EMV-Tests im Fokus „Wer intern testet, hat im Labor die besseren Karten“

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Um Zeit und Kosten zu sparen, setzen immer mehr Entwicklungsabteilungen auf interne EMV-Tests. Doch nicht alle Messungen erfüllen die strengen Zulassungsanforderungen. Wo beginnt also sinnvolles Testing? Was ist für den offiziellen Nachweis nötig? Warum scheitern Inhouse-Tests oft?

In der dynamischen Welt der Elektronikentwicklung steht und fällt der Projekterfolg damit, Produkte schnell und effizient zur Marktreife zu bringen. Ein entscheidender Faktor dabei: die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV).

Wir haben mit Ronny Kirsch gesprochen. Er ist Geschäftsführer des EMV-Spezialisten Schlöder und bringt Licht ins Dunkel der EMV-Tests. Er erklärt, warum Pre-Compliance-Tests zum strategischen Rüstzeug eines jeden Entwicklers gehören sollten und welche Fallstricke es zu vermeiden gilt. Denn Pre-Compliance-Tests helfen, potenzielle EMV-Probleme frühzeitig zu erkennen und so Kosten und Zeitaufwand zu minimieren. So wird die gesamte Entwicklungsstrategie robuster und marktfähiger.

Herr Kirsch, wer in der Industrie muss sich mit EMV-Tests auseinandersetzen?

Jeder, der ein elektronisches Gerät in der EU entwickelt und in Verkehr bringen möchte, muss EMV-Tests durchführen. Nur mit einer CE-Kennzeichnung, die den Nachweis der elektromagnetischen Verträglichkeit umfasst, darf ein Produkt verkauft oder in Betrieb genommen werden. Wichtig ist dabei, dass das Gerät keine unzulässig hohen elektromagnetischen Emissionen verursacht und gegenüber äußeren Störungen robust ist.

Wie unterscheiden sich Pre-Compliance-Tests von Compliance-Prüfungen?

Pre-Compliance-Tests oder auch entwicklungsbegleitende Tests, die meist intern in einem eigenen Labor durchgeführt werden, dienen dazu, potenzielle EMV-Probleme frühzeitig zu identifizieren. Diese Vorab-Prüfungen helfen, Überraschungen beim späteren Zulassungstest zu vermeiden.

Beim Compliance-Test wird dann in einem akkreditierten Labor unter standardisierten Bedingungen nachgewiesen, dass alle Normen für die CE-Zulassung eingehalten werden.

Können Entwickler EMV-Tests eigenständig durchführen, wenn sie die passende Ausrüstung besitzen?

Grundsätzlich ja. Viele entwicklungsbegleitende Tests, wie ESD oder Burst, lassen sich mit geeigneter Ausrüstung im eigenen Labor durchführen. Dabei sollten die Prüfgeräte normkonform in Bezug auf Messgenauigkeit und Kalibrierbarkeit sein. Wir empfehlen, eigene Prüfaufbauten so nah wie möglich am finalen Set-up im Prüflabor zu orientieren. Aufgrund der technisch bedingten hohen Toleranzbereiche in den EMV-Normen empfehlen wir außerdem immer eine Übertestung der eigenen Produkte. Mindestens 10 % gerne 30 %.

Welche Normen müssen Entwickler dabei beachten?

Jede Branche hat spezifische EMV-Produktnormen. Diese verweisen größtenteils auf generische Normen, wie die IEC 61000-x-Reihe. Die Auswahl der passenden Prüfgeräte ist entscheidend, denn sie müssen genau zu den geforderten Normen und Testleveln passen. Es reicht nicht, einen beliebigen Störgenerator oder Messempfänger zu verwenden. Das Gerät muss exakt zu der geforderten Norm passen, die richtigen Prüfarten und Impulse abdecken, die nötigen Testlevel bereitstellen und zuverlässig kalibriert werden können. Wer die falsche Wahl trifft, riskiert nicht nur fehlerhafte Messergebnisse, sondern gefährdet den gesamten Zulassungsprozess.

Wie sollte man dabei in der Praxis vorgehen?

Zuerst stellt man fest, welche EMV-Tests relevant sind und welche man selbst durchführen kann. Set-ups für Pre-Compliance-Tests helfen, Schwachstellen früh zu erkennen. Für den finalen Compliance-Test ist jedoch meist ein akkreditiertes Labor erforderlich.

Klar muss sein, welche Normen für das interne Testen relevant sind. Das sind beispielsweise ESD, Burst, Surge oder auch leitungsgeführte Störungen, Spannungsunterbruch oder Magnetfelder. Dabei prüft man, welche Spannungen, Ströme oder Impulsformen das Prüfgerät erzeugen muss. Eine saubere Analyse dieser Schritte spart später viel Aufwand.

Welche Spezifikationen müssen Prüfgeräte erfüllen?

Die jeweiligen Normen definieren Anforderungen wie Pulsform und Prüfspannung. Wichtig ist, dass die Geräte regelmäßig geprüft und kalibriert werden. Neben der Gerätespezifikation spielt der Testaufbau eine wichtige Rolle.

Wann ist der richtige Zeitpunkt für den Test im akkreditierten Labor?

Der gesetzliche Nachweis der elektromagnetischen Verträglichkeit ist unerlässlich für die CE-Zulassung. Zwar können theoretisch auch interne Tests diesen Nachweis erbringen, aber dafür muss die Testumgebung genauso streng wie ein akkreditiertes Labor. Entwicklungsbegleitend kann man viele Tests im eigenen Haus durchführen, um Schwachstellen früh zu erkennen.

Neben dem Gerät spielt auch der Testaufbau eine entscheidende Rolle. Was muss dabei beachtet werden?

Der Testaufbau ist entscheidend für verlässliche Messergebnisse. Die Komplexität des Aufbaus hängt stark von dem zu prüfenden Gerät und der zugrunde liegenden Norm ab. Ein einfaches Haushaltsgerät lässt sich oft unkompliziert über die Schuko-Steckdose eines Burst- oder Surge-Generators testen. Bei komplexer Steuerelektronik hingegen müssen leitungsgeführte Störungen oft über diverse Kopplungs- und Entkopplungsnetzwerke (CDNs) und EM-Koppelstrecken geprüft werden.

Es reicht nicht aus, den Aufbau beim EMV-Test ungefähr richtig zu machen. Bereits kleinste Abweichungen, wie ein fehlender Abschlusswiderstand, können das Messergebnis erheblich beeinflussen. Besonders bei leitungsgeführten Störtfestigkeitstests und Feldstärkemessungen benötigt man absolute Präzision. Daher empfehle ich, einen EMV-Experten hinzuzuziehen, um den Testaufbau normgerecht umzusetzen und auf das konkrete Produkt abzustimmen.

Für die CE-Zulassung ist der Test im akkreditierten Labor zumeist unerlässlich. Wann ist der richtige Zeitpunkt dafür?

Der Nachweis der elektromagnetischen Verträglichkeit ist in der EU gesetzlich vorgeschrieben und ein Teil des CE-Kennzeichnungsprozesses. In der Regel wird dieser Nachweis durch ein akkreditiertes EMV-Labor formal korrekt und rechtssicher geführt. Zwar ist es theoretisch möglich, den Nachweis im eigenen Labor zu erbringen, aber die Testumgebung muss denselben strengen Anforderungen wie ein akkreditiertes Labor entsprechen.

Entwicklungsbegleitend kann jedoch viel im eigenen Haus erledigt werden: erste Burst-, Surge- oder ESD-Tests, Emissionsmessungen oder Magnetfeld-Tests. Inhouse EMV-Tests sind beliebt, weil sie Schwachstellen erkennen, bevor das Produkt ins finale Zulassungsverfahren geht. Niemand freut sich über teure Re-Designs in der letzten Entwicklungsphase.

Welche EMV-Tests sind für Entwickler in der Entwicklungsphase besonders sinnvoll?

In der Entwicklungsphase sind vor allem ESD-, Burst- und Surge-Tests von Bedeutung. ESD-Tests, die sich mit elektrostatischen Entladungen befassen, offenbaren die Empfindlichkeit eines Geräts gegenüber Berührungen, zum Beispiel an USB-Anschlüssen oder Bedientasten. Diese Prüfungen können sowohl am offenen Aufbau als auch am fertigen Gehäuse durchgeführt werden.

Burst-Tests hingegen simulieren schnelle transiente Störungen auf Versorgungsleitungen und Signalpfaden und können direkt auf der Leiterplatte durchgeführt werden, noch bevor das Gerät in ein Gehäuse eingebaut ist. So lässt sich die Widerstandsfähigkeit von Spannungsversorgungen oder Kommunikationsschnittstellen, häufige Schwachpunkte, überprüfen.

In späteren Entwicklungsphasen sind Surge-Tests sinnvoll, um Überspannungsszenarien zu simulieren, die durch Netzschaltungen oder Blitzeinschläge verursacht werden können. Besonders bei Geräten mit Netzanschluss oder langen Leitungen sind diese Tests auch inhouse sinnvoll, um frühzeitig auf mögliche Probleme reagieren zu können.

Sie haben es bereits erwähnt: Manchmal wird auf Leiterplattenebene, manchmal auf Geräteebene getestet. Wovon hängt diese Entscheidung ab?

Die Entscheidung hängt vorwiegend von der Entwicklungsphase und dem Ziel des EMV-Tests ab. In der frühen Konzept- und Prototypenphase wird oft direkt auf Leiterplatten- oder Bauteilebene getestet. Dies ermöglicht schnelle Problemlösung und gezielte Änderungen, bevor ein Gehäuse existiert. Burst- und ESD-Tests direkt auf der Platine sind in dieser Phase effizient und hilfreich.

Für die finale Produktbewertung im Hinblick auf die CE-Zulassung reicht das jedoch nicht aus. Es ist wichtig, das gesamte System zu testen, also die fertig montierte Geräteeinheit inklusive Gehäuse, Bedienelemente und Kabel. Nur so lässt sich realistisch beurteilen, ob das Produkt unter tatsächlichen Betriebsbedingungen störfest und emissionsarm ist. Frühzeitige Tests auf Platinenebene schaffen die besten Voraussetzungen für erfolgreiche Tests auf Geräteebene.

Gerade bei den Kabeln gibt es bei EMV-Tests häufig Unsicherheiten. Worauf sollte man hier besonders achten?

EMV-Tests müssen unter realistischen Bedingungen stattfinden. Daher sollten exakt die Kabeltypen und -längen verwendet werden, die im Handbuch oder in der technischen Dokumentation angegeben sind. Häufig werden Geräte in der Entwicklung mit kürzeren oder besser geschirmten Kabeln getestet, was zu vermeintlich besseren Ergebnissen führt. Im späteren Zulassungstest kann dies jedoch zu Störungen führen.

Besondere Aufmerksamkeit erfordern leitungsgeführte Störfestigkeitsprüfungen nach EN 61000-4-6, bei denen jede Schnittstelle einzeln geprüft werden muss. Entschuldigen Sie den Ausdruck, aber einfach alle Kabel in eine EM-Koppelstrecke zu legen, ist nicht empfehlenswert, da dies sowohl für Versorgungsleitungen nur in Ausnahmefällen zulässig ist als auch komplizierte Entkopplungen erfordert.

Ein Fazit: Lohnt sich ein eigenes EMV-Labor im Unternehmen?

Das hängt stark vom Entwicklungsschwerpunkt des Unternehmens ab, aber ein eigenes EMV-Labor kann ein strategischer Vorteil sein. Wenn regelmäßig neue Produkte entwickelt werden, die sich technisch ähneln, können Testaufbauten optimiert und standardisiert werden, was Zeit spart. Initialinvestitionen amortisieren sich oft nach wenigen Projekten, und man vermeidet die hohen Kosten eines gescheiterten Zulassungstests. Zudem stärkt ein Inhouse-Labor die Entwicklungskompetenz im Unternehmen, indem Entwickler direkt sehen, wie sich Layoutänderungen oder neue Bauteile auf das EMV-Verhalten auswirken und entsprechend reagieren können. (heh)

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