Elektromagnetische Verträglichkeit Wie sich die EMV-Anforderungen bei Netzgeräten erfüllen lassen

Die EMV wird bei der Entwicklung von Stromversorgungen oft als „schwarze Magie“ angesehen. Wir verraten Ihnen Störungsursachen sowie deren Auswirkungen und geben praktische Hinweise.

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Starten wir damit, was Entwickler gemeinhin als Störer bezeichnen, die immer dann entstehen, wenn sich Spannung und/oder Strom rasch ändern. Bei Netzgeräten kommen in der Regel verschiedene Leistungstopologien zum Einsatz, u.a. auch Vollresonanz-, Quasiresonanz und der im Eingangsbereich von Netzgeräten am meisten verbreitete PWM-Wandler.

PWM-Wandler nutzen ein rechteckförmiges Steuersignal mit einer sich je nach Betriebsbedingung des Wandlers ständig ändernden Pulsweite. Dadurch entsteht typischerweise ein weißes Rauschen im Leistungsspektrum.Ohne Filter und Abschirmung käme es zu Interferenzen mit Geräten, die aus dem gleichen Netz gespeist werden. Störströme, die über die Netz- und die Ausgangsleitungen aus dem Wandler fließen, werden als leitungsgebundene Störungen bezeichnet. Dabei gibt es noch eine weitere Unterscheidung: Gleichtakt- sowie Gegentaktstörungen.

Gleichtakt- und Gegentaktstörungen

Bei Netzgeräten ist das EMV-Filter bereits im Gehäuse enthalten und die Störer werden mit Hilfe von Kondensatoren und Induktivitäten unterdrückt. Dabei wird zwischen X- und Y-Komponenten unterschieden. Bauteile zwischen den Anschlussleitungen werden als X-Komponenten bezeichnet und filtern die Gegentaktstörer. Die Y-Komponenten sind zwischen den Anschlussleitungen und dem Schutzleiter und blocken die Gleichtaktstörer.

Messungen reduzieren den zusätzlichen Filter-Aufwand

Netzgeräte müssen verschiedenste Regelungen und Normen erfüllen, darunter auch welche für die EMV. Details hierzu sowie die erfüllten Normen werden in den Produktunterlagen spezifiziert. Werden jedoch in einem System neben dem Netzgerät noch weitere Komponenten eingebaut, kann der Einsatz eines zusätzlichen Filters notwendig werden, um alle Anforderungen der jeweiligen Normen zu erfüllen. In diesem Fall ist es empfehlenswert, zur Minimierung des zusätzlichen Filteraufwands einige empirische Messungen zu machen.

Worauf Sie besonders achten sollten

Folgenden Punkten sollte besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden:

• Testen Sie das System ohne zusätzliche Filter. Dies bildet die Grundlage für weitere Schritte.

• Bestimmen Sie die problematischen Frequenzbereiche.

• Versuchen Sie herauszufinden, ob sich diese Frequenzen bestimmten Hardwarebereichen zuordnen lassen.

• Überprüfen Sie alle Erdverbindungen sowie die Kabelführung. Sie sollten alle nach den anerkannten Regeln ausgeführt sein. Dies bedeutet, eine getrennte Verlegung der Signal- und Anschlussleitungen, Verdrillen der Signalleitungen sowie der Anschluss- mit den entsprechenden Erdleitungen (ein bis zwei Drills pro cm). Wenn dies nicht möglich ist, sollten die jeweiligen Leitungen so eng wie möglich miteinander verlegt werden, um die Störspannungen möglichst gering zu halten. Überprüfen Sie die Möglichkeit, Leitungen mit hohen Spannungs- oder Stromänderungen abzuschirmen. Bei integrierten Systemen mit mehreren Massepunkten sollte an Hand des Blockdiagramms sorgfältig überprüft werden, dass es keine Masseschleifen gibt. Diese müssen auf jeden Fall eliminiert werden.

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