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Elektromagnetische Verträglichkeit in der Praxis

Design-Analyse - Interpretation der Normen - Bewertung der Prüfergebnisse

AutorDieter Stotz
VerlagSpringer Vieweg
Erscheinungsjahr2013
Seitenanzahl283 Seiten
ISBN9783642343452
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis40,00 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
Vorwort6
Inhaltsverzeichnis9
Abbildungsverzeichnis11
Tabellenverzeichnis17
Teil I Grundlagen und Festlegungen19
1 Grundlagen zur Messtechnik und Wellenausbreitung20
1.1 Absolutpegel und Bezugsgrößen20
1.2 RMS-Wert22
1.3 Relativpegel23
1.4 Signalüberlagerung und Einzelpegel23
1.5 Pegel-Rechenbeispiele25
1.6 Feldstärke27
1.7 Modulation28
1.8 Pegelbewertung30
1.9 Wellenfortpflanzung35
1.10 Kleine Praxistipps zum Umgang mit Messgeräten55
2 Arten der Störfestigkeit60
2.1 Schnelle Transienten (Burst)60
2.2 Leitungsgeführte Störspannung63
2.3 HF-Störfeld66
2.4 Elektrostatische Entladung (ESD = Electrostatic Discharge)68
2.5 Stoßspannungen und Stoßströme73
2.6 Niederfrequente Magnetfelder76
2.7 Spannungseinbrüche79
3 Arten der Störaussendung81
3.1 Leitungsgeführte Störspannung81
3.2 HF-Störfeld82
3.3 Eigenerzeugte Magnetfelder83
3.4 Spannungsschwankungen – Rückwirkungen ins Netz86
4 Messungen zur Prüfung der Störfestigkeit93
4.1 Ungünstigster Betriebsfall93
4.2 Messungen zur Burst-Störfestigkeit95
4.3 Messungen zur Störspannungsfestigkeit100
4.4 Messungen zur Störstromfestigkeit106
4.5 Messungen zur Störfeldfestigkeit107
4.6 G-TEM-Zelle – Möglichkeiten und Grenzen113
4.7 Messungen zu ESD114
4.8 Messungen zur Stoßspannung117
4.9 Messungen zu niederfrequenten Magnetfeldern118
5 Messungen zur Prüfung der Störaussendung120
5.1 Messung leitungsgebundener Störaussendung121
5.2 Messung HF-Feld124
6 Messungen im Testhaus126
6.1 Terminplanung und Dokumente für den Gang ins Testhaus126
6.2 Wahl des Testhauses127
6.3 Vorbereitungen128
6.4 Eigenes Equipment für den Besuch im Testhaus129
6.5 Reihenfolge der Tests – ein Zeitkriterium129
6.6 Interpretation und Bewertung der Ergebnisse130
6.7 Grenzwerte nicht eingehalten – was nun?130
7 Dokumentation132
7.1 Inhalt einer EMV-Dokumentation133
7.2 Form der Dokumentation133
7.3 Konformitätserklärung133
7.4 Konformitätserklärung in englischer Sprache135
8 Normen und Rechtliches136
8.1 Auswahl der Normen137
8.2 Bewertungskriterien138
Teil II Praxis und Erfahrungsbasis139
9 Untersuchungen und Verbesserungen zur Störfestigkeit140
9.1 Untersuchungen und Verbesserungen zur Burst-Störfestigkeit140
9.2 Untersuchungen und Verbesserungen zur Störspannungsfestigkeit143
9.3 Untersuchungen und Verbesserungen zur Störfeldfestigkeit144
9.4 Untersuchungen und Verbesserungen zur ESD-Störfestigkeit146
9.5 Untersuchungen und Verbesserungen zur Stoßspannungsfestigkeit147
9.6 Untersuchungen zu niederfrequenten Magnetfeldern148
9.7 Fallbeispiele148
10 Untersuchungen und Verbesserungen zur Störaussendung151
10.1 Untersuchungen und Verbesserungen zur leitungsgeführten Aussendung151
10.2 Untersuchungen und Verbesserungen zur Feldaussendung154
10.3 Fallbeispiele154
11 Eigene Tests ohne normgerechtes Equipment164
11.1 Improvisierter Burst-Test165
11.2 Improvisierter Störspannungstest168
11.3 Improvisierter Störfeldtest172
11.4 Störspannungs-Emission mit einfachen Mitteln174
11.5 Störfeld-Emission mit einfachen Mitteln175
12 Entwicklungsbegleitendes Equipment176
12.1 Immunität: Schnelle Transienten176
12.2 Immunität: Leitungsgebundene Störspannung177
12.3 Immunität: Elektrostatische Entladung (ESD)178
12.4 Immunität: Einstrahlung178
12.5 Immunität: Stoßspannung/Stoßstrom181
12.6 Emission: Störspannung182
12.7 Emission: Messempfänger oder Spektrumanalyzer183
12.8 Zusätzliche Hilfsmittel185
13 Designregeln188
13.1 Allgemeines zur Anordnung von Schaltungsbereichen188
13.2 Schutz- und Bypass-Elemente191
13.3 Masseführung198
13.4 Gehäuse-Anbindung und Erdung206
13.5 Ein- und ausgehende Signalleitungen208
13.6 Schutz diskreter Halbleiter211
13.7 Schirmung von Kabeln und Spalten212
14 Mikrocontroller-Steuerungen215
14.1 Programmablauf und Verhinderung von Abstürzen215
14.2 Externe Schaltung219
14.3 Programmierbare Flankensteilheit222
15 Signalverarbeitung224
15.1 Störungssichere Sensorspannungen224
15.2 Konzepte für Sensoren mit geringer Emission233
15.3 Konzepte für Potentialtrennung237
Anhang 1:Tabellen und Diagramme245
A1.1 Physikalische Konstanten, Größen undWerte245
A1.2 Pegelmaße245
A1.3 Kapazität und Induktivität verschiedener Körperund Geometrien247
A1.4 Informationen aus Datenblättern247
Anhang 2:Spezielle Steckverbindungen der HF-Technik249
Anhang 3:Grenzwerte auf einen Blick251
Anhang 4:Beispiel-Berechnungen255
A4.1 Auslegung eines Gleichtakt-Sperrkreises255
A4.2 Berechnung eines HF-Übertragers255
A4.3 Berechnung der Verstärkerleistungfür ein definiertes AM-Signal255
Anhang 5:Bedienung der Simulationsprogramme257
A5.1 Quickfield (Tera Analysis)257
A5.2 Programm FEKO267
Glossar269
Literatur277
Sachverzeichnis279

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