Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist ein entscheidender Designfaktor bei der Systemintegration sowie bei eingebetteten elektronischen Produkten. EMV beschreibt die Fähigkeit elektronischer Geräte, während der Erzeugung, Übertragung und Aufnahme elektromagnetischer Energie ordnungsgemäß zu funktionieren, ohne dabei elektromagnetische Störungen zu verursachen oder von diesen beeinflusst zu werden.

Mit der zunehmenden Bedeutung regulatorischer Vorschriften auf den globalen Märkten ist die EMV zu einer zentralen Voraussetzung für Produktzertifizierungen und die Markteinführung geworden. Erfüllt ein Produkt die EMV-Anforderungen eines bestimmten Landes nicht, darf es dort nicht rechtmäßig vermarktet werden. Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung der Elektroniktechnologie hat die EMV heute denselben Stellenwert wie andere klassische Designkriterien in der Entwicklung elektronischer Geräte und Systeme.

Bedeutung der EMC

Die EMC setzt sich aus zwei wesentlichen Bereichen zusammen: EMI (elektromagnetische Emission) und EMS (elektromagnetische Störfestigkeit).

EMI-Prüfungen umfassen:

RE (abgestrahlte Emission), CE (leitungsgebundene Emission), Oberschwingungen (Harmonic), Flicker (Spannungsschwankungen)

EMS-Prüfungen umfassen:

ESD (elektrostatische Entladung), EFT (schnelle transiente Störgrößen), DIP (Spannungseinbruch), CS (leitungsgebundene Störfestigkeit), RS (abgestrahlte Störfestigkeit), Surge (Stoßspannung, Blitzimpuls), PMS (Störfestigkeit gegen magnetische Felder der Netzfrequenz)

Wie oben beschrieben, umfasst die EMC zwei zentrale Prüfbereiche: EMI und EMS. Der Schwerpunkt der EMI-Prüfung liegt auf der Menge der elektromagnetischen Energie, die ein elektrisches Gerät während des Betriebs selbst abstrahlt. Je höher die abgestrahlte Energie, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, andere elektrische Geräte zu stören. Daher sollte die elektromagnetische Emission möglichst auf ein niedriges Niveau begrenzt werden. Die Grenzwerte der jeweiligen Normen können im gemessenen Frequenzspektrum dargestellt werden, um das Risiko einer Grenzwertüberschreitung während des Gerätebetriebs zu beurteilen.

Im Gegensatz dazu konzentriert sich die EMS-Prüfung auf die elektromagnetische Störfestigkeit des Geräts selbst, also auf seine Widerstandsfähigkeit gegenüber externen Störungen. Dabei wird geprüft, ob bei gleichzeitiger Nutzung mit anderen elektrischen Geräten ein Risiko für Fehlfunktionen besteht. Zu diesem Zweck werden dem Prüfling kontinuierlich elektromagnetische Störgrößen zugeführt, um zu beobachten, ob und in welchem Umfang unerwartete Fehlfunktionen auftreten.

Die standardmäßigen Prüfanforderungen für Systemintegrationsprodukte umfassen in der Regel einen EMI-Pre-Scan (einschließlich abgestrahlter RE- und leitungsgebundener CE-Prüfungen). Daher wird im folgenden Abschnitt anhand eines praktischen Beispiels die RE-Prüfung erläutert.

Individuelle Prüfprojekte werden entsprechend den Anforderungen des Kunden festgelegt. Die in diesem Beispiel durchgeführten Prüfungen umfassen abgestrahlte RE, leitungsgebundene CE, ESD sowie die abgestrahlte Störfestigkeit RS. Aufgrund des kundenspezifischen Inhalts werden hierzu keine weiteren Details veröffentlicht.

Angewandte Normen:

Praxisbeispiel: RE (Prüfung der abgestrahlten Emissionen)

Bei einer praktischen RE-Prüfung werden die elektromagnetischen Abstrahlungen in zwei Polarisationsrichtungen unterteilt: vertikal und horizontal. Diese beiden Modi werden durch Verstellung des Empfangsantennenwinkels gemessen. Nach der Einstellung der Antenne wird der Prüfling (Device Under Test, DUT) in den Normalbetrieb versetzt und anschließend der Drehtisch des DUT um 360 Grad gedreht, um die Abstrahlung aus verschiedenen Richtungen zu erfassen.

Im folgenden Beispiel wurde in der frühen Entwicklungsphase des Smart Display 4,3 Zoll Produkts während des EMI-Pre-Scans festgestellt, dass die abgestrahlten Emissionen die Anforderungen der Norm EN 55011 überschritten:

Nach dem ersten EMI-Pre-Scan wurden die Frequenzen analysiert, die die Grenzwerte überschritten. Dabei zeigte sich, dass bei 756 MHz und 972 MHz erhöhte Abstrahlungen auftraten. Auf Basis dieser Frequenzen wurden mögliche Grundsignale im System identifiziert, die als Störquelle in Frage kamen. Diese Signale wurden anschließend gezielt unterdrückt, um die elektromagnetische Emission zu reduzieren.

Als Gegenmaßnahme wurde eine Ferritperle in Serie in den Signalpfad eingefügt, um hochfrequente Oberwellen zu dämpfen. Nach erneuter Prüfung des DUT konnte ein Ergebnis erzielt werden, das die Anforderungen der EN 55011 erfüllt. Die Ergebnisse des Pre-Scans sind nachfolgend dargestellt:

Fazit:

Um sicherzustellen, dass die Produktqualität den Kundenanforderungen entspricht, führt Winstar nach der Einführung der Smart Display Standardmodelle einen EMI-Pre-Scan durch und stellt den entsprechenden Prüfbericht zur Verfügung. Dies ermöglicht Kunden, ihre Produktentwicklung frühzeitig auf EMC/EMS-Zertifizierungen auszurichten.

Darüber hinaus ist Winstar in der Lage, Produkte gemäß den vom Kunden geforderten Normen zu entwickeln und an unterschiedliche Marktanforderungen im Bereich EMC/EMS anzupassen. Dadurch werden die Endprodukte der Kunden zuverlässiger, normkonform und langfristig abgesichert.