Die Bedeutung von EMV-Prüfungen im frühen Designzyklus Ihres Produkts

12. Dezember 2017 verfasst von Bruce Rose

Die Bedeutung von EMV-Prüfungen im frühen Designzyklus Ihres Produkts

Die Prüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) ist ein kritischer Bestandteil der Entwicklung eines Produkts. Da die EMV-Zertifizierung eine notwendige Hürde darstellt, bevor Ihr Produkt auf den Markt kommt, ist es entscheidend, dass Sie dieses Element Ihres Designs richtig nutzen.

Doch trotz ihrer Bedeutung werden Emissionsprüfungen oft erst spät im Designzyklus eines Produkts durchgeführt. Dadurch erhöht sich das Risiko von Projektverzögerungen und Kostenüberschreitungen kurz vor dem geplanten Start – gerade dann, wenn Sie diese Art von Kopfschmerzen nicht brauchen.

Aus diesem Grund empfiehlt es sich, EMV-Emissionsprüfungen in verschiedene Phasen Ihres Produktdesignplans einzubauen, um sicherzustellen, dass Sie sich am Ende nicht abstrampeln müssen.

Was ist eine EMV-Prüfung?

EMV-Prüfungen tragen dazu bei, die Möglichkeit zu verringern, dass von Ihrem Gerät abgestrahlte oder leitungsgebundene Emissionen andere elektronische Produkte in der Umgebung beeinträchtigen. Es gibt auch EMV-Prüfungen, um sicherzustellen, dass Ihr elektronisches Gerät auch im Umfeld anderer elektromagnetischer Emissionsquellen wie erwartet weiter funktioniert.

Verständnis leitungsgebundener und abgestrahlter Emissionen

Elektromagnetische Emissionen sind die Hochfrequenz(HF)-Energie, die ein Produkt emittiert. Es gibt zwei Hauptkategorien: leitungsgebunden und abgestrahlt.

Bei Frequenzen bis zu 30 MHz sind Kabel und Leiter in vielen elektronischen Geräten keine guten Antennen. Bei diesen Frequenzen sind Strahlungsemissionen daher von geringer Bedeutung. Diese Kabel und Leiter können jedoch die HF-Energie durch geteilte Energiequellen oder -lasten leiten, in denen diese leitungsgebundenen Emissionen langsam andere Elektronik stören.

Oberhalb von 30 MHz sind leitungsgebundene Emissionen in der Regel kein Problem mehr, doch die Leiter und Kabel werden zu Antennen, die möglicherweise HF-Energie abstrahlen und dadurch Interferenzen mit anderen Geräten verursachen können.

Bei der Messung von leitungsgebundenen und abgestrahlten Emissionen unterscheiden sich Prüfverfahren und -ausrüstung geringfügig. Und obwohl die Filterkomponenten, mit denen Sie ihre Auswirkungen mindern, ähnlich sind, weisen sie normalerweise unterschiedliche elektrische Werte auf.

Elektromagnetische Emissionsstandards

Während es in der USA (FCC Teil 15) und in Europa (CISPR 22/EN 55022) separate Normen für elektromagnetische Emissionen gibt, sind die beiden Ansätze weitgehend „harmonisiert“. Dies bedeutet, dass Ihr Gerät, wenn es die Anforderungen einer Norm erfüllt, in der Regel die Anforderungen der anderen Norm erfüllt.

Darüber hinaus gibt es separate Spezifikationen für leitungsgebundene und abgestrahlte Emissionen. Sowohl die US-amerikanischen als auch die europäischen Normen legen Grenzwerte für beide Arten von Emissionen fest und wenden sie auf das Endsystem, einschließlich der Stromversorgung, an.

EMV-Prüfungen von Netzteilen: Was Sie wissen sollten

Viele Netzteile, die für die interne Montage entwickelt wurden, werden im Hinblick auf die Einhaltung der EMV-Richtlinien als eigenständige Produkte geprüft. Durch die Verwendung eines konformen Netzteils in Ihrem Design verringern Sie die Möglichkeit von EMV-Problemen, doch wenn Sie das gesamte System prüfen, können Sie nicht garantieren, dass alles problemlos läuft. Die Einhaltung der empfohlenen Schaltungsdesigns des Netzteilherstellers kann helfen, Probleme zu beseitigen.

Externe Wandstecker- und Desktop-Netzteile wurden im Hinblick auf die Einhaltung der Vorschriften auch als eigenständige Produkte geprüft. Wenn Ihr Design nun das Netzteil mit einer Last kombiniert, müssen Sie das komplette System testen, um sicherzustellen, dass es die EMV-Vorschriften erfüllt. Und wenn die Schaltung dieser Art von Netzteil in ein Gehäuse eingeschlossen ist, ist die Bewältigung von EMV-Herausforderungen mit externen Komponenten schwieriger als mit Leiterplatten- oder Chassismontage-Netzteilen.

Weiterhin ist zu beachten, dass die meisten Netzteile Schaltungstopologien verwenden. Diese Versorgungstopologien erzeugen von sich aus abgestrahlte und leitungsgebundene Emissionen, die bereits vom Entwicklungsteam des Netzteils gemildert wurden. Darüber hinaus kann das System weitere Emissionen verursachen, wenn Sie Last zur Stromversorgung hinzufügen. Um diese Ungewissheit hinsichtlich der Gesamtleistung und -last auszugleichen, empfiehlt es sich, bei den Prüfergebnissen des Netzteils eine gewisse Toleranz vorzusehen, um die Schwankungen zu berücksichtigen, die beim Anlegen einer Last auftreten.

Warum sollten Sie die EMV früh testen?

Es gibt viele Gründe, EMV-Prüfungen auf einen späteren Zeitpunkt in einem Projekt zu verschieben. Ein Grund ist die vermeintliche Schwierigkeit, diese Art von Prüfungen durchzuführen. Doch es gibt Fachlabore mit allen erforderlichen Geräten und Mitarbeitern, die zur Verfügung stehen.

Ein weiterer Grund ist der allgemein verbreitete Irrtum, dass Netzteile die Hauptursache für EMV-Probleme sind, und dass ein System daher, wenn das Netzteil schon die unabhängigen Tests bestanden hat, die Prüfungen auch bestehen wird. In der Realität funktioniert das nicht so, da Netzteile oft die „Botschafter“ von EMV-Problemen sind und nicht die Ursache.

Außerdem sind die Kosten ein Faktor. Änderungen am Design, wenn Sie kurz vor der Produktion stehen, sind teurer als zu einem früheren Zeitpunkt. Und die Kosten für frühe Prüfungen sind erheblich geringer als für umfassende Zertifizierungstests. Je früher Sie die Probleme finden, desto günstiger lassen sie sich beheben.

Verschiedene Möglichkeiten zur EMV-Prüfung

Während Ihre abschließenden Prüfungen in einem zertifizierten Labor mit einem kalibrierten Prüfsatz durchgeführt werden müssen, ist es durchaus möglich, frühe Tests im eigenen Haus durchzuführen, wobei viele Geräte nicht unbedingt erforderlich sind.

Für leitungsgebundene Emissionsprüfungen benötigen Sie einen geeigneten Spektrumanalysator und ein Leitungsimpedanzstabilisierungsnetzwerk (LISN). Für die Prüfung von abgestrahlten Emissionen reichen ein geeigneter Spektrumanalysator und eine passende Antenne aus. Beachten Sie jedoch, dass Sie diese Prüfungen in einem elektrisch ruhigen Raum durchführen sollten, in dem ein Abstand von drei Metern oder mehr zwischen der EMV-Antenne und dem zu testenden Gerät zur Verfügung steht.

Das Diagramm zeigt einen typischen Prüfaufbau für leitungsgebundene Emissionen
Prüfaufbau für leitungsgebundene Emissionen
Das Diagramm zeigt einen typischen Prüfaufbau für abgestrahlte Emissionen
Prüfaufbau für abgestrahlte Emissionen

Wenn Sie es vorziehen, können Sie Ihre frühen Prüfungen auch in einem spezialisierten Prüflaborlabor durchführen lassen. Die Kosten für die Nutzung dieser spezialisierten Einrichtungen für die Prüfung im Frühstadium sind in der Regel sehr gering, insbesondere im Vergleich zu den Kosten für Redesign-Arbeiten in späteren Phasen. Außerdem erhalten Sie außerhalb der Stoßzeiten recht leicht einen Termin für die kurzen Zeiträume, die Sie für die Vorabprüfung benötigen.

Bewährte Partner

Niemand möchte dem Management erklären müssen, warum sein Projekt zu spät oder zu teuer ist. Durch das frühzeitige Angehen von EMV-Problemen im Entwicklungsprozess können Sie Probleme rechtzeitig erkennen und beheben, wenn die Kosten dafür niedrig sind.

Diese Art von Prüfung kann komplex, teuer und zeitraubend erscheinen. Aus diesem Grund arbeiten viele Entwickler mit erfahrenen Stromversorgungs-Lieferanten wie CUI zusammen, die Sie bei den richtigen Entscheidungen unterstützen können und Ihnen bei der Prüfung in jeder Phase des Produktlebenszyklus, einschließlich abschließender Zertifizierung, behilflich sein können.

Hilfreiche Ressourcen

Weitere Informationen entnehmen Sie bitte dem Anwendungshinweis EMV-Überlegungen
Sehen Sie sich unser Sortiment von AC/DC-Netzteilen an, die die EMV-Bestimmungen einhalten


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Bruce Rose

Bruce Rose

Hauptanwendungsingenieur

Während seiner langjährigen Arbeit in der Elektronikindustrie und den Bereichen Design, Vertrieb und Marketing hat sich Bruce Rose auf analoge Schaltungen und Stromversorgung konzentriert. Seine Arbeitserfahrung umfasst die Organisation und die Leitung internationaler Workshops, die Veröffentlichung und Präsentation bei mehr als 40 Fachkonferenzen und Zeitschriften sowie sieben Patente. Neben seiner Begeisterung für die Arbeit verbringt Bruce auch gerne Zeit mit seiner Familie beim Wandern, Radfahren und Kanufahren und widmet sich der Luftfahrt und Modellluftfahrt.

 
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