Jedes Produkt auf dem Markt muss die Anforderungen erfüllen EMV-Vorschriften die die Obergrenzen für leitungsgebundene und abgestrahlte Emissionen definieren.
Durchgeführte Emissionen sind die Geräusche Komponenten die von einem Gerät oder einer Unterschaltung erzeugt und über eine Verkabelung auf ein anderes Gerät oder eine andere Unterschaltung übertragen werden, pcb Spuren, Strom- / Masseebenen oder parasitäre Kapazität. Die leitungsgebundenen Emissionen, die an der Schnittstelle und den Stromkabeln auftreten, müssen niedrig gehalten werden. Andernfalls können sie sich über Kabel ausbreiten und andere Geräte erreichen und Probleme verursachen.
Strahlungsemissionen sind die Geräusche Komponenten dass das gesamte System als elektromagnetisches Feld erzeugt wird, so dass es sich durch die Luft ausbreiten und andere Geräte erreichen kann.
Ingenieure wissen, dass die Signalausbreitung durch Kabel ohne Reflexion erfolgt, wenn die Kabellänge viel kürzer als die Signalwellenlänge (Niederfrequenz) ist. Aus diesem Grund werden leitungsgebundene Emissionen als Problem für niedrige Frequenzen angesehen, bei denen ein konzentriertes Modell für das Signalausbreitungsmedium in Betracht gezogen werden kann.
Wenn im Gegensatz dazu die Kabellänge viel länger als die Signalwellenlänge (Hochfrequenz) ist, tritt die Signalausbreitung entlang des Kabels nur dann ohne Reflexion auf, wenn eine Impedanzanpassung entlang des Signalpfads bereitgestellt wird. In diesem Fall kann die Ausbreitung durch die Leiter als analysiert werden verteiltes Modell (Übertragungsleitungstheorie), aber in der realen Welt weisen Systeme häufig Leiter (Kabel usw.) auf Schaltung Leiterbahnen), die nicht als Übertragungsleitungen für hohe Frequenzen ausgelegt sind. Solche Leiter können Signale leicht als elektromagnetisches Feld ausstrahlen, da sie sich wie eine Antenne und nicht wie eine Übertragungsleitung verhalten. Aus diesem Grund gelten abgestrahlte Emissionen bei hohen Frequenzen als Problem.
Die gängige Faustregel für Designer lautet: kritische Leiterlänge Dadurch wird das konzentrierte Verhalten wie folgt vom verteilten Verhalten getrennt:
LKRITISCH= λ /6
Abbildung 1. Gruppierte Systeme im Vergleich zu verteilten Systemen.
Die folgende Tabelle zeigt die Wellenlänge für verschiedene Frequenzen, die zugehörige kritische Länge, die Strukturen, deren typische Abmessungen mit der kritischen Länge vergleichbar sind, und die Art der typischerweise erzeugten Emissionen:
Tabelle 1. Typische Emissionsausbreitungsmethoden für verschiedene Frequenzen.
Herkömmlicherweise wird der Bruchpunkt zwischen den leitungsgebundenen und den abgestrahlten Emissionen auf 30 MHz eingestellt, wobei die Wellenlänge (in freier Luft) etwa 10 m und die kritische Länge etwa 1.7 m beträgt.
Die EMV-Vorschriften zielen darauf ab, die Emissionen von Geräten und deren Kabeln (die sogenannten) zu messen EUT - Prüfling). In Anbetracht der typischen Abmessungen von Geräten und zugehörigen Kabeln von bis zu 1.5 m zeigt die obige Tabelle, dass von ihnen abgestrahlte Emissionen nur bei Frequenzen über 30 MHz auftreten können, bei denen die Abmessungen von Leitern, die Teil des EUT sind, ungefähr länger sein können als die kritische Länge. Bei Frequenzen unter 30 MHz treten die abgestrahlten Emissionen nicht signifikant auf, und im Allgemeinen wird empfohlen, das EUT nur auf durchgeführte Emissionen zu testen.
Testen der durchgeführten Emissionen
Der typische Aufbau zum Testen der vom EUT durchgeführten Emission erfordert Folgendes:
- EMI-Empfänger oder Spektrumanalysator (geeignet für Pre-Compliance)
- Lisnice (Netzimpedanzstabilisierungsnetzwerk)
- Grundebene - Das EUT, das LISN und der Empfänger werden auf die Erdungsebene gelegt und mit dieser verbunden.
Abbildung 2. Grundlegender Aufbau des durchgeführten Emissionstests.
Das LISN ist ein Gerät mit drei Anschlüssen, das an das EUT, den Empfänger und die Stromversorgung angeschlossen ist.
Der Zweck des LISN besteht darin, eine standardisierte Impedanz bei HF über den EUT-Messpunkt bereitzustellen. Das LISN koppelt den Messpunkt des EUT mit dem Empfänger und dämpft (eliminiert praktisch) unerwünschte Störsignale, die von der Stromversorgung kommen, um zu verhindern, dass solche Signale die Testausführung beeinflussen.
Es gibt verschiedene Arten von LISN zur Analyse von Gleichstrom, Einphasen- oder Gleichstrom Drei Phasen Wechselstrom. Der gebräuchlichste Typ ist in CISPR 16-1-2 definiert und bietet dem Prüfling eine äquivalente Impedanz von 50 Ω parallel zu 50 uH + 5 Ω über jede Leitung zur Erde. Es wird als „V-Netzwerk“-Typ für einphasige Versorgung bezeichnet, da die stabilisierte Impedanz an jedem Arm des „V“ zwischen Leitung oder Neutralleiter und Erdanschluss auftritt.
Figur 3. LISN Schaltung für jede Linie des „V-Netzes“
Abbildung 4. Impedanz gegen Frequenz an den EUT-Klemmen. Bild mit freundlicher Genehmigung von Tekbox - TBLC08 Benutzerhandbuch.
Das mit dem Empfänger gemessene Geräusch muss mit den Geräuschgrenzen der EMV-Vorschriften verglichen werden. Bei einphasigen Geräten müssen die Rauschmessungen für jede Leitung (Phase und Neutralleiter) wiederholt werden.
Abbildung 5. Einphasiges LISN 9KHz-30MHz von verschiedenen Herstellern. Bild mit freundlicher Genehmigung von NARDA und Tekbox.
In dem oben dargestellten grundlegenden Testaufbau spielt die Grundebene eine grundlegende Rolle bei der Standardisierung der Testumgebung, da normalerweise ein Teil des geleiteten Rauschens durch parasitäre Parameter beeinflusst werden kann, wie später besser erläutert wird.
Der EMI-Empfänger ist ein spezielles Gerät, das für EMI-Tests entwickelt wurde, wie der LISN. Es unterscheidet sich von einem generischen Spektrumanalysator in verschiedenen Aspekten, die in diesem Artikel nicht behandelt werden. Als erste Idee kann es jedoch als Spektrumanalysator mit spezifischen EMI-Testfunktionen betrachtet werden:
- Scannen Sie die Parameter entsprechend den globalen EMV-Vorschriften (z. B. Haltezeit, Auflösungsbandbreite (RBW), Detektor usw.).
- Automatische Durchführung des Tests mit Steuerung des LISN und Umschalten zwischen Netzphasen bei Wechselstromversorgung (einphasig oder). Drei Phasen)
- Softwareschnittstelle zur Scanansicht, Konfiguration und Speicherung von Testergebnissen
Abbildung 6. Ein EMI-Empfänger. Bild mit freundlicher Genehmigung von NARDA
Ein Spektrumanalysator kann ein kostengünstigerer Ersatz für den EMI-Empfänger sein, wenn Produkte während des Entwurfs- und Überprüfungsprozesses vor der Konformität getestet werden. Ein vollständiger Testaufbau vor der Konformität (LISN + Spektrumanalysator + Grundebene) kann für weniger als 2000 USD gekauft werden, ein angemessener Preis auch für kleine Unternehmen. Für solch begrenzte Kosten ist es möglich, die durchgeführten Emissionen eines Produkts zu scannen, übermäßige Geräuschemissionen festzustellen und Korrekturen vorzunehmen, bevor Sie sich für den endgültigen Konformitätstest an ein akkreditiertes Testlabor wenden.
Es gibt zahlreiche Leitungsgremien, die die zulässigen Emissionsmengen für Nebenprodukte regeln. Das globale Normungsgremium ist die IEC (International Electrotechnical Commission).
Auf regionaler Ebene gibt es verschiedene Stellen, die die lokale Umsetzung von Vorschriften auf der Grundlage der von der IEC veröffentlichten EMV-Normen gewährleisten: In den USA werden die häufigsten Vorschriften zu Emissionen von der FCC (Federal Communications Commission) erlassen, in Europa jedoch ausgestellt von CEN / CENELEC-Organisationen.
Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Produktnormen für leitungsgebundene und abgestrahlte Emissionen:
| Produktsektor | EN-Norm | US-Standard |
| Multimedia-Geräte (MME) | EN 55032 | FCC Part 15 |
| Industrielle, wissenschaftliche und medizinische Geräte (ISM) | EN 55011 | FCC Part 18 |
| Lichtanlage | EN 55015 | FCC Teil 15/18 |
Tabelle 2. Hauptproduktnormen für leitungsgebundene und abgestrahlte Emissionen
Jede Norm wurde entwickelt, um Begriffe, Prüfmethoden und Grenzwerte für durchgeführte und abgestrahlte Emissionen zu regeln. Als Beispiel können wir die Normen EN 55032 und FCC Part 15 untersuchen.
Das Norm EN 55032 regelt in Europa die leitungsgebundenen und abgestrahlten Emissionen von Signalen im Frequenzbereich von 9 kHz bis 400 GHz für Multimedia): Geräte mit einer Nenn-RMS-Versorgungsspannung von nicht mehr als 600 V. Die Geräte sind in zwei Klassen unterteilt:
- Klasse b (gewerblich): Dies gilt für Geräte, die in Wohn- und Wohnumgebungen verwendet werden. Sie müssen Emissionen aufweisen, die unter den für Klasse B festgelegten unteren Emissionsgrenzwerten liegen.
- Klasse a (industriell): Dies gilt für alle Geräte, die die Grenzwerte der Klasse B überschreiten. In diesem Fall muss das Gerät Emissionen aufweisen, die unter den für Klasse A festgelegten Grenzwerten liegen, und kann Störungen in Wohngebieten verursachen. Daher muss das Gerätehandbuch einen Warnhinweis enthalten.
Abbildung 7. Von EN 55032 Klasse A und Klasse B durchgeführte Emissionsgrenzwerte. Bild mit freundlicher Genehmigung von Texas Instruments.
Ebenso müssen Produkte, die für den US-Markt entwickelt wurden, den von der EU festgelegten Grenzwerten entsprechen Standard FCC Teil 15Unterabschnitt B (unbeabsichtigte Heizkörper), Abschnitt 15.107 (Durchführungsgrenzwerte), wobei die Grenzwerte für die Durchführungsemissionen den Angaben in EN 55032 entsprechen. Auch in FCC-Teil 15 sind die Geräte in zwei Klassen unterteilt:
- Klasse b: Digitale Geräte, die zur Verwendung in Wohngebieten vermarktet werden, ungeachtet der Verwendung in gewerblichen, geschäftlichen und industriellen Umgebungen.
- Klasse a: digitale Geräte, die zur Verwendung in einem kommerziellen, industriellen oder geschäftlichen Umfeld vermarktet werden; Ausgenommen Geräte, die zur Verwendung in der Öffentlichkeit vermarktet werden oder für den Heimgebrauch bestimmt sind.