Was ist EMV? Basiswissen zur elektromagnetische Verträglichkeit

Tisch mit Tastatur und Computer in einem Raum mit einem Haufen spitzer grauer Strukturen, die von den Wänden kommen

Elektromagnetische Verträglichkeit (Abkürzung EMV) bezeichnet die Fähigkeit eines elektronischen Gerätes oder Systems, in ihrer/seiner elektromagnetischen Umgebung fehlerfrei zu funktionieren, ohne in diese Umgebung, zu der auch andere Einrichtungen gehören, unzulässige elektromagnetische Störgrößen einzubringen und auch in dieser Umgebung den bestimmungsgemäßen Betrieb am geplanten Einsatzort unter den dort vorliegenden elektromagnetischen Umgebungsbedingungen sicherzustellen.
In diesem Beitrag geben wir Ihnen einen Überblick über EMV und darüber, wie sie Sie und Ihr Unternehmen betreffen kann. Sobald Sie verstanden haben, was EMV ist, werden wir in unserem nächsten Beitrag über Chip-Bead-Ferrite und das Verständnis von Datenblättern sprechen. Dann werden wir mit der Definition der Verluste und den Details der Berechnung der Einfügedämpfung fortfahren. Und schließlich werden wir mit einer Diskussion über Klappferrite abschließen.

Was ist Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)?

Das Wichtigste zuerst: EMV ist nicht mit EMI zu verwechseln.

Jedes elektronische Gerät strahlt EMI oder elektromagnetische Störungen aus. Wie sich das auf ein Gerät und andere elektronische Geräte auswirkt, ist der Punkt, an dem EMV ins Spiel kommt.

Bei der EMV oder elektromagnetischen Verträglichkeit geht es darum, wie gut ein Produkt mit anderen Produkten in seiner Umgebung interagiert.

Die Welt ist ein geschäftiger Ort, und sie ist voll von EMI. Ihre Aufgabe ist es, sicherzustellen, dass Ihr Gerät keine unbeabsichtigten Ausfälle bei anderen Geräten verursacht, und gleichzeitig Ihr Gerät vor der von anderen verursachten EMI zu schützen.

Kurz gesagt: Um elektromagnetisch kompatibel zu sein, müssen Sie Emissionen verhindern und eine hohe Immunität aufweisen. Bitte denken Sie also an diese Aussage, wenn wir in der Blog-Reihe voranschreiten; sie wird der Schlüssel zu unserer Diskussion sein.

EMV-Regulierungen

Es gibt viele Arten von elektronischen Geräten in der Welt, die viele verschiedene Arten von Anwendungen bieten - das ist eine offensichtliche Sache.

Das Niveau der Produkte reicht von sehr einfach bis sehr kompliziert. Die Auswirkungen eines Ausfalls eines dieser Geräte können harmlos oder lebensbedrohlich sein.

Daher gibt es viele Vorschriften für die EMV, um die Sicherheit elektronischer Geräte zu gewährleisten und sicherzustellen, dass es keine unbeabsichtigten Ausfälle gibt, die durch EMV verursacht werden. Hierfür gibt es spezielle elektronische Bauteile.

IEC ist eine weltweite Norm, EN ist eine europäische Norm. Wir werden hier nicht in die Details jeder Norm einsteigen, aber wir möchten Ihnen diese sehr spezifischen Vorschriften für verschiedene Industriezweige zeigen, wie z.B. medizinische Geräte, Industrieausrüstung, Informationstechnologie und so weiter. Es ist sehr wichtig, dass Sie wissen, welche Vorschriften Ihr Produkt erfüllen muss, um es auf den Markt zu bringen.

Es ist nicht die Aufgabe der Hersteller von EMV-Komponenten wie Würth Elektronik oder EMV-Laboren, Ihnen zu sagen, welche Normen Sie erfüllen müssen. Dies müssen Sie du selbst wissen, wenn Sie Ihr Produkt im EMV-Labor zur Zertifizierung testen lassen.

Das EMV-Labor wird Ihnen sicherlich in die richtige Richtung weisen können, aber letztendlich liegt es in Ihrer Verantwortung, diese Normen zu verstehen.

Typen von elektronischen Störungen (EMI)

Es gibt ein verschiedene Arten von EMI. Wenn Sie diese Typen verstehen, werden Sie leichter erkennen können, was die Ursache für etwaige Probleme sein kann, auf die Sie stoßen werden.

Zunächst einmal haben wir die leitende Kopplung, das ist ein physikalischer Kopplungspfad, der durch einen direkten Kontakt gebildet wird. Ein einfaches Beispiel ist ein Kabel oder Draht. Denken Sie daran, dass leitende Kopplung auch bei jeder beliebigen Leiterbahn auf einer Leiterplatte (PCB) oder sogar einem Metallgehäuse auftreten kann.
Dann gibt es die Strahlungskopplung, die über die Luft stattfindet. Da jede Leiterbahn auf einer Leiterplatte eine potenzielle Antenne ist, ist sie auch ein potenzieller Kopplungspfad.
Dann gibt es die kapazitive Kopplung, die spezifisch für ein elektrisches Feld ist. Sie tritt auf, wenn zwischen zwei benachbarten Leitern ein unterschiedliches elektrisches Feld besteht. Wenn Sie zum Beispiel zwei Platten mit einer Potentialdifferenz haben, die durch einen beliebigen Zwischenraum getrennt sind, haben Sie im Wesentlichen einen Kondensator.
Schließlich gibt es die induktive Kopplung, die spezifisch für das Magnetfeld ist. Diese tritt auf, wenn ein variierendes Magnetfeld zwischen zwei parallelen Leitern besteht. Dies verursacht parasitäre induzierte Spannungen.

Das bedeutet, dass bei Hochspannungsanwendungen die kapazitive Kopplung dominiert. Bei Hochstromanwendungen wird die induktive Kopplung dominieren.

Beispiel für EMI (Electromagnetic Interference)

Hier verwenden wir ein altes Bild als einfaches Beispiel dafür, wie EMI aussieht. Auf der linken Seite sehen Sie ein Bild, das von einem alten Fernseher aufgenommen wurde. Da er nicht für EMI entwickelt wurde, ist der alte Fernseher sehr anfällig für EMI und die in seiner Umgebung verursachten Ausfälle. Das Bild auf der rechten Seite zeigt die Ergebnisse dieser Art von Störungen.

Setzen Sie das Bild also in ein realistisches Szenario: Sie sehen fern, und jemand beschließt, hereinzukommen und das Wohnzimmer zu saugen. Das Ergebnis der durch den Staubsauger verursachten EMI ist ein verzerrter Bildschirm, wie das Bild rechts. Kein schönes Bild. Glücklicherweise wurden jetzt Standards eingeführt, um diese Art von Situation zu verhindern.

Arten elektromagnetischer Verträglichkeit

Wie bereits erwähnt, muss man, um elektromagnetisch kompatibel zu sein, sowohl Emissionen verhindern als auch eine hohe Immunität aufweisen. Störaussendung bedeutet, dass EMI Ihr Gerät verlässt, und Immunität bedeutet, dass EMI in Ihr Gerät eindringt.

Es gibt jeweils zwei Arten davon: leitungsgebundene und abgestrahlte. Leitend ist eine direkte Verbindung, wie ein Draht oder Kabel, während gestrahlt durch die Luft übertragen wird. Wir verwenden gerne das Beispiel der Grippe, wenn wir dieses Thema diskutieren. Stellen Sie sich eine Situation vor, in der das Grippevirus umgeht. Die Menschen können sich dafür entscheiden, chirurgische Masken zu tragen.

Nun können sie diese aus zwei verschiedenen Gründen tragen. Wenn sie die Grippe haben und sie nicht auf andere übertragen wollen, verwenden sie diese Grippemaske, um eine Ausbreitung zu verhindern. Wenn sie keine Grippe haben, sich aber nicht von anderen anstecken wollen, verwenden sie die Maske, um ihre Immunität zu erhöhen.

CISPR 22 vs. FCC 15

Wie wir bereits erwähnt haben, gibt es eine Reihe von EMV-Vorschriften. Zwei Vorschriften, auf die wir recht häufig stoßen, sind CISPR 22 und FCC 15.

CISPR 22 testet leitungsgeführte Störungen bei 150kHz bis 30MHz. Es testet auf abgestrahltes Rauschen bei 30MHz bis 6GHz.
FCC 15 testet Leitungsrauschen bei 450kHz bis 30MHz. Es wird auf abgestrahltes Rauschen bei 30MHz bis 40GHz oder der fünften Harmonischen der höchsten Frequenz geprüft.
Das bedeutet, dass Sie immer dann, wenn Sie eine Frequenz über 10MHz haben, anfangen sollten zu bedenken, dass es ein Gleichtaktstörungsproblem gibt. Die Wahrscheinlichkeit ist höher, dass es sich um Gleichtaktstörungen über 10MHz handelt, aber das ist keine Garantie. Es ist möglich, dass es sich um differentielles Rauschen über 10MHz handelt, aber das kommt nicht sehr oft vor.

Dieses Bild zeigt leitende und abgestrahlte Tests, die bei der gleichen Frequenz durchgeführt wurden, unterteilt in Klasse A und Klasse B. Klasse A ist für Geräte im kommerziellen, industriellen und geschäftlichen Umfeld. Klasse B ist für Geräte in Wohnumgebungen. Die Tests für Klasse A sind aufgrund der Umgebungen, in denen sie betrieben werden, strenger.

Einsatz von EMV-Bauteilen zum EMV-Schutz

Um Ihre Applikation EMV-gerecht auszustatten, benötigen Sie die passenden elektrischen Bauteile. Hier kommen verschiedene Arten von passiven Bauelementen wie zum Beispiel.

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Mit dem Lesen dieses Artikels haben Sie nun den ersten Schritt getan und mehr über dasThema Elektromagentische Verträglichkeit gelernt.

Bleiben Sie dran und erfahren Sie noch mehr zum Thema EMV in den folgenden Blog-Beiträgen: