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EMV-Praxis Gleich- und Gegentaktstörungen identifizieren und beseitigen

Autor / Redakteur: Nils Dirks * / Johann Wiesböck

EMV-Probleme bekämpft man am effizientesten an der Störquelle. Dazu muss man wissen, ob es sich um Gleich- oder Gegentaktstörungen handelt. Dieser Beitrag zeigt ein Messverfahren, das mit geringem Aufwand aussagekräftige Ergebnisse liefert.

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EMV-Prüfung: Die EMV-Messhalle im Rohde & Schwarz-Produktionswerk in Memmingen.
EMV-Prüfung: Die EMV-Messhalle im Rohde & Schwarz-Produktionswerk in Memmingen.
(Bild: Rohde & Schwarz)

Um EMV-Probleme in den Griff zu bekommen, ist es in der Regel am effizientesten, die Störungen an der Quelle zu bekämpfen. Um gezielte Maßnahmen treffen zu können, ist es beispielsweise sehr hilfreich zu wissen, ob es sich um Gleich- oder Gegentaktstörungen handelt.

Dieser Beitrag zeigt ein einfaches und schnelles Messverfahren, das mit vergleichsweise geringem Aufwand aussagekräftige Ergebnisse liefert. Anmerkung der Redaktion: Dieses Verfahren und viele weitere praktische EMV-Tipps beschreiben Autor Nils Dirks und weitere EMV-Experten in der Seminarreihe EMV-Praxis, die im ersten Halbjahr 2016 läuft – www.emv-praxis.de.

In der Praxis wird EMV oft im Rückwärtsgang gemacht: Das Gerät ist fertig, das Budget aufgebraucht, die Serie steht in den Startlöchern – jetzt „noch schnell“ die EMV. Die Messergebnisse geben dann Aufschluss darüber, wo noch Handlungsbedarf besteht.

Und dann kommt der Rückwärtsgang: Die fragliche Störung wird ausgehend von der Messung über den vermuteten Koppelpfad zur Störquelle zurückverfolgt – eine der schwierigsten Übungen in Sachen EMV. Denn üblicherweise hat man es nicht mit einer einzigen Störung zu tun, die über einen einzelnen Koppelpfad ihren Weg in die Messeinrichtung sucht.

Ergänzendes zum Thema
EMV verstehen heißt EMV-gerecht entwickeln

Die EMV ist keine Magie! Dennoch kommt es einem manchmal so vor, weil die Wirkungsmechanismen oft wenig anschaulich sind. Genau hier setzen die Seminare der EMV-Praxis 2016 an: www.emv-praxis.de.

Die prinzipielle Wirkungsweise der verschiedenen Störphänomene wird anschaulich erläutert. Es wird erklärt, was für Auswirkungen sich für praktische Baugruppen ergeben. Mit diesem Verständnis werden praktische Lösungen entwickelt, die der Teilnehmer bei Bedarf auch selbst an seine Problematik anpassen kann.

Seit Ende der Achtziger Jahre haben Tausende Ingenieure von diesen EMV-Schulungen profitiert, und durch ihr Feedback zu der weiteren Verbesserung der Kurse beigetragen.

Funktional stabile und leistungsfähige Hardware

Gute elektromagnetische Verträglichkeit ist gleichzeitig der Einstieg in das Design einer funktional stabilen und leistungsfähigen Hardware. Denn EMV und Signalintegrität sind in vielen Bereichen des Elektronik-Designs untrennbar miteinander verbunden, und erfordern ein grundsätzliches Verständnis der verschiedenen Wechselwirkungen.

Von den vermeintlichen Basics bis zur EMV-gerechten Systemintegration: Eine Fortbildung im Rahmen der EMV-Praxis liefert Ihnen genau dieses Verständnis in praxisgerechter Form. Denn nur die Inhalte, die Sie sofort einsetzen können helfen Ihnen heute weiter!

Erst die Verbindung von Fachkompetenz und praktischer Erfahrung lässt Lösungen entstehen, die Sie in Ihrer täglichen Arbeit direkt nutzen können. Um Ihnen einen möglichst großen Lernerfolg zu gewährleisten, ist es jedoch genauso notwendig, die Inhalte verständlich aufzubereiten um sie kompetent und lebendig zu vermitteln. Die erfahrenen Referenten der EMV-Praxis gewährleisten den erfolgreichen Transfer von praxiserprobtem Know-how.

Seminarthemen, Termine und Veranstaltungsorte im Überblick

Insgesamt werden im Rahmen der EMV-Praxis 2016 sechs verschiedene Seminare in München, Konstanz, Bad Homburg, Hannover und Graz angeboten:

  • EMV von Leiterplatten, Teil I
  • EMV von Leiterplatten, Teil II
  • EMV von Leiterplatten, Teil III
  • EMV von Leiterplatten, Teil IV
  • EMV von Leiterplatten: Tutorial
  • EMV von Geräten & Systemen

Alle Termine der EMV-Praxis 2016 und die zugehörigen Veranstaltungsorte finden Sie unter www.emv-praxis.de. Die Seminare der EMV-Praxis 2017 werden etwa im gleichen Zeitraum liegen und im Sommer 2016 veröffentlicht. Die Zeitschrift ELEKTRONIKPRAXIS unterstützt diese Seminarreihe seit vielen und berichtet regelmäßig über die jüngsten Erkenntnisse aus der EMV-Praxis.

Meistens zeigt die Messung ein „Wischi-Waschi“ aus einer Vielzahl von Störquellen, deren Störsignal von den verschiedenen Koppelpfaden teils deutlich verändert wurde. Die oft logarithmische Darstellung verschleiert in Verbindung mit einer begrenzten Wiederholgenauigkeit gerne mal die erzielten Veränderungen, und die schiere Zahl getesteter Optimierungen erschwert den Überblick.

Funkstörspannungsmessung auf den Versorgungsleitungen

Da die Emission (geleitet oder gestrahlt) häufig Probleme bereitet, und angeschlossene Kabel üblicherweise Teil dieser Probleme sind, soll die Funkstörspannungsmessung auf den Versorgungsleitungen eines Schaltreglers (Bild 1) als Beispiel dienen.

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Die hellblaue Kurve in Bild 1 zeigt die Leermessung (Prüfling aus), die dunkelblaue Kurve zeigt die Funkstörspannung des Plusleiters (Peak). Die QPK-Nachmessung einzelner Frequenzpunkte ist mit schwarzen Dreiecken markiert. Die Messung zeigt Grenzwertüberschreitungen ab etwa 1MHz abwärts.

Bei der Funkstörspannungsmessung wird der (HF-)Spannungsabfall auf einer definierten Abschlussimpedanz (oft 50Ω) gemessen, wie in Bild 2a schematisch dargestellt. Diese definierte Abschlussimpedanz wird mit Hilfe eines sogenannten Line Impedance Stabilization Network (LISN) bereitgestellt, das außerdem eine ausreichende Entkopplung vom Versorgungsnetz gewährleistet.

Der auf den Abschlüssen ermittelte Spannungsabfall wird vom Messgerät (Messempfänger/Spektrumanalyzer) mittels normkonformer Detektoren (Avg, Peak, QPK etc.) bewertet und anschließend mit den einschlägigen Grenzwerten verglichen.

Da der Prüfaufbau (Anordnung von Prüfling, Kabeln, Bezugspotenzial etc.) in der Regel erheblichen Einfluss auf das Messergebnis hat, wird er von der Norm relativ detailliert vorgegeben, um eine ordentliche Reproduzierbarkeit der Messungen zu gewährleisten. So lässt sich mit relativ geringem Aufwand überprüfen, ob die leitungsgebundenen Störpegel unterhalb der geltenden Grenzwerte liegen, oder eben nicht.

Werden die Grenzwerte überschritten, stellt sich umgehend die Frage, welche Störquelle dahinter steckt, auf welchen Koppelpfaden die Störung auf die Versorgungsleitungen gelangt, und vor allem, was dagegen zu tun ist.

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