EMV-Compliance-Leitfaden

• EMV-Grundlagen: Erläutert EMV als Zusammenspiel aus begrenzter Störaussendung und ausreichender Störfestigkeit und definiert elektromagnetische Störung, Beeinflussung und Störanfälligkeit.

• EMV-Störaussendung: Behandelt leitungsgeführte und gestrahlte Störaussendungen. Die anwendbare Norm legt Anschlüsse, Frequenzbereiche, Messverfahren und Grenzwerte fest.

• EMV-Störfestigkeit: Stellt typische Störgrößen wie ESD, Surge, Burst und HF-Störungen vor. Produktnormen bestimmen die erforderlichen Prüfungen, Pegel und Leistungskriterien.

• EMV-Prüfverfahren: Beschreibt Prüfmittel und den Ablauf von der Auswahl der Anforderungen bis zum Prüfbericht.

• EMV-Compliance für globale Märkte: Zeigt anhand von Beispielen für die EU, die USA, Kanada, Japan, Südkorea und China, wie sich die Anforderungen nach Produkt und Markt unterscheiden.

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) beschreibt die Fähigkeit elektrischer und elektronischer Geräte, in ihrer elektromagnetischen Umgebung bestimmungsgemäß zu funktionieren, ohne dort unzulässige elektromagnetische Störungen zu verursachen.

EMV verbindet zwei sich ergänzende Aspekte:

• Störaussendung: elektromagnetische Störungen, die ein Gerät erzeugt und über Leitungen oder als Strahlung an die Umgebung abgibt

• Störfestigkeit: die Fähigkeit eines Geräts, bei Einwirkung elektromagnetischer Störungen die erforderliche Funktion aufrechtzuerhalten

Beeinträchtigt eine Störung die Funktion eines Geräts, spricht man von elektromagnetischer Beeinflussung (EMI). Die elektromagnetische Störanfälligkeit beschreibt, wie leicht ein Gerät beeinflusst wird. Eine höhere Störfestigkeit entspricht daher einer geringeren Störanfälligkeit.

EMV-Störaussendungen sind elektromagnetische Störungen, die elektronische Geräte während des Betriebs erzeugen. Sie können als leitungsgeführte Störaussendungen über Kabel übertragen oder als gestrahlte Störaussendungen von Gehäusen, Kabeln und Schaltungen an die Umgebung abgegeben werden.

Wesentliche Übertragungswege:

• Leitungsgeführte Störaussendungen: Störungen, die über Versorgungs-, Signal- oder Kommunikationsleitungen übertragen werden

• Gestrahlte Störaussendungen: elektromagnetische Energie, die an die Umgebung abgestrahlt wird

Die anwendbare Produktnorm, Produktfamiliennorm oder Fachgrundnorm legt die relevanten Anschlüsse, Frequenzbereiche, Messverfahren und Grenzwerte fest.

Elektromagnetische Störungen können von Geräten erzeugt werden oder in der Umgebung auftreten. Die Kenntnis dieser Quellen hilft, Schwachstellen im Design zu erkennen und Pre-Compliance-Prüfungen zu planen.

Typische Störquellen:

• Schaltnetzteile: erzeugen durch hochfrequentes Schalten Oberschwingungen und breitbandige elektromagnetische Störungen.

• Digitale Schaltungen: Taktoberwellen und schnelle Schaltflanken von Prozessoren, Speicherschnittstellen und Hochgeschwindigkeits-Datenleitungen.

• Kabel und Leitungssätze: wirken als unbeabsichtigte Antennen, die Störungen abstrahlen oder einkoppeln, insbesondere bei unzureichender Abschirmung oder ungünstiger Verlegung.

• Motoren, Relais und induktive Lasten: Lichtbögen und Kontaktprellen verursachen breitbandige elektromagnetische Störungen.

• Industrieanlagen: Schweißsysteme, Umrichter und schwere Maschinen erzeugen starke breitbandige Störungen in industriellen Umgebungen.

• Beleuchtungssysteme: Emissionen von Leuchtstofflampen, LED-Treibern und elektronischen Vorschaltgeräten.

• HF-Sender: beabsichtigte Strahler wie Mobiltelefone, WLAN, Bluetooth und andere Funksysteme in der Umgebung.

• Natürliche und elektrostatische Phänomene: Blitzschlag, elektrostatische Entladungen und geomagnetische Störungen, die Geräte beeinflussen können.

Das Erkennen dieser Störquellen während der Designphase unterstützt gezielte Gegenmaßnahmen.

Elektromagnetische Störfestigkeit ist die Fähigkeit eines Geräts, bei Einwirkung elektromagnetischer Störungen die erforderliche Funktion aufrechtzuerhalten. Die elektromagnetische Störanfälligkeit beschreibt, wie leicht ein Gerät durch diese Störungen beeinflusst wird. Eine höhere Störfestigkeit bedeutet eine geringere Störanfälligkeit.

Häufige EMV-Störfestigkeitsprüfungen

• Elektrostatische Entladung (ESD): plötzliche Übertragung statischer Elektrizität

• Schnelle transiente elektrische Störgrößen (Burst): schnelle Spannungsspitzen, die in Versorgungs- oder Signalleitungen eingekoppelt werden

• Surge: Überspannungsereignisse durch Schaltvorgänge oder Blitzschlag

• Gestrahlte HF-Störfestigkeit: Einwirkung hochfrequenter elektromagnetischer Felder

• Leitungsgeführte HF-Störfestigkeit: hochfrequente Störungen, die in Kabel eingekoppelt werden

Die anwendbare Produkt- oder Produktfamiliennorm bestimmt die erforderlichen Prüfungen und legt Anschlüsse, Betriebsarten, Frequenzbereiche, Prüfpegel und Leistungskriterien fest.

Geräte, die an ein öffentliches Niederspannungsnetz angeschlossen sind, müssen gegebenenfalls auch Grenzwerte für Oberschwingungsströme und Spannungsschwankungen einhalten.

• Oberschwingungsströme (EN 61000-3-2): begrenzt die von Geräten mit einem Bemessungs-Eingangsstrom bis einschließlich 16 A je Leiter aufgenommenen Oberschwingungsströme.

• Spannungsschwankungen und Flicker (EN 61000-3-3): begrenzt Spannungsänderungen und Flicker, die von Geräten mit bis zu 16 A je Leiter verursacht werden, die keiner bedingten Anschlussregelung unterliegen und an öffentliche Niederspannungsnetze mit 220 bis 250 V und 50 Hz angeschlossen sind.

Wenn diese Normen anwendbar sind, gehören die Ergebnisse zu den technischen Nachweisen für die Konformitätsbewertung und die CE-Kennzeichnung.

Ein strukturiertes EMV-Prüfverfahren unterstützt eine konsistente und reproduzierbare Bewertung anhand der Anforderungen, die für das Produkt und den Zielmarkt gelten.

Prüfmittel und Prüfumgebungen

Für EMV-Bewertungen werden spezielle Messgeräte und kontrollierte Prüfumgebungen passend zum jeweiligen Störaussendungs- oder Störfestigkeitsverfahren eingesetzt, zum Beispiel:

• Spektrumanalysatoren und EMI-Empfänger: Messung unerwünschter Störaussendungen in festgelegten Frequenzbereichen

• Signalgeneratoren: Erzeugung kontrollierter elektromagnetischer Störungen für Störfestigkeitsprüfungen

• Vollabsorber- und Halbabsorberkammern: geschirmte Umgebungen für Messungen der gestrahlten Störaussendung und Störfestigkeit

• Netznachbildungen (LISN): definierte Impedanz und Messung leitungsgeführter Störaussendungen an AC- oder DC-Leitungen

• Koppel- und Entkoppelnetzwerke (CDN): Einkopplung von HF-Störungen in Kabel für leitungsgeführte Störfestigkeitsprüfungen

Die Normenreihe CISPR 16 legt Messgeräte und Messverfahren für Funkstörungen fest, die bei Störaussendungsmessungen eingesetzt werden. Prüfaufbauten für die Störfestigkeit folgen dem jeweiligen Grundverfahren, etwa der Normenreihe EN 61000-4, zusammen mit der anwendbaren Produkt- oder Produktfamiliennorm.

Pre-Compliance-Bewertungen ergänzen die Designarbeit, indem sie mögliche EMV-Probleme vor der Konformitätsprüfung erkennen. Frühzeitige Bewertungen helfen, Entwicklungsschleifen und Kosten zu reduzieren.

Mehr zu unseren EMV-Pre-Compliance-Prüfungen.

Die Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit hängen vom Produkt, seiner bestimmungsgemäßen Verwendung und Installation sowie vom Zielmarkt ab.

In der Europäischen Union richtet sich der anwendbare Rechtsrahmen nach Produkt und Sektor:

• Funkanlagen im Anwendungsbereich der RED: werden nach der RED (2014/53/EU) bewertet, die eine eigene EMV-Anforderung enthält.

• Sonstige elektrische und elektronische Geräte: werden nach der EMCD (2014/30/EU) bewertet, wenn sie in den Anwendungsbereich der Richtlinie fallen. Sektorspezifische Rechtsvorschriften können stattdessen gelten oder zusätzliche Anforderungen stellen.

Zuerst werden die Funktionen, die bestimmungsgemäße Verwendung und die Zielmärkte des Produkts bestimmt. Daraus ergeben sich die anwendbaren Normen und das Konformitätsbewertungsverfahren.

Außerhalb der EU verwenden die Behörden produkt- und verfahrensspezifische Systeme. Anforderungen an Störaussendung, Störfestigkeit, Dokumentation, Gerätezulassung und Laboranerkennung gelten in unterschiedlichen Kombinationen. Die folgenden Tabellen zeigen ausgewählte Beispiele.