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EMV Praxis 2013

Power-Integrity-Simulation mit der Software SILENT V4

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Anbieter zum Thema

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG
Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH
IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG
DCC Dirks Compliance Consulting

Die Optimierung des Powersystems

Ohne die Ursachen dafür an dieser Stelle genauer zu ergründen, kann festgestellt werden, dass filigrane Strukturen in Powersystemen in der Regel zu Problemen führen. Der hier dargestellte Fall ist ein gutes Beispiel dafür. Daraus lässt sich die einfache Regel ableiten, dass Powersysteme immer als homogene Flächen ausgeführt werden sollten.

Gegen diese Strategie spricht allerdings der allseits vorherrschende Kostendruck, der der möglichen Lagenanzahl sehr schnell Grenzen setzt. Und so ist man oft gezwungen, Kompromisse zu machen und mehrere Spannungen in derselben Lage unterzubringen. Genau dabei entstehen die „filigranen Strukturen“, die zu den oben gezeigten Problemen führen.

Was genau heißt aber „filigran“ in diesem Zusammenhang? Es kommt drauf an! Welche Strukturen noch vertretbar sind, bzw. durch entsprechende Kondensatorbeschaltung beherrscht werden können, hängt von einer Vielzahl von Parametern ab und lässt sich deshalb nur im Einzelfall mit Hilfe einer den Layout-Prozess begleitenden Simulation klären.

Im vorliegenden Beispiel wurden sowohl Änderungen im Layout als auch bei der Kondensatorbeschaltung vorgenommen, um das in Bild 5 gezeigte Impedanzverhalten zu erreichen. Bei dieser Darstellung wird für jede Position des Flächensystems der jeweils schlechteste (höchste) Impedanzwert innerhalb des analysierten Frequenzbereichs dargestellt.

Dies erlaubt einen schnellen Überblick über die Impedanzverhältnisse: In dem gesamten Flächensystem treten keine Werte mehr über 2Ohm auf, nennenswerte Probleme aufgrund von Resonanzen sind folglich nicht zu erwarten. Die nächste Verfeinerung des Powersystems bestünde in der Sicherstellung der gewünschten Zielimpedanz, abhängig von den angeschlossenen Verbrauchern. Mithilfe der Simulation lässt sich sehr schnell ergründen, welche Maßnahmen (Parameter) erforderlich sind, um die gewünschte Zielimpedanz zu erreichen.

Ergänzendes zum Thema
Seminarreihe EMV-Praxis 2013

Die Seminarreihe EMV-Praxis bietet von Mitte Januar bis Ende Juni 2013 sechs EMV-Schulungen in fünf Städten an. Schwerpunkt ist die EMV von Leiterplatten. Aber auch die EMV von Geräten und Systemen wird analysiert.

EMV verstehen ist das oberste Ziel der Seminarreihe EMV-Praxis. In mehreren, jeweils eintägigen Seminaren bekommt der Teilnehmer essentielles Verständnis vermittelt. Dabei legen die erfahrenen Referenten besonderen Wert auf die anschauliche Vermittlung der Inhalte.

Getreu dem Motto ‚Ein Bild sagt mehr als 1000 Worte‘ wird die Erklärung der relevanten Vorgänge durch eine Vielzahl von Skizzen, Bildern und Animationen unterstützt – die Phänomene zu Leben erweckt. Auf diese Weise entwickelt der Teilnehmer ein klares Verständnis der verschiedenen Störphänomene.

Die oft diffuse Vorstellung ‚einer Störung‘ wird ersetzt durch das ‚Erkennen von Ausbreitungswegen, beteiligten Leitern, zugehörigen Strömen und Spannungen‘. Der ‚Pfefferstreuer‘ für Kondensatoren und Ferrite wird durch gezielte Eingriffe am ‚wunden Punkt‘ des Störvorgangs überflüssig. Damit ist die Preisfrage beantwortet: Die zielführenden Änderungen ergeben sich zwingend aus dem Verständnis des Störvorgangs! Und dann ist es auch kein Hokuspokus mehr.

Anmeldung:www.emv-praxis.de

Inhomogene Power-System-Strukturen simulieren

Eine Vielzahl von Projekten kämpft mit EMV-Problemen, die durch eine sorgfältigere Auslegung der Powersysteme von vornherein hätten vermieden werden können!

Für die Praxis ergeben sich zwei mögliche Strategien:

  • Simulation der Powersysteme begleitend zum Layoutprozess: a) keine kritischen Resonanzen und b) Einhaltung der Zielimpedanz für die Stützung
  • Realisierung der Powersysteme ausschließlich als homogene Flächen auf sehr dünnen Substraten: in der Regel keine besonders kritischen Resonanzen

Die erste Strategie führt in Verbindung mit einem sinnvollen Konzept für Layout und Lagenaufbau zu optimalen Powersystemen, die alle eingangs erwähnten PI-Aufgaben erfüllen.

Die zweite Strategie ist als „Notnagel“ zu sehen, wenn eine Simulation nicht gewünscht ist. Die Anwendbarkeit dieser Strategie wird sich in der Regel auf wenig stückkostenkritische Projekte geringer Komplexität beschränken. Die PI-Simulation hilft Redesigns zu vermeiden.

* Nils Dirks ist Inhaber von Dirks Compliance Consulting sowie Organisator und Referent der Seminarreihe EMV-Praxis.

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