scheitern beim ersten Anlauf. Das zeigt eine nicht repräsentative Umfrage bei akkredierten EMV-Laboren.

Wenn die Entwicklung aber schon so weit fortgeschritten ist, sind ca. 80 % der möglichen EMV-Stellschrauben quasi in Beton gegossen. Die restlichen 20 % sollen es dann richten. Dies funktioniert selten.

Die Folge: Rekursionen, die im Entwicklungsablauf weit zurück reichen und die regelmäßig den Terminplan und das geplante Budget gleichermaßen sprengen.

Die Lösung: Schon in der Konzeptphase mit der EMV beginnen. Mit iterativen Schritten, die noch nicht einmal viel Ressourcen binden, arbeitet man sich an die bestandene EMV-Prüfung heran.

Jedes Produkt ist Teil eines größeren Systems. Selbst wenn es keine direkten elektrischen Schnittstellen nach außen hat, so agiert es EMV-mäßig dennoch mit seiner Umgebung. Produkte ohne übergeordnetes System gibt es nicht.

Diese Schnittstellen sind von Anfang an in die Betrachtungen mit einzubeziehen. Ob das gegenüber nieder- oder hochimpedant ist macht für die EMV einen gewaltigen Unterschied. Es gibt viele verschiedene externe Parameter, die auf mein Produkt Einfluss nehmen – positiv wie negativ.

Viele werden nun denken woher soll ich die denn kennen? Es gibt viele Stellen, an denen man fündig werden kann. Gibt es ein Lastenheft so ist dies immer die erste Quelle, bei der man fündig wird. Oft gibt allein die Funktion genügend Anhaltspunkte, was mich erwartet.

Vom ersten Moment an über den Tellerrand zu schauen ist Pflicht.

Ein gutes Versorgungssystem mit der Masse als zentralem Element ist die unabdingbare Basis für das Bestehen einer EMV-Prüfung.

Ein Großteil der in der EMV kritischen Common-Mode-Störungen (Gleitaktstörungen) entstehen aufgrund eines schlechten Versorgungssystem. Auf außen angeschlossenen Leitungen reichen meist 5 µA Common-Mode-Strom, um bei Emissionstests durchzufallen!

Das Versorgungssystem spielt quasi überall hinein. So ist es auch die Basis für eine gute Signalintegrität, d.h. dass sich das Gerät nicht selbst stört.

Ströme fließen im Kreis, d.h. zu Ihrer Quelle zurück. Unter E-Technikern eigentlich eine Binsenweisheit. Dennoch wird die Frage, wo die Ströme zur Quelle zurückfließen, oft sträflich vernachlässigt.

Dadurch werden zum einen wieder die Common-Mode-Ströme verstärkt. Zum anderen werden unnötig große Schleifen aufgespannt. Verkopplungen und/oder parasitäre Antennen sind die Folge.

Dies ist insbesondere deshalb so gravierend, weil es jeden EMV-Störmechanismus verstärkt.

Es ist jedoch gar nicht so einfach die Frage nach dem Pfad des Rückstroms zu beantworten. Es gibt meist nicht nur einen Pfad, denn dieser ist von der Frequenz abhängig. Unterschiedliche Frequenzanteile nehmen unterschiedliche Wege. Ich muss mir also die Impedanzverhältnisse meines Produktes klar machen, um hier grundlegende Fehler zu vermeiden.

Der Einfluss der Mechanik und der Software auf die EMV-Qualität eines Produktes wird meist unterschätzt.

Besonders gilt dies für die Software, wobei Softwaremaßnahmen – wenn es richtig gemacht wird – nichts kosten. Stückkosten fallen sowieso nicht an. Weis der Software-Entwickler von Beginn an worauf es ankommt, entstehen seine Maßnahmen bei der Funktionsprogrammierung nebenbei, d.h. sie sind tatsächlich kostenlos. Dies kann so manche Hardware-Maßnahme überflüssig machen.

Die Mechanik-Entwicklung ist aufgrund größerer Vorlaufzeiten bei der Umsetzung zeitlich meist der Elektronik-Entwicklung voraus.

Gibt es keine Abstimmung zwischen den Entwicklungsparteien, so werden Fakten geschaffen, die selten revidierbar sind (und wenn dann nur mit hohen Kosten). Ist gar schon ein Werkzeug beauftragt, so ändert dies später wegen der EMV meist niemand mehr. Das wäre der finanzielle Super-GAU.

Mit der Mechanik werden oft parasitäre Antennen geschaffen, völlig unbemerkt. Oft der letzte Sargnagel der EMV! Eng hiermit verbunden ist das Thema Schirmung. Schirmung ist ein klassisches Systemthema. Die Schirmung ist immer nur so gut wie sein schwächstes Glied. Eine kleine Nachlässigkeit bringt das ganze System außer Tritt.

Essentiell ist deswegen, dass sich alle Entwicklungsfraktionen (incl. Fertigung!) bereits in der Konzeptphase zusammensetzen. Schon hier wird das gemeinsame EMV-Vorgehen definiert. Und später immer wieder zur EMV austauschen (!), so wie es bei anderen Themen völlig normal ist.

Hier lauern viele der oben erwähnten 80% Beton-Fallen.