EMV Frequenz Haushalt
EMV Frequenz Haushalt – Klasse B Industrie – Klasse A 30... 230 MHz 40 dBµV/m 47 dBµV/m 230...1000 MHz 30 dBµV/m 37dBµV/m Tabelle 2: Abgestrahlt: Grenzwerte für Klasse B und A des Störsignals anzeigt, stellt der Quasipeak-Wert eine Bewertung nach dem menschlichen Störeindruck dar. Dadurch erhält man einen hohen QP-Wert entweder bei wenigen Wiederholungen, aber mit hoher Amplitude oder bei vielen Wiederholungen, aber mit geringer Amplitude. Aus dieser Definition heraus kann der QP-Wert nur maximal so hoch sein wie der reine Peak-Wert, weswegen Messungen im ersten Schritt auch nur im Peak- sowie im AV-Modus ausgeführt werden. Nur bei Überschreitungen oder geringen Abständen des Peak-Wertes zum QP-Limit werden bestimmte Frequenzen im QP-Modus nachgemessen. Diese Messung ist durch die vorgegebenen Messzeiten aufwändiger. In Bild 3 ein Beispiel der leitungsgeführten Störspannungsmessung an einem Netzteil. Die schwarze Kurve stellt das QP- Limit dar, die rote Kurve das AV-Limit. Die blaue Kurve ist die Messung der Spitzenwerte (Peak) des Netzteilprüflings. An einigen Punkten (hier 1 bis 6) weisen die Spitzenwerte einen relativ geringen Abstand zum Limit auf. Deshalb werden die Frequenzbereiche üblicherweise nochmals detailliert auf die QP- Werte vermessen. Im Kurvenverlauf kann man im unteren Frequenzbereich die Vielfachen der Schaltfrequenz des Netzteils (Oberwellen 1 bis 4) erkennen. Abgestrahlte Störungen Neben der Messung der leitungsgeführten Störspannung ist die Abstrahlung ein weiterer Bereich der Störaussendungen bzw. Emissionen. Die Messung erfolgt für die IT/Industrie ebenfalls nach der EN55032 bzw. für die Medizin nach der EN60601- 1-2. Der Messbereich erstreckt sich von 30 MHz bis zu mehreren GHz. Die Festlegung der oberen Messfrequenz wird u.a. durch die höchste Taktfrequenz der Applikation bestimmt. Bild 4: Messaufbau zur Messung abgestrahlter Störungen im Freifeld In diesem Frequenzbereich sind eher die abgestrahlten Störungen gegenüber den leitungsgeführten relevant, da sich bei höheren Frequenzen elektrische (E-) und magnetische (H-)Felder vom Netzteil lösen. Hierbei sind im Nahfeld (unmittelbare Nähe zum Netzteil, je nach Definition ein bis vier Wellenlängen) die Feldwellenwiderstände für das E- und H-Feld unterschiedlich. Sie ändern sich mit dem Abstand zum Netzteil. Dagegen pendeln sich die Feldwellenwiderstände für das H- und das E-Feld im Fernfeld (>>Wellenlänge) auf 377 Ohm ein. Um die Abstrahlung im elektrischen Feld sicher messen zu können, müssen deshalb gewisse Abstände (3 bzw. 10 m) eingehalten werden. Zur Messung der Abstrahlung gibt es verschiedene Ansätze. Gebräuchlich sind Freifeld mit 3 und 10 m Messabstand, Absorberkammern mit 3 und 10 m, TEM/GTEM-Zellen (s. Bilder 4, 5 und 6) und Modenverwirbelungskammern. Als Basis dient das 10-m-Freifeld, auf welches die Messwerte rückgerechnet werden. Bei dieser Freifeldmessung durchläuft die Antenne einen Höhen-Scan von 1...4 m, während ein Drehtisch den Prüfling um 360° dreht. Neben der Messung mit Antenne in horizontaler Ausrichtung erfolgt noch die Messung in vertikaler Ausrichtung. Bild 5: Messaufbau zur Abstrahlungsmessung im Freifeld An dieser Aufzählung kann man erkennen, welche Vielzahl von unterschiedlichen Messpara- 34 hf-praxis 9/2022
EMV Bild 6: 3,5 m große TEM-Zelle zur Abstrahlungsmessung metern berücksichtigt werden muss. Die Messung erfolgt im Quasipeak Mode, ist also eine Messung des Spitzenwerts unter zusätzlicher Berücksichtigung der Wiederholfrequenz. Die Zeit, welche der Empfänger für einen Frequenzschritt (120 kHz) im QP Mode benötigt, liegt bei 1 s. (sog. Sweep). Über den gesamten Frequenzbereich führt dies zu einer recht langen Messdauer. Aus diesem Grund durchläuft der Prüfling zuerst einen Peak Sweep und wird im Nachgang mit dem Quasipeak-Detektor detailliert vermessen. Bei Netzteilen mit typischen Schaltfrequenzen von 60 bis 100 kHz sind Störfeldstärken im niedrigen Frequenzbereich von 3 bis 500 MHz zu erwarten. Hier entsteht die Abstrahlung über das Netzteil oder die angeschlossenen Kabel, insbesondere das Netzkabel. Die o.g. Normen beschreiben den Messaufbau und die Verlegung des Kabels während der Messung. Als Limits sind die Werte in Tabelle 2 festgesetzt. Die Messungen werden bei Einbaunetzteilen oftmals in entsprechenden Gehäusen durchgeführt, um die Einbausituation beim Kunden in seinem Gehäuse nachzustellen. Das Ergebnis einer Beispielmessung zeigt Bild 7. Die EMV-gerechte Konstruktion Mit einer EMV-gerechten Konstruktion lassen sich die Emissionen teilweise deutlich reduzieren. Nachfolgend einige Tipps dazu: 1. Das Netzteil sollte möglichst nah am Netzeingang platziert werden. 2. Die Netzzuleitung im Gehäuse sollte möglichst kurz sein. Je größer der Abstand des Kabels zur restlichen Elektronik ist, desto geringer ist die Gefahr, dass HF Störungen über das Netzkabel nach außen geleitet werden. 3. Die Zuleitung sollte möglichst nicht über die Applikation bzw. über das Netzteil geführt werden, da sich ansonsten eine Störspannung einkoppeln kann. 4. Wenn möglich, sollten Gehäuse und Deckel großflächig und niederohmig geerdet werden. 5. Masseschleifen sollten vermieden werden. 6. Insbesondere bei großen Frequenzen ist die Größe der Gehäuseschlitze zu beachten. Kleine Schlitze sind von Vorteil. 7. Nutzen Sie die Möglichkeit, bei Ihrem Netzteillieferanten oder in einem Labor EMV- Vormessungen (Precompliance Messungen) durchführen zu lassen. So können frühzeitig potentielle Störquellen ausfindig gemacht und später Zeit und Kosten gespart werden. ◄ Bild 7: Beispielkurve einer Messung der abgestrahlten Störspannung hf-praxis 9/2022 35
