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10-2017

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

EMV Leitungsgebundene

EMV Leitungsgebundene Störungen im Rahmen von EMV-Precompliance-Tests Inhaltsverzeichnis 1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 1.1 Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.2 Messtechnik und Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.2.1 CISPR 16-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.2.2 CISPR 16-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.2.3 CISPR 25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Nur in der Online-Version 2 Grenzwerte für leitungsgebundene Störungen 2.1 Überblick 2.1.1 CISPR und IEC Standards 2.1.2 Allgemeine EU Standards 2.1.3 Bestimmungen in den USA 2.2 Grenzwerte nach CISPR-Standard 2.2.1 CISPR 13 - Audio und TV-Receiver 2.2.2 CISPR 14 - Haushaltsgeräte und Elektrowerkzeuge 2.2.3 CISPR 14 - Elektrowerkzeuge 2.2.4 CISPR 15 - Leuchtmittel 2.2.5 CISPR 25 - Geräte in Fahrzeugen und Booten 3 Beispiele für Messaufbauten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.1 Messaufbau mit der 50 µH LISN nach CISPR 16 . . 33 3.2 Messaufbauten mit der 5 µH LISN nach CISPR 25 34 4 Einstellung des Spektrum Analysators. . . . . . . . . . . 36 4.1 Software für EMV-Precompliance-Test. . . . . . . . . . 36 5 Profil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 6 Kontakt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 7 Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 1 Einführung Alle elektronischen Geräte müssen heutzutage auf unerwünschte Aussendung elektromagnetischer Strahlung geprüft werden, die andere Geräte in der Umgebung negativ beeinflussen kann. Der Begriff „Elektromagnetische Verträglichkeit“ (EMV) oder „Electromagnetic compatibility“ (EMC) wie es im Englischen heißt, bezeichnet den Idealzustand, dass technische Geräte einander nicht durch ungewollte elektrische oder elektromagnetische Effekte störend beeinflussen. Grundsätzlich wird zwischen der Störaussendung (Stör-Emission) und der Störfestigkeit (Stör-Immunität) unterschieden. Die elektromagnetischen Emissionen werden wiederum in zwei Bereiche aufgeteilt: 1. Leitungsgebundene Störungen werden durch Leitungen übertragen, die mit dem Gerät verbunden sind. 2. Abgestrahlte Störungen sind elektromagnetische Felder die ähnlich wie Funkwellen, durch Geräte bzw. deren Komponenten abgestrahlt werden. Wir wollen uns in diesem Whitepaper auf leitungsgebundene Störungen konzentrieren, d. h. Störfrequenzen die der Prüfling über seine Versorgungsleitung – dies kann Netzspannung oder eine Niederspannungs-Versorgung sein – aussendet. Leitungsgebundene Störungen treten oft zusammen mit abgestrahlten Störungen auf. Die Reduzierung leitungsgebundener Störungen vermindert in der Regel auch abgestrahlte Störungen. Die Beschreibung der Messinstrumente, Methoden, Grenzwerte und relevanten Standards, sollen dem Entwickler und EMV-Beauftragten den Einstieg in die entwicklungsbegleitende Messung leitungsgebundener Störungen vereinfachen. Die benötigte Ausstattung ist in diesem Fall relativ überschaubar: Ein Spektrum-Analysator sowie eine oder mehrere Netznachbildungen (LISN). Software-seitig ist eine EMV-Precompliance-Software – wie in Kapitel 4.1. beschrieben - empfehlenswert. 32 hf-praxis 10/2017

1.1 Normen Um die Verträglichkeit in der Welt der Elektrotechnik sicherzustellen und Störungsmessungen reproduzierbar zu machen, haben internationale und nationale Standardisierungsgremien entsprechende Normen erarbeitet. Im Zusammenhang mit EMV-Precompliance-Tests fällt immer wieder die Abkürzung CISPR, die für das „International Special Committee on Radio Interference“ steht, eine Unterorganisation der „International Electrotechnical Commission“ (IEC). Viele derer Normen fließen in nationale und europäische Normen ein bzw. sind mit diesen identisch. Beispielsweise ist die Norm CISPR 16-1-1:2010 identisch mit der deutschen Fassung der Europäischen Norm EN 55016-1-1:2010. Daneben gibt es noch sog. „Technical Reports“, die jedoch keinen normativen Charakter haben. Leider werden die Normungsdokumente von DKE (Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik), VDE (Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.) und anderen Verlagen nur kostenpflichtig publiziert. Einige Länder bieten auch kostenlosen Zugang zu nationalen Normen an, die an CISPR Standards angelehnt sind. Nicht alle Normen entsprechen dabei der aktuellsten Version des jeweiligen Basis-Standards. Beispiel: https://law.resource.org/pub/in/bis/manifest.litd.9.html Die CISPR-Publikationen werden grob in Basis-EMV-Publikationen, allgemeine EMV-Standards und EMV-Produktstandards eingeteilt. Sie definieren die Anforderungen an Einrichtungen und Geräte (räumliche Anordnung, Gerätekonfigurationen, Erdungsund Schirmmaßnahmen) legen die Messmethodik fest, spezifizieren die Grenzwerte für Funkstörungen und beschäftigen sich mit den Anforderungen an die Störfestigkeit (Immunität gegenüber fremden Störungen). 1.2 Messtechnik und Methoden Die Spezifikation des Messaufbaus in Bezug auf die Messtechnik und Prüflinge wird in den folgenden Standards beschrieben. Die Grenzwerte von leitungsgebundenen Störungen werden im darauffolgenden Kapitel „Grenzwerte“ spezifiziert. 1.2.1 CISPR 16-1 CISPR 16, Teil 1 beschreibt Messgeräte und Testumgebung. Dies beinhaltet auch die Aspekte der Kalibrierung und die Nachvollziehbarkeit der Messung. • Teil 1-1: Messtechnik, Testaufbau • Teil 1-2: Ergänzende Messtechnik für leitungsgebundene Störungen • Teil 1-3: Ergänzende Messtechnik für Störleistungsmessung • Teil 1-4: Ergänzende Messtechnik für Störstrahlungsmessung • Teil 1-5: Kalibrierung von Messantennen 1.2.2 CISPR 16-2 CISPR 16, Teil 2 beschreibt die Methoden zur Messung hochfrequenter EMV-Phänomene, sowohl in Bezug auf Emissionen als auch auf Störfestigkeit. Die relevanten Teile für die leitungsgebundenen Störungen sind: • Teil 2-1: Messung leitungsgebundener Störungen • Teil 2-2: Leistungsmessung von Störsignalen • Teil 2-3: Messung abgestrahlter Störungen • Teil 2-4: Störfestigkeitsmessungen 1.2.3 CISPR 25 Dieser Standard enthält Grenzwerte und Methoden zur Messung von elektrischen bzw. elektronischen Baugruppen bzw. Geräten in Fahrzeugen und Booten. Kapitel 2: „Grenzwerte für leitungsgebundene Störungen“ steht nur in der Online-Version unter www.beam-verlag.de/fachartikelarchiv-hf-technik/ zur Verfügung es folgt nun Kapitel 3 3 Beispiele für Messaufbauten 3.1 Messaufbau mit der 50 µH LISN nach CISPR 16 Beachte: Wechselstrom-LISNs können in einer normalen Entwicklungsumgebung nur zusammen mit einem Trenntransformator betrieben werden. Der Prüfling muss isoliert sein und sich oberhalb der Bezugsmasseplatte befinden. Der Spektrum-Analysator soll leitungsgeführte Störungen sowohl der Phase (L) als auch des Nullleiters (N) erfassen. Der Wert der Parallelschaltung der internen Kondensatoren der LISN zwischen Phase und Nullleiter gegen Masse beträgt 12 µF. Dies bewirkt einen Blindstrom von etwa 0,75 A nach Masse und würde zur Auslösung des Fehlerstrom-Schutzschalters führen. Dies ist nur ein Beispiel verschiedener Anordnungen, die in CISPR 16 beschrieben werden. Wichtiger Hinweis! Beim Arbeiten mit einer 50 µH LISN ist es besonders wichtig, sich mit vorgeschalteten Dämpfungsgliedern (Attenuator) und einem hf-praxis 10/2017 33

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