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Elektromagnetische Verträglichkeit in der Praxis

Design-Analyse - Interpretation der Normen - Bewertung der Prüfergebnisse

Autor	Dieter Stotz
Verlag	Springer Vieweg
Erscheinungsjahr	2013
Seitenanzahl	283 Seiten
ISBN	9783642343452
Format	PDF
Kopierschutz	DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	40,00 EUR

Dieser Praxis-Ratgeber versucht, dem Leser ein intuitives Gespür für elektromagnetisch verträgliche Produktentwicklung zu vermitteln. Im Zentrum der Betrachtung liegt die Praxis: Analyse von Verträglichkeitsproblemen, Beseitigung und Vermeidung. Der Autor stellt die Grundlagen der elektromagnetischen Verträglichkeit einfach und verständlich dar und entwickelt klare Bewertungskriterien für Testmessungen und Analysen. Im Detail wird dargelegt, welche Schritte beim Entwurf zu beachten sind, wie sich externe Störungen fortpflanzen und wie man die Auswirkungen verhindern kann. Der Autor behandelt auch die Messung und Bewertung von EMV-Störungen, auf mehreren Ebenen: entwicklungsbegleitend (Prototypen Test), mit genormten Mitteln und im akkreditierten Testhaus.

Dieter Stotz ist seit vielen Jahren als Entwickler für Sensorik und Signalverarbeitung tätig und begleitet Neuentwicklungen von der Konzeption bis zur Serienreife stets mit Fokus auf EMV und störungssicherer Ausführung. Viele nachträglich erforderliche Verbesserungen älterer Entwicklungen waren ebenfalls Aufgaben seiner Tätigkeit. Durch den Kontakt zu einigen Testhäusern wird er immer wieder auch mit der praktischen Durchführung normgerechter Messungen konfrontiert, sodass die Umsetzung der Richtlinien stets nach neuesten Erkenntnissen und Festlegungen erfolgen kann.

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Inhaltsverzeichnis

Vorwort	6
Inhaltsverzeichnis	9
Abbildungsverzeichnis	11
Tabellenverzeichnis	17
Teil I Grundlagen und Festlegungen	19
1 Grundlagen zur Messtechnik und Wellenausbreitung	20
1.1 Absolutpegel und Bezugsgrößen	20
1.2 RMS-Wert	22
1.3 Relativpegel	23
1.4 Signalüberlagerung und Einzelpegel	23
1.5 Pegel-Rechenbeispiele	25
1.6 Feldstärke	27
1.7 Modulation	28
1.8 Pegelbewertung	30
1.9 Wellenfortpflanzung	35
1.10 Kleine Praxistipps zum Umgang mit Messgeräten	55
2 Arten der Störfestigkeit	60
2.1 Schnelle Transienten (Burst)	60
2.2 Leitungsgeführte Störspannung	63
2.3 HF-Störfeld	66
2.4 Elektrostatische Entladung (ESD = Electrostatic Discharge)	68
2.5 Stoßspannungen und Stoßströme	73
2.6 Niederfrequente Magnetfelder	76
2.7 Spannungseinbrüche	79
3 Arten der Störaussendung	81
3.1 Leitungsgeführte Störspannung	81
3.2 HF-Störfeld	82
3.3 Eigenerzeugte Magnetfelder	83
3.4 Spannungsschwankungen – Rückwirkungen ins Netz	86
4 Messungen zur Prüfung der Störfestigkeit	93
4.1 Ungünstigster Betriebsfall	93
4.2 Messungen zur Burst-Störfestigkeit	95
4.3 Messungen zur Störspannungsfestigkeit	100
4.4 Messungen zur Störstromfestigkeit	106
4.5 Messungen zur Störfeldfestigkeit	107
4.6 G-TEM-Zelle – Möglichkeiten und Grenzen	113
4.7 Messungen zu ESD	114
4.8 Messungen zur Stoßspannung	117
4.9 Messungen zu niederfrequenten Magnetfeldern	118
5 Messungen zur Prüfung der Störaussendung	120
5.1 Messung leitungsgebundener Störaussendung	121
5.2 Messung HF-Feld	124
6 Messungen im Testhaus	126
6.1 Terminplanung und Dokumente für den Gang ins Testhaus	126
6.2 Wahl des Testhauses	127
6.3 Vorbereitungen	128
6.4 Eigenes Equipment für den Besuch im Testhaus	129
6.5 Reihenfolge der Tests – ein Zeitkriterium	129
6.6 Interpretation und Bewertung der Ergebnisse	130
6.7 Grenzwerte nicht eingehalten – was nun?	130
7 Dokumentation	132
7.1 Inhalt einer EMV-Dokumentation	133
7.2 Form der Dokumentation	133
7.3 Konformitätserklärung	133
7.4 Konformitätserklärung in englischer Sprache	135
8 Normen und Rechtliches	136
8.1 Auswahl der Normen	137
8.2 Bewertungskriterien	138
Teil II Praxis und Erfahrungsbasis	139
9 Untersuchungen und Verbesserungen zur Störfestigkeit	140
9.1 Untersuchungen und Verbesserungen zur Burst-Störfestigkeit	140
9.2 Untersuchungen und Verbesserungen zur Störspannungsfestigkeit	143
9.3 Untersuchungen und Verbesserungen zur Störfeldfestigkeit	144
9.4 Untersuchungen und Verbesserungen zur ESD-Störfestigkeit	146
9.5 Untersuchungen und Verbesserungen zur Stoßspannungsfestigkeit	147
9.6 Untersuchungen zu niederfrequenten Magnetfeldern	148
9.7 Fallbeispiele	148
10 Untersuchungen und Verbesserungen zur Störaussendung	151
10.1 Untersuchungen und Verbesserungen zur leitungsgeführten Aussendung	151
10.2 Untersuchungen und Verbesserungen zur Feldaussendung	154
10.3 Fallbeispiele	154
11 Eigene Tests ohne normgerechtes Equipment	164
11.1 Improvisierter Burst-Test	165
11.2 Improvisierter Störspannungstest	168
11.3 Improvisierter Störfeldtest	172
11.4 Störspannungs-Emission mit einfachen Mitteln	174
11.5 Störfeld-Emission mit einfachen Mitteln	175
12 Entwicklungsbegleitendes Equipment	176
12.1 Immunität: Schnelle Transienten	176
12.2 Immunität: Leitungsgebundene Störspannung	177
12.3 Immunität: Elektrostatische Entladung (ESD)	178
12.4 Immunität: Einstrahlung	178
12.5 Immunität: Stoßspannung/Stoßstrom	181
12.6 Emission: Störspannung	182
12.7 Emission: Messempfänger oder Spektrumanalyzer	183
12.8 Zusätzliche Hilfsmittel	185
13 Designregeln	188
13.1 Allgemeines zur Anordnung von Schaltungsbereichen	188
13.2 Schutz- und Bypass-Elemente	191
13.3 Masseführung	198
13.4 Gehäuse-Anbindung und Erdung	206
13.5 Ein- und ausgehende Signalleitungen	208
13.6 Schutz diskreter Halbleiter	211
13.7 Schirmung von Kabeln und Spalten	212
14 Mikrocontroller-Steuerungen	215
14.1 Programmablauf und Verhinderung von Abstürzen	215
14.2 Externe Schaltung	219
14.3 Programmierbare Flankensteilheit	222
15 Signalverarbeitung	224
15.1 Störungssichere Sensorspannungen	224
15.2 Konzepte für Sensoren mit geringer Emission	233
15.3 Konzepte für Potentialtrennung	237
Anhang 1:Tabellen und Diagramme	245
A1.1 Physikalische Konstanten, Größen undWerte	245
A1.2 Pegelmaße	245
A1.3 Kapazität und Induktivität verschiedener Körperund Geometrien	247
A1.4 Informationen aus Datenblättern	247
Anhang 2:Spezielle Steckverbindungen der HF-Technik	249
Anhang 3:Grenzwerte auf einen Blick	251
Anhang 4:Beispiel-Berechnungen	255
A4.1 Auslegung eines Gleichtakt-Sperrkreises	255
A4.2 Berechnung eines HF-Übertragers	255
A4.3 Berechnung der Verstärkerleistungfür ein definiertes AM-Signal	255
Anhang 5:Bedienung der Simulationsprogramme	257
A5.1 Quickfield (Tera Analysis)	257
A5.2 Programm FEKO	267
Glossar	269
Literatur	277
Sachverzeichnis	279

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