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11-2019

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Bauelemente V IN /V ISO

Bauelemente V IN /V ISO 5 V/5 V Dipol und reduzierten Emissionen führt. Die Bausteine ADuM5020/ ADuM5028 sind eine Drop-in- DC/DC-Stromversorgung. Mit ihrem kleinen Flächenbedarf und exzellentem Abstrahlungsverhalten sind sie eine kostengünstige Lösung mit geringer Komplexität, die sämtliche EMV-Vorschriften erfüllt, wenn sie von Beginn der Entwicklung in das Endprodukt eingeplant werden. Ergebnisse aus der Testkammer Die Bausteine wurden gemäß den Prüfrichtlinien der CISPR 22/EN 55022 in einer 10 m großen Halbschall-Dichtkammer getestet (Aufmacherfoto). Das Evaluierungs-Board (Bild 7) wurde in 10 m Entfernung vom Kalibrierpunkt der Antenne platziert. Es ist dabei wichtig, dass keine weiteren leitenden Oberflächen in der Nähe des Prüflings sind; daher wurde eine Batterie benutzt. Bild 8 zeigt die Darstellung der Spitzenwerte. Waren diese Punkte lokalisiert, erfolgten Quasi-Spitzenmessungen, dabei rotierte der Prüfling um 360° und die Antennenhöhe wurde von 1 auf 4 m angehoben. Der schlechteste Wert wurde mit den Grenzwerten verglichen. Bild 8 zeigt die für die ADuM5020/ADuM5028 in unterschiedlichen Konfigurationen aufgezeichneten Spitzenwerte. Man beachte die Verteilung der Energie über ein breites Band aufgrund der Spreizspektrumtechniken in den Bausteinen. Tabelle 1 nennt Messwerte. Bild 9 zeigt die Marge des schlechtesten Werts der Quasi- Spitzenmessung gegenüber den Grenzwerten der CISPR 22/EN Ausgangsstrom (mA) Worst-Case-Quasi- Peak-Frequenz (MHz) 55022. Der ADuM5020 mit einer Last von 100 mA und einer 5-V-Ausgangsversorgung (500 mW) zeigte dabei eine Marge von über 5 dB bis zu den CISPR 22/EN 55022-Grenzwerten. Diese ist nützlich und wird empfohlen, da es Abweichungen in der Qualität der Prüfkammer, der Kalibrierung und Genauigkeit der Ausstattung in unterschiedlichen Versuchsanlagen geben kann. ADuM5020/ADuM5028 sind eine direkte Austauschstromversorgung für isolierte Designs, die die Emissionsstandards der folgenden Emissions- und Produktstandards erfüllen sollen: • CISPR 22/EN 55022 (Klasse B): Informationstechnisches Equipment • CISPR 11/EN 55011 (Klasse B): Industrielle, Forschungsund medizintechnische (ISM) Ausrüstungen • IEC 61000-6-4: Fachgrundnormen, Emissionsstandards für industrielle Umgebungen • IEC 61000-6-3: Fachgrundnormen, Emissionsstandards für private, kommerzielle und Leichtindustrie-Umgebungen • IEC 61131-2: Programmierbare Controller, Teil 2: Anforderungen an das Equipment und seine Prüfung • IEC 621326: Elektrisches Equipment für den Einsatz in Messtechnik, Steuerung und im Labor • EMV-Anforderungen, Teil 1: Allgemeine Anforderungen • IEC 60601-1-2: Elektrische Medizintechnische Ausrüstungen, Teil 1-2: Allgemeine Anforderungen für die grundlegende Sicherheit und essentielle Leistung CISPR 22 Klasse B Quasi-Peak dBµV/m Klasse B Marge (dB) ADuM5028 50 920 erfüllt mit -6,3 ADuM5020 50 935 erfüllt mit -6,9 ADuM5028 100 915 erfüllt mit -5,1 Tabelle 1: Testergebnisse • IEC 61800-3: Elektrische Antriebssysteme mit regelbarer Geschwindigkeit, Teil 3: EMV- Anforderungen und spezifische Testmethoden • IEC 63044-5-1: Elektrische Systemtechnik für Heim und Gebäude (ESHG) und Systeme der Gebäudeautomation (GA), Teil 5-1: EMV-Anforderungen, Bedingungen und Testaufbau Reduzieren der Komplexität und der Kompromisse beim Design Die Entwicklung einer isolierten Stromversorgung kann einer der anspruchsvollsten Aspekte im Entwicklungsprozess sein. Das Erstellen einer Lösung erfordert das Abwägen von Schaltungsanforderungen mit der Notwendigkeit der Übereinstimmung mit behördlichen Vorschriften in unterschiedlichen globalen Regionen. Als Ergebnis müssen häufig Kompromisse geschlossen werden, die sich negativ auf Größe, Gewicht und Leistung auswirken oder die Fähigkeit einschränken, den EMV-Standards zu entsprechen. Der Autor James Scanlon erhielt 2001 seinen Titel B.E. in Electronic Engineering vom University College Dublin. Anschließend vollendete er 2008 seinen M. Um die EMV erfolgreich zu implementieren, sollte man Bausteine einsetzen, die erwiesenermaßen die Industriestandards bereits früh in der Entwicklungsphase erfüllen. Die EMV sollte integraler Bestandteil der Entwicklung und nicht erst nachträglich ausgeführt werden. Der Einsatz von Störminderungstechniken wie Stitching-Kondensatoren reduziert die Störfestigkeit elektrischer Systeme auf Transienten und erhöht die Kosten und Designkomplexität. Die letzte Generation der isoPower-Familie von Analog Devices bietet Störminderungstechniken für abgestrahlte Emissionen, die die Notwendigkeit des Einsatzes eines Stitching-Kondensators eliminieren und dennoch die Norm EN 55022/CISPR 22 Klasse B erfüllen. Die Bausteine ADuM5020/ADuM5028 enthalten Spreizspektrumtechniken, die den Energiepegel bei jeder einzelnen Frequenz reduzieren. Exzellentes Design, Wicklungssymmetrie des Trafos und der Einsatz von zwei kleinen billigen Ferriten reduzieren den Fluss des CM-Stroms über die Isolationsbarriere und in die Masselage auf der Sekundärseite. Die Bausteine ADuM5020/ADuM5028 senken die Kosten, indem sie die CISPR22/EN 55022 Klasse B mit einer signifikanten Marge auf einer zweilagigen Leiterplatte erfüllen, ohne dass teure Abstrahlungs-Verminderungstechniken auf Leiterplattenebene notwendig sind. ◄ Eng. in VLSI-Systems an der University of Limerick. James kam 2001 als junger Ingenieur zu Analog Devices in Limerick, Irland, wo er in der Design-Evaluierung arbeitete. Derzeit arbeitet er als Applikationsingenieur in der Isolation-Technology-Group und beschäftigt sich mit einem umfangreichen Portfolio an Produkten, die für die EMV spezialisiert sind. Man erreicht ihn unter: james.scanlon@ analog.com. 26 hf-praxis 11/2019

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